Главная | Обратная связь

Багатоелектроннi атоми

Одержати точний розв’язок рiвняння Шредiнгера для багатоелектронної системи неможливо. Складнiсть задачi по­ля­гає в тому, що електрон рухається не тільки в силовому полi ядра, але й в полi iнших електронiв. I все ж розподiл електронiв по орбiталях багатоелектронного атома може бути достатньо добре описаний в припущеннi, що цi орбi­талi подiбнi до орбiталей атома водню. При цьому розподiл електронiв атому по орбiталях пiдпорядкований фунда­менталь­ному принципу Паулі. Цей принцип полягає в тому, що в атомi не може бути двох чи бiльше електронiв з чотирма однаковими квантовими числами n, l, m_l і m_S. Згiдно з ще одним важливим принципом – принципом най­мен­шої енергiї – електрон, що пiд’єднується до атома, посi­дає в ньому вiльний рiвень з найменшою енергiєю. Обидвi вказанi фундаментальнi умови складають принцип будови електронних конфiгурацiй атомiв і молекул, тобто розподiл електронiв по їх орбiталях.

Слiд пiдкреслити, що на вiдмiну вiд атома з одним елект­роном (атома водню) енергiя електрона в багато­елект­рон­ному атомi залежить вiд двох квантових чисел – n та l. Тому при даному значеннi n енергiя електронiв змiнюється при змiнi квантового числа l. Сукупнiсть електронiв з даним значенням n в багатоелектронному атомi називають шаром i позначається певним символом, вiдповідно до значення n:

Всерединi шару електрони розподiляються на пiдрiвнi, вiдповiдно до значення квантового числа l.

Щоб побудувати електронну конфiгурацiю багато­електрон­ного атома необхiдно визначити, яка кiлькiсть електро­нiв може знаходитись в одному шарi, на пiдрiвнi, на атомнiй орбiталi.

В одному шарi (n):

l = .

Одному пiдрiвню (l) вiдповiдає (2l + 1) орбiталь

(m_l = ).

На однiй орбiталi (n, l, m_l) – 2 електрона (m_s = +1/2, –1/2).

Таким чином, на одному пiдрiвнi може знаходитись
(2l + 1)×2 електронiв, а в одному шарi кiлькiсть електронiв становить:

.

У наведенiй нижче таблицi вказано максимальну кiлькiсть електронiв, що може знаходитись на рiзних пiдiвнях та шарах атомiв.

Як приклад, електронна конфiгурацiя атома Na виглядає так:

.