Номер 35, страница 257 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.35. Сколько квантовых чисел описывают: а) электронную орбиталь атома; б) состояние электрона в атоме?

а) электронную орбиталь атома

Электронная орбиталь в атоме представляет собой область пространства вокруг ядра, в которой наиболее вероятно нахождение электрона. Каждая орбиталь характеризуется определенной энергией, формой и ориентацией в пространстве. Эти характеристики описываются тремя квантовыми числами:

• Главное квантовое число ($n$) определяет энергетический уровень электрона и его среднее расстояние от ядра. Оно может принимать любые целые положительные значения: $n = 1, 2, 3, \ldots$. Чем больше $n$, тем выше энергия электрона и тем дальше он находится от ядра.
• Орбитальное (азимутальное) квантовое число ($l$) определяет форму электронной орбитали. Для заданного $n$ оно может принимать целые значения от $0$ до $n-1$. Различным значениям $l$ соответствуют орбитали разной формы: s-орбиталь ($l=0$), p-орбиталь ($l=1$), d-орбиталь ($l=2$) и так далее.
• Магнитное квантовое число ($m_l$) определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного поля. Для заданного $l$ оно может принимать целые значения от $-l$ до $+l$, включая ноль. Например, для p-орбитали ($l=1$) существует три возможных значения $m_l$ ($-1, 0, +1$), что соответствует трем p-орбиталям, ориентированным вдоль осей x, y и z.

Таким образом, совокупность трех квантовых чисел ($n$, $l$, и $m_l$) однозначно определяет конкретную электронную орбиталь в атоме.

Ответ: Электронную орбиталь атома описывают три квантовых числа.

б) состояние электрона в атоме

Для полного описания состояния электрона в атоме, помимо трех квантовых чисел, определяющих его орбиталь, необходимо еще одно. Это связано с тем, что электрон обладает собственным моментом импульса, который не связан с его движением вокруг ядра. Это свойство называется спином.

Состояние электрона описывается четырьмя квантовыми числами:

• Главное квантовое число ($n$)
• Орбитальное квантовое число ($l$)
• Магнитное квантовое число ($m_l$)
• Спиновое квантовое число ($m_s$) описывает проекцию собственного момента импульса электрона (спина) на выбранную ось. Оно может принимать только два значения: $+1/2$ (спин "вверх") и $-1/2$ (спин "вниз").

Согласно принципу Паули, в одном атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми. Это означает, что на одной орбитали (определяемой числами $n, l, m_l$) может находиться не более двух электронов, причем их спины должны быть противоположными (один с $m_s = +1/2$, другой с $m_s = -1/2$).

Следовательно, для полной и однозначной характеристики состояния конкретного электрона в атоме необходимо задать все четыре квантовых числа.

Ответ: Состояние электрона в атоме описывают четыре квантовых числа.