Номер 4, страница 8, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Что такое s, p-, d-, f-орбитали? Какое число электронов размещается на каждой из этих орбиталей?

Решение

Атомная орбиталь — это область пространства вокруг ядра атома, в которой наиболее вероятно (с вероятностью около 90-95%) нахождение данного электрона. Форма, размер и ориентация орбитали в пространстве определяются набором квантовых чисел. Буквы s, p, d, f используются для обозначения типов орбиталей (или соответствующих им электронных подуровней), которые характеризуются орбитальным (азимутальным) квантовым числом $\text{l}$.

s-орбиталь

s-орбитали соответствуют значению орбитального квантового числа $l=0$. Они имеют простейшую сферическую (шарообразную) форму. На каждом энергетическом уровне, начиная с первого ($n \ge 1$), есть только одна s-орбиталь. Согласно принципу Паули, на любой отдельной орбитали может находиться не более двух электронов, причем их спины должны быть противоположны.

Ответ: На одной s-орбитали может размещаться не более 2 электронов.

p-орбиталь

p-орбитали соответствуют значению орбитального квантового числа $l=1$. Они имеют форму объемной восьмерки или гантели и, в отличие от s-орбиталей, являются пространственно-ориентированными. Существует три p-орбитали ($p_x, p_y, p_z$), которые расположены вдоль трех взаимно перпендикулярных осей координат. p-орбитали появляются начиная со второго энергетического уровня ($n \ge 2$). Эти три орбитали вместе образуют p-подуровень.

Ответ: На каждой отдельной p-орбитали может размещаться до 2 электронов. Так как p-подуровень состоит из трех орбиталей, его общая электронная емкость составляет $3 \times 2 = 6$ электронов.

d-орбиталь

d-орбитали соответствуют значению орбитального квантового числа $l=2$. Они обладают более сложной формой. Четыре из них имеют форму четырехлепестковой розетки, а пятая — форму гантели с тороидальным "поясом" посередине. Существует пять d-орбиталей, которые образуют d-подуровень. Они появляются начиная с третьего энергетического уровня ($n \ge 3$).

Ответ: На каждой отдельной d-орбитали может размещаться до 2 электронов. Весь d-подуровень, состоящий из пяти орбиталей, может вместить до $5 \times 2 = 10$ электронов.

f-орбиталь

f-орбитали соответствуют значению орбитального квантового числа $l=3$. Они имеют еще более сложную, многолепестковую пространственную структуру. Существует семь f-орбиталей, которые образуют f-подуровень. Они появляются начиная с четвертого энергетического уровня ($n \ge 4$).

Ответ: На каждой отдельной f-орбитали может размещаться до 2 электронов. Полная электронная емкость f-подуровня, состоящего из семи орбиталей, составляет $7 \times 2 = 14$ электронов.

Общий вывод: любая одна орбиталь, независимо от ее типа (s, p, d или f), может содержать максимум два электрона. Количество электронов на подуровне зависит от количества орбиталей данного типа:

• s-подуровень: 1 орбиталь $\times$ 2 электрона = 2 электрона
• p-подуровень: 3 орбитали $\times$ 2 электрона = 6 электронов
• d-подуровень: 5 орбиталей $\times$ 2 электрона = 10 электронов
• f-подуровень: 7 орбиталей $\times$ 2 электрона = 14 электронов