Номер 3, страница 21 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 3. Состояние электронов в атоме - номер 3, страница 21.

Условие.

3. Объясните физический смысл каждого из четырёх квантовых чисел. Какую информацию об орбиталях и электронах они несут?

Решение.

Решение 2.

Состояние электрона в атоме полностью описывается набором из четырёх квантовых чисел. Каждое из них имеет свой физический смысл и несет определенную информацию об орбиталях и электронах.

Главное квантовое число ($\text{n}$)
Это число определяет общую энергию электрона и его среднее расстояние от ядра. Оно характеризует энергетический уровень, на котором находится электрон. Чем больше значение $\text{n}$, тем выше энергия электрона и тем дальше от ядра находится область его наиболее вероятного пребывания (то есть тем больше размер электронной орбитали). Главное квантовое число может принимать любые целые положительные значения: $n = 1, 2, 3, ...$ . Совокупность всех орбиталей с одинаковым значением $\text{n}$ образует электронную оболочку или энергетический уровень.
Ответ: Главное квантовое число $\text{n}$ определяет энергию электрона, размер атомной орбитали и номер энергетического уровня (электронной оболочки).

Орбитальное (азимутальное) квантовое число ($\text{l}$)
Это число характеризует форму атомной орбитали и определяет величину момента импульса электрона при его орбитальном движении. Для заданного главного квантового числа $\text{n}$, орбитальное число $\text{l}$ может принимать целочисленные значения от $\text{0}$ до $n-1$. Каждому значению $\text{l}$ соответствует определенная форма орбитали: при $l=0$ – s-орбиталь (сферическая форма), при $l=1$ – p-орбиталь (гантелеобразная форма), при $l=2$ – d-орбиталь (более сложная форма), при $l=3$ – f-орбиталь (еще более сложная форма). Орбитали с одинаковым значением $\text{n}$ и $\text{l}$ образуют энергетический подуровень.
Ответ: Орбитальное квантовое число $\text{l}$ определяет форму атомной орбитали и характеризует энергетический подуровень.

Магнитное квантовое число ($m_l$)
Это число определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного поля. Оно характеризует проекцию момента импульса электрона на выделенное направление. Для заданного орбитального числа $\text{l}$, магнитное квантовое число $m_l$ может принимать $2l+1$ целочисленных значений от $-l$ до $+l$, включая $\text{0}$. Таким образом, оно определяет количество орбиталей на данном подуровне. Например, для p-подуровня ($l=1$), $m_l$ может быть $-1, 0, +1$, что соответствует трём p-орбиталям ($p_x, p_y, p_z$), ориентированным вдоль взаимно перпендикулярных осей.
Ответ: Магнитное квантовое число $m_l$ определяет ориентацию атомной орбитали в пространстве.

Спиновое квантовое число ($m_s$)
Это число описывает собственное внутреннее свойство электрона, не связанное с его движением в пространстве – спин. Спин можно условно представить как вращение электрона вокруг своей оси, что создает собственный магнитный момент. Проекция этого момента на выбранное направление может принимать только два значения. Соответственно, спиновое квантовое число $m_s$ имеет всего два возможных значения: $+1/2$ (спин "вверх") и $-1/2$ (спин "вниз"). В соответствии с принципом Паули, на одной орбитали не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырех квантовых чисел, поэтому если два электрона занимают одну орбиталь, их спины должны быть противоположны.
Ответ: Спиновое квантовое число $m_s$ характеризует собственный момент импульса электрона (спин) и направление его собственного магнитного момента.