Номер 5, страница 22 - 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 5, страница 22.

Условие.

5. Охарактеризуйте состояние электрона с набором квантовых чисел $n = 4, l = 1, m = 0, m_s = +\frac{1}{2}$.

Решение.

Решение 2.

Состояние электрона в атоме полностью описывается набором из четырех квантовых чисел: главного $\text{n}$, орбитального $\text{l}$, магнитного $\text{m}$ и спинового $m_s$. Охарактеризуем состояние электрона с заданным набором чисел.

Главное квантовое число $n = 4$

Это число определяет номер энергетического уровня электрона и, соответственно, его энергию и среднее расстояние от ядра. Значение $n = 4$ означает, что электрон находится на четвертой электронной оболочке (энергетическом уровне). Этот уровень дальше от ядра и имеет большую энергию по сравнению с уровнями $n=1, 2, 3$.
Ответ: Электрон находится на четвертом энергетическом уровне.

Орбитальное (азимутальное) квантовое число $l = 1$

Это число характеризует форму атомной орбитали, на которой находится электрон, и определяет энергетический подуровень. Значения $\text{l}$ могут быть от $\text{0}$ до $n-1$. В данном случае $n=4$, поэтому $\text{l}$ может быть $0, 1, 2$ или $\text{3}$. Каждому значению $\text{l}$ соответствует свой тип орбитали: $l=0$ (s-орбиталь, сферическая форма), $l=1$ (p-орбиталь, форма гантели), $l=2$ (d-орбиталь), $l=3$ (f-орбиталь). Так как $l=1$, электрон находится на p-подуровне, а его орбиталь имеет форму объемной восьмерки (гантели).
Ответ: Электрон находится на p-подуровне (4p-подуровне) и движется по орбитали гантелеобразной формы.

Магнитное квантовое число $m = 0$

Это число описывает ориентацию орбитали в пространстве. Оно принимает целочисленные значения от $-l$ до $+l$. При $l=1$ возможны значения $m = -1, 0, +1$. Это означает, что p-подуровень состоит из трех орбиталей, одинаковых по энергии, но по-разному ориентированных в пространстве (вдоль осей координат x, y, z). По условной договоренности, значение $m=0$ соответствует p-орбитали, вытянутой вдоль оси z (обозначается как $p_z$).
Ответ: Электрон занимает $p_z$-орбиталь, то есть орбиталь, ориентированную в пространстве вдоль оси z.

Спиновое квантовое число $m_s = +1/2$

Это число характеризует собственный момент импульса электрона, или спин. Он может принимать только два значения: $+1/2$ и $-1/2$, что условно соответствует двум возможным направлениям проекции спина на ось. Значение $m_s = +1/2$ означает, что спин электрона направлен "вверх" (условное обозначение ↑).
Ответ: Электрон имеет спин "вверх" (проекция спина $+1/2$).

Итоговая характеристика

Электрон с набором квантовых чисел $n=4, l=1, m=0, m_s=+1/2$ находится на четвертом энергетическом уровне, на 4p-подуровне. Он занимает орбиталь $4p_z$, которая имеет форму гантели и ориентирована вдоль оси z, и обладает спином с проекцией $+1/2$ ("спин вверх").
Ответ: Электрон находится в состоянии, которое обозначается как $4p_z$ с положительной проекцией спина.