Подумайте!, страница 12 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Подумайте

Почему электроны вращаются в разные стороны?

Решение

Вопрос "Почему электроны вращаются в разные стороны?" скорее всего, относится к фундаментальному квантовому свойству электрона — спину, а не к его орбитальному движению вокруг ядра атома. В классическом представлении электрон не "вращается" вокруг своей оси, как планета. Спин — это его собственная, внутренняя характеристика, подобная массе или заряду.

Спин электрона квантуется, то есть может принимать только определённые, дискретные значения. Проекция спина на выбранную ось может иметь всего два значения, которые условно называют "спин вверх" и "спин вниз". Этим состояниям соответствуют спиновые квантовые числа $m_s = +1/2$ и $m_s = -1/2$.

Ключевую роль в ответе на этот вопрос играет принцип запрета Паули. Этот фундаментальный принцип квантовой механики гласит, что два или более идентичных фермиона (к которым относятся электроны) не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии.

Квантовое состояние электрона в атоме описывается набором из четырёх квантовых чисел: главного ($\text{n}$), орбитального ($\text{l}$), магнитного ($m_l$) и спинового ($m_s$). Атомная орбиталь — это область пространства, где электрон может находиться, и она определяется первыми тремя числами ($n, l, m_l$).

Согласно принципу Паули, на одной атомной орбитали (то есть при одинаковых $\text{n}$, $\text{l}$ и $m_l$) может находиться не более двух электронов. При этом, чтобы их квантовые состояния были различными, они обязаны иметь разные значения спинового квантового числа. Один электрон будет иметь спин $m_s = +1/2$ ("спин вверх"), а другой — $m_s = -1/2$ ("спин вниз").

Таким образом, "вращение в разные стороны" является образным описанием того, что два электрона на одной орбитали имеют противоположно направленные спины. Это необходимое условие для устойчивости атомов и, как следствие, для существования материи в том виде, в котором мы её знаем.

Ответ: Электроны на одной атомной орбитали "вращаются в разные стороны" (имеют противоположные спины) в соответствии с принципом запрета Паули, который утверждает, что два электрона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Поскольку на одной орбитали их первые три квантовых числа совпадают, их спиновые квантовые числа должны быть различными ($+1/2$ и $-1/2$).