Форма облака и заполнение орбитали
Переключай форму. Ползунок показывает, как на одной орбитали размещаются один или два электрона.
Два электрона на одной орбитали имеют противоположные спины.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Электрон не движется по нарисованной дорожке
Круги вокруг ядра помогают считать электроны по уровням, но не являются реальными орбитами. В квантовом описании говорят о вероятности обнаружить электрон в определённой области пространства. Электронное облако изображает распределение этой вероятности.
Более плотная часть рисунка соответствует большей вероятности обнаружения. Это не облако из множества маленьких электронов: один электрон тоже описывается таким распределением. Размер и форма рисунка зависят от состояния электрона.
Круговая школьная схема
Удобна для счёта уровней и электронов.
Электронное облако
Передаёт пространственное распределение вероятности.
Электронное облако описывает вероятность обнаружения электрона. Его нельзя понимать как точную траекторию частицы.
Орбиталь и её граница
Атомная орбиталь — состояние электрона, связанное с определённым распределением в пространстве. На рисунке часто показывают область, внутри которой вероятность обнаружения составляет, например, 90 %. Это условная граница изображения.
За нарисованной поверхностью вероятность не обрывается мгновенно до нуля. Поэтому оболочка рисунка не является стенкой, удерживающей электрон. Процент относится к вероятности обнаружения, а не к доле объёма атома.
Распределение вероятности
Плавно меняется в пространстве.
Выбранная доля
Например, 90 % вероятности.
Поверхность рисунка
Условная граница выбранной области.
Граница орбитали на рисунке выбирается условно. За ней вероятность обнаружения электрона не обязана равняться нулю.
Электронные уровни натрия
Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.
Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Схема рассеяния частиц в опыте Резерфорда
Большинство частиц проходит почти прямо, немногие сильно отклоняются. Это помогает объяснить наличие компактного ядра; исходные подписи на французском.
Pradana Aumars · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
s- и p-орбитали
s-орбиталь имеет сферически симметричное распределение. p-орбитали изображают как две противоположные области, напоминающие гантель. Три p-орбитали одного подуровня ориентированы по трём взаимно перпендикулярным направлениям.
Цвета двух частей p-орбитали обычно обозначают знак волновой функции, а не положительный и отрицательный электрические заряды. Электрон в любой части сохраняет отрицательный заряд. В упрощённой модели достаточно различать форму и ориентацию.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| s | Сферическая симметрия | Одна орбиталь на s-подуровне |
| p | Две основные области | Три ориентации на p-подуровне |
Форма орбитали зависит от типа электронного состояния. Три p-орбитали различаются пространственной ориентацией.
В одной орбитали не более двух электронов
Орбиталь может содержать максимум два электрона с противоположными спинами. В клеточной схеме орбиталь изображают клеткой, электроны — стрелками. Одна стрелка означает неспаренный электрон, две противоположные — пару.
Спин — собственное квантовое свойство электрона, а не буквальное вращение маленького шарика. Стрелки помогают различать два состояния и соблюдать правило заполнения. В химии число неспаренных электронов полезно для первых моделей связи.
| Заполнение клетки | Смысл |
|---|---|
| Пустая | Электронов нет |
| ↑ | Один неспаренный электрон |
| ↑↓ | Два электрона с противоположными спинами |
На одной орбитали размещаются не более двух электронов. Клеточная схема различает пары и неспаренные электроны.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 36. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 36. Состояние электронов в атоме.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах