§6. Энергетические "этажи" атома
У водорода один электрон, и ему в атоме живется привольно. У кислорода электронов восемь, у фосфора еще больше - 15, и им уже, наверное, становится тесновато. А у атома свинца - целых 82 электрона. Как же все они размещаются в атоме? Наверное, там ужасная теснота - как в автобусе или в метро, когда утром все едут на работу. Вдобавок придется учесть, что все электроны имеют одинаковый отрицательный заряд и поэтому со страшной силой друг друга отталкивают. Того и гляди, разлетятся все в разные стороны...

Как удается сохранить в атоме относительный покой и порядок?
Оказывается, электроны в ядре располагаются не как попало, а слоями - энергетическими уровнями. Эти уровни, как этажи в доме - первый, второй, третий и так далее.
Да еще внутри каждого уровня есть электронные подуровни - s, p, d, f, на которых располагаются атомные орбитали соответственно s, p, d, f-типа.
Чем больше номер "этажа" - уровня, тем "выше" (дальше от ядра) находятся электроны этого уровня.
На первом уровне может быть один-единственный s-подуровень, на втором подуровней уже два: s и p. На третьем "этаже" три подуровня (s, p и d), на четвертом - четыре (s, p, d, f).
|
Электронные подуровни, так же, как и энергетические этажи - уровни, различаются по энергии.
Они располагаются на разной энергетической "высоте".
Не правда ли, энергетическая диаграмма для электронных уровней и подуровней, которую вы только что увидели, очень похожа на лестницу?
 |
Однако любая лестница (в том числе и энергетическая) не может вести в никуда... Представим себе, что наша лестница помогает "жителям" (электронам) войти в их "дом". Теперь надо представить себе "квартиры" наших жильцов-электронов. Или хотя бы договориться, как их обозначать. В сущности, согласно квантовой механике, очень трудно предложить какую-либо механическую аналогию (подобие) тому, что в атоме имеет место на самом деле...
Ученые условились обозначать каждую атомную орбиталь квантовой ячейкой - квадратиком на энергетической диаграмме:
 |
На s-подуровне может находиться одна атомная орбиталь, а на p-подуровне их может быть уже три (в соответствии с тремя осями координат): |
 |
Орбиталей d- и f-подуровня в атоме может быть уже пять и семь соответственно: |
 |
Если теперь мы изобразим энергетическую диаграмму атома в целом, то получится такая картинка:
Имея чуточку воображения, можно представить себе, что это многоэтажный дом с квартирами - квантовыми ячейками...
Теперь нам остается только заселить этот "дом" электронами.
Как это происходит, по каким правилам? Мы узнаем это совсем скоро...
Задание 16. Квантовые ячейки в атоме
|
 |
|