Г. Кребс - Основы кристаллохимии неорганических соединений, страница 5

2.20.(*) *{!'тт',*/*тт}.с*,_иэ,'['оР уас, 2.20.ху.Рис'ттере32.19. Функш'" %,',' (7з"'-т) атома водорода в разре3е'2.осьпроведенном.[[егко пока3ать' что^узлов-ьте поверхности этихфункший бу_дут плоскостяшти (рис. 2.1..8) . 3ти плоскости располагаются пер_пе1-тдикулярно о,цг1а лругой, и для }, : 1 ли1114я их пересечениясовпадает соответственно с осями ! \\ $, так что поворот на 90"вокруг оси 2 гтереводит обе функции с }, : 1 одт{у в другую. Б случае },, : 2 линия пересененйя двух плоскостей Ё'"''йй"" с осью 2,Функшття Фэ,а,я(а*2-ця) атома водорода в ра3ре3е по плоскости|-3лектроньт с /:3впервьте появляютсяшия 4|с имеет вид4|о:ф*,з,о:#(+\""(+)"прип:4.,_2г|4а9+у+Функ'у+(5зэ-3:).Фна обладает симьлетрией вращения по отно[шению к ос|1 2иимееттрикон}11]ескиеузловьтеповерхности'и3которь1ход}{авь|ро)кдаетсявплост<ость (рис'2.2\)'Бблизи ос!4 2 эта функция г{охох(а на функцию р2' так как вобоих случаях функции принимают больгшие 3начения вблизи оси2 и меняют 3нак при переходе от полох(ительнь!х значений 2 к отрицательнь|м.Функциям 4|п'4|т:и2 / 2'3|2''_2'1+',у"};;3[:ттв\;т')"(*)" +{+{+(бэ2_!)плоскости'содерх(ат три в3аиш1н^о перпендикулярнь1е узл.овь|ес ?":2причем поворют ,, 4Бь_"''ру" 'си 2 пфеводйт функцию_2 (рис.

2.2\, е)' Ёаконец' обе функши|{ Фс,в,гв функшию о1:фд,з,з'|*,,'};:3:3{"'',.."\+)" +{+1отвечает у3ловая плоскость' проходящая чере3 ось 2, и две конические узловь]е поверхности (рис. 2.2|, б и ф.1|о'оРис. 2'2|.Б}зловьде поверх[{ост|{ |-функций.слунае?,:2и|,:4[ь:[функшии24|8! 2 \3|'.'-"/а,,уттв \т;,)""!|''зР,:"(+\"+{+{4{,"',!',,,-т!-8_ соотв.[(3х'- у') ц(3ц2 _ х2) хпо^ оси а и о6раимеют три узловь1е плоскости,^пересекающиесявокруг оси 290'наповорот?12б",углы(рис'2?!'^а-)друЁую]',''оБйи* "переводит одну и3"-'т'й{'^по'обра!ом Р-, 4' н |_электронь1 всегда имеют узловь|ешй;;ъй;-;ьб"'от у3ловь1х сфер' Бсли при это}! глав_верхности''''",а'щ"есячем в указаннь|х вь11пе случаях' тобольтше,ное квантовое числоповерхности'появляются дополнительньте сферические у3ловьтесовокупности_всейчто!,_такдля|число которь1х равно пу3ловь]х поверхностей вьтполняются следующие прави'']а:' 1.

Фбщее число }3,:1ФБь1х поверхностей равно п _ !'несферинеских узловь1х поверхностей определяется,: й;й"побочньтм квантовым числом /'__--5.через ось 2' опреч".'о у3ловь1х плоскостей' проходящих}"деляется осевь|м квантовь1м числомсобствен_Рассмотрим теперь еще раз' как 3ависит характерэлектрона на опредеобнарух{ения"ер'""ност!п |1 побочного / кванто""'! фу!йшййленноп{расстоянии от ядра от главногографики ряда собстсобой;;;;';;.ъ;.]Рис. 2.14 йр"д.''''"етнааводорода'рис' 2.13 пр*:ведень;атома;;;ы- ф,нк[ийвероятсоответствующие кривь1е 4лг2ф", дающие р-аспределениево'описаннь1хсферах'йБ.', обнарух<ения элек'рона на разнь|хкруг атомного ядра.ттоа^А^,,у ква}1товь1х'|(ак следует из этих рисунков' увеличение обоихотэлектронак,,'..й (глав!ого и побочнБго) приводит удалениючислалегкопросле_квантовогоглавногойр" этоп| влияние"др".

путемграфиковдля фуь:кший ф',',', Фэ,о,о 1{ Фз,о,одить'р'""""'"видна приили ф2,т,о, Фз,т,о, а роль побочного квантового числа1(ривь1х для ф3,9,о, Ф',','-и Фз,','' Бакноаналогично*кван'р,,"-,*иотметить' что вблизи 11ачала координат с ростом побочногоуменьшаются'тового числа 3начения соответствуюш1их _функшийводои ли!шь на Расстоя|1|1|1 н1 ,5 А зн1чение 34-функции^атомазамет]|о2'!3.нарис'рода настолько возрастает, что ее графикприувеличенииФднакодальнейгпемотосиудаляется''б-ц''-.,а-.2 !7 \3/2у: т|у.ж(й)' '_2г/4а6расстояния 3ависи}\1ость от ]1обо1{]]ого ква|{тового чис,ца становится 31]ачите'-1ьно более слабо1\ (ср. графики функций Фэ,о, фя,1 :.1|иФ',', ф',1 и ф',') .!,ля теорг:!1 хи\,1].1!]еской связи особе1{но иг{терес1|о то обстоятел ьство' что вс"{едствие увели!]ег1|{я чис.ц а узловь{х поверхностейпр|: росте побоч]{ого ква]{тового чис,г1а / соответствующие электро[;нь]е об1та+<а вь!тягиваю:'с'1 в опреде.пеннь1х }1аправ,це1{}{ях.3то видт:о ]аз рис: 2'22, г;1е в]{д сферическ1.{х функший уь, у|,_!1''!т0,^0,51%#\.-._.-.'-._у,'>0,!,э:/},0,5\,5!0о] 1.5 2...,-..,---2'-! 2! *_'-т[$>0."'=*.,.--,,,7--'"_-г3<0оРиа) в;с' 2.22.б-\о':в)9гловая6''я-'::-]ав!]симостье) 7"*: 0)[,'в-.'''дляфункши|!\;:у?',уь'':|р-"99представлен пр11 помощи полярных диагра\{\'1' (|!оэтои3обрах{ают в виде фигурфун кции обьтчно схематическии[!"аили$.) Ёаконеш' упоп{янеп{ еще об одной особен1!остисобственнь1х функший, которая хоро1по вид{1а !13 рису}1ков'ф({' ч,,!) ,у^!'!мает те х{еы;';;;'_а)' Ёапротив' в случае р_"'й''^"^'ронов.функци;(_х,з"',ени", .:то гт фугтк1лия 9-у,3нак при за\'1е11е $' !|' 2ш1еняюти |-электронов р-" и |-функшиишнверсшш'приговорят'кйкили,на-!, -а ;_ ]_фу,*'ц'и наъывают чеп|нь|мш' а р- и ['€о-х,ответственно"неце/([нь!мш'функциикоторь1е ра3" с'б"'.."ньтефункшии уравнения 111редингера'личаются только ориентацией в пространстве' как' например'аху, 4ца' 4'* свобо{ного ато1функшии Р*, Ру, р" йли три 4-функ;\\4и[{а' принадле)кат естественно одному и тому .)ке сооственно]\'1у.й],.,'й''(энергии), так т{то соответ^ствуюшид энергетинескит?вьсроою0енньсм' Фднако' если атомуровень является в этом с.,тучаемаг1{ит_попадает в определеннь1е условия' г1апример во вне1пнеевсево3\1о>к_эквивалентностьное поле' или находится в 1!1олекуле'мо}кет ока3аться ^ц|праценной, а, следовательно'.,,'"',р'"лений состоя$ия электронов \'1огут стать нерав1{оцен_соответствующието ')кень]ми.

1аким состоян]1яш1 больгпе не будет отвечат-ь одг|о итогдаэнергетическийуровень6€ответствующийзначение энергии.или частично сни1\'1ается'целикомъь|ро;ждениеарасщепляе!т[ся'' йсслед'вание спектровпока3ь1вает'ра3личнь1х атомов и ионовтолько теневь1ро)кдень{ионеили- что в и3олированном атомелишьотличаютсявол1{овь1екоторь|хфункциисостояния' дляз}{ачениемориентацией, но и вообще все состояния с одинаковь1м' п'и !, например, состояния 4*'и43"а-т' [!оэтому, если отвлеч,-с*:3спина (см. ни>ке) , ато},1нь1е термь1 таких элементов' как щелочнь1еметалль1' характери3у|отся г.павнь1ш1 и побочнь1п'1 квантовь|мичислами.3 особом случае атома водорода и изоэлектроннь1х ему ионов'состояния' котаку1х' как Ёе;, ока3ь1ваются вь1ро}кденнь1ми всеквантопобочнь1миноиосевь1ми'тольконеторь1е отличаются,".''ми.

||оэтому в форплулу Бальплера входит только глав",1'," квантовое число.ноепоичем справедлив следуюший общий принцип' которьтй бьт,:,йер.,,. вйсказан ||аули {1] в 1925 г.: <Б ато1!1е не пто>кет бьттьдвухэлектроновсчеть1рьмяодинаковь|миква!!товь1мичислами).1огда для ка}кдого 3начения главного квантового числа во3мох(нь| литпь такие комбинации других квантовьтх чисел' которь|еука3ань] в табл. 3.1.[1ериодическая[а6лшца 3.!8озможные комбинации квантовых.чцсел3.1. €пин электрона и принцип [|аули|(ак бьтло пока3ано !,иракопп, и3 релятивистской теории элек_трона следует' что электрон обладает с0бственйь:м механическиммоментом' так на3ь1ваемь1м спином' с которь1м связан собствен_ньтй птагнитньтй момент электрона (спин йо_английски волчок'так как в старой квантовой теории -считалось' что магнитнь;ймомент электрона вь1зь{вается его вращением вокруг оси).

€пиновому моменту электрона-отвечает квантовое число 5, котороепринимает значения в : * \|, в зависпмости от того' параллеленк!-+\ 120-+1120'+\|201,т,0*\/22,':...о+1121{[-.3.|.Р"[ерлаха).1нита.печь20|9| т,* *", как|30Расщепление атомного пучка в магнитном поле (опь:т 11|тернас отверстием для по'|ученця атомного лучка' 2-диафрагиа].,_,1-3полюса маг_или антипараллелен спиновь:й момент вне1||нему магнитному полю. €оответственно говорят' что электр-он имеет 3начение проек_ции-спина с (о: *'|) или $ (в:-_:7'1.

бьтлоЁаличие у электрона спинового моме-йтадоказано опь1_том [11терна и [ерлаха'. в котором пучок атомов с неспареннь|ми(Ё, \а,А9) про_пускФи скво3ь сильное неоднород_ное магнитное поле Р1 (рис' 3.1). ||ри этош1 атомь1 отклонялисьмагнитнь!м полем по-ра3ному в 3ависимости от того, бьтл ли спинпараллелен ил|1 ант'1параллелен п{агнитноп{у полю' а величинасап{их магнитнь|х мо\{ентов составляла в соответствии с теориейт/5уэ магнетона Бора (р").!,ля полного описания состояния электрона' таким образом,нух(но задать значения четь1рех ква]{товь1х чисел: п, !, }ъ и 8,8+-\121п12лля !4|118+-!12'+\12+112-+1121ак>ке,для[какч'\ |2|12*\12-+-+\ 12-+\1213та таблица сра3у х(е показь1вает свявь мех(ду максимальнь1мчислом электронов в ках<дой оболочке и длиной периода в периодической системе элементов.5-электронами/Фтт :3.2.

[ериодическая система олементов|1оследовательно 3аполняя (в соответствии с табл. 3.1) элек_тронами все квантовь]е состояниА |(, [, ...-оболочек и увеличиваякокдь:й ра3 заряд ядра на единицу' получим все элементь1' какэто пока3ано в табл. 3.2, к которой сделаем ли1пь некоторь{е пояснения.[|ериодияеская системаи1ро0олпсенше?аблаца 3.2Рстроение электронных офлочек4шь671сРш[|всшог].{е\а1т19А15!Р5с1Аг5с22922222'21|ш!€ц7п6а6еАз$е8г1(г4'о72'0о215п5ь1е3,263,673,96]'8боо(22!12223242526,982,32,1о!!!1€гРе2Р6_с9.2,622,953,242,782,в2810102\2223242526|,4'о74,434,73|''\а€еРг25гп645Рц7с0'''22,94Бг\2уь\4Ёо1гп13[цш\4\4!4\4Фз14н{1а&е\41г\4\4Р{!!\4т11|^:2'13456794,19,2223,934, !03,882113, 86.4,17299тьЁ?223шаРгп102,643,043,423,383,724,06'о7?..

...1............1.........!у3,043,033,003,003,3278.2,в22,806€з22232425261010101010{е3,731101п13б5€о002,262,522}1п0А92т1у,26,651 ,561 ,8280122232425263,773,77пь113,695}1оБе*щ!'!'2[!роаолоюенцезр626Рг&а!,!1','табл. 3'22610Ас26122тьРаш23'4!:{рРц5Агп7€гп7ви8с[Бз101|мс13Ргп\22,2.,2'2,,2'22....11........,\4\42[-ш(ш||оясненце к первомц перцоо!. |1оскольку ион гелия Ёе+ являетЁ:!цР"'72|п',2ядра атома гелия' так чт0 в ионе Ёе+ электрон- зарядсвя3ан в четь1рераза _с].1льнее' чеи в атоме водорода.!|ереходя от иона Ёе+ к нейтралЁному атому гелия' очевидно'ух(е нельзя считать' что энергия свя3и (одного) 9/1€кт!оЁа по:пре}|(нему будет опись1ваться этойформулой.