Для энергетической характеристики электрона в атоме необходимо указать значения четырех квантовых чисел: главного, побочного, магнитного и спинового квантовых чисел. Разберем их в отдельности.

1. Главное квантовое число “n” характеризует энергию электрона в атоме, размеры электронного облака и его удаленность от ядра. Оно принимает значения целых чисел, т.е. n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ...

Состояние электрона в атоме, которое характеризуется определенным значением главного квантового числа “n”, называется энергетическим уровнем электрона в атоме. Если n = 1, то электрон находится на первом энергетическом уровне; если n = 2, то на втором уровне и т.д. При этом чем больше значение “n” (т.е. больше номер энергетического уровня), тем больше энергия электрона в атоме, тем больше размер электронного облака, а значит больше облако удалено от ядра.

Номер главного квантового числа “n” совпадает с номером периода, в котором находится данный элемент в таблице Д.И.Менделеева.

2. Побочное (или орбитальное) квантовое число “l” характеризует форму электронного облака. Оно принимает значения целых чисел от 0 до (n – 1), т.е. l = 0, 1, 2, 3... (n –1). Обычно численные значения “l” заменяют буквенными обозначениями:

l 0 1 2 3

Буквенное обозначение s p d f

Cостояние электрона в атоме, которое характеризуется определенным значением побочного квантового числа l, называется энергетическим подуровнем электрона в атоме. Если 1 = 0, то это s–подуровень, если l = 1, то р–подуровень и т.д. s–электронное облако имеет форму шара, р–электронное облако имеет форму гантели или объёмной восьмерки.

Таким образом, “l” характеризует форму электронного облака и распределение электронов данного энергетического уровня по подуровням. Число подуровней на данном уровне равно номеру этого уровня, т.е. на первом уровне – один s–подуровень , на втором уровне – два подуровня (s– и р–подуровни), на третьем уровне – три подуровня (s, p, d – подуровни) и на четвертом уровне – четыре подуровня (s, p, d, f – подуровни).

3. Магнитное квантовое число m_l (или просто m) характеризует расположение орбиталей (электронных облаков) в пространстве. Оно принимает значения всех целых чисел от - 1 до +1, включая ноль. Магнитное квантовое число m_l характеризует число орбиталей в данном подуровне. Так, если S – подуровень (l = 0), то m_l = 0, т.е. принимает одно значение. Это значит, что на s–подуровне находится одна s–орбиталь (□). Если l = 1 (т.е. р – подуровень), то m_l = -1, 0, +1, т.е. принимает 3 значения. Это значит, что на р–подуровне находится 3 орбитали (□□□): одна орбиталь расположена по оси х, другая – по оси у и третья орбиталь – по оси z.

Если l = 2 (т.е. d – подуровень), то m_l = -2, -1, 0, +1, +2, т.е. на d – подуровне 5 орбиталей (□□□□□). Аналогично на f – подуровне (l = 3) будет 7 орбиталей (□□□□□□□).

Состояние электрона в атоме, характеризующееся определенными значениями квантовых чисел n, l, m_l называется атомной орбиталью. Например, 2 р_х – орбиталь – это состояние электрона в атоме, для которого

n = 2, l = 1 и m_l = +1.

4) Спиновое квантовое число m_s (или просто S) характеризует вращение электрона вокруг собственной оси (электрон может вращаться вокруг своей оси или по часовой стрелке или против часовой стрелки). Поэтому m_s принимает только два значения: +1/2 или -1/2. Графически спин электрона обозначается стрелкой. Обоначение ↓↑ показывает, что это два электрона с антипараллельными спинами, т.е. у одного электрона m_s = +1/2, а у другого электрона m_s = -1/2.

Электроны с параллельными спинами обозначаются ↑↑. У этих электронов m_s или +1/2 или у обоих электронов m_s = -1/2.

3. Электронные формулы и электронно-структурные схемы атомов