* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

511 ВАЛЕНТНОСТЬ 512 Квантово-мехаяическал природа валентности. Хи­ мич. свойства элементов и их В. зависят гл. обр. от строения внешних электронных оболочек атомов. Известно, что состояние электрона в атоме опреде­ ляется четырьмя квантовыми числами п, I, т и m . Главное квантовое число п характеризует энергию электрона или удаленность электрона от ядра; кван­ товые числа I и т характеризуют пространственную конфигурацию орбиты, по к-рой движется электрон, или форму электронного облака. В зависимости от значений / и т различают след. состояния электро­ нов: s(l = 0; т = 0); р(1 = 1; m = — 1 , 0, + 1 ) , d(i = 2; m = —2, — 1 , 0, + 1, + 2 ) и /(/ = 3; m = = —3, —2, — 1 , 0, + 1 , + 2 , + 3 ) . Наглядная схема формы орбит или формы облаков электронов, нахо­ дящихся в s~, р-, й- и /-состояниях, представлена на рис. 1. Вид функции (или форма электронного облака) для того или иного состояния устанавливается путем решения волнового ур-ния Шредингера для водородоподобного атома (см. Атом). Представление о форме электронных облаков (или орбит) имеет суще­ ственное значение при рассмотрении вопроса о на­ правленности В. Квантовое число т , характеризует величину проекции собственного момента электрона на нек-рое направление — его спин. Эта проекция может иметь только два значения ( + V и — ) , соответственно двум возможным противоположным ориентациям спинового момента электрона, к-рые обычно указывают стрелками (J , |). Пару электронов с одинаковыми квантовыми числами п, I и т и с 1 s 1 1 ь L L t л 1 2 2 { в поле двух ядер энергетически более выгодно, чем нахождение каждого электрона в поле своего пдра. Объяснение В. с этой точки зрения состоит в том, что каждый атом для образования химич. связи пре­ доставляет один неспаренный электрон. Следова­ тельно, В. атома в основном состоянии равна числу неспаренных электронов, т. е. таких электронов, спины которых ненасыщены. Вопрос о том, какие из валентных электро2 _,^п нов атома являются спа­ ренными или неспарен- Ne U 2s 2p* ными, решается экспе­ риментально, методами спектроскопии. Аг I s 2 s 2 p 3 s 3 p п = щ Атомы инертных газов, п =2 и tt if if все электроны к-рых спа­ "=3 i t и и i t рены, нульвалентны. s р Атомы элементов первой группы периодич. системы имеют по одному иеспаренному электрону, они одно­ валентны: Н е 1 5 л 2 2 2 2 h li b LI Is 2s 2 я-2М i II Na s 2s 2p 3s 2 2 G /7=1 И n = 2 tt л= 3 i и it it Mill противоположно направленными спинами (J |) наз. спаренными (или неподеленной парой электронов); электроны с ненасыщенными спинами наз. неспаренными(| ). Понятия о спине электрона, о спарен­ ных и неспаренных электронах может иметь весьма -/=0. s~ орбита К !s 2s 2p 3s 3p 4e 2 z c 2 e it n = 3 *t if it H я=4 /7= 2lf+Tit n = it l l l l i l Кислород и сера, имеющие по два неспаренных элект­ рона в основном состоянии, двухвалентны; О Ь 2 2 и 5 2Р* n= W я = 2|Ш*н11*. S t б-орбиты Рис. 1. Модели электронных облаков. существенное значение при рассмотрении вопроса о В. данного элемента. Квантово-химич. расчеты молекулы водорода (Н—Н) показали, что пребывание двух электронов с противоположными спинамв (f ]) /7 = 2it И и и и 1 * 11 1 1 д s р Если электров имеет возможность в пределах одного и того же главного квантового числа п занять различ­ ные состояния, то при данном значении / электро. ны располагаются так, что N 2 s 2р п~ И суммарное спиновое число " LL~! максимально (правило ГунР да). Именно поэтому атом азота имеет строение I с.тремя неспаренными электронами и суммарным спином / и является трехвалентным, а не " строение П с одним = 1 [н| неспаренньш электро- л - 2 lHiHUT ] ном и суммарным спиs& р & ном / . Валентность атомов в возбуж­ денных состояниях. В ряде случа­ ть-5 ев валентность элемента оказывает­ -2 ся больше числа неспаренных эле­ ктронов в атоме. Это наблюдается тогда, когда спаренные валентные электроны в ре­ зультате возбуждения переходят в другое состояние, причем возбуждение одного из спаренных электро­ нов увеличивает число неспаренных электронов на f 2 3 l s п 1 5 3 2 л 1 2 S ls 2s 2p 3s-3p& 2 2 b /7=1 Ц