2.4.4 Спиновое квантовое число. Принцип Паули

Назад Назад Далее Далее


В ходе экспериментов было обнаружено, что каждую атомную орбиталь могут занимать одновременно до двух электронов. Это привело к открытию ещё одного квантового числа – спинового (\(m_s\)). Спиновое квантовое число может принимать только одно из двух значений: \(+1/2\) или \(-1/2\) и позволяет показать разницу электронов, находящихся на одной атомной орбитали. Спиновое квантовое число характеризует собственное состояние электрона и не связано с его движением вокруг атомного ядра. Исторически спиновое квантовое число связывали с вращением электрона вокруг собственной оси, но это не совсем верно. Правильнее рассматривать его как собственную независимую ни от чего характеристику состояния электрона, которая может принимать только два значения.

Само значение спинового квантового числа имеет определённый смысл, однако для распределения электронов по атомным орбиталям большее значение имеет то, одинаковый или противоположный спин у рассматриваемых электронов, поэтому при составлении диаграмм атомных орбиталей электроны с одним спином обозначают стрелкой вверх ↑, а с противоположным стрелкой вниз ↓. Например, заполнение атомных орбиталей для атома серы выглядит так:

Заполненные орбитали

Электроны, находящиеся на одной орбитали и обладающие противоположно направленными спинами, называют спаренными. Если электрон находится один на атомной орбитали, то его называют неспаренным.

То, что атомную орбиталь могут занимать не более двух электронов, является отражением принципа Паулив атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырёх квантовых чисел. Поэтому максимальное число электронов на атомной орбитали определяется максимально возможным числом значений спинового квантового числа \(m_s\).

Набор из всех четырёх квантовых чисел полностью характеризует состояние электрона в атоме. Приведём сводную таблицу по всем четырём квантовым числам.

Квантовое число Обозначение Какие значения принимает Что характеризует
Главное \(n\) \(1, 2, 3, \ldots, \infty\) Энергию электронного уровня
Орбитальное \(l\) \(0, 1, 2, \ldots, n-1\) Энергию электронного уровня
Магнитное \(m_l\) \(-l, \ldots, -2, -1, 0, 1, 2, \ldots, +l\) Ориентацию электронного облака в пространстве
Спиновое \(m_s\) \(+1/2,-1/2\) Собственное состояние электрона

Назад Назад Далее Далее