Номер 58, страница 27 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

58. Изобразите формы s- и р-орбиталей.

Атомная орбиталь представляет собой область пространства вокруг атомного ядра, в которой вероятность нахождения электрона является максимальной (обычно около 90–95%). Форма, размер и пространственная ориентация орбиталей определяются набором квантовых чисел, следующих из решения уравнения Шрёдингера для данного атома.

Форма s-орбитали

s-орбиталь (от англ. sharp) соответствует орбитальному квантовому числу $l=0$. Поскольку для $l=0$ магнитное квантовое число $m_l$ может иметь только одно значение ($m_l=0$), на каждом энергетическом уровне (начиная с первого, $n=1$) существует только одна s-орбиталь.

Форма s-орбитали — сферическая. Это означает, что вероятность обнаружить электрон на одинаковом расстоянии от ядра не зависит от направления. Ядро атома находится в центре этой сферы. Визуально s-орбиталь изображают в виде шара. С ростом главного квантового числа $n$ (при переходе от 1s к 2s, 3s и т.д.) размер s-орбитали и её энергия увеличиваются.

Ответ: s-орбиталь имеет сферическую (шарообразную) форму.

Форма p-орбиталей

p-орбитали (от англ. principal) соответствуют орбитальному квантовому числу $l=1$. Они существуют на всех энергетических уровнях, начиная со второго ($n \ge 2$). Для $l=1$ магнитное квантовое число $m_l$ может принимать три значения: -1, 0, +1. Таким образом, на каждом p-подуровне существуют три p-орбитали. В отсутствие внешних полей они имеют одинаковую энергию (являются энергетически вырожденными).

Форма каждой p-орбитали напоминает объемную восьмерку или гантель. Она состоит из двух симметричных лепестков, которые разделены узловой плоскостью, проходящей через ядро атома. Вероятность нахождения электрона в этой плоскости равна нулю.

Три p-орбитали ($p_x, p_y, p_z$) имеют одинаковую форму и размер, но различную ориентацию в пространстве. Они направлены вдоль осей декартовой системы координат:
- $p_x$-орбиталь ориентирована вдоль оси X.
- $p_y$-орбиталь ориентирована вдоль оси Y.
- $p_z$-орбиталь ориентирована вдоль оси Z.
Следовательно, оси трех p-орбиталей взаимно перпендикулярны.

Ответ: p-орбитали имеют форму объемной восьмерки (гантели). На каждом подуровне имеется три p-орбитали, которые ориентированы в пространстве взаимно перпендикулярно, вдоль осей координат x, y и z.