Номер 59, страница 28 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

59. Сколько электронов может располагаться на одной орбитали? Сколько орбиталей имеется на $s$-подуровне, а сколько — на $p$-подуровне? Какое максимальное число электронов может разместиться на $p$-подуровне?

Сколько электронов может располагаться на одной орбитали?
На одной атомной орбитали может располагаться не более двух электронов. Это утверждение является следствием принципа запрета Паули, который гласит, что в атоме не может быть двух электронов, обладающих одинаковым набором всех четырех квантовых чисел ($n$, $l$, $m_l$, $m_s$). Орбиталь характеризуется тремя квантовыми числами: главным ($n$), орбитальным ($l$) и магнитным ($m_l$). Электроны, находящиеся на одной орбитали, имеют одинаковые значения $n$, $l$ и $m_l$, поэтому они должны различаться четвертым — спиновым квантовым числом ($m_s$). Поскольку спиновое квантовое число может принимать только два значения ($+1/2$ и $-1/2$), на одной орбитали могут находиться только два электрона с противоположно направленными спинами.

Ответ: 2 электрона.

Сколько орбиталей имеется на s-подуровне, а сколько — на p-подуровне?
Количество орбиталей на подуровне определяется значением орбитального (азимутального) квантового числа $l$. Для каждого значения $l$ существует $2l+1$ орбиталей, соответствующих возможным значениям магнитного квантового числа $m_l$ (от $-l$ до $+l$ включая 0).
Для s-подуровня орбитальное квантовое число $l=0$. Следовательно, число орбиталей равно $2 \cdot 0 + 1 = 1$. Таким образом, s-подуровень состоит из одной сферической орбитали.
Для p-подуровня орбитальное квантовое число $l=1$. Следовательно, число орбиталей равно $2 \cdot 1 + 1 = 3$. Эти три орбитали ($p_x$, $p_y$, $p_z$) имеют форму гантелей и ориентированы в пространстве взаимно перпендикулярно.

Ответ: на s-подуровне — 1 орбиталь, на p-подуровне — 3 орбитали.

Какое максимальное число электронов может разместиться на p-подуровне?
Максимальная вместимость электронов на подуровне вычисляется путем умножения числа орбиталей на этом подуровне на максимальное число электронов, которое может содержать одна орбиталь.
Как было установлено, p-подуровень состоит из 3 орбиталей.
Каждая орбиталь может вместить максимум 2 электрона.
Таким образом, максимальное число электронов на p-подуровне составляет:
$N_{max} = (\text{число p-орбиталей}) \times (\text{максимальное число электронов на одной орбитали}) = 3 \times 2 = 6$.

Ответ: 6 электронов.