Номер 60, страница 28 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

60. Изобразите схему атомных орбиталей первого и второго энергетических уровней (см. рис. 2.2 в учебном пособии). На этой схеме укажите энергетические уровни, подуровни, орбитали.

Решение

Схема строения электронных оболочек атома, или энергетическая диаграмма, изображает относительное расположение атомных орбиталей по энергии. Электроны в атоме могут занимать только определенные энергетические состояния, которые характеризуются энергетическими уровнями, подуровнями и орбиталями.

Первый энергетический уровень ($n=1$)

Этот уровень характеризуется главным квантовым числом $n=1$. Для него возможно только одно значение орбитального квантового числа: $l=0$.

Подуровень: Один s-подуровень (1s).

Орбитали: На 1s-подуровне находится одна 1s-орбиталь (магнитное квантовое число $m_l=0$).

Второй энергетический уровень ($n=2$)

Этот уровень характеризуется главным квантовым числом $n=2$. Для него возможны два значения орбитального квантового числа: $l=0$ и $l=1$.

Подуровни: Два подуровня – s-подуровень (2s) и p-подуровень (2p).

Орбитали:

На 2s-подуровне ($l=0$) находится одна 2s-орбиталь ($m_l=0$).

На 2p-подуровне ($l=1$) находятся три 2p-орбитали ($m_l=-1, 0, +1$). Эти три орбитали имеют одинаковую энергию, т.е. являются вырожденными.

Энергия подуровней в пределах одного уровня возрастает с увеличением орбитального квантового числа $l$, поэтому энергия 2p-подуровня выше энергии 2s-подуровня.

Ниже приведена схема расположения атомных орбиталей для первых двух энергетических уровней. Орбитали изображены в виде квантовых ячеек (квадратов).

Энергия, E

2p-подуровень

2s-подуровень

Второй энергетический
уровень ($n=2$)

1s-подуровень

Первый энергетический
уровень ($n=1$)

На этой схеме:

Энергетические уровни ($n=1, n=2$) — это совокупности орбиталей, объединенные общим главным квантовым числом $n$ и расположенные близко по энергии.

Подуровни (1s, 2s, 2p) — это наборы орбиталей в пределах одного уровня, имеющие одинаковое орбитальное квантовое число $l$.

Орбитали — это отдельные квантовые ячейки, представленные квадратиками. Каждая орбиталь может вместить не более двух электронов.

Ответ:

Схема атомных орбиталей для первого и второго энергетических уровней представляет собой энергетическую диаграмму, на которой орбитали (квантовые ячейки) расположены в порядке возрастания их энергии снизу вверх.

На схеме (см. раздел Решение) указаны следующие элементы:

Энергетические уровни: Первый ($n=1$) и второй ($n=2$) уровни.

Подуровни: 1s-подуровень на первом уровне; 2s- и 2p-подуровни на втором уровне.

Орбитали: Одна 1s-орбиталь; одна 2s-орбиталь и три 2p-орбитали.