Номер 4, страница 51 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

4. Используя рис. 18, расположите следующие атомные орбитали в порядке увеличения их энергии: $3p$, $2p$, $3d$, $1s$.

Дано:

Набор атомных орбиталей: 3p, 2p, 3d, 1s.

Найти:

Расположить данные орбитали в порядке увеличения их энергии.

Решение

Для определения порядка увеличения энергии атомных орбиталей используется правило Клечковского (также известное как правило $n+l$). Согласно этому правилу, энергия орбитали определяется суммой главного квантового числа $n$ и орбитального (азимутального) квантового числа $l$.

Правило Клечковского гласит:

1. Чем меньше сумма $n+l$, тем меньше энергия орбитали.

2. При одинаковой сумме $n+l$, меньшей энергией обладает та орбиталь, у которой меньше значение главного квантового числа $n$.

Орбитальные квантовые числа $l$ для разных типов подуровней имеют следующие значения: для s-орбитали $l=0$, для p-орбитали $l=1$, для d-орбитали $l=2$.

Рассчитаем сумму $n+l$ для каждой из предложенных орбиталей:

Для 1s-орбитали: главное квантовое число $n=1$, орбитальное квантовое число $l=0$. Сумма $n+l = 1+0 = 1$.

Для 2p-орбитали: $n=2$, $l=1$. Сумма $n+l = 2+1 = 3$.

Для 3p-орбитали: $n=3$, $l=1$. Сумма $n+l = 3+1 = 4$.

Для 3d-орбитали: $n=3$, $l=2$. Сумма $n+l = 3+2 = 5$.

Все полученные значения суммы $n+l$ различны. Поэтому для определения порядка энергий достаточно сравнить эти суммы. Расположим орбитали в порядке возрастания суммы $n+l$:

$1 < 3 < 4 < 5$

Этому порядку сумм соответствует следующий порядок увеличения энергии орбиталей:

$1s < 2p < 3p < 3d$

Ответ: 1s, 2p, 3p, 3d.