5. Орбитальное квантовое число. Магнитное квантовое число
Из квантово-механической теории следует, что с увеличением главного квантового числа (n) изменяются число и характер электронных орбиталей в пределах данного электронного слоя. Количество орбиталей для каждого значения (n) равно квадрату главного квантового числа (n2).
Второе квантовое число l, описывающее форму электронного облака, называется орбитальным квантовым числом.
При данном главном квантовом числе (n) орбитальное квантовое число (l) может принимать любые целочисленные значения от 0 до n-1. Соответствующие орбитали обозначаются строчными буквами латинского алфавита: s (l = 0), p (l = 1), d (l = 2), f (l = 3). Орбитальное квантовое число отображает энергию электрона на подуровне.
Электроны с различными орбитальными квантовыми числами несколько отличаются друг от друга: их энергия тем выше, чем больше число l. Число возможных подуровней в каждом энергетическом уровне совпадает с порядковым номером электронного слоя, но фактически ни один энергетический уровень не содержит больше 4-х подуровней.
Это справедливо для стационарного состояния атомов всех элементов. Так 1-му энергетическому уровню соответствует s-подуровень; 2-му уровню — 2 подуровня: s и p; 3-му уровню — 3 подуровня: s, p и d; 4-му и следующим уровням — 4 подуровня: s, p, d и f.
Ориентацию орбиталей в пространстве определяет третье квантовое число, называемое магнитным квантовым числом и обозначаемое m. При данном орбитальном квантовом числе (l) магнитное квантовое число (m) может принимать любые целочисленные значения от -l до +l, в том числе нулевое значение. Оно определяет число орбиталей в одном и том же электронном слое: одна s-орбиталь (m = 0), 3 p-орбитали (m равно -1, 0, +1), 5 d-орбиталей (m равно -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3).
Орбитали с различными магнитными квантовыми числами, но с одинаковым главным и орбитальным квантовыми числами характеризуются одной и той же энергией. Магнитное квантовое число есть вектор, следовательно, ему соответствует не только определенное числовое значение, но и определенное направление, что выражается в знаках "+" и "-".
Четвертое квантовое число, называемое спином и обозначаемое ms, раньше связывали с вращением электрона вокруг своей оси, но теперь ему не придают какого-либо наглядного образа и считают чисто квантово-механической величиной. Спин электрона может иметь 2 значения: +1/2 и -1/2.
