Решение задачи: Определение конфигурации 2p-электрона по квантовым числам

Вопрос по квантовой химии и строению атома. Нам даны квантовые числа последнего электрона в атоме: 1. Главное квантовое число \(n = 2\) (второй энергетический уровень). 2. Азимутальное (орбитальное) квантовое число \(l = 1\) (соответствует \(p\)-подуровню). 3. Магнитное квантовое число \(m_l = +1\). 4. Спиновое квантовое число \(m_s = -1/2\). Решение: 1. Квантовые числа \(n = 2\) и \(l = 1\) говорят нам о том, что электрон находится на орбитали \(2p\). 2. На \(p\)-подуровне есть три орбитали с магнитными числами: \(-1, 0, +1\). 3. Согласно правилу Хунда и принципу Паули, сначала заполняются орбитали электронами со спином \(+1/2\) (стрелка вверх), а затем начинается заполнение электронами со спином \(-1/2\) (стрелка вниз). 4. Порядок заполнения \(2p\)-подуровня: - 1-й электрон: \(m_l = -1, m_s = +1/2\) - 2-й электрон: \(m_l = 0, m_s = +1/2\) - 3-й электрон: \(m_l = +1, m_s = +1/2\) - 4-й электрон: \(m_l = -1, m_s = -1/2\) - 5-й электрон: \(m_l = 0, m_s = -1/2\) - 6-й электрон: \(m_l = +1, m_s = -1/2\) Наш электрон имеет параметры \(m_l = +1\) и \(m_s = -1/2\). Это значит, что он является шестым по счету на \(p\)-подуровне. Конфигурация внешнего слоя — \(2p^6\). 5. Полная электронная конфигурация атома: \(1s^2 2s^2 2p^6\). 6. Суммируем общее количество электронов: \(2 + 2 + 6 = 10\). 7. Порядковый номер элемента в таблице Менделеева равен числу электронов. Элемент под номером 10 — это Неон. Однако, в предложенном списке Неона нет. Давайте перепроверим логику заполнения ячеек в рамках школьной программы. Часто в тестах ячейки заполняют в порядке \(+1, 0, -1\). Если \(m_l = +1\) — это первая ячейка, то: - 1-й электрон: \(m_l = +1, m_s = +1/2\) - 2-й электрон: \(m_l = 0, m_s = +1/2\) - 3-й электрон: \(m_l = -1, m_s = +1/2\) - 4-й электрон: \(m_l = +1, m_s = -1/2\) — это наш случай! Если наш электрон 4-й на \(p\)-подуровне, то конфигурация \(2p^4\). Общее число электронов: \(2 (1s) + 2 (2s) + 4 (2p) = 8\). Элемент с порядковым номером 8 — это Кислород. Ответ: 5. Кислород