24. Kvantummechanikai atommodell

1. Kvantumszámok

Kvantumszámok = az elektronhéjak azonosítására szolgáló fizikai mennyiségek

4 kvantumszám együtt szolgál az elektron egyértelmű beazonosításához:

• főkvantumszám
• mellékkvantumszám
• mágneseskvantumszám
• spinkvantumszám

főkvantumszám = az elektronoknak a magtól mért távolságára utal.

• jele: n
• Értékeinek jelölése:
• 1 K-héj
• 2 L
• 3 M
• 4 N

mellékkvantumszám = az elektronhéjak normál körülmények közti térbeli alakjára utal.

• jele: l (kis el)
• értéke 0 és n - 1 közötti érték lehet.
• Az értéke azon DOBOZOK SZÁMÁT határozza meg, amelyben az elektronok tartozkodnak.
• Értékek jelölése:
• 0 s pálya (alhéj)
• 1 p
• 2 d
• 3 f

mágneses kvantumszám = az elektronok mágneses térbeli alakjára utal.

• jele: m
  
• Az értéke a dobozokban lévő REKESZEK SZÁMÁT határozza meg.
• értéke -l és +l között lehet. (Páratlan számú rekesz)
  

spinkvantumszám = az elektronoknak a mágneses térbeli forgására utal.

• jele:s
• Értéke azt mutatja, hogy egy rekeszbe két különböző elektron fér el.
• értéke +1/2 vagy -1/2 lehet.

---

2. Az elektronhéjak konkrét felépítése

Tudjuk, hogy

• Az elektronok szemléltetésére a fel és a le nyíl szolgál: ↿ ⇂
• Az alhéjakat rekeszekből álló dobozokkal jelöljük.

K-héj:

n = 1
alhéjak(egy doboz):

1s pálya: ↿ ⇂

max 2 = 2*1² elektron lehet

L-héj:

n = 2
alhéjak (2 doboz):

2s (1 rekesz):↿ ⇂
2p (3 rekesz):↿ ⇂↿ ⇂↿ ⇂

max 8 = 2*2² elektron lehet

M-héj:

n = 3
alhéjak:

3s (1 rekesz):↿ ⇂
3p (3 rekesz):↿ ⇂↿ ⇂↿ ⇂
3d (5 rekesz):↿ ⇂↿ ⇂↿ ⇂↿ ⇂↿ ⇂

max 18 = 2*3² elektron lehet

---

3. Az elektronhéjak betöltődésére vonatkozó szabályok

1. Energia minimum elve: először a legalacsonyabb energiájú hely töltődik fel, aztán a többi.
2. Pauli-féle kizárási elv: egy atomban nem lehet két olyan elektron, amelynek mind a négy kvantumszáma azonos.
3. Hund-szabály: az elektronok párosítatlanságra törekszenek.

A Pauli el gyakorlati jelentősége:
Az atomok nagy része üres. A tárgyak az érintkezésük során mégsem hatolnak egymásba, mert az elektronok nem tartózkodhatnak a köztes térben csak meghatározott helyeken.

---

4. Periódusos rendszer felépítése:

Periódusos rendszer:
Az atomoknak a legkülső (vegyérték) elektronhéj jellege szerint kialakított táblázata:

1H
2He
3Li
4Be
5B
6C
7N
8O
9F
10Ne

Az elektronhéjak betöltésekor stabil elektronszerkezet jön létre. Ezek a nemesgázok nem lépnek reakcióba más atomokkal.

Periódusos rendszer főbb összetevői:
Periódusok: a vízszintes sorok.
A periódusok száma megegyezik a főkvantumszámmal.
Csoportok: a függőleges oszlopok.
A csoportok száma az elem külső, azaz vegyértékelektronjainak számával.
 főcsoport: római számmal jelölt oszlopok
 mellékcsoport: egyéb oszlopok.

s-mező elemei: Az első két főcsoportba tartozó elemek (I.A, II.A):
 az alkálifémek (I.A)
 alkáliföldfémek (II.A)
p-mező elemei: A III. A-VIII. A csoportba tartozó elemek (bór-, szén-, nitrogén-, oxigéncsoport, halogének és a nemesgázok.)
d-mező elemei: I.B-VIII.B mellékcsoportok. Az itt található fémeket átmenetifémeknek nevezzük.
f-mező elemei:
 Lantanoidák + Aktinoidák.