Frage zu Atomunterschalen

Also sagte mir mein Lehrer, dass JEDE Schale 5 Unterschalen enthält (s, p, d, f, g), aber was ich nicht verstehe, ist Folgendes

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die 1. Shell hat nur 1 Subshell (und nicht 5, wie er sagte), und die Anzahl der Subshells nimmt mit zunehmender Shell-Ebene weiter zu und die Anzahl der Subshells nimmt nach der 5. Shell ab.

Warum also hat mir mein Lehrer gesagt, dass JEDE SCHALE 5 Unterschalen hat, wenn es nicht stimmt (nach diesem und vielen Beispielen)?

Ihre Interpretation des Diagramms ist im Wesentlichen richtig. Ich kann nicht kommentieren, was Ihr Lehrer gesagt haben könnte oder ob es Missverständnisse gab.
"Jede Shell hat 5 Subshells" ist also eine Lüge? Es scheint, dass ich schlechte Professoren habe. Warum sind einige Subshells verblasst (5. Shell Subshell g und darunter)?
Keines der bisher entdeckten Elemente hat im Grundzustand Elektronen in der g-Unterschale.
Die Anzahl der Unterschalen nimmt nach der fünften Schale nicht ab --- die ausgegrauten Linien sollten nach unten fortgesetzt werden, bis sie linksbündig mit allen anderen sind --- das ist vielleicht der Grund, warum sie ausgegraut sind . Die Anzahl der Sub-Shells pro Shell ist N 2 , Wo N ist die Hauptquantenzahl der Schale. Vielleicht hat dein Lehrer einen Fehler gemacht oder du hast sie falsch verstanden.

Antworten (1)

In der Quantenmechanik kann man sich ein solides Verständnis dieser Dinge aneignen. Das konzeptionell einfachste Beispiel, das die grundlegende Physik demonstriert, ist natürlich das Wasserstoffatom. Bei der Lösung stellen wir fest, dass die (räumlichen Teile der) erlaubten Eigenzustände des Hamilton-Operators durch drei Quantenzahlen parametrisiert sind, N , ℓ Und M . Also haben wir ψ N l M Bei der mathematischen Herleitung ist man gezwungen, folgende Dinge anzunehmen:

  1. N ∈ Z +
  2. ℓ = 0 , 1 , … , N − 1
  3. M = − ℓ , − ℓ + 1 , … , ℓ − 1 , ℓ

Nun, jeder unterschiedliche Wert von N entspricht einer Elektronenhülle. Wie wir sehen können, N = 1 erlaubt nur ℓ = M = 0 . Manche Leute (zB Chemiker, aber auch viele Physiker) tauschen gerne die Etiketten aus ℓ = 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , … mit den Etiketten S , P , D , F , G , … , aber hier gibt es wirklich keinen konzeptionellen Unterschied.

Nun sagt uns das Pauli-Ausschlussprinzip, dass Elektronen nicht genau denselben Zustand einnehmen können. Man wird also zu dem Schluss geführt, dass die niedrigste Energieschale nur ein einziges Elektron zulässt. Aufgrund des Spins (jedes Elektron kann Spin haben ↑ oder ↓ ) gibt es tatsächlich zwei erlaubte Elektronen in der untersten Schale, aber das ist hier kein wesentlicher Punkt. Was klar sein sollte, ist, dass die Anzahl der erlaubten ℓ -Werte abhängig von N , und ist sicherlich nicht immer fünf .

Die Art und Weise, wie die zulässigen Elektronenzustände in praktischen Situationen tatsächlich "aufgefüllt" werden, wenn Atome komplexer als Wasserstoff sind, ist im Allgemeinen (analytisch) schwer zu verstehen, und die Zustände werden oft nicht in der Reihenfolge aufgefüllt, die man aufgrund der Kennzeichnung erwarten könnte System (d.h. zuerst alle füllen N = 4 vor irgendwelchen N = 5 Staaten), aber diese Fragen sind hier nicht wesentlich.

+1, aber das OP gab an, dass sie ein Gymnasiast waren, daher müssen möglicherweise einige Begriffe geklärt werden.
@paisanco deshalb habe ich die eigentliche Ableitung der Quantenzahlen nicht aufgenommen;)
Es ist nur die Verwendung von Notationen wie ∈ Und Z + das ist vielleicht unnötig und verwirrend.
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