, орбитальным квантовым числом
l
и магнитным квантовым числом
m>l
(см.
Квантовые числа
,
Квантовая химия
). Имеется одна наиболее устойчивая орбиталь с
n
= 1, образующая
К
-оболочку.
L
-Оболочка с
n
= 2 включает одну орбиталь с
l
= 0 и
m>l
= 0 и три с
l
= 1 и
m>l
= —1, 0 и +1. Их называют 1
s
-орбиталь, 2
s
-орбиталь и три 2
р
-орбитали.
М
-Оболочка состоит из 3
s
-орбитали, трёх 3
р
-орбиталей и пяти 3
d
-орбиталей. Электрон имеет спин со спиновым квантовым числом
s
=
>1
/
>2
, который может ориентироваться относительно определённого направления двумя различными путями — с компонентами, даваемыми магнитным спиновым квантовым числом
m>s
, равным +
>1
/
>2
или —
>1
/
>2
. В атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех квантовых чисел. Следовательно, 1
s
-орбиталь, образующая
К
-оболочку, может быть занята только одним электроном с положительным или отрицательным спином или же двумя электронами (электронной парой), одним — с положительным спином, другим — с отрицательным.
Заполнение определённых оболочек и подоболочек приводит к особой устойчивости атомов, наблюдающейся у атомов инертных газов. В этих устойчивых структурах электронная конфигурация заполненной оболочки гелия 1s>2
, неона 2s>2
2p>6
, аргона 3s>2
3p>6
, криптона 3d>10
4s>2
4p>6
, ксенона 4d>10
5s>2
5p>6
, радона 4f>14
5d>10
6s>2
6p>6
, эка-радона 5f>14
6d>10
7s>2
7p>6
. [О заполнении электронных оболочек см. также Атом
, Периодическая система элементов
.]
Ковалентная связь.
В 1927 датский физик О. Бурро выполнил квантовомеханический расчёт молекулярного нона водорода и показал, что единственный электрон в этом ионе На занимает орбиталь, называемую молекулярной орбиталью, которая простирается вокруг обоих протонов. Теоретический расчёт энергии связи этого молекулярного иона, т. е. разности между суммарной энергией отдельного атома и протона и энергией иона в его основном состоянии, привёл к значению 255 кдж
×моль>-1
, прекрасно согласующемуся с экспериментом. Вскоре было отмечено, что электронную структуру молекулярного иона водорода можно рассмотреть, используя волновую функцию основного состояния атома водорода. По мере сближения атома водорода и протона появляется возможность выхода электрона из области, окружающей одно ядро, в область, окружающую второе ядро, причём в каждом случае электрон занимает 1s
-орбиталь. Молекулярная орбиталь, образованная как сумма этих двух 1s
-орбиталей, является хорошим приближением к молекулярной орбитали, полученной Бурро путём решения волнового уравнения Шрёдингера. Если образовать волновую функцию как разность двух 1