Атом водорода в квантовой механике

тремя квантовыми числами:
главным n,
орбитальным l,
магнитным ml.

в единице объема.
Вероятность обнаружения электрона в разных частях атома различна.
Электрон при своем движении как бы «размазан» по всему объему, образуя электронное облако, плотность (густота) которого характеризует вероятность нахождения электрона в различных точках объема атома.

Графические изображения плотностей вероятности

этом состоянии называется s-электроном), l=1 - p-состоянием,
l=2 - d-состоянием,
l=3 - f-состоянием.

Спин электрона
Электрон обладает собственным (неуничтожимым) механическим моментом импульса, не связанным с движением электрона в пространстве — спином.

Собственный механический момент, квантуется по закону:
где — спиновое квантовое число (для электрона, протона, нейтрона)
Проекция спина на заданное направление, квантуется

электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами:
главным n (n = 1, 2, 3,…)
орбитальным l (l = 0, 1, 2,... , n-1),
магнитным ml (ml = -l,…, - l, 0, +1,…, +l),
спиновым ms (ms = +1/2, -1/2).

Паули
Вольфганг
(1900 - 1958)

В нормальном (невозбужденном) состоянии атома электроны должны располагаться на самых низких доступных для них энергетических уровнях.
Поэтому, казалось бы, в любом атоме в нормальном состоянии все электроны должны находиться в состоянии
1s (n=1, l=0).
Однако опыт показывает, что это не так.

химического элемента или молекулы.

Электроны в основном состоянии атома заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.

Заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заполнение орбиталей парами электронов с противоположными спинами.

Принцип заполнения

Правило Хунда

Хунд
Фридрих
(1896 - 1997)

электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел n, l, ml, ms.
В одном и том же состоянии не могут находится одновременно два электрона.

Совокупность электронов в многоэлектронном атоме, имеющих одно и то же главное квантовое число n, называется электронной оболочкой.

В каждой из оболочек электроны распределяются по подоболочкам, соответствующим данному l.

Количество электронов в подоболочке определяется квантовыми числами ml и ms .
Максимальное число электронов в подоболочке с данным равно 2(2 l +1).

Принцип Паули

Распределение электронов в атоме по состояниям

на подоболочки, различающиеся значением квантового числа l.