Die Aufgabe, die elektronische Formel eines chemischen Elements zusammenzustellen, ist nicht die einfachste.

Der Algorithmus zum Erstellen elektronischer Elementformeln lautet also wie folgt:

• Zuerst schreiben wir das Zeichen der Chem auf. Element, wobei wir unten links vom Zeichen die Seriennummer angeben.
• Außerdem bestimmen wir durch die Nummer der Periode (aus der das Element stammt) die Anzahl der Energieniveaus und zeichnen neben dem Vorzeichen des chemischen Elements eine solche Anzahl von Bögen.
• Dann wird entsprechend der Gruppennummer die Anzahl der Elektronen in der äußeren Ebene unter den Bogen geschrieben.
• Auf der 1. Ebene ist das maximal mögliche 2e, auf der zweiten bereits 8, auf der dritten - bis zu 18. Wir beginnen, Zahlen unter die entsprechenden Bögen zu setzen.
• Die Anzahl der Elektronen auf der vorletzten Ebene muss wie folgt berechnet werden: Die Anzahl der bereits fixierten Elektronen wird von der Seriennummer des Elements abgezogen.
• Es bleibt, unsere Schaltung in eine elektronische Formel umzuwandeln:

Hier sind die elektronischen Formeln einiger chemischer Elemente:

• 1. Wir schreiben das chemische Element und seine Seriennummer, die Zahl gibt die Anzahl der Elektronen im Atom an.
  2. Wir machen eine Formel. Dazu müssen Sie die Anzahl der Energieniveaus herausfinden, die Grundlage für die Bestimmung der Anzahl der Perioden des Elements ist.
  3. Wir unterteilen die Ebenen in Unterebenen.

  Unten sehen Sie ein Beispiel, wie Sie elektronische Formeln chemischer Elemente richtig zusammenstellen.

Sie müssen die elektronischen Formeln chemischer Elemente auf diese Weise zusammenstellen: Sie müssen sich die Nummer des Elements im Periodensystem ansehen und so herausfinden, wie viele Elektronen es hat. Dann müssen Sie die Anzahl der Ebenen herausfinden, die der Periode entspricht. Dann werden die Unterebenen geschrieben und ausgefüllt:

Zunächst müssen Sie die Anzahl der Atome gemäß dem Periodensystem bestimmen.



Um eine elektronische Formel zu erstellen, benötigen Sie das Periodensystem von Mendeleev. Finden Sie dort Ihr chemisches Element und sehen Sie sich die Periode an - sie entspricht der Anzahl der Energieniveaus. Die Gruppennummer entspricht numerisch der Anzahl der Elektronen in der letzten Ebene. Die Elementzahl wird quantitativ gleich der Anzahl ihrer Elektronen sein, außerdem muss man natürlich wissen, dass es auf der ersten Ebene maximal 2 Elektronen gibt, auf der zweiten 8 und auf der dritten 18.

Das sind die Höhepunkte. Darüber hinaus finden Sie im Internet (einschließlich unserer Website) Informationen mit einer vorgefertigten elektronischen Formel für jedes Element, damit Sie es selbst überprüfen können.

Das Erstellen elektronischer Formeln chemischer Elemente ist ein sehr komplexer Prozess, auf spezielle Tabellen kann man nicht verzichten und man muss eine ganze Reihe von Formeln verwenden. Zusammenfassend müssen Sie die folgenden Schritte ausführen:

Es ist notwendig, ein Orbitaldiagramm zu erstellen, in dem ein Konzept für den Unterschied zwischen Elektronen voneinander vorhanden ist. Orbitale und Elektronen sind im Diagramm hervorgehoben.

Elektronen werden von unten nach oben in Ebenen gefüllt und haben mehrere Unterebenen.

Zuerst finden wir also die Gesamtzahl der Elektronen eines gegebenen Atoms heraus.

Wir füllen die Formel nach einem bestimmten Schema aus und schreiben sie auf - dies wird die elektronische Formel sein.



Für Stickstoff sieht diese Formel beispielsweise so aus, zuerst beschäftigen wir uns mit Elektronen:



Und schreibe die Formel auf:



Verstehen das Prinzip der Erstellung der elektronischen Formel eines chemischen Elements, müssen Sie zuerst die Gesamtzahl der Elektronen im Atom anhand der Zahl im Periodensystem bestimmen. Danach müssen Sie die Anzahl der Energieniveaus bestimmen, wobei Sie die Nummer der Periode zugrunde legen, in der sich das Element befindet.

Danach werden die Ebenen nach dem Prinzip der geringsten Energie in Unterebenen zerlegt, die mit Elektronen gefüllt sind.

Sie können die Richtigkeit Ihrer Argumentation überprüfen, indem Sie zum Beispiel hier nachsehen.

Indem Sie die elektronische Formel eines chemischen Elements zusammenstellen, können Sie herausfinden, wie viele Elektronen und Elektronenschichten sich in einem bestimmten Atom befinden und in welcher Reihenfolge sie auf die Schichten verteilt sind.

Zunächst bestimmen wir die Seriennummer des Elements nach dem Periodensystem, sie entspricht der Anzahl der Elektronen. Die Anzahl der Elektronenschichten gibt die Periodenzahl an, und die Anzahl der Elektronen in der letzten Schicht des Atoms entspricht der Gruppenzahl.

• zuerst füllen wir die s-Unterebene aus und dann die p-, d-b f-Unterebenen;
• nach der Klechkovsky-Regel füllen Elektronen Orbitale in der Reihenfolge zunehmender Energie dieser Orbitale;
• Gemäß der Hundschen Regel besetzen Elektronen innerhalb einer Unterebene nacheinander freie Orbitale und bilden dann Paare;
• Nach dem Pauli-Prinzip befinden sich nicht mehr als 2 Elektronen in einem Orbital.

• Die elektronische Formel eines chemischen Elements zeigt, wie viele Elektronenschichten und wie viele Elektronen in einem Atom enthalten sind und wie sie über die Schichten verteilt sind.

  Um die elektronische Formel eines chemischen Elements zusammenzustellen, müssen Sie sich das Periodensystem ansehen und die für dieses Element erhaltenen Informationen verwenden. Die laufende Nummer des Elements im Periodensystem entspricht der Anzahl der Elektronen im Atom. Die Anzahl der Elektronenschichten entspricht der Periodenzahl, die Anzahl der Elektronen in der letzten Elektronenschicht entspricht der Gruppenzahl.

  Es muss daran erinnert werden, dass die erste Schicht maximal 2 1s2-Elektronen hat, die zweite - maximal 8 (zwei s und sechs p: 2s2 2p6), die dritte - maximal 18 (zwei s, sechs p und zehn d: 3s2 3p6 3d10).

  Zum Beispiel die elektronische Formel von Kohlenstoff: C 1s2 2s2 2p2 (laufende Nummer 6, Periodennummer 2, Gruppennummer 4).

  Elektronische Formel von Natrium: Na 1s2 2s2 2p6 3s1 (Seriennummer 11, Periodennummer 3, Gruppennummer 1).

  Um die Richtigkeit des Schreibens einer elektronischen Formel zu überprüfen, können Sie die Website www.alhimikov.net besuchen.

  Das Erstellen einer elektronischen Formel chemischer Elemente mag auf den ersten Blick wie eine ziemlich komplizierte Aufgabe erscheinen, aber alles wird klar, wenn Sie sich an das folgende Schema halten:

  • Schreiben Sie zuerst die Orbitale
  • Wir setzen Zahlen vor die Orbitale, die die Nummer des Energieniveaus angeben. Vergessen Sie nicht die Formel zur Bestimmung der maximalen Elektronenzahl auf dem Energieniveau: N=2n2

  Und wie kann man die Anzahl der Energieniveaus herausfinden? Schauen Sie sich einfach das Periodensystem an: Diese Zahl ist gleich der Nummer der Periode, in der sich dieses Element befindet.

  • Über dem Orbitalsymbol schreiben wir eine Zahl, die die Anzahl der Elektronen angibt, die sich in diesem Orbital befinden.

  Die elektronische Formel für Scandium würde beispielsweise so aussehen.

Elektronische Konfiguration eines Atoms ist eine Formel, die die Anordnung von Elektronen in einem Atom nach Ebenen und Unterebenen zeigt. Nach dem Studium des Artikels erfahren Sie, wo und wie sich Elektronen befinden, lernen Quantenzahlen kennen und können die elektronische Konfiguration eines Atoms anhand seiner Anzahl aufbauen. Am Ende des Artikels befindet sich eine Elementtabelle.

Warum die elektronische Konfiguration von Elementen studieren?

Atome sind wie ein Konstruktor: Es gibt eine bestimmte Anzahl von Teilen, sie unterscheiden sich voneinander, aber zwei Teile des gleichen Typs sind genau gleich. Aber dieser Konstruktor ist viel interessanter als der aus Plastik, und hier ist der Grund. Die Konfiguration ändert sich je nachdem, wer in der Nähe ist. Zum Beispiel Sauerstoff neben Wasserstoff kann sein sich in Wasser verwandeln, neben Natrium in Gas, und in der Nähe von Eisen wird es vollständig zu Rost. Um die Frage zu beantworten, warum dies geschieht, und um das Verhalten eines Atoms neben einem anderen vorherzusagen, ist es notwendig, die elektronische Konfiguration zu untersuchen, die im Folgenden diskutiert wird.

Wie viele Elektronen sind in einem Atom?

Ein Atom besteht aus einem Kern und Elektronen, die ihn umkreisen, der Kern besteht aus Protonen und Neutronen. Im neutralen Zustand hat jedes Atom so viele Elektronen wie Protonen in seinem Kern. Die Anzahl der Protonen wurde durch die Seriennummer des Elements angegeben, zum Beispiel hat Schwefel 16 Protonen - das 16. Element des Periodensystems. Gold hat 79 Protonen – das 79. Element des Periodensystems. Dementsprechend gibt es im neutralen Zustand 16 Elektronen im Schwefel und 79 Elektronen im Gold.

Wo sucht man nach einem Elektron?

Aus der Beobachtung des Verhaltens eines Elektrons wurden bestimmte Muster abgeleitet, sie werden durch Quantenzahlen beschrieben, insgesamt gibt es vier davon:

• Hauptquantenzahl
• Orbitale Quantenzahl
• Magnetische Quantenzahl
• Spinquantenzahl

Orbital

Außerdem verwenden wir anstelle des Wortes Orbit den Begriff "Orbital", das Orbital ist ungefähr die Wellenfunktion des Elektrons - dies ist der Bereich, in dem das Elektron 90% der Zeit verbringt.

N - Niveau
L - Schale
M l - Orbitalzahl
M s - das erste oder zweite Elektron im Orbital

Bahnquantenzahl l

Als Ergebnis der Untersuchung der Elektronenwolke wurde festgestellt, dass die Wolke je nach Energieniveau vier Hauptformen annimmt: eine Kugel, Hanteln und die beiden anderen, komplexere. In aufsteigender Energiereihenfolge werden diese Formen als s-, p-, d- und f-Schalen bezeichnet. Jede dieser Schalen kann 1 (auf s), 3 (auf p), 5 (auf d) und 7 (auf f) Orbitale haben. Die Orbitalquantenzahl ist die Schale, auf der sich die Orbitale befinden. Die Orbitalquantenzahl für s-, p-, d- bzw. f-Orbitale nimmt die Werte 0,1,2 oder 3 an.

Auf der s-Schale ein Orbital (L=0) - zwei Elektronen
Es gibt drei Orbitale auf der p-Schale (L=1) – sechs Elektronen
Es gibt fünf Orbitale auf der d-Schale (L=2) – zehn Elektronen
Es gibt sieben Orbitale (L=3) auf der f-Schale – vierzehn Elektronen

Magnetische Quantenzahl m l

Es gibt drei Orbitale auf der p-Schale, sie werden mit Zahlen von -L bis +L bezeichnet, dh für die p-Schale (L=1) gibt es Orbitale "-1", "0" und "1". . Die magnetische Quantenzahl wird mit dem Buchstaben ml bezeichnet.

Innerhalb der Hülle ist es für Elektronen einfacher, sich in verschiedenen Orbitalen zu befinden, also füllen die ersten Elektronen eines für jedes Orbital und dann wird sein Paar zu jedem hinzugefügt.

Betrachten Sie eine D-Shell:
Die d-Schale entspricht dem Wert L=2, dh fünf Orbitale (-2,-1,0,1 und 2), die ersten fünf Elektronen füllen die Schale mit den Werten M l =-2, M l = –1, M l = 0, M l = 1, M l = 2.

Spinquantenzahl m s

Spin ist die Rotationsrichtung eines Elektrons um seine Achse, es gibt zwei Richtungen, also hat die Spinquantenzahl zwei Werte: +1/2 und -1/2. Nur zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin können sich auf derselben Energieunterebene befinden. Die Spinquantenzahl wird mit m s bezeichnet

Hauptquantenzahl n

Die Hauptquantenzahl ist das Energieniveau, derzeit sind sieben Energieniveaus bekannt, jedes wird mit einer arabischen Zahl bezeichnet: 1,2,3,...7. Die Anzahl der Muscheln auf jeder Ebene entspricht der Nummer der Ebene: Auf der ersten Ebene befindet sich eine Muschel, auf der zweiten zwei und so weiter.

Elektronenzahl

Jedes Elektron kann also durch vier Quantenzahlen beschrieben werden, die Kombination dieser Zahlen ist für jede Position des Elektrons einzigartig, nehmen wir das erste Elektron, das niedrigste Energieniveau ist N=1, eine Schale befindet sich auf der ersten Ebene, die erste Schale auf jeder Ebene hat die Form einer Kugel (s-Schale), d.h. L=0, die magnetische Quantenzahl kann nur einen Wert annehmen, M l =0 und der Spin wird gleich +1/2 sein. Nehmen wir das fünfte Elektron (in welchem ​​Atom auch immer), dann sind die Hauptquantenzahlen dafür: N=2, L=1, M=-1, Spin 1/2.

>> Chemie: Elektronische Konfigurationen von Atomen chemischer Elemente

Der Schweizer Physiker W. Pauli stellte 1925 fest, dass es in einem Atom in einem Orbital nicht mehr als zwei Elektronen geben kann, die entgegengesetzte (antiparallele) Spins haben (übersetzt aus dem Englischen als „Spindel“), dh sie haben Eigenschaften, die sein können stellte sich bedingt als Drehung eines Elektrons um seine imaginäre Achse dar: im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Dieses Prinzip wird Pauli-Prinzip genannt.

Wenn sich ein Elektron im Orbital befindet, wird es als ungepaart bezeichnet, wenn es zwei gibt, handelt es sich um gepaarte Elektronen, dh Elektronen mit entgegengesetztem Spin.

Abbildung 5 zeigt ein Diagramm der Aufteilung der Energieniveaus in Unterniveaus.

Das s-Orbital ist, wie Sie bereits wissen, kugelförmig. Das Elektron des Wasserstoffatoms (s = 1) befindet sich auf diesem Orbital und ist ungepaart. Daher wird seine elektronische Formel oder elektronische Konfiguration wie folgt geschrieben: 1s 1. In elektronischen Formeln wird die Nummer des Energieniveaus durch die Zahl vor dem Buchstaben (1 ...) angezeigt, die Unterebene (Orbitaltyp) wird durch den lateinischen Buchstaben und die Zahl angezeigt, die oben rechts neben dem steht Buchstabe (als Exponent) gibt die Anzahl der Elektronen in der Unterebene an.

Für ein Heliumatom, He, das zwei gepaarte Elektronen im gleichen s-Orbital hat, lautet diese Formel: 1s 2 .

Die Elektronenhülle des Heliumatoms ist vollständig und sehr stabil. Helium ist ein Edelgas.

Das zweite Energieniveau (n = 2) hat vier Orbitale: ein s und drei p. s-Orbital-Elektronen der zweiten Ebene (2s-Orbitale) haben eine höhere Energie, da sie einen größeren Abstand vom Kern haben als 1s-Orbital-Elektronen (n = 2).

Im Allgemeinen gibt es für jeden Wert von n ein s-Orbital, aber mit einer entsprechenden Menge an Elektronenenergie darin und daher mit einem entsprechenden Durchmesser, der mit zunehmendem Wert von n wächst.

p-Orbital hat die Form einer Hantel oder Band acht. Alle drei p-Orbitale befinden sich im Atom senkrecht zueinander entlang der durch den Atomkern gezogenen Raumkoordinaten. Es sei noch einmal betont, dass jedes Energieniveau (elektronische Schicht) ab n = 2 drei p-Orbitale hat. Wenn der Wert von n zunimmt, besetzen die Elektronen p-Orbitale, die sich in großen Abständen vom Kern befinden und entlang der x-, y- und z-Achse gerichtet sind.

Für Elemente der zweiten Periode (n = 2) wird zuerst ein β-Orbital gefüllt und dann drei p-Orbitale. Elektronische Formel 1l: 1s 2 2s 1. Das Elektron ist schwächer an den Kern des Atoms gebunden, sodass das Lithiumatom es leicht abgeben kann (wie Sie sich wahrscheinlich erinnern, wird dieser Prozess Oxidation genannt) und sich in ein Li + -Ion verwandeln.

Im Berylliumatom Be 0 befindet sich das vierte Elektron ebenfalls im 2s-Orbital: 1s 2 2s 2 . Die beiden äußeren Elektronen des Berylliumatoms lösen sich leicht ab – Be 0 wird zum Be 2+ -Kation oxidiert.

Am Boratom besetzt das fünfte Elektron ein 2p-Orbital: 1s 2 2s 2 2p 1. Außerdem sind die Atome C, N, O, E mit 2p-Orbitalen gefüllt, die mit dem Edelgas Neon enden: 1s 2 2s 2 2p 6.

Für die Elemente der dritten Periode sind die Sv- bzw. Sp-Orbitale gefüllt. Fünf d-Orbitale der dritten Stufe bleiben frei:

11 Na 1s 2 2s 2 Sv1; 17C11v22822r63r5; 18Ar P^Yor^3p6.

Manchmal wird in Diagrammen, die die Verteilung von Elektronen in Atomen darstellen, nur die Anzahl der Elektronen auf jedem Energieniveau angegeben, dh sie schreiben die abgekürzten elektronischen Formeln von Atomen chemischer Elemente auf, im Gegensatz zu den oben angegebenen vollständigen elektronischen Formeln.

Bei Elementen mit großen Perioden (vierte und fünfte) besetzen die ersten beiden Elektronen das 4. bzw. 5. Orbital: 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Beginnend mit dem dritten Element jeder großen Periode gehen die nächsten zehn Elektronen zu den vorherigen 3d- bzw. 4d-Orbitalen (für Elemente sekundärer Untergruppen): 23 V 2, 8 , 11, 2; 26 Tr 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tr 2, 8, 18, 13, 2. Wenn die vorherige d-Unterebene gefüllt ist, beginnt sich in der Regel die äußere (4p- bzw. 5p) p-Unterebene zu füllen.

Bei Elementen mit großen Perioden - dem sechsten und unvollständigen siebten - werden elektronische Ebenen und Unterebenen in der Regel wie folgt mit Elektronen gefüllt: Die ersten beiden Elektronen gehen zur äußeren β-Unterebene: 56 Ba 2, 8, 18, 18 , 8, 2; 87Gr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; das nächste Elektron (für Na und Ac) zum vorherigen (p-Unterebene: 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 und 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2).

Dann gehen die nächsten 14 Elektronen auf das dritte Energieniveau von außen in die 4f- bzw. 5f-Orbitale für Lanthaniden und Aktiniden.

Dann beginnt sich die zweite äußere Energieebene (d-Unterebene) wieder aufzubauen: für Elemente sekundärer Untergruppen: 73 Ta 2, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8.18, 32, 32.10, 2, - und schließlich erst nach vollständiger Auffüllung der aktuellen Ebene mit zehn Elektronen wird die äußere p-Unterebene wieder aufgefüllt:

86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8.

Sehr oft wird die Struktur der Elektronenhüllen von Atomen mithilfe von Energie- oder Quantenzellen dargestellt - sie schreiben die sogenannten grafischen elektronischen Formeln auf. Für diese Aufzeichnung wird die folgende Notation verwendet: Jede Quantenzelle wird durch eine Zelle bezeichnet, die einem Orbital entspricht; jedes Elektron ist durch einen der Richtung des Spins entsprechenden Pfeil gekennzeichnet. Beim Schreiben einer grafischen elektronischen Formel sollten zwei Regeln beachtet werden: das Pauli-Prinzip, nach dem es nicht mehr als zwei Elektronen in einer Zelle geben kann (Orbitale, aber mit antiparallelen Spins), und die Regel von F. Hund, nach der Elektronen besetzen freie Zellen (Orbitale), befinden sich darin, sie sind zuerst einzeln und haben gleichzeitig den gleichen Spinwert, und erst dann paaren sie sich, aber die Spins werden in diesem Fall nach dem Pauli-Prinzip bereits sein entgegengesetzt gerichtet.

Betrachten wir abschließend noch einmal die Abbildung der elektronischen Konfigurationen von Atomen von Elementen über die Perioden des D. I. Mendeleev-Systems. Schemata der elektronischen Struktur von Atomen zeigen die Verteilung von Elektronen über elektronische Schichten (Energieniveaus).

In einem Heliumatom ist die erste Elektronenschicht abgeschlossen - sie hat 2 Elektronen.

Wasserstoff und Helium sind s-Elemente; diese Atome haben ein mit Elektronen gefülltes s-Orbital.

Elemente der zweiten Periode

Für alle Elemente der zweiten Periode ist die erste Elektronenschicht gefüllt und die Elektronen füllen die e- und p-Orbitale der zweiten Elektronenschicht nach dem Prinzip der kleinsten Energie (zuerst s-, dann p) und den Regeln von Pauli und Hund (Tabelle 2).

Im Neonatom ist die zweite Elektronenschicht fertig - sie hat 8 Elektronen.

Tabelle 2 Die Struktur der Elektronenhüllen von Atomen von Elementen der zweiten Periode

Das Ende des Tisches. 2

Li, Be - In-Elemente.

B, C, N, O, F, Ne - p-Elemente, diese Atome sind mit Elektronen gefüllt p-Orbitale.

Elemente der dritten Periode

Für Atome von Elementen der dritten Periode sind die erste und die zweite Elektronenschicht vollständig, daher ist die dritte Elektronenschicht gefüllt, in der Elektronen die 3s-, 3p- und 3d-Unterniveaus besetzen können (Tabelle 3).

Tabelle 3 Die Struktur der Elektronenhüllen von Atomen von Elementen der dritten Periode

Am Magnesiumatom wird ein 3s-Elektronenorbital vollendet. Na- und Mg-s-Elemente.

Es gibt 8 Elektronen in der äußeren Schicht (der dritten Elektronenschicht) im Argonatom. Als äußere Schicht ist es vollständig, aber insgesamt können in der dritten Elektronenschicht, wie Sie bereits wissen, 18 Elektronen sein, was bedeutet, dass die Elemente der dritten Periode unbesetzte 3d-Orbitale haben.

Alle Elemente von Al bis Ag sind p-Elemente. s- und p-Elemente bilden die wichtigsten Untergruppen im Periodensystem.

An den Kalium- und Calciumatomen erscheint eine vierte Elektronenschicht, und das 4s-Unterniveau ist gefüllt (Tabelle 4), da es eine niedrigere Energie als das 3d-Unterniveau hat. Um die grafischen elektronischen Formeln der Atome der Elemente der vierten Periode zu vereinfachen: 1) bezeichnen wir die bedingt grafische elektronische Formel von Argon wie folgt:
Ar;

2) Wir werden die Unterebenen, die für diese Atome nicht gefüllt sind, nicht darstellen.

Tabelle 4 Die Struktur der Elektronenhüllen von Atomen der Elemente der vierten Periode

K, Ca - s-Elemente in den Hauptuntergruppen enthalten. Für Atome von Sc bis Zn ist die 3d-Unterebene mit Elektronen gefüllt. Dies sind 3D-Elemente. Sie gehören zu den sekundären Nebengruppen, sie haben eine vorgefüllte äußere Elektronenschicht, sie werden als Übergangselemente bezeichnet.

Achten Sie auf die Struktur der Elektronenhüllen von Chrom- und Kupferatomen. Bei ihnen kommt es zu einem „Ausfall“ eines Elektrons von der 4n- in die 3d-Unterebene, was durch die größere Energiestabilität der resultierenden elektronischen Konfigurationen 3d 5 und 3d 10 erklärt wird:

Im Zinkatom ist die dritte Elektronenschicht abgeschlossen - alle 3s-, 3p- und 3d-Unterebenen sind darin ausgefüllt, insgesamt befinden sich 18 Elektronen darauf.

In den Elementen nach Zink wird weiterhin die vierte Elektronenschicht aufgefüllt, die 4p-Unterebene: Elemente von Ga bis Kr sind p-Elemente.

Die äußere Schicht (vierte) des Kryptonatoms ist vollständig und hat 8 Elektronen. Aber gerade in der vierten Elektronenschicht können, wie Sie wissen, 32 Elektronen sein; die 4d- und 4f-Unterebenen des Kryptonatoms bleiben noch unbesetzt.

Die Elemente der fünften Periode füllen die Unterebenen in der folgenden Reihenfolge: 5s -> 4d -> 5p. Und es gibt auch Ausnahmen im Zusammenhang mit dem "Ausfall" von Elektronen, in 41 Nb, 42 MO usw.

In der sechsten und siebten Periode erscheinen Elemente, das heißt Elemente, in denen die 4f- bzw. 5f-Unterebenen der dritten äußeren elektronischen Schicht gefüllt werden.

Die 4f-Elemente werden Lanthanide genannt.

5f-Elemente werden Actiniden genannt.

Die Reihenfolge der Füllung elektronischer Unterebenen in den Atomen der Elemente der sechsten Periode: 55 Сs und 56 Ва - 6s-Elemente;

57 La... 6s 2 5d 1 - 5d Element; 58 Ce - 71 Lu - 4f-Elemente; 72 Hf - 80 Hg - 5d-Elemente; 81 Tl- 86 Rn - 6p-Elemente. Aber auch hier gibt es Elemente, bei denen die Reihenfolge der Füllung elektronischer Orbitale „verletzt“ ist, was beispielsweise mit einer größeren Energiestabilität von halb und vollständig gefüllten f-Unterebenen verbunden ist, also nf 7 und nf 14.

Je nachdem, welche Unterebene des Atoms zuletzt mit Elektronen gefüllt wird, werden alle Elemente, wie Sie bereits verstanden haben, in vier elektronische Familien oder Blöcke eingeteilt (Abb. 7).

1) s-Elemente; die β-Unterebene der äußeren Ebene des Atoms ist mit Elektronen gefüllt; s-Elemente umfassen Wasserstoff, Helium und Elemente der Hauptuntergruppen der Gruppen I und II;

2) p-Elemente; die p-Unterebene der äußeren Ebene des Atoms ist mit Elektronen gefüllt; p-Elemente umfassen Elemente der Hauptuntergruppen der III-VIII-Gruppen;

3) d-Elemente; die d-Unterebene der voräußeren Ebene des Atoms ist mit Elektronen gefüllt; d-Elemente umfassen Elemente sekundärer Untergruppen der Gruppen I-VIII, d. h. Elemente interkalierter Jahrzehnte großer Perioden, die zwischen s- und p-Elementen liegen. Sie werden auch Übergangselemente genannt;

4) f-Elemente, die f-Unterebene der dritten äußeren Ebene des Atoms ist mit Elektronen gefüllt; dazu gehören Lanthanide und Aktinide.

1. Was würde passieren, wenn das Pauli-Prinzip nicht eingehalten würde?

2. Was würde passieren, wenn Hunds Regel nicht eingehalten würde?

3. Erstellen Sie Diagramme der elektronischen Struktur, elektronische Formeln und graphische elektronische Formeln von Atomen der folgenden chemischen Elemente: Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Ra.

4. Schreiben Sie die elektronische Formel für Element #110 unter Verwendung des Symbols für das entsprechende Edelgas.

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Lassen Sie uns herausfinden, wie man die elektronische Formel eines chemischen Elements schreibt. Diese Frage ist wichtig und relevant, da sie nicht nur eine Vorstellung von der Struktur, sondern auch von den angeblichen physikalischen und chemischen Eigenschaften des betreffenden Atoms gibt.

Zusammenstellungsregeln

Um eine grafische und elektronische Formel eines chemischen Elements zu erstellen, ist es notwendig, eine Vorstellung von der Theorie der Struktur des Atoms zu haben. Zunächst einmal gibt es zwei Hauptbestandteile eines Atoms: den Atomkern und die negativen Elektronen. Der Kern enthält Neutronen, die keine Ladung haben, sowie Protonen, die eine positive Ladung haben.

Um zu argumentieren, wie man die elektronische Formel eines chemischen Elements zusammenstellt und bestimmt, stellen wir fest, dass das Periodensystem von Mendeleev erforderlich ist, um die Anzahl der Protonen im Kern zu finden.

Die Ordnungszahl eines Elements entspricht der Zahl der Protonen in seinem Kern. Die Nummer der Periode, in der sich das Atom befindet, charakterisiert die Anzahl der Energieschichten, auf denen sich die Elektronen befinden.

Um die Anzahl der Neutronen ohne elektrische Ladung zu bestimmen, muss ihre Seriennummer (die Anzahl der Protonen) vom Wert der relativen Masse eines Atoms eines Elements abgezogen werden.

Anweisung

Um zu verstehen, wie die elektronische Formel eines chemischen Elements zusammengesetzt wird, betrachten Sie die von Klechkovsky formulierte Regel zum Füllen von Unterebenen mit negativen Teilchen.

Je nachdem, wie viel freie Energie die freien Orbitale haben, wird eine Reihe aufgestellt, die die Reihenfolge der Füllung der Ebenen mit Elektronen charakterisiert.

Jedes Orbital enthält nur zwei Elektronen, die in antiparallelen Spins angeordnet sind.

Um die Struktur von Elektronenhüllen auszudrücken, werden grafische Formeln verwendet. Wie sehen die elektronischen Formeln von Atomen chemischer Elemente aus? Wie erstelle ich Grafikoptionen? Diese Fragen sind im Schulchemiekurs enthalten, daher werden wir näher darauf eingehen.

Es gibt eine bestimmte Matrix (Basis), die beim Erstellen von grafischen Formeln verwendet wird. Das s-Orbital ist durch nur eine Quantenzelle gekennzeichnet, in der sich zwei Elektronen gegenüberliegen. Sie sind grafisch durch Pfeile angedeutet. Für das p-Orbital sind drei Zellen dargestellt, jede enthält ebenfalls zwei Elektronen, zehn Elektronen befinden sich auf dem d-Orbital und f ist mit vierzehn Elektronen gefüllt.

Beispiele für die Erstellung elektronischer Formeln

Lassen Sie uns das Gespräch darüber fortsetzen, wie man die elektronische Formel eines chemischen Elements zusammenstellt. Beispielsweise müssen Sie eine grafische und elektronische Formel für das Element Mangan erstellen. Zuerst bestimmen wir die Position dieses Elements im Periodensystem. Es hat die Ordnungszahl 25, also gibt es 25 Elektronen in einem Atom. Mangan ist ein Element der vierten Periode, hat also vier Energieniveaus.

Wie schreibe ich die elektronische Formel eines chemischen Elements? Wir notieren das Vorzeichen des Elements sowie seine Ordnungszahl. Unter Verwendung der Klechkovsky-Regel verteilen wir Elektronen über Energieniveaus und Unterniveaus. Wir ordnen sie nacheinander auf der ersten, zweiten und dritten Ebene an und schreiben zwei Elektronen in jede Zelle ein.

Dann summieren wir sie und erhalten 20 Stück. Drei Ebenen sind vollständig mit Elektronen gefüllt, und auf der vierten verbleiben nur fünf Elektronen. In Anbetracht der Tatsache, dass jeder Orbitaltyp seine eigene Energiereserve hat, verteilen wir die verbleibenden Elektronen auf die 4s- und 3d-Unterebenen. Als Ergebnis hat die fertige elektronengraphische Formel für das Mangan-Atom folgende Form:

1s2/2s2, 2p6/3s2, 3p6/4s2, 3d3

Praktischer Wert

Mit Hilfe von elektronengrafischen Formeln können Sie die Anzahl der freien (ungepaarten) Elektronen, die die Wertigkeit eines bestimmten chemischen Elements bestimmen, deutlich erkennen.

Wir bieten einen verallgemeinerten Aktionsalgorithmus an, mit dessen Hilfe Sie elektronische grafische Formeln aller im Periodensystem befindlichen Atome zusammenstellen können.

Der erste Schritt besteht darin, die Anzahl der Elektronen anhand des Periodensystems zu bestimmen. Die Periodenzahl gibt die Anzahl der Energieniveaus an.

Die Zugehörigkeit zu einer bestimmten Gruppe ist mit der Anzahl der Elektronen verbunden, die sich auf der äußeren Energieebene befinden. Die Ebenen sind in Unterebenen unterteilt, die nach der Klechkovsky-Regel ausgefüllt werden.

Fazit

Um die Valenzfähigkeiten eines im Periodensystem befindlichen chemischen Elements zu bestimmen, muss eine elektronengraphische Formel seines Atoms erstellt werden. Der oben angegebene Algorithmus wird es ermöglichen, die Aufgabe zu bewältigen, die möglichen chemischen und physikalischen Eigenschaften des Atoms zu bestimmen.

Das bedingte Bild der Verteilung von Elektronen in der Elektronenwolke nach Ebenen, Unterebenen und Orbitalen wird genannt die elektronische Formel des Atoms.

Regeln basierend auf|basierend auf| welche | welche | schminken | übergeben | elektronische Formeln

1. Prinzip der minimalen Energie: Je weniger Energie das System hat, desto stabiler ist es.

2. Klechkovskys Regel: Die Verteilung der Elektronen auf die Ebenen und Unterebenen der Elektronenwolke erfolgt in aufsteigender Reihenfolge der Summe der Haupt- und Bahnquantenzahlen (n + 1). Bei Wertegleichheit (n + 1) wird zuerst die Unterebene gefüllt, die den kleineren Wert von n hat.

1 s 2 s p 3 s p d 4 s p d f 5 s p d f 6 s p d f 7 s p d f Levelnummer n 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7 Orbital 1* 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 Quantenzahl

n+1| 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 6 7 8 9 7 8 9 10

Klechkovsky-Reihe

1* - siehe Tabelle Nr. 2.

3. Hundsche Regel: Wenn die Orbitale eines Unterniveaus gefüllt sind, entspricht das niedrigste Energieniveau der Platzierung von Elektronen mit parallelen Spins.

Ausarbeitung|Einreichung| elektronische Formeln

Mögliche Reihe: 1 s 2 s p 3 s p d 4 s p d f 5 s p d f 6 s p d f 7 s p d f

(n+1|) 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 6 7 8 9 7 8 9 10

Klechkovsky-Reihe

Füllreihenfolge Electroni 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 ..

(n+l|) 1 2 3 3 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 7 8.

Elektronische Formel

(n+1|) 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 6 7 8 9 7 8 9 10

Aussagekraft elektronischer Formeln

1. Die Position des Elements in der periodischen|periodischen| System.

2. Mögliche Abschlüsse| Elementoxidation.

3. Die chemische Natur des Elements.

4. Zusammensetzung|Lager| und Verbindungseigenschaften des Elements.

Die Position des Elements in der Periode|Periodisch|Das System von D. I. Mendelejew:

a) Periodennummer, in dem sich das Element befindet, entspricht der Anzahl der Ebenen, auf denen sich die Elektronen befinden;

b) Gruppennummer, zu der dieses Element gehört, ist gleich der Summe der Valenzelektronen. Valenzelektronen für Atome von s- und p-Elementen sind Elektronen der äußeren Ebene; bei d-Elementen sind dies die Elektronen der äußeren Ebene und die ungefüllte Unterebene der vorherigen Ebene.

in) elektronische Familie wird durch das Symbol der Unterebene bestimmt, in die das letzte Elektron eintritt (s-, p-, d-, f-).

G) Untergruppe wird durch die Zugehörigkeit zur elektronischen Familie bestimmt: s - und p - Elemente besetzen die Hauptuntergruppen und d - Elemente - sekundäre, f - Elemente besetzen separate Abschnitte im unteren Teil des Periodensystems (Actiniden und Lanthaniden).

2. Mögliche Abschlüsse| Elementoxidation.

Oxidationszustand ist die Ladung, die ein Atom annimmt, wenn es Elektronen abgibt oder aufnimmt.

Atome, die Elektronen abgeben, erhalten eine positive Ladung, die gleich der Anzahl der abgegebenen Elektronen ist (Elektronenladung (-1)

Z E 0 – ne  Z E + n

Das Atom, das Elektronen gespendet hat, wird Kation(positiv geladenes Ion). Der Vorgang des Entfernens eines Elektrons aus einem Atom wird als bezeichnet Ionisationsprozess. Die zur Durchführung dieses Vorgangs benötigte Energie wird als bezeichnet Ionisationsenergie ( Eion, eb).

Die ersten, die sich vom Atom lösen, sind Elektronen der äußeren Ebene, die kein Paar im Orbital haben - ungepaart. In Gegenwart freier Orbitale auf derselben Ebene werden unter Einwirkung externer Energie die Elektronen, die auf dieser Ebene Paare bildeten, ungepaart und dann alle zusammen getrennt. Der Prozess der Depaarung, der durch die Absorption eines Teils der Energie durch eines der Elektronen des Paares und dessen Übergang in die höchste Unterebene auftritt, wird als bezeichnet Erregungsprozess.

Die größte Anzahl an Elektronen, die ein Atom abgeben kann, ist gleich der Anzahl an Valenzelektronen und entspricht der Nummer der Gruppe, in der sich das Element befindet. Die Ladung, die ein Atom erhält, nachdem es alle seine Valenzelektronen verloren hat, wird als Ladung bezeichnet den höchsten Oxidationsgrad Atom.

Nach der Entlassung|Entlassung| Valenzstufe extern wird|wird| Ebene was|was| vorausgehende Wertigkeit. Dies ist eine Ebene, die vollständig mit Elektronen gefüllt ist, und daher | und daher | energiebeständig.

Atome von Elementen, die auf der äußeren Ebene 4 bis 7 Elektronen haben, erreichen einen energetisch stabilen Zustand, indem sie nicht nur Elektronen abgeben, sondern auch Elektronen hinzufügen. Als Ergebnis wird ein Niveau (.ns 2 p 6) gebildet - ein stabiler Inertgaszustand.

Ein Atom, das Elektronen angelagert hat, erwirbt NegativGradOxidation- eine negative Ladung, die gleich der Anzahl der empfangenen Elektronen ist.

Z E 0 + ne  Z E - n

Die Anzahl der Elektronen, die ein Atom anlagern kann, ist gleich der Zahl (8 –N|), wobei N die Nummer der Gruppe ist, in der|was| das Element lokalisiert ist (oder die Anzahl der Valenzelektronen).

Der Prozess der Anlagerung von Elektronen an ein Atom wird von der Freisetzung von Energie begleitet, die als c bezeichnet wird Affinität zum Elektron (Esrodschaft,eV).