Jakelulle on ominaista seuraavat säännöt:

Paulin periaate;

Gundin sääntö;

vähiten energian periaate ja Klechkovsky-sääntö.

Tekijä: Paulin periaate Atomilla ei voi olla kahta tai useampaa elektronia, joiden kaikkien neljän kvanttiluvun arvo on sama. Pauli-periaatteella voit asettaa kullekin energiatasolle ja alatasolle maksimikapasiteetin.

	Alataso, ℓ	Alatason nimitys	Magneettinen kvanttiluku, m	Spin kvanttiluku, s
			3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

Täten, elektronien enimmäismäärä per:

s -alataso - 2,

p - alataso - 6,

d -alataso - 10,

f -alataso - 14.

Kvanttitason n sisällä elektroni voi ottaa 2n 2 eri tilan arvot, mikä määritettiin empiirisesti spektrianalyysillä.

Gundin sääntö : kullakin alatasolla elektroneilla on taipumus miehittää maksimimäärä vapaita energiakennoja, joten kokonaisspin arvo on suurin.

Esimerkiksi:

oikein väärin väärin

3r 3:

s = +1/2+1/2+1/2=1,5 s = -1/2+1/2+1/2=0,5 s = -1/2+1/2-1/2 = -0,5

Vähiten energian periaate ja Klechkovsky-sääntö: elektronit täyttävät ensisijaisesti kvanttiradat minimienergialla. Koska atomin energiavarasto määräytyy pää- ja kiertoradan kvanttilukujen summan (n + ℓ) perusteella, elektronit täyttävät ensin ne kiertoradat, joiden summa (n + ℓ) on pienin.

Esimerkiksi: summa (n + ℓ) 3d-alatasolle on n = 3, l = 2, eli (n + ℓ) = 5; 4s-alitasolle: n = 4, ℓ = 0, joten (n + ℓ) ) = 4. Tässä tapauksessa 4s-alitaso täytetään ensin ja vasta sitten 3d-alitaso.

Jos kokonaisenergia-arvot ovat yhtä suuret, niin taso, joka on lähempänä ydintä, asutetaan.

Esimerkki: 3d: n=3, ℓ=2 , (n + ℓ) = 5 ;

4p:lle: n = 4, ℓ = 1, (n + ℓ) = 5.

Koska n = 3 < n = 4, 3d täytetään elektroneilla ennen 4 p.

Täten, täyttötasojen ja alitasojen järjestys elektroneilla atomeissa:

1 s 2 <2 s 2 <2 p 6 <3 s 2 <3 p 6 <4 s 2 <3 d 10 <4 p 6 <5 s 2 <4 d 10 <5 p 6 <6 s 2 <5 d 10 ≈ 4 f 14 <6 p 6 <7s 2 …..

Elektroniset kaavat

Elektroninen kaava on graafinen esitys elektronien jakautumisesta atomin tasoilla ja alatasoilla. Kaavoja on kahdenlaisia:

kirjoitettaessa käytetään vain kahta kvanttilukua: n ja ℓ. Pääkvanttinumero on merkitty numerolla ennen alitason kirjainmerkintää. Ratakvanttiluku on merkitty kirjaimella s, p, d tai f. Elektronien lukumäärä ilmaistaan ​​numerolla eksponenttina.

Esimerkiksi: +1 H: 1s 1; +4 Be: 1s 2 2s 2 ;

2 Hän: 1s 2 ; +10 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6 ;

3 Li: 1 s 2 2 s 1; +14 Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .

Eli sarja

1 s 2 <2 s 2 <2 p 6 <3 s 2 <3 p 6 <4 s 2 <3 d 10 <4 p 6 <5 s 2 <4 d 10 <5 p 6 <6 s 2 <5 d 10 ≈ 4 f 14 <6 p 6 <7s 2 …..

graafinen elektroninen kaava - kaikkia 4 kvanttilukua käytetään - tämä on elektronien jakautuminen kvanttisoluissa. Pääkvanttiluku on kuvattu vasemmalla, kiertorata - alareunassa kirjaimella, magneettinen - solujen lukumäärä, spin - nuolien suunta.

Esimerkiksi:

8 O:…2s 2 2p 4

Graafista kaavaa käytetään vain valenssielektronien kirjoittamiseen.

Harkitse elementtien elektronisten kaavojen kokoamista jaksoittain.

I-jakso sisältää 2 elementtiä, joissa I-kvanttitaso ja s-alataso ovat täysin täynnä elektroneja (maksimi elektronien määrä alatasoa kohti on 2):

2 Hän: n = 1 1 s 2

Elementit, joissa s-alataso täytetään viimeksi, määritetään s -perhe ja soita s -elementtejä .

II-jakson elementit täyttävät II-kvanttitason, s- ja p-alatasot (maksimi elektronien lukumäärä p-alatasolla on 8).

3 Li: 1 s 2 2 s 1; 4 Ole: 1s 2 2s 2 ;

5 B: 1s 2 2s 2 2p 1; 10 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6

Elementit, joissa p-alitaso on täytetty viimeksi, määritetään p-perhe ja soita p-elementtejä .

III jakson elementit alkavat muodostaa III kvanttitason. Na ja Mg täyttävät 3s-alitason elektroneilla. Elementeille 13 Al - 18 Ar täytetään 3p-alitaso; 3d-alitaso jää tyhjäksi, koska sen energiataso on korkeampi kuin 4s-alataso, eikä sitä täytetä jakson III elementeillä.

3d-alataso alkaa täyttyä IV-jakson elementeistä ja 4d - V-jakson elementeistä (sekvenssin mukaisesti):

19 K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1; 20 Ca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2;

21 Sc: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ; 25 kk: 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4s 2 3d 5 ;

33 As: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p3; 43 Tc: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p6 5s 2 4d 5

Elementit, joissa d-alataso täytetään viimeksi, määritetään d -perhe ja soita d -elementtejä .

4f täytetään vasta VI-jakson 57. elementin jälkeen:

57 La: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3p 10 4p 5 5s 2 4p 10 5p 6 6s 2 5d 1 ;

58 Ce: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3p 10 4p 5 5s 2 4p 10 5p 6 6s 2 5d 1 4f 1 ;

Kvanttitason V populaatio elektronien mukaan etenee samalla tavalla kuin jakso IV. Siten havaitaan aiemmin esitetty tasojen ja alatasojen populaation sarja elektronien mukaan:

6s 2 5p 10 4f 14 6p 6

uuden kvanttitason populaatio elektronien avulla alkaa aina s-alatasolta. Tietyn jakson elementtien osalta vain ulomman kvanttitason s- ja p-alatasot ovat täyttyneet elektroneista;

d-alatason populaatio viivästyy jaksolla I; 3d-alataso täytetään jakson IV elementeille, 4d - alataso periodin V elementeille jne.;

alitason elektronipopulaatio f viivästyy 2 jaksoa; 4f-alitaso on asutettu ajanjakson VI elementeillä, 5f-alataso on astettu ajanjakson VII elementeillä ja niin edelleen.

Elektronien jakautuminen energiatasoilla selittää minkä tahansa elementin metalliset ja ei-metalliset ominaisuudet.

Elektroninen kaava

On olemassa tietty sääntö, jonka mukaan vapaat ja parilliset negatiiviset hiukkaset sijoitetaan tasoille ja alatasoille. Tarkastellaanpa tarkemmin elektronien jakautumista energiatasoihin.
Ensimmäisellä energiatasolla on vain kaksi elektronia. Orbitaalin täyttö niillä suoritetaan energiansyötön lisääntyessä. Elektronien jakautuminen kemiallisen alkuaineen atomissa vastaa järjestyslukua. Vähimmäismäärän energiatasoilla on selkein valenssielektronien vetovoima ytimeen.

Esimerkki sähköisen kaavan laatimisesta

Harkitse elektronien jakautumista energiatasoilla käyttämällä hiiliatomin esimerkkiä. Sen sarjanumero on 6, joten ytimen sisällä on kuusi positiivisesti varautunutta protonia. Koska hiili edustaa toista ajanjaksoa, sille on ominaista kaksi energiatasoa. Ensimmäisessä on kaksi elektronia, toisessa neljä.
Hundin sääntö selittää vain kahden elektronin, joilla on erilaiset spinit, sijainnin yhdessä solussa. Toisella energiatasolla on neljä elektronia. Tämän seurauksena elektronien jakautumisella kemiallisen alkuaineen atomissa on seuraava muoto: 1s22s22p2.
On olemassa tiettyjä sääntöjä, joiden mukaan elektronien jakautuminen alatasoille ja tasoille tapahtuu.

Paulin periaate

Tämän periaatteen muotoili Pauli vuonna 1925. Tiedemies määräsi mahdollisuuden sijoittaa atomiin vain kaksi elektronia, joilla on samat kvanttiluvut: n, l, m, s. Huomaa, että elektronien jakautuminen energiatasoilla tapahtuu vapaan energian määrän kasvaessa.

Klechkovskyn sääntö

Energiaratojen täyttö tapahtuu kvanttilukujen n + l kasvun mukaan ja sille on ominaista energiareservin kasvu.
Harkitse elektronien jakautumista kalsiumatomissa.
Normaalitilassa sen elektroninen kaava on seuraava:
Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s2.
Samanlaisten d- ja f-elementteihin liittyvien alaryhmien elementeillä tapahtuu elektronin "vika" ulkoiselta alatasolta, jolla on pienempi energiavarasto, edelliselle d- tai f-alatasolle. Samanlainen ilmiö on tyypillinen kuparille, hopealle, platinalle, kullalle.
Elektronien jakautuminen atomissa sisältää alitasojen täyttämisen parittomilla elektroneilla, joilla on samat spinit.
Vasta sen jälkeen, kun kaikki vapaat orbitaalit on täytetty kokonaan yksittäisillä elektroneilla, kvanttisoluja täydennetään toisilla negatiivisilla hiukkasilla, joilla on vastakkaiset spinit.
Esimerkiksi typen virittymättömässä tilassa:
1s2 2s2 2p3.
Aineiden ominaisuuksiin vaikuttaa valenssielektronien elektroninen konfiguraatio. Niiden lukumäärän perusteella voit määrittää korkeimman ja pienimmän valenssin, kemiallisen aktiivisuuden. Jos elementti on jaksollisen järjestelmän pääalaryhmässä, voit käyttää ryhmänumeroa ulkoisen energiatason muodostamiseen ja sen hapetusasteen määrittämiseen. Esimerkiksi fosfori, joka on viidennessä ryhmässä (pääalaryhmä), sisältää viisi valenssielektronia, joten se pystyy vastaanottamaan kolme elektronia tai antamaan viisi hiukkasta toiselle atomille.
Kaikki jaksollisen järjestelmän toissijaisten alaryhmien edustajat toimivat poikkeuksina tästä säännöstä.

Perheominaisuudet

Riippuen siitä, millainen rakenne ulkoisella energiatasolla on, kaikki jaksollisen taulukon neutraalit atomit on jaettu neljään perheeseen:

s-elementit ovat ensimmäisessä ja toisessa ryhmässä (pääalaryhmä); p-perhe sijaitsee ryhmissä III-VIII (A-alaryhmät); d-elementit löytyvät samanlaisista alaryhmistä ryhmistä I-VIII; f-perhe koostuu aktinideista ja lantanideista.

Kaikilla normaalitilassa olevilla s-elementeillä on valenssielektroneja s-alatasolla. P-alkuaineille on ominaista vapaiden elektronien läsnäolo s- ja p-alatasoilla.
Virittymättömässä tilassa olevilla d-elementeillä on valenssielektroneja sekä viimeisellä s- että toiseksi viimeisellä d-alatasolla.

Johtopäätös

Minkä tahansa elektronin tilaa atomissa voidaan kuvata käyttämällä peruslukusarjaa. Sen rakenteen ominaisuuksista riippuen voimme puhua tietystä määrästä energiaa. Käyttämällä Hundin, Klechkovskyn, Paulin sääntöä mille tahansa jaksollisen järjestelmän elementille, voit tehdä neutraalin atomin konfiguraation.
Virittymättömässä tilassa pienin energiavarasto on ensimmäisillä tasoilla sijaitsevilla elektroneilla. Kun neutraalia atomia kuumennetaan, havaitaan elektronien siirtymä, johon liittyy aina vapaiden elektronien lukumäärän muutos, mikä johtaa merkittävään muutokseen elementin hapetustilassa, muutokseen sen kemiallisessa aktiivisuudessa.

Koska reagoivien atomien ytimet pysyvät muuttumattomina kemiallisten reaktioiden aikana, atomien kemialliset ominaisuudet riippuvat ensisijaisesti atomien elektronikuoren rakenteesta. Siksi käsittelemme yksityiskohtaisemmin elektronien jakautumista atomissa ja pääasiassa niitä, jotka määräävät atomien kemialliset ominaisuudet (ns. valenssielektronien), ja näin ollen atomien ja niiden ominaisuuksien jaksollisuudessa. yhdisteet. Tiedämme jo, että elektronien tilaa voidaan kuvata neljän kvanttiluvun joukolla, mutta atomien elektronikuorten rakenteen selittämiseksi sinun on tiedettävä seuraavat kolme päämääräystä: 1) Paulin periaate, 2) pienimmän energian periaate ja 3) osui Hundiin. Paulin periaate. Vuonna 1925 sveitsiläinen fyysikko W. Pauli vahvisti säännön, jota myöhemmin kutsuttiin Paulin periaatteeksi (tai Paulin poissulkemiseksi): atomissa voi olla kaksi elektronia, joilla on samat ominaisuudet. Kun tiedetään, että elektronien ominaisuuksia kuvaavat kvanttiluvut, Paulin periaate voidaan muotoilla myös näin: atomissa ei voi olla kahta elektronia, joissa kaikki neljä kvanttilukua olisivat samat. Ainakin yhden kvanttiluvuista l, /, mt tai m3 on välttämättä oltava erilainen. Eli elektronit, joilla on sama kvantti - Seuraavassa suostumme merkitsemään graafisesti elektroneja, joiden arvot ovat s = + lj2> nuolella T ja elektroneja, joiden arvot ovat J- ~ lj2 - nuolella Kaksi elektronia joilla on samat spinit, kutsutaan usein elektroneiksi, joilla on rinnakkaiset spinit, ja niitä merkitään ft:llä (tai C:llä). Kahta elektronia, joilla on vastakkaiset spinit, kutsutaan elektroneiksi, joilla on aptiparallel spin ja niitä merkitään | J:nnet luvut l, I ja mt ovat välttämättä erilaisia ​​spinissä. Siksi atomissa voi olla vain kaksi elektronia, joilla on sama n, / ja m, joista toinen m = -1/2, toinen m = + 1/2. Päinvastoin, jos kahden elektronin spinit ovat samat, yhden kvanttiluvuista on oltava erilainen: n, / tai mh n= 1. Silloin /=0, mt-0 ja t voivat olla mielivaltaisia ​​arvoja: +1/ 2 tai -1/2. Näemme, että jos n - 1, tällaisia ​​elektroneja voi olla vain kaksi. Yleisessä tapauksessa mille tahansa n:n arvolle elektronit eroavat ensisijaisesti sivukvanttiluvusta /, joka ottaa arvot välillä 0 - n-1. Annetulle, voiko/ voiko olla (2/+1) elektroneja, joilla on erilaiset magneettisen kvanttiluvun m arvot. Tämä luku on kaksinkertaistettava, koska annetut arvot l, /, ja m( vastaavat kahta eri spin-projektion arvoa mx. Näin ollen saman kvanttiluvun l olevien elektronien enimmäismäärä ilmaistaan ​​summalla. Tästä on selvää, miksi ensimmäisellä energiatasolla ei voi olla enempää kuin 2 elektronia, toisella 8, kolmannella 18 jne. Tarkastellaan esimerkiksi vetyatomia iH. iH-vetyatomissa on yksi elektroni ja tämän elektronin spin voidaan suunnata mielivaltaisesti (eli ms ^ + ij2 tai mt = -1 / 2), ja elektroni on s-co-tilassa ensimmäisellä energiatasolla. l-1:llä (Muista vielä kerran, että ensimmäinen energiataso koostuu yhdestä alatasosta - 15, toinen energiataso - kahdesta alatasosta - 2s ja 2p, kolmas - kolmesta alatasosta - 3 *, Zru 3d jne.). Alataso puolestaan ​​on jaettu kvanttisoluihin * (energiatilat määräytyy m:n mahdollisten arvojen lukumäärällä (ts. 2 / 4-1). Solu on tapana esittää graafisesti suorakulmiona , elektronin spinin suunta on nuolet. Siksi elektronin tila vetyatomissa iH voidaan esittää muodossa Ijt1, tai mikä on sama, "kvanttikennolla" tarkoitat * kiertorataa, jota luonnehtii sama joukko Kvanttilukujen n, I ja m arvoista * kuhunkin soluun voidaan sijoittaa enintään kaksi elektronia ayati-rinnakkaisspinnillä, jota merkitään ti - Elektronien jakautuminen atomeissa Heliumatomissa 2He kvantti luvut n-1, / \u003d 0 ja m (-0) ovat samat molemmille sen elektroneille, ja kvanttiluku m3 on erilainen. Heliumelektronin spin-projektiot voivat olla mt \u003d + V2 ja ms \u003d - V2 heliumatomin 2He elektronikuoren rakenne voidaan esittää muodossa Is-2 tai, mikä on sama, 1S JA Kuvataan jaksollisen järjestelmän toisen jakson alkuaineiden viiden atomin elektronikuorten rakenne: Elektronikuoret 6C, 7N ja VO on täytettävä juuri tällä tavalla, se ei ole itsestään selvää. Annettu spinien järjestely määräytyy ns. Hundin säännön mukaan (ensimmäisen kerran saksalainen fyysikko F. Gund muotoili vuonna 1927). Gundin sääntö. Tietylle I:n arvolle (eli tietyn alitason sisällä) elektronit on järjestetty siten, että kokonaissata * on maksimi. Jos esimerkiksi on tarpeen jakaa kolme elektronia typpiatomin kolmeen / ^-kennoon, ne sijoittuvat kukin erilliseen kennoon, eli sijoitetaan kolmelle eri p-orbitaalille: Tässä tapauksessa kokonaissumma spin on 3/2, koska sen projektio on m3 - 4-1/2 + A/2 + 1/2 = 3/2 * Samaa kolmea elektronia ei voida järjestää näin: 2p NI koska silloin projektio kokonaismäärästä spin on mm = + 1/2 - 1/2+ + 1/2 = 1/2. Tästä syystä, kuten edellä, elektronit sijaitsevat hiili-, typpi- ja happiatomeissa. Tarkastellaanpa vielä seuraavan kolmannen jakson atomien elektronisia konfiguraatioita. Alkaen natrium-uNa:sta, kolmas energiataso pääkvanttiluvulla n-3 täyttyy. Kolmannen periodin kahdeksan ensimmäisen alkuaineen atomeilla on seuraavat elektroniset konfiguraatiot: Tarkastellaan nyt kalium 19K neljännen jakson ensimmäisen atomin elektronikonfiguraatiota. Ensimmäiset 18 elektronia täyttävät seuraavat kiertoradat: ls12s22p63s23p6. Näennäisesti; että kaliumatomin yhdeksännentoista elektronin täytyy pudota 3d-alitasolle, joka vastaa n = 3 ja 1 = 2. Itse asiassa kaliumatomin valenssielektroni sijaitsee kuitenkin 4s-radalla. Kuorien lisätäyttö 18. elementin jälkeen ei tapahdu samassa järjestyksessä kuin kahdessa ensimmäisessä jaksossa. Elektronit atomeissa on järjestetty Paulin periaatteen ja Hundin säännön mukaisesti, mutta siten, että niiden energia on pienin. Vähimmän energian periaate (suurimman panoksen tämän periaatteen kehittämiseen antoi kotimainen tiedemies V. M. Klechkovsky) - atomissa jokainen elektroni sijaitsee niin, että sen energia on minimaalinen (mikä vastaa sen suurinta yhteyttä ytimeen) . Elektronin energian määrää pääasiassa pääkvanttiluku n ja sivukvanttiluku /, joten ne osatasot, joilla kvanttilukujen arvojen summa pi / on pienin, täytetään ensin. Esimerkiksi elektronin energia 4s-alitasolla on pienempi kuin 3d-alitasolla, koska ensimmäisessä tapauksessa n+/=4+0=4 ja toisessa n+/=3+2=5; alatasolla 5* (n+ /=5+0=5) energia on pienempi kuin Ad (l + /=4+ 4-2=6); 5p:llä (l+/=5 +1 = 6) energia on pienempi kuin 4/(l-f/= =4+3=7) jne. V. M. Klechkovsky muotoili ensimmäisen kerran vuonna 1961 yleisen väitteen, että elektroni perustila ei ole tason pienimmällä mahdollisella arvolla n, vaan summan pienimmällä arvolla n + / « Siinä tapauksessa, että pi / arvojen summat ovat yhtä suuret kahdelle alatasolle, alitaso pienempi arvo n. Esimerkiksi alitasoilla 3d, Ap, 5s pi/-arvojen summa on 5. Tällöin ensin täytetään alatasot, joilla on pienempi arvo n, ts. , 3dAp-5s jne. Mendelejevin jaksollisessa elementtijärjestelmässä elektronien tasoilla ja alitasoilla täyttymisjärjestys on seuraava (kuva 2.4). Elektronien jakautuminen atomeissa. Kaavio energiatasojen ja alitasojen täyttämisestä elektroneilla Siksi pienimmän energian periaatteen mukaan elektronin on monissa tapauksissa energisesti kannattavampaa miehittää "päällisen" tason alataso, vaikka "alemman" tason alataso. ei ole täytetty: Siksi neljännellä jaksolla täytetään ensin alataso 4s ja vasta sen jälkeen alataso 3d .

Ensimmäinen tapa: Elektronit voidaan helposti jakaa alatasoille joidenkin sääntöjen perusteella. Ensinnäkin tarvitset väritaulukon. Kuvitellaan jokainen elementti yhtenä uutena elektronina, Jokainen jakso on vastaava taso, s.p-elektronit ovat aina jaksossaan, d-elektronit yhden tason alempana (3 d-elektronia on poissa 4. jaksossa), f-elektronit ovat 2 tasoa alempi. Otetaan vain taulukko ja luetaan elementin värin perusteella, s-, p-elementeillä tasonumero vastaa jaksonumeroa, jos saavutamme d-elementin, kirjoitamme tason yhden pienemmäksi kuin elementin numero. jakso, jossa tämä elementti sijaitsee (jos elementti on 4. jaksossa, siis 3 d). Toimimme myös f-elementin kanssa, vain taso ilmaistaan ​​2 arvolla vähemmän kuin jaksonumero (jos elementti on kuudennessa jaksossa, siis 4 f).

Toinen tapa: Kaikki alatasot on näytettävä yhden solun muodossa, ja tasot tulee järjestää symmetrisesti toistensa alle, alitasot alitason alle. Kirjoita jokaiseen soluun tietyn alitason elektronien enimmäismäärä. Ja viimeinen vaihe on merkkijono alatasot vinottain (yläkulmasta alas) nuolella. Lue alatasot ylhäältä alas nuolen kärkeä kohti halutun atomin elektronien lukumäärään asti.

Ladata:

Esikatselu:

Mestarikurssi aiheesta:"Järjestys, jossa elektronit täyttävät atomien energiatasot".

Oppitunnin tarkoitus: Harkitse vaihtoehtoja nopeampaa tapaa kirjoittaa lyhyt elektroninen konfiguraatio atomista.

Riippuen siitä, mikä atomin alataso täytetään viimeksi, kaikki kemialliset alkuaineet jaetaan 4 elektroniperheeseen: s-, p-, d-, f-alkuaineet. Alkuaineita, joiden atomeilla on ulomman tason s-alataso täytetty viimeksi, kutsutaan s-alkuaineiksi. S-alkuaineissa valenssielektronit ovat ulomman energiatason s-elektroneja. P-elementeillä ulomman tason p-alataso täytetään viimeisenä. Niissä on valenssielektroneja, jotka sijaitsevat ulkotason p- ja s-alatasoilla. D-elementeillä esiulkoisen tason d-alataso täytetään viimeiseksi ja esiulkoisen energiatason ulkoisten ja d-elektronien s-elektronit ovat valenssia. F-elementeillä kolmannen energiatason f-alataso ulkopuolelta täytetään viimeisenä.

Atomin elektroninen konfiguraatio voidaan kuvata myös elektronien sijoituskaavioina kvanttikennoissa, jotka ovat graafinen esitys atomin kiertoradalta. Kukin kvanttikenno voi sisältää korkeintaan kaksi elektronia, joilla on vastakkaiset spinit ↓ . Elektronien sijoitusjärjestys yhdellä alatasolla määräytyy säännön mukaan Hunda: alitason sisällä elektronit on järjestetty siten, että niiden kokonaisspin on maksimi. Toisin sanoen tietyn alitason orbitaalit täyttyvät ensin yhdellä elektronilla, jolla on samat spinit, ja sitten toisella elektronilla, jolla on vastakkaiset spinit.

On olemassa useita tapoja kirjoittaa atomin elektroninen konfiguraatio.

Ensimmäinen tapa:

Valitulle elementille, sen sijainnin mukaan D.I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa, voit kirjoittaa muistiin tätä ajanjaksoa vastaavan atomin elektronikuoren rakenteen matriisin.

Esimerkiksi alkuaine jodi: 127 53 I 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f

Taulukon mukaan peräkkäin elementistä elementtiin siirryttäessä matriisi voidaan täyttää elementin sarjanumeron ja alatasojen täyttöjärjestyksen mukaan:

127 53 I 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3p 10 4s 2 4p 6 4p 10 4f 0 5s 2 5p 5 5p 0 5f 0

Mutta alatasot täytetään sekvenssissä s-f-d-p, ja tätä menetelmää käytettäessä emme havaitse sekvenssiä elektronikuorten täyttämisessä.

Toinen tapa:

On mahdollista tarkastella elektronien täyttötasojen ja alitasojen järjestystä käyttämällä perusperiaatteen käsitteitä - vähimmän energiareservin periaatetta: atomin vakain tila on, jossa sen elektroneilla on pienin energia.

Nuo. perustuenPauli Ban, Hund Rules ja Kleczkowski

Paulin kielto : atomissa ei voi olla kahta elektronia, joiden neljä kvanttilukua ovat samat (eli jokainen atomikiertorata ei voi olla täytetty kahdella elektronilla ja antirinnakkaisilla spineillä.)

Hundin sääntö : elektronit sijaitsevat identtisillä kiertoradoilla siten, että niiden kokonaisspin-luku on maksimi, ts. atomin vakain tila vastaa suurinta mahdollista määrää parittomia elektroneja, joilla on samat spinit.

Klechkovskyn säännöt: A) Elektronikerrosten täyttäminen elektroneilla alkaa tasoilta ja alitasoilta, joilla on pienimmät n ja l arvot, ja etenee nousevassa järjestyksessä n+l;

B) Jos kahdella kiertoradalla summa n + l osoittautuu samaksi, niin pienempi n-arvoinen orbitaali täyttyy ensin elektroneilla.

Ensimmäinen tapaus ei näytä alitasojen täyttöjärjestystä, ja toisessa taulukon rakentaminen vie aikaa.

Taulukko 2

Järjestys, jossa elektronit täyttävät atomien energiatasot.

kvanttiluvut		Kvanttilukujen summa n+l	Orbitaali täytettävä

Elektronien jakautumisessa atomissa Vastaanottaja Klechkovsky-säännön mukaisesti 4s kiertoradat ovat edullisia

Siksi atomille kalium elektronien jakautumisella kiertoradalla (elektronigraafinen kaava) on muoto

Scandium viittaa d-alkuaineisiin ja sen atomille on ominaista seuraava elektronien jakautuminen kiertoradalla:

Klechkovsky-säännön perusteella näemme alitasojen peräkkäisen täytön järjestyksen. Ensimmäinen tapaus ei näytä alitasojen täyttöjärjestystä, ja toisessa taulukon rakentaminen vie aikaa. Siksi tarjoan sinulle hyväksyttävämpiä vaihtoehtoja orbitaalien peräkkäiseen täyttöön.

Ensimmäinen tapa : Elektronit voidaan helposti jakaa alatasoille joidenkin sääntöjen perusteella. Ensinnäkin tarvitset väritaulukon. Kuvitellaan jokainen elementti yhtenä uutena elektronina, Jokainen jakso on vastaava taso, s.p-elektronit ovat aina jaksossaan, d-elektronit yhden tason alempana (3 d-elektronia on poissa 4. jaksossa), f-elektronit ovat 2 tasoa alempi. Otetaan vain taulukko ja luetaan elementin värin perusteella, s-, p-elementeillä tasonumero vastaa jaksonumeroa, jos saavutamme d-elementin, kirjoitamme tason yhden pienemmäksi kuin elementin numero. jakso, jossa tämä elementti sijaitsee (jos elementti on 4. jaksossa, siis 3 d). Toimimme myös f-elementin kanssa, vain taso ilmaistaan ​​2 arvolla vähemmän kuin jaksonumero (jos elementti on kuudennessa jaksossa, siis 4 f).

Toinen tapa : Kaikki alatasot on näytettävä yhden solun muodossa, ja tasot tulee järjestää symmetrisesti toistensa alle, alitasot alitason alle. Kirjoita jokaiseen soluun tietyn alitason elektronien enimmäismäärä. Ja viimeinen vaihe on merkkijono alatasot vinottain (yläkulmasta alas) nuolella. Lue alatasot ylhäältä alas nuolen kärkeä kohti halutun atomin elektronien lukumäärään asti.

Elektronien energiatila ja järjestely kuorissa tai atomikerroksissa määräytyy neljällä numerolla, joita kutsutaan kvanttiluvuiksi ja joita yleensä merkitään symboleilla n, l, s ja j; kvanttiluvuilla on epäjatkuva tai diskreetti luonne, eli ne voivat vastaanottaa vain yksittäisiä, diskreettejä arvoja, kokonaislukuja tai puolikokonaislukuja.

Kvanttilukujen n, l, s ja j suhteen on myös syytä pitää mielessä seuraava:

1. Kvanttilukua n kutsutaan prinsiaaliksi; se on yhteinen kaikille elektroneille, jotka muodostavat saman elektronikuoren; toisin sanoen jokainen atomin elektronikuori vastaa tiettyä pääkvanttiluvun arvoa, nimittäin: elektronikuorille K, L, M, N, O, P ja Q pääkvanttiluvut ovat vastaavasti 1 , 2, 3, 4, 5, 6 ja 7. Kun kyseessä on yksielektroniatomi (vetyatomi), pääkvanttiluku määrittää elektronin kiertoradan ja samalla elektronin energian. atomi paikallaan olevassa tilassa.

2. Kvanttiluku I on nimeltään sivu eli kiertorata, ja se määrittää elektronin liikemäärän momentin, joka johtuu sen pyörimisestä atomin ytimen ympäri. Sivukvanttiluvulla voi olla arvot 0, 1, 2, 3, . . . , ja yleensä sitä merkitään symboleilla s, p, d, f, . . . Elektronit, joilla on sama sivukvanttiluku, muodostavat alaryhmän tai, kuten usein sanotaan, ovat samalla energia-alatasolla.

3. Kvanttilukua s kutsutaan usein spin-luvuksi, koska se määrittää elektronin oman pyörimisen aiheuttaman kulmamomentin (spin-momentti).

4. Kvanttilukua j kutsutaan sisäiseksi ja se määräytyy vektorien l ja s summalla.

Elektronien jakautuminen atomeissa(atomikuoret) noudattaa myös joitain yleisiä säännöksiä, joista on ilmoitettava:

1. Paulin periaate, jonka mukaan atomissa ei voi olla enempää kuin yksi elektroni, jolla on samat arvot kaikilla neljällä kvanttiluvulla, eli kahden elektronin samassa atomissa täytyy erota vähintään yhden kvanttiluvun arvosta.

2. Energiaperiaate, jonka mukaan atomin perustilassa kaikkien sen elektronien tulee olla alimmilla energiatasoilla.

3. Kuorten elektronien lukumäärän (lukumäärän) periaate, jonka mukaan kuorissa olevien elektronien rajamäärä ei saa ylittää 2n 2, missä n on tietyn kuoren pääkvanttiluku. Jos elektronien määrä jossakin kuoressa saavuttaa raja-arvon, kuori täyttyy ja seuraaviin elementteihin alkaa muodostua uusi elektronikuori.

Seuraavassa taulukossa on sanotun mukaisesti: 1) elektronikuorten kirjainmerkit; 2) pää- ja sivukvanttilukujen vastaavat arvot; 3) alaryhmien symbolit; 4) teoreettisesti laskettu maksimi elektronien lukumäärä sekä yksittäisissä alaryhmissä että kuorissa kokonaisuutena. On syytä huomauttaa, että K-, L- ja M-kuorissa elektronien lukumäärä ja niiden jakautuminen alaryhmiin kokemuksesta määritetty vastaa täysin teoreettisia laskelmia, mutta merkittäviä eroja havaitaan seuraavissa kuorissa: elektronien lukumäärä. f-alaryhmässä saavuttaa raja-arvon vain N-kuoressa, seuraavassa kuoressa se pienenee ja sitten koko alaryhmä f katoaa.

kuori

Alaryhmä

Elektronien lukumäärä alaryhmässä

Elektronien lukumäärä kuoressa (2n 2)

Taulukossa on esitetty elektronien lukumäärä kuorissa ja niiden jakautuminen alaryhmittäin kaikille kemiallisille alkuaineille, myös transuraanisille alkuaineille. Tämän taulukon numeeriset tiedot on saatu erittäin huolellisten spektroskooppisten tutkimusten tuloksena.

1. jakso
2. jakso
3. jakso
4. jakso
5. jakso
6. jakso
7. jakso

_______________

Tietolähde: LYHYT FYSIKAALINEN JA TEKNINEN KÄSIKIRJA / Osa 1, - M .: 1960.