Halaman 1

Tingkat energi terluar (kulit elektronik) atomnya mengandung dua elektron di sublevel s. Dalam hal ini mereka mirip dengan elemen subkelompok utama. Tingkat energi kedua dari belakang mengandung 18 elektron.

Tingkat energi eksternal ion S2 diisi dengan jumlah elektron sebanyak mungkin (8), dan sebagai akibatnya, ion S2 hanya dapat menunjukkan fungsi penyumbang elektron: dengan menyumbangkan 2 elektron, ia dioksidasi menjadi unsur belerang , yang memiliki bilangan oksidasi sama dengan nol.

Jika tingkat energi luar suatu atom terdiri dari tiga, lima, atau tujuh elektron dan atom tersebut termasuk elemen / J, maka atom tersebut dapat melepaskan secara berurutan dari 1 hingga 7 elektron. Atom yang tingkat terluarnya terdiri dari tiga elektron dapat menyumbangkan satu, dua, atau tiga elektron.

Jika tingkat energi luar suatu atom terdiri dari tiga, lima, atau tujuh elektron dan atom tersebut termasuk unsur-p, maka atom tersebut dapat melepaskan satu sampai tujuh elektron secara berurutan. Atom yang tingkat terluarnya terdiri dari tiga elektron dapat menyumbangkan satu, dua, atau tiga elektron.

Karena tingkat energi terluar mengandung dua elektron s, oleh karena itu mereka mirip dengan unsur-unsur subkelompok PA. Tingkat energi kedua dari belakang mengandung 18 elektron. Jika pada subgrup tembaga sublevel (n - l) d10 belum stabil, maka pada subgrup seng cukup stabil, dan elektron d - pada unsur-unsur subgrup seng tidak mengambil bagian dalam ikatan kimia.

Untuk melengkapi tingkat energi eksternal, atom klorin kekurangan satu elektron.

Atom oksigen kekurangan dua elektron untuk melengkapi tingkat energi terluarnya. Namun, dalam senyawa oksigen dengan fluor OF2, pasangan elektron umum bergeser ke arah fluor, sebagai elemen yang lebih elektronegatif.

Oksigen kekurangan dua elektron untuk melengkapi tingkat energi terluarnya.

Dalam atom argon, tingkat energi luarnya lengkap.

Menurut struktur elektronik tingkat energi eksternal, unsur-unsur dibagi menjadi dua subkelompok: VA - N, P, As, Sb, Bi - non-logam dan VB - V, Nb, Ta - logam. Jari-jari atom dan ion dalam keadaan oksidasi 5 dalam subkelompok VA secara sistematis meningkat dari nitrogen menjadi bismut. Akibatnya, perbedaan struktur lapisan pra-luar memiliki sedikit pengaruh pada sifat-sifat elemen dan mereka dapat dianggap sebagai satu subkelompok.

Kesamaan struktur tingkat energi luar (Tabel 5) tercermin dalam sifat-sifat unsur dan senyawanya. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa dalam atom oksigen, elektron yang tidak berpasangan terletak di orbital p dari lapisan kedua, yang dapat memiliki maksimum delapan elektron.

Nama parameter	Arti
Subjek artikel:	TINGKAT ENERGI
Rubrik (kategori tematik)	Pendidikan

STRUKTUR ATOM

1. Perkembangan teori struktur atom. DARI

2. Inti dan kulit elektron atom. DARI

3. Struktur inti atom. DARI

4. Nuklida, isotop, nomor massa. DARI

5. Tingkat energi.

6. Penjelasan mekanika kuantum dari struktur.

6.1. Model orbital atom.

6.2. Aturan untuk mengisi orbital.

6.3. Orbital dengan elektron s (orbital atom s).

6.4. Orbital dengan elektron p (orbital p atom).

6.5. Orbital dengan elektron d-f

7. Sublevel energi atom multielektron. bilangan kuantum.

TINGKAT ENERGI

Struktur kulit elektron suatu atom ditentukan oleh cadangan energi yang berbeda dari masing-masing elektron dalam atom. Sesuai dengan model atom Bohr, elektron dapat menempati posisi dalam atom, yang sesuai dengan keadaan energi (terkuantisasi) yang ditentukan secara tepat. Keadaan ini disebut tingkat energi.

Jumlah elektron yang dapat berada pada tingkat energi yang terpisah ditentukan oleh rumus 2n 2, di mana n adalah jumlah tingkat, yang dilambangkan dengan angka Arab 1 - 7. Pengisian maksimum empat tingkat energi pertama di. sesuai dengan rumus 2n 2 adalah: untuk tingkat pertama - 2 elektron, untuk yang kedua - 8, untuk yang ketiga -18 dan untuk tingkat keempat - 32 elektron. Pengisian maksimum tingkat energi yang lebih tinggi dalam atom unsur yang diketahui dengan elektron belum tercapai.

Beras. 1 menunjukkan pengisian tingkat energi dari dua puluh elemen pertama dengan elektron (dari hidrogen H hingga kalsium Ca, lingkaran hitam). Dengan mengisi tingkat energi dalam urutan yang ditunjukkan, model atom unsur yang paling sederhana diperoleh, sambil mengamati urutan pengisian (dari bawah ke atas dan dari kiri ke kanan pada gambar) sedemikian rupa sehingga yang terakhir elektron menunjuk ke simbol elemen yang sesuai Pada tingkat energi ketiga M(kapasitas maksimum adalah 18 e -) untuk unsur Na - Ar hanya mengandung 8 elektron, maka tingkat energi keempat mulai meningkat N- dua elektron muncul di atasnya untuk unsur K dan Ca. 10 elektron berikutnya kembali menempati level M(elemen Sc – Zn (tidak diperlihatkan), dan kemudian pengisian level N dengan enam elektron lagi berlanjut (elemen Ca-Kr, lingkaran putih).

Beras. satu

Beras. 2

Jika atom dalam keadaan dasar, maka elektronnya menempati tingkat dengan energi minimum, yaitu, setiap elektron berikutnya menempati posisi yang paling menguntungkan secara energetik, seperti pada Gambar. 1. Dengan dampak eksternal pada atom yang terkait dengan transfer energi ke sana, misalnya, dengan pemanasan, elektron ditransfer ke tingkat energi yang lebih tinggi (Gbr. 2). Keadaan atom ini disebut tereksitasi. Tempat yang dikosongkan pada tingkat energi yang lebih rendah diisi (sebagai posisi yang menguntungkan) oleh elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi. Selama transisi, elektron mengeluarkan sejumlah energi, sesuai dengan perbedaan energi antara tingkat. Sebagai hasil dari transisi elektronik, radiasi karakteristik muncul. Dari garis spektrum cahaya yang diserap (dipancarkan), seseorang dapat membuat kesimpulan kuantitatif tentang tingkat energi atom.

Sesuai dengan model kuantum atom Bohr, sebuah elektron yang memiliki tingkat energi tertentu bergerak dalam orbit melingkar di dalam atom. Elektron dengan cadangan energi yang sama terletak pada jarak yang sama dari inti, setiap tingkat energi sesuai dengan set elektronnya sendiri, yang disebut lapisan elektron oleh Bohr. , menurut Bohr, elektron dari satu lapisan bergerak di sepanjang permukaan bola, elektron dari lapisan berikutnya di sepanjang permukaan bola lainnya. semua bola tertulis satu sama lain dengan pusat yang sesuai dengan inti atom.

TINGKAT ENERGI - konsep dan jenis. Klasifikasi dan fitur kategori "TINGKAT ENERGI" 2017, 2018.

Semakin dekat ke inti atom adalah kulit elektron atom, semakin kuat elektron tertarik ke inti dan semakin besar energi ikatnya dengan inti. Oleh karena itu, susunan kulit elektron mudah dicirikan oleh tingkat energi dan sublevel serta distribusi elektron di atasnya. Jumlah tingkat energi elektronik sama dengan jumlah periode, dimana elemen tersebut berada. Jumlah elektron pada tingkat energi sama dengan nomor urut unsur.

Struktur elektron atom ditunjukkan pada gambar. 1.9 dalam bentuk diagram distribusi elektron pada tingkat energi dan subtingkat. Diagram terdiri dari sel-sel elektronik yang digambarkan dengan kotak. Setiap sel melambangkan satu orbital elektron yang mampu menerima dua elektron dengan spin berlawanan, ditunjukkan oleh panah atas dan bawah.

Beras. 1.9.

Diagram elektronik atom dibangun dalam urutan meningkatkan jumlah tingkat energi. Dalam arah yang sama energi elektron bertambah dan energi hubungannya dengan nukleus berkurang. Untuk kejelasan, kita dapat membayangkan bahwa inti atom berada "di bagian bawah" diagram. Jumlah elektron dalam atom suatu unsur sama dengan jumlah proton dalam nukleus, mis. nomor atom unsur dalam tabel periodik.

Tingkat energi pertama hanya terdiri dari satu orbital, yang dilambangkan dengan simbol s. Orbital ini diisi dengan elektron hidrogen dan helium. Hidrogen memiliki satu elektron, dan hidrogen adalah monovalen. Helium memiliki dua pasangan elektron dengan spin berlawanan, helium memiliki valensi nol dan tidak membentuk senyawa dengan unsur lain. Energi reaksi kimia tidak cukup untuk membangkitkan atom helium dan mentransfer elektron ke tingkat kedua.

Tingkat energi kedua terdiri dari. "-sublevel dan /. (-sublevel, yang memiliki tiga orbital (sel). Litium mengirimkan elektron ketiga ke sublevel 2". Satu elektron yang tidak berpasangan menyebabkan litium menjadi monovalen. Berilium mengisi yang sama sublevel dengan elektron kedua, oleh karena itu, dalam Dalam keadaan tidak tereksitasi, berilium memiliki dua elektron berpasangan.Namun, energi eksitasi yang tidak signifikan ternyata cukup untuk mentransfer satu elektron ke sublevel ^, yang membuat berilium bivalen.

Pengisian lebih lanjut dari sublevel 2p berlangsung dengan cara yang sama. Oksigen dalam senyawa adalah bivalen. Oksigen tidak menunjukkan valensi yang lebih tinggi karena ketidakmungkinan memasangkan elektron tingkat kedua dan mentransfernya ke tingkat energi ketiga.

Berbeda dengan oksigen, belerang yang terletak di bawah oksigen dalam subkelompok yang sama dapat menunjukkan valensi 2, 4, dan 6 dalam senyawanya karena kemungkinan pelepasan elektron tingkat ketiga dan memindahkannya ke subtingkat ^. Perhatikan bahwa keadaan valensi belerang lainnya juga dimungkinkan.

Elemen yang sublevel s-nya terisi disebut “-elemen. Demikian pula, urutan terbentuk R- elemen. Elemen s- dan p-sublevel termasuk dalam subkelompok utama. Elemen dari subkelompok sekunder adalah ^-elemen (nama salah - elemen transisi).

Lebih mudah untuk menunjukkan subkelompok dengan simbol elektron, karena itu unsur-unsur yang termasuk dalam subkelompok terbentuk, misalnya s"-subgrup (hidrogen, litium, natrium, dll.) atau //-subgrup (oksigen, belerang, dll.).

Jika tabel periodik disusun sedemikian rupa sehingga nomor periode meningkat dari bawah ke atas, dan pertama satu dan kemudian dua elektron ditempatkan di setiap sel elektron, tabel periodik periode panjang akan diperoleh, menyerupai diagram distribusi elektron pada tingkat energi dan sublevel.

Malyugin 14. Tingkat energi eksternal dan internal. Penyelesaian tingkat energi.

Mari kita ingat kembali secara singkat apa yang telah kita ketahui tentang struktur kulit elektron atom:

ü jumlah tingkat energi atom = jumlah periode di mana unsur tersebut berada;

ü kapasitas maksimum setiap tingkat energi dihitung dengan rumus 2n2

ü kulit energi terluar tidak dapat mengandung lebih dari 2 elektron untuk unsur periode 1, lebih dari 8 elektron untuk unsur periode lain

Sekali lagi, mari kita kembali ke analisis skema pengisian tingkat energi dalam elemen periode kecil:

Tabel 1. Pengisian tingkat energi

untuk unsur periode kecil

Nomor periode	Jumlah tingkat energi = nomor periode	Simbol elemen, nomor urutnya	Total elektron	Distribusi elektron menurut tingkat energi	Nomor grup
				H+1 )1	+1 H, 1e-
		He + 2 ) 2	+2 Tidak, ke-2
				Li + 3 ) 2 ) 1	+ 3 Li, 2e-, 1e-
		Jadilah +4 ) 2 )2	+ 4 Menjadi, 2e-,2 e-
		B +5 ) 2 )3	+5 B, 2e-, 3e-
		C +6 ) 2 )4	+6 C, 2e-, 4e-
		N + 7 ) 2 ) 5	+ 7 N, 2e-,5 e-
		HAI + 8 ) 2 ) 6	+ 8 HAI, 2e-,6 e-
		F + 9 ) 2 ) 7	+ 9 F, 2e-,7 e-
		tidak + 10 ) 2 ) 8	+ 10 tidak, 2e-,8 e-
				tidak + 11 ) 2 ) 8 )1	+1 1 tidak, 2e-, 8e-, 1e-
		mg + 12 ) 2 ) 8 )2	+1 2 mg, 2e-, 8e-, 2 e-
		Al + 13 ) 2 ) 8 )3	+1 3 Al, 2e-, 8e-, 3 e-
		Si + 14 ) 2 ) 8 )4	+1 4 Si, 2e-, 8e-, 4 e-
		P + 15 ) 2 ) 8 )5	+1 5 P, 2e-, 8e-, 5 e-
		S + 16 ) 2 ) 8 )6	+1 5 P, 2e-, 8e-, 6 e-
		Cl + 17 ) 2 ) 8 )7	+1 7 Cl, 2e-, 8e-, 7 e-
18 Ar		Ar+ 18 ) 2 ) 8 )8	+1 8 Ar, 2e-, 8e-, 8 e-

Tabel Analisis 1. Bandingkan jumlah elektron pada tingkat energi terakhir dan jumlah golongan tempat unsur kimia tersebut berada.

Pernahkah Anda memperhatikan itu? jumlah elektron pada tingkat energi terluar atom sama dengan nomor golongan, di mana elemen itu berada (pengecualiannya adalah helium)?

!!! Aturan ini benar hanya untuk elemen besar subkelompok.

Setiap periode sistem diakhiri dengan elemen inert(helium He, neon Ne, argon Ar). Tingkat energi eksternal unsur-unsur ini mengandung jumlah elektron maksimum yang mungkin: helium -2, unsur-unsur yang tersisa - 8. Ini adalah unsur-unsur golongan VIII dari subkelompok utama. Tingkat energi yang mirip dengan struktur tingkat energi gas inert disebut lengkap. Ini adalah semacam batas kekuatan tingkat energi untuk setiap elemen sistem periodik. Molekul zat sederhana - gas inert, terdiri dari satu atom dan dibedakan oleh kelembaman kimia, yaitu, mereka praktis tidak masuk ke dalam reaksi kimia.

Untuk elemen PSCE yang tersisa, tingkat energi berbeda dari tingkat energi elemen inert, tingkat seperti itu disebut belum selesai. Atom-atom dari unsur-unsur ini cenderung melengkapi tingkat energi terluarnya dengan menyumbangkan atau menerima elektron.

Pertanyaan untuk pengendalian diri

1. Tingkat energi apa yang disebut eksternal?

2. Tingkat energi apa yang disebut internal?

3. Tingkat energi apa yang disebut lengkap?

4. Unsur-unsur dari kelompok dan subkelompok mana yang memiliki tingkat energi lengkap?

5. Berapa jumlah elektron pada tingkat energi terluar unsur-unsur subkelompok utama?

6. Bagaimana elemen-elemen dari satu subkelompok utama serupa dalam struktur level elektronik?

7. Berapa jumlah elektron pada tingkat terluar yang mengandung unsur a) golongan IIA;

b) kelompok IVA; c) Kelompok VII A

Lihat jawaban

1. Terakhir

2. Apa saja kecuali yang terakhir

3. Yang mengandung jumlah elektron maksimum. Begitu juga dengan tingkat terluar, jika mengandung 8 elektron untuk periode I – 2 elektron.

4. Unsur golongan VIIIA (unsur inert)

5. Banyaknya golongan tempat unsur tersebut berada

6. Semua elemen dari subkelompok utama pada tingkat energi eksternal mengandung elektron sebanyak nomor golongannya

7. a) unsur golongan IIA memiliki 2 elektron pada tingkat terluar; b) unsur golongan IVA memiliki 4 elektron; c) unsur golongan VII A memiliki 7 elektron.

Tugas untuk solusi independen

1. Tentukan unsur menurut kriteria berikut: a) ia memiliki 2 tingkat elektronik, di luar - 3 elektron; b) memiliki 3 level elektronik, di luar - 5 elektron. Tuliskan distribusi elektron pada tingkat energi atom-atom tersebut.

2. Dua atom apa yang memiliki jumlah tingkat energi yang sama?

Lihat jawaban:

1. a) Mari kita tentukan "koordinat" unsur kimia: 2 level elektronik - periode II; 3 elektron di tingkat terluar - golongan III A. Ini adalah bur 5B. Skema distribusi elektron berdasarkan tingkat energi: 2e-, 3e-

b) Periode III, golongan VA, unsur fosfor 15Р. Skema distribusi elektron berdasarkan tingkat energi: 2e-, 8e-, 5e-

2. d) natrium dan klorin.

Penjelasan: a) natrium: +11 )2)8 )1 (diisi 2) → hidrogen: +1

b) helium: +2 )2 (diisi 1) → hidrogen: hidrogen: +1

c) helium: +2 )2 (diisi 1) → neon: +10 )2)8 (diisi 2)

*G) natrium: +11 )2)8 )1 (diisi 2) → klorin: +17 )2)8 )7 (diisi 2)

4. Sepuluh. Jumlah elektron = nomor seri

5 c) arsenik dan fosfor. Atom-atom yang terletak pada subkelompok yang sama memiliki jumlah elektron yang sama.

Penjelasan:

a) natrium dan magnesium (dalam kelompok yang berbeda); b) kalsium dan seng (dalam kelompok yang sama, tetapi subkelompok yang berbeda); * c) arsenik dan fosfor (dalam satu, utama, subkelompok) d) oksigen dan fluor (dalam kelompok yang berbeda).

7. d) jumlah elektron di tingkat terluar

8. b) jumlah tingkat energi

9. a) litium (terletak pada golongan IA periode II)

10. c) silikon (gugus IVA, periode III)

11. b) boron (2 tingkat - IITitik, 3 elektron di tingkat terluar - IIIAKelompok)

Apa yang terjadi pada atom unsur selama reaksi kimia? Apa saja sifat-sifat unsur? Satu jawaban dapat diberikan untuk kedua pertanyaan ini: alasannya terletak pada struktur eksternal Dalam artikel kami, kami akan mempertimbangkan elektronik logam dan non-logam dan mencari tahu hubungan antara struktur tingkat eksternal dan sifat-sifatnya. dari elemen.

Sifat khusus elektron

Ketika reaksi kimia terjadi antara molekul dua atau lebih reagen, perubahan terjadi pada struktur kulit elektron atom, sedangkan inti atom tetap tidak berubah. Pertama, mari berkenalan dengan karakteristik elektron yang terletak pada tingkat atom yang paling jauh dari nukleus. Partikel bermuatan negatif tersusun berlapis-lapis pada jarak tertentu dari inti dan satu sama lain. Ruang di sekitar inti tempat elektron paling mungkin ditemukan disebut orbital elektron. Sekitar 90% dari awan elektron bermuatan negatif terkondensasi di dalamnya. Elektron itu sendiri dalam atom menunjukkan sifat dualitas, ia dapat secara bersamaan berperilaku baik sebagai partikel maupun sebagai gelombang.

Aturan pengisian kulit elektron atom

Jumlah tingkat energi di mana partikel berada sama dengan jumlah periode di mana elemen berada. Apa yang ditunjukkan oleh komposisi elektronik? Ternyata jumlah elektron di tingkat energi terluar untuk elemen s dan p dari subgrup utama periode kecil dan besar sesuai dengan nomor grup. Misalnya, atom litium dari kelompok pertama, yang memiliki dua lapisan, memiliki satu elektron di kulit terluar. Atom belerang mengandung enam elektron pada tingkat energi terakhir, karena elemen tersebut terletak di subkelompok utama dari kelompok keenam, dll. Jika kita berbicara tentang elemen d, maka ada aturan berikut untuk mereka: jumlah partikel negatif eksternal adalah 1 (untuk kromium dan tembaga) atau 2. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa ketika muatan inti atom meningkat, sublevel d internal pertama diisi dan tingkat energi eksternal tetap tidak berubah.

Mengapa sifat-sifat unsur periode kecil berubah?

Periode 1, 2, 3 dan 7 dianggap kecil. Perubahan halus dalam sifat-sifat unsur ketika muatan inti meningkat, mulai dari logam aktif dan berakhir dengan gas inert, dijelaskan oleh peningkatan bertahap dalam jumlah elektron di tingkat eksternal. Unsur pertama dalam periode tersebut adalah mereka yang atomnya hanya memiliki satu atau dua elektron yang dapat dengan mudah melepaskan diri dari nukleus. Dalam hal ini, ion logam bermuatan positif terbentuk.

Elemen amfoter, seperti aluminium atau seng, mengisi tingkat energi luarnya dengan sejumlah kecil elektron (1 untuk seng, 3 untuk aluminium). Tergantung pada kondisi reaksi kimia, mereka dapat menunjukkan sifat-sifat logam dan non-logam. Unsur non-logam periode kecil mengandung 4 hingga 7 partikel negatif pada kulit terluar atomnya dan melengkapinya menjadi oktet, menarik elektron dari atom lain. Misalnya, non-logam dengan indeks elektronegativitas tertinggi - fluor, memiliki 7 elektron pada lapisan terakhir dan selalu mengambil satu elektron tidak hanya dari logam, tetapi juga dari elemen non-logam aktif: oksigen, klorin, nitrogen. Periode kecil berakhir, serta yang besar, dengan gas inert, yang molekul monoatomiknya telah menyelesaikan tingkat energi eksternal hingga 8 elektron.

Fitur struktur atom periode besar

Baris genap periode 4, 5, dan 6 terdiri dari unsur-unsur yang kulit terluarnya hanya mengandung satu atau dua elektron. Seperti yang kami katakan sebelumnya, mereka mengisi sublevel d- atau f- dari lapisan kedua dari belakang dengan elektron. Biasanya ini adalah logam khas. Sifat fisik dan kimianya berubah sangat lambat. Baris ganjil mengandung elemen seperti itu, di mana tingkat energi eksternal diisi dengan elektron sesuai dengan skema berikut: logam - elemen amfoter - non-logam - gas inert. Kami telah mengamati manifestasinya di semua periode kecil. Misalnya, dalam rangkaian 4 periode ganjil, tembaga adalah logam, seng adalah amfoteren, kemudian dari galium menjadi brom, sifat non-logam ditingkatkan. Periode berakhir dengan kripton, atom-atomnya memiliki kulit elektron yang lengkap.

Bagaimana cara menjelaskan pembagian unsur ke dalam kelompok?

Setiap kelompok - dan ada delapan di antaranya dalam bentuk tabel pendek, juga dibagi menjadi subkelompok, yang disebut utama dan sekunder. Klasifikasi ini mencerminkan posisi elektron yang berbeda pada tingkat energi eksternal atom unsur. Ternyata unsur-unsur subkelompok utama, misalnya, litium, natrium, kalium, rubidium, dan sesium, elektron terakhir terletak di sublevel s. Unsur-unsur dari kelompok ke-7 dari subkelompok utama (halogen) mengisi sublevel p mereka dengan partikel negatif.

Untuk perwakilan subkelompok samping, seperti kromium, pengisian sublevel d dengan elektron akan menjadi tipikal. Dan untuk unsur-unsur yang termasuk dalam famili, akumulasi muatan negatif terjadi pada subtingkat-f ​​dari tingkat energi kedua dari belakang. Selain itu, nomor golongan, sebagai suatu peraturan, bertepatan dengan jumlah elektron yang mampu membentuk ikatan kimia.

Dalam artikel kami, kami menemukan struktur apa yang dimiliki tingkat energi eksternal atom unsur kimia dan menentukan perannya dalam interaksi interatomik.