Distribuția este caracterizată de următoarele reguli:

principiul Pauli;

regula lui Gund;

principiul energiei minime și regula Klechkovsky.

De principiul Pauli Un atom nu poate avea doi sau mai mulți electroni cu aceeași valoare a tuturor celor patru numere cuantice. Pe baza principiului Pauli, puteți seta capacitatea maximă a fiecărui nivel de energie și subnivel.

	Subnivel, ℓ	Desemnarea subnivelului	Număr cuantic magnetic, m	Spin număr cuantic, s
			3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

Prin urmare, numărul maxim de electroni pe:

s -subnivel - 2,

p - subnivel - 6,

d -subnivel - 10,

f -subnivel - 14.

În cadrul nivelului cuantic n, un electron poate prelua valorile a 2n 2 stări diferite, care a fost stabilit empiric folosind analiza spectrală.

regula lui Gund : în fiecare subnivel, electronii tind să ocupe numărul maxim de celule de energie liberă, astfel încât spinul total să aibă cea mai mare valoare.

De exemplu:

corect gresit gresit

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

Principiul energiei minime și regula Klechkovsky: electronii populează în primul rând orbitalii cuantici cu energie minimă. Deoarece rezerva de energie dintr-un atom este determinată de valoarea sumei numerelor cuantice principale și orbitale (n + ℓ), electronii populează mai întâi orbitalii pentru care suma (n + ℓ) este cea mai mică.

De exemplu: suma (n + ℓ) pentru subnivelul 3d este n = 3, l = 2, deci (n + ℓ) = 5; pentru subnivelul 4s: n = 4, ℓ = 0, deci (n + ℓ) ) = 4. În acest caz, subnivelul 4s este completat mai întâi și abia apoi subnivelul 3d.

Dacă valorile totale ale energiei sunt egale, atunci nivelul care este mai aproape de nucleu este populat.

De exemplu: pentru 3d: n=3, ℓ=2 , (n + ℓ) = 5 ;

pentru 4p: n = 4, ℓ = 1, (n + ℓ) = 5.

Deoarece n = 3 < n = 4, 3d va fi populat cu electroni mai devreme de 4 p.

Prin urmare, succesiunea nivelurilor și subnivelurilor de umplere cu electroni în atomi:

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 …..

Formule electronice

O formulă electronică este o reprezentare grafică a distribuției electronilor pe niveluri și subniveluri într-un atom. Există două tipuri de formule:

la scriere se folosesc doar două numere cuantice: n și ℓ. Numărul cuantic principal este indicat printr-un număr înainte de desemnarea literei subnivelului. Numărul cuantic orbital este indicat prin litera s, p, d sau f. Numărul de electroni este indicat printr-un număr ca exponent.

De exemplu: +1 H: 1s 1 ; +4 Fii: 1s 2 2s 2 ;

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

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

Adică succesiunea

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 …..

formulă electronică grafică - sunt folosite toate cele 4 numere cuantice - aceasta este distribuția electronilor în celulele cuantice. Numărul cuantic principal este reprezentat în stânga, orbital - în partea de jos cu o literă, magnetic - numărul de celule, spin - direcția săgeților.

De exemplu:

8 O:…2s 2 2p 4

Formula grafică este folosită pentru a scrie doar electroni de valență.

Luați în considerare compilarea formulelor electronice pentru elemente pe perioade.

Perioada I conține 2 elemente, în care nivelul cuantic I și subnivelul s sunt complet populate cu electroni (numărul maxim de electroni pe subnivel este de 2):

2 El: n=1 1s 2

Elementele în care subnivelul s este completat ultimul sunt alocate s -familie si suna s -elemente .

Elementele perioadei II umplu nivelul cuantic II, subnivelurile s și p (numărul maxim de electroni în subnivelul p este 8).

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

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

Elementele în care subnivelul p este completat ultimul sunt alocate familia p si suna p-elemente .

Elementele perioadei III încep să formeze nivelul III cuantic. Na și Mg populează subnivelul 3s cu electroni. Pentru elementele de la 13 Al la 18 Ar, subnivelul 3p este populat; Subnivelul 3d rămâne gol, deoarece are un nivel de energie mai mare decât subnivelul 4s și nu este umplut pentru elementele perioadei III.

Subnivelul 3d începe să fie completat la elementele perioadei IV, iar 4d - la elementele perioadei V (în conformitate cu succesiunea):

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 Mn: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5 ;

33 Ca: 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

Elementele în care subnivelul d este completat ultimul sunt alocate d -familie si suna d -elemente .

4f se completează numai după al 57-lea element al perioadei VI:

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

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

Populația nivelului cuantic V de electroni se desfășoară în mod similar cu perioada IV. Astfel, se observă secvența prezentată anterior a populației de niveluri și subniveluri de electroni:

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

populația unui nou nivel cuantic de electroni începe întotdeauna de la subnivelul s. Pentru elementele unei perioade date, numai subnivelurile s și p ale nivelului cuantic exterior sunt populate de electroni;

populația subnivelului d este întârziată de perioada I; Subnivelul 3d se completează pentru elementele perioadei IV, 4d - subnivelul pentru elementele perioadei V etc.;

populația de electroni f a subnivelului este întârziată cu 2 perioade; Subnivelul 4f este populat cu elementele perioadei VI, subnivelul 5f este populat cu elemente din perioada VII și așa mai departe.

Distribuția electronilor pe niveluri de energie explică proprietățile metalice și nemetalice ale oricăror elemente.

Formula electronica

Există o anumită regulă conform căreia particulele negative libere și pereche sunt plasate la niveluri și subniveluri. Să luăm în considerare mai detaliat distribuția electronilor pe niveluri de energie.
Există doar doi electroni în primul nivel de energie. Umplerea orbitalului cu ele se realizează pe măsură ce aprovizionarea cu energie crește. Distribuția electronilor într-un atom al unui element chimic corespunde unui număr ordinal. Nivelurile de energie cu numărul minim au cea mai pronunțată forță de atracție a electronilor de valență către nucleu.

Un exemplu de compilare a unei formule electronice

Luați în considerare distribuția electronilor pe nivelurile de energie folosind exemplul unui atom de carbon. Numărul său de serie este 6, prin urmare, în nucleu există șase protoni încărcați pozitiv. Având în vedere că carbonul este un reprezentant al celei de-a doua perioade, se caracterizează prin prezența a două niveluri de energie. Primul are doi electroni, al doilea are patru.
Regula lui Hund explică locația într-o celulă a doar doi electroni care au spini diferiți. Există patru electroni în al doilea nivel de energie. Ca urmare, distribuția electronilor într-un atom al unui element chimic are următoarea formă: 1s22s22p2.
Există anumite reguli conform cărora are loc distribuția electronilor în subniveluri și niveluri.

principiul Pauli

Acest principiu a fost formulat de Pauli în 1925. Omul de știință a stipulat posibilitatea de a plasa în atom doar doi electroni care au aceleași numere cuantice: n, l, m, s. Rețineți că distribuția electronilor pe nivelurile de energie are loc pe măsură ce cantitatea de energie liberă crește.

regula lui Klechkovsky

Umplerea orbitalilor de energie se realizează în funcție de creșterea numerelor cuantice n + l și se caracterizează printr-o creștere a rezervei de energie.
Luați în considerare distribuția electronilor într-un atom de calciu.
În stare normală, formula sa electronică este următoarea:
Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s2.
Pentru elementele subgrupurilor similare legate de elementele d și f, există o „eșec” a unui electron de la un subnivel extern, care are o rezervă de energie mai mică, la subnivelul d sau f anterior. Un fenomen similar este tipic pentru cupru, argint, platină, aur.
Distribuția electronilor într-un atom implică umplerea subnivelurilor cu electroni nepereche care au aceleași spini.
Numai după umplerea completă a tuturor orbitalilor liberi cu electroni unici, celulele cuantice sunt suplimentate cu particule negative secundare dotate cu spini opuși.
De exemplu, în starea neexcitată a azotului:
1s2 2s2 2p3.
Proprietățile substanțelor sunt influențate de configurația electronică a electronilor de valență. După numărul lor, puteți determina cea mai mare și cea mai mică valență, activitate chimică. Dacă un element se află în subgrupul principal al tabelului periodic, puteți utiliza numărul grupului pentru a compune un nivel de energie extern, pentru a determina starea sa de oxidare. De exemplu, fosforul, care se află în al cincilea grup (subgrupul principal), conține cinci electroni de valență, prin urmare, este capabil să accepte trei electroni sau să dea cinci particule unui alt atom.
Toți reprezentanții subgrupurilor secundare ale tabelului periodic fac excepții de la această regulă.

Caracteristici de familie

În funcție de structura pe care o are nivelul energetic extern, există o împărțire a tuturor atomilor neutri incluși în tabelul periodic în patru familii:

elementele s sunt în prima și a doua grupă (subgrupe principale); familia p este situată în grupele III-VIII (subgrupe A); elementele d pot fi găsite în subgrupe similare din grupele I-VIII; familia f constă din actinide și lantanide.

Toate elementele s în stare normală au electroni de valență în subnivelul s. Elementele p sunt caracterizate prin prezența electronilor liberi la subnivelurile s și p.
Elementele d în starea neexcitată au electroni de valență atât pe ultimul s- cât și pe penultimul subnivel d.

Concluzie

Starea oricărui electron dintr-un atom poate fi descrisă folosind un set de numere de bază. În funcție de caracteristicile structurii sale, putem vorbi despre o anumită cantitate de energie. Folosind regula lui Hund, Klechkovsky, Pauli pentru orice element inclus în tabelul periodic, puteți face o configurație a unui atom neutru.
Cea mai mică rezervă de energie în starea neexcitată este deținută de electronii aflați la primele niveluri. Când un atom neutru este încălzit, se observă tranziția electronilor, care este întotdeauna însoțită de o modificare a numărului de electroni liberi, duce la o schimbare semnificativă a stării de oxidare a elementului, o modificare a activității sale chimice.

Deoarece nucleele atomilor care reacţionează rămân neschimbate în timpul reacţiilor chimice, proprietăţile chimice ale atomilor depind în primul rând de structura învelişurilor electronice ale atomilor. Prin urmare, ne vom opri mai detaliat asupra distribuției electronilor într-un atom și, în principal, asupra celor care determină proprietățile chimice ale atomilor (așa-numiții electroni de valență) și, în consecință, asupra periodicității proprietăților atomilor și a acestora. compuși. Știm deja că starea electronilor poate fi descrisă printr-un set de patru numere cuantice, dar pentru a explica structura învelișurilor electronice ale atomilor, trebuie să cunoașteți următoarele trei prevederi principale: 1) principiul Pauli, 2) principiul energiei minime și 3) a lovit Hund. principiul Pauli. În 1925, fizicianul elvețian W. Pauli a stabilit o regulă numită mai târziu principiul Pauli (sau excluderea lui Pauli): în atomul ve pot exista doi electroni care au aceleași proprietăți. Știind că proprietățile electronilor sunt caracterizate de numere cuantice, principiul Pauli poate fi formulat și în acest fel: nu pot exista doi electroni într-un atom, în care toate cele patru numere cuantice ar fi la fel. Cel puțin unul dintre numerele cuantice l, /, mt sau m3 trebuie să difere în mod necesar. Deci, electronii cu aceeași cuantă - În cele ce urmează, suntem de acord să notăm grafic electronii care au valorile s = + lj2> prin săgeata T și cei care au valorile J- ~ lj2 - prin săgeata Doi electroni având aceiași spini sunt adesea numiți electroni cu spini paraleli și se notează cu ft (sau C). Doi electroni cu spini opuși se numesc electroni cu spini aptiparaleli și se notează cu | Numerele J-lea l, I și mt trebuie să difere în mod necesar în rotiri. Prin urmare, într-un atom pot exista doar doi electroni cu același n, / și m, unul cu m = -1/2, celălalt cu m = + 1/2. Dimpotrivă, dacă spinii a doi electroni sunt aceiași, unul dintre numerele cuantice trebuie să difere: n, / sau mh n= 1. Atunci /=0, mt-0 și t pot avea o valoare arbitrară: +1/ 2 sau -1/2. Vedem că dacă n - 1, pot exista doar doi astfel de electroni. În cazul general, pentru orice valoare dată a lui n, electronii diferă în primul rând în numărul cuantic lateral /, care ia valori de la 0 la n-1. Dat fiind dacă/ pot exista (2/+1) electroni cu valori diferite ale numărului cuantic magnetic m. Acest număr trebuie dublat, deoarece valorile date ale lui l, / și m( corespund a două valori diferite ale proiecției spin mx. În consecință, numărul maxim de electroni cu același număr cuantic l se exprimă prin sumă.De aici este clar de ce nu pot exista mai mult de 2 electroni la primul nivel de energie, 8 la al doilea, 18 la al treilea etc. Considerăm, de exemplu, atomul de hidrogen iH. Există un electron în atomul de hidrogen iH, iar spinul acestui electron poate fi direcționat în mod arbitrar (adică ms ^ + ij2 sau mt = -1 / 2), iar electronul este în starea s-co la primul nivel de energie cu l- 1 (Reamintim încă o dată că primul nivel de energie constă dintr-un subnivel - 15, al doilea nivel de energie - din două subnivele - 2s și 2p, al treilea - din trei subnivele - 3 *, Zru 3d etc.). Subnivelul, la rândul său, este împărțit în celule cuantice * (stări de energie determinate de numărul de valori posibile \u200b\u200de m (, adică 2 / 4-1). Se obișnuiește să se reprezinte grafic o celulă ca dreptunghi , direcția spinului electronului este săgeți.De aceea, starea unui electron într-un atom de hidrogen iH poate fi reprezentată ca Ijt1, sau, ceea ce este la fel, Prin „celulă cuantică” înțelegi * un orbital caracterizat de aceeași mulțime a valorilor numerelor cuantice n, I și m * în fiecare celulă pot fi plasați maximum doi electroni cu spini ayati-paraleli, care se notează cu ti - Distribuția electronilor în atomi În atomul de heliu 2He, cuantica numerele n-1, / \u003d 0 și m (-0) sunt aceleași pentru ambii electroni, iar numărul cuantic m3 este diferit.Proiecțiile spinului electronului de heliu pot fi mt \u003d + V2 și ms \u003d - V2 Structura învelișului de electroni a atomului de heliu 2He poate fi reprezentat ca Is-2 sau, ceea ce este același, 1S ȘI Să descriem structura învelișurilor de electroni a cinci atomi ale elementelor din a doua perioadă a tabelul periodic: Învelișurile de electroni 6C, 7N și VO trebuie umplute exact în acest fel, nu este evident în prealabil. Aranjamentul dat al spinurilor este determinat de așa-numita regulă a lui Hund (formulată pentru prima dată în 1927 de către fizicianul german F. Gund). regula lui Gund. Pentru o valoare dată a lui I (adică într-un anumit subnivel), electronii sunt aranjați în așa fel încât suta totală * este maximă. Dacă, de exemplu, este necesar să se distribuie trei electroni în trei / ^-celule ale atomului de azot, atunci ei vor fi amplasați fiecare într-o celulă separată, adică plasați pe trei orbitali p diferiți: În acest caz, totalul spin este 3/2, deoarece proiecția lui este m3 - 4-1/2 + A/2 + 1/2 = 3/2 * Aceiași trei electroni nu pot fi aranjați astfel: 2p NI deoarece atunci proiecția totalului spin este mm = + 1/2 - 1/2+ + 1/2=1/2. Din acest motiv, exact ca mai sus, electronii sunt localizați în atomii de carbon, azot și oxigen. Să luăm în considerare în continuare configurațiile electronice ale atomilor din următoarea a treia perioadă. Începând cu sodiu uNa, al treilea nivel de energie cu numărul cuantic principal n-3 este umplut. Atomii primelor opt elemente ale celei de-a treia perioade au următoarele configurații electronice: Considerați acum configurația electronică a primului atom din perioada a patra de potasiu 19K. Primii 18 electroni umplu următorii orbitali: ls12s22p63s23p6. Aparent; că al nouăsprezecelea electron al atomului de potasiu trebuie să cadă pe subnivelul 3d, care corespunde cu n = 3 și 1=2. Cu toate acestea, de fapt, electronul de valență al atomului de potasiu este situat în orbitalul 4s. Umplerea ulterioară a cochiliilor după al 18-lea element nu are loc în aceeași succesiune ca în primele două perioade. Electronii din atomi sunt aranjați în conformitate cu principiul Pauli și cu regula lui Hund, dar în așa fel încât energia lor să fie cea mai mică. Principiul energiei minime (cea mai mare contribuție la dezvoltarea acestui principiu a fost făcută de omul de știință V. M. Klechkovsky) - într-un atom, fiecare electron este situat astfel încât energia sa să fie minimă (ceea ce corespunde celei mai mari conexiuni cu nucleul) . Energia unui electron este determinată în principal de numărul cuantic principal n și de numărul cuantic lateral /, astfel încât acele subniveluri sunt completate mai întâi pentru care suma valorilor numerelor cuantice pi / este cea mai mică. De exemplu, energia unui electron la subnivelul 4s este mai mică decât la subnivelul 3d, deoarece în primul caz n+/=4+0=4, iar în al doilea n+/=3+2= 5; la subnivelul 5* (n+ /=5+0=5) energia este mai mică decât la Ad (l + /=4+ 4-2=6); cu 5p (l+/=5 +1 = 6) energia este mai mică decât cu 4/(l-f/= =4+3=7), etc. V. M. Klechkovsky a fost cel care a formulat pentru prima dată, în 1961, o propoziție generală că un electron în starea fundamentală ocupă un nivel nu cu valoarea minimă posibilă a lui n, ci cu cea mai mică valoare a sumei n + / « În cazul în care sumele valorilor lui pi / sunt egale pentru două subniveluri, subnivelul cu o valoare mai mică n. ​​De exemplu, la subnivelurile 3d, Ap, 5s, suma valorilor lui pi/ este egală cu 5. În acest caz, subnivelurile cu valori mai mici ale lui n sunt mai întâi completate, adică. , 3dAp-5s etc. În sistemul periodic de elemente al lui Mendeleev, succesiunea de umplere cu niveluri și subniveluri de electroni este următoarea (Fig. 2.4). Distribuția electronilor în atomi. Schema de umplere a nivelurilor și subnivelurilor de energie cu electroni Prin urmare, conform principiului energiei minime, în multe cazuri este mai rentabil din punct de vedere energetic ca un electron să ocupe subnivelul nivelului „supraiacent”, deși subnivelul nivelului „inferior”. nu se umple: De aceea în a patra perioadă se umple mai întâi subnivelul 4s și numai după aceea subnivelul 3d .

Prima cale: Electronii pot fi distribuiți cu ușurință în subniveluri pe baza unor reguli. În primul rând, aveți nevoie de un tabel de culori. Să ne imaginăm fiecare element ca un nou electron, Fiecare perioadă este nivelul corespunzător, electronii s.p sunt întotdeauna în perioada lor, electronii d cu un nivel mai jos (3 electroni d sunt departe în a 4-a perioadă), electronii f sunt 2 niveluri mai jos . Luăm doar un tabel și citim în funcție de culoarea elementului, pentru elementele s, p, numărul nivelului corespunde numărului perioadei, dacă ajungem la elementul d, scriem nivelul cu unul mai mic decât numărul perioada în care se află acest element (dacă elementul se află în a 4-a perioadă, deci 3 d). De asemenea, acționăm cu elementul f, doar nivelul este indicat mai puțin decât numărul perioadei cu 2 valori (dacă elementul se află în a 6-a perioadă, prin urmare, 4 f).

A doua cale: Este necesar să se afișeze toate subnivelurile sub forma unei celule, iar nivelurile ar trebui să fie aranjate simetric unul sub celălalt, subnivel sub subnivel. În fiecare celulă, scrieți numărul maxim de electroni ai unui anumit subnivel. Iar ultimul pas este să înșiri subnivelurile în diagonală (din colțul de sus până în jos) cu o săgeată. Citiți subnivelurile de sus în jos spre vârful săgeții, până la numărul de electroni ai atomului dorit.

Descarca:

Previzualizare:

Clasa de master pe tema:„Ordinea în care electronii umplu nivelurile de energie ale atomilor”.

Scopul lecției: Luați în considerare opțiuni pentru o formă mai rapidă de scriere a unei configurații electronice scurte a unui atom.

În funcție de ce subnivel al atomului este umplut ultimul, toate elementele chimice sunt împărțite în 4 familii electronice: elemente s-, p-, d-, f-. Elementele ai căror atomi au subnivelul s al nivelului exterior umplut ultimul se numesc elemente s. În elementele s, electronii de valență sunt electronii s ai nivelului de energie exterior. Pentru elementele p, subnivelul p al nivelului exterior este completat ultimul. Au electroni de valență situati în subnivelurile p și s ale nivelului exterior. Pentru elementele d, subnivelul d al nivelului pre-extern este completat ultimul, iar electronii s ai externi și electronii d ai nivelurilor de energie pre-externă sunt valența. Pentru elementele f, subnivelul f al celui de-al treilea nivel de energie din exterior este umplut ultimul.

Configurația electronică a unui atom poate fi descrisă și sub forma unor scheme de plasare a electronilor în celule cuantice, care sunt o reprezentare grafică a orbitalului atomic. Fiecare celulă cuantică nu poate conține mai mult de doi electroni cu spini direcționați opus ↓ . Ordinea de plasare a electronilor într-un subnivel este determinată de regulă Hunda: într-un subnivel, electronii sunt aranjați astfel încât spinul lor total să fie maxim. Cu alte cuvinte, orbitalii unui subnivel dat sunt umpluți mai întâi de un electron cu aceiași spini, iar apoi de al doilea electron cu spini opuși.

Există mai multe moduri de a scrie configurația electronică a unui atom.

Prima cale:

Pentru elementul selectat, în funcție de locația sa în tabelul periodic al elementelor chimice al lui D.I. Mendeleev, puteți nota matricea structurii învelișului de electroni a atomului corespunzătoare acestei perioade.

De exemplu, elementul iod: 127 53 eu 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f

Conform tabelului, deplasându-se secvenţial de la element la element, puteţi completa matricea în conformitate cu numărul de serie al elementului şi ordinea în care sunt completate subnivelurile:

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

Dar, subnivelurile sunt umplute în secvența s-f-d-p, iar atunci când folosim această metodă, nu observăm secvența în umplerea învelișurilor de electroni.

A doua cale:

Este posibil să se ia în considerare ordinea nivelurilor și subnivelurilor de umplere cu electroni, folosind conceptele principiului de bază - principiul celei mai mici rezerve de energie: starea cea mai stabilă a unui atom este cea în care electronii săi au cea mai mică energie.

Acestea. bazat pePauli Ban, Hund Rules și Kleczkowski

Pauli ban : un atom nu poate avea doi electroni ale căror patru numere cuantice sunt aceleași (adică fiecare orbital atomic nu poate fi umplut cu mai mult de doi electroni și cu spin antiparalel.)

regula lui Hund : electronii sunt situati in orbitali identici in asa fel incat numarul lor total de spin sa fie maxim, i.e. starea cea mai stabilă a atomului corespunde numărului maxim posibil de electroni nepereche cu aceiași spini.

Regulile lui Klechkovsky: A) Umplerea straturilor de electroni cu electroni începe de la nivelurile și subnivelurile cu cele mai mici valori ale lui n și l și merge în ordine crescătoare n+l;

B) Dacă pentru doi orbitali suma n + l se dovedește a fi aceeași, atunci orbitalul cu o valoare mai mică de n este umplut mai întâi cu electroni.

Primul caz nu arată secvența subnivelurilor de umplere, iar al doilea necesită timp pentru a construi un tabel.

Tabelul numărul 2

Ordinea în care electronii umplu nivelurile de energie ale atomilor.

numere cuantice		Suma numerelor cuantice n+l	Orbital de umplut

În distribuția electronilor într-un atom La în conformitate cu regula Klechkovsky, sunt preferați orbitalii 4s

Prin urmare, pentru un atom potasiu distribuţia electronilor în orbitali (formula electro-grafică) are forma

Scandiul se referă la elementele d, iar atomul său este caracterizat de următoarea distribuție a electronilor în orbiti:

Pe baza regulii Klechkovsky, vedem ordinea umplerii succesive a subnivelurilor. Primul caz nu arată secvența subnivelurilor de umplere, iar al doilea necesită timp pentru a construi un tabel. Prin urmare, vă ofer opțiuni mai acceptabile pentru umplerea secvențială a orbitalilor.

Prima cale : Electronii pot fi distribuiți cu ușurință în subniveluri pe baza unor reguli. În primul rând, aveți nevoie de un tabel de culori. Să ne imaginăm fiecare element ca un nou electron, Fiecare perioadă este nivelul corespunzător, electronii s.p sunt întotdeauna în perioada lor, electronii d cu un nivel mai jos (3 electroni d sunt departe în a 4-a perioadă), electronii f sunt 2 niveluri mai jos . Luăm doar un tabel și citim în funcție de culoarea elementului, pentru elementele s, p, numărul nivelului corespunde numărului perioadei, dacă ajungem la elementul d, scriem nivelul cu unul mai mic decât numărul perioada în care se află acest element (dacă elementul se află în a 4-a perioadă, deci 3 d). De asemenea, acționăm cu elementul f, doar nivelul este indicat mai puțin decât numărul perioadei cu 2 valori (dacă elementul se află în a 6-a perioadă, prin urmare, 4 f).

A doua cale : Este necesar să se afișeze toate subnivelurile sub forma unei celule, iar nivelurile ar trebui să fie aranjate simetric unul sub celălalt, subnivel sub subnivel. În fiecare celulă, scrieți numărul maxim de electroni ai unui anumit subnivel. Iar ultimul pas este să înșiri subnivelurile în diagonală (din colțul de sus până în jos) cu o săgeată. Citiți subnivelurile de sus în jos spre vârful săgeții, până la numărul de electroni ai atomului dorit.

Starea energetică și aranjarea electronilor în învelișuri sau straturi de atomi este determinată de patru numere, care se numesc numere cuantice și sunt de obicei notate prin simbolurile n, l, s și j; numerele cuantice au un caracter discontinuu sau discret, adică pot primi doar valori individuale, discrete, întregi sau semiîntregi.

În raport cu numerele cuantice n, l, s și j, este necesar să se țină cont și de următoarele:

1. Numărul cuantic n se numește principal; este comun tuturor electronilor care alcătuiesc aceeași înveliș de electroni; cu alte cuvinte, fiecăreia dintre învelișurile electronice ale atomului îi corespunde o anumită valoare a numărului cuantic principal și anume: pentru învelișurile electronice K, L, M, N, O, P și Q, numerele cuantice principale sunt respectiv 1. , 2, 3, 4, 5, 6 și 7. În cazul unui atom cu un singur electron (atomul de hidrogen), numărul cuantic principal servește la determinarea orbitei electronului și, în același timp, a energiei atom în stare staționară.

2. Numărul cuantic I se numește lateral, sau orbital, și determină momentul impulsului electronului, cauzat de rotația acestuia în jurul nucleului atomic. Numărul cuantic lateral poate avea valorile 0, 1, 2, 3, . . . , iar în general se notează prin simbolurile s, p, d, f, . . . Electronii care au același număr cuantic al părții formează un subgrup sau, așa cum se spune adesea, sunt pe același subnivel de energie.

3. Numărul cuantic s este adesea numit număr de spin, deoarece determină momentul unghiular al unui electron cauzat de propria sa rotație (impulsul de spin).

4. Numărul cuantic j se numește intern și este determinat de suma vectorilor l și s.

Distribuția electronilor în atomi(cochilii atomice) urmează și câteva prevederi generale, dintre care este necesar să se precizeze:

1. Principiul Pauli, conform căruia un atom nu poate avea mai mult de un electron cu aceleași valori ale tuturor celor patru numere cuantice, adică doi electroni din același atom trebuie să difere în valoarea a cel puțin unui număr cuantic.

2. Principiul energetic, conform căruia în starea fundamentală a unui atom toți electronii săi trebuie să fie la cele mai scăzute niveluri de energie.

3. Principiul numărului (numărului) de electroni în învelișuri, conform căruia numărul limitator de electroni în învelișuri nu poate depăși 2n 2, unde n este numărul cuantic principal al unui înveliș dat. Dacă numărul de electroni dintr-un înveliș atinge valoarea limită, atunci învelișul este umplut și un nou înveliș de electroni începe să se formeze în elementele următoare.

În conformitate cu cele spuse, tabelul de mai jos oferă: 1) denumiri de litere ale învelișurilor de electroni; 2) valorile corespunzătoare ale numerelor cuantice principale și laterale; 3) simboluri ale subgrupurilor; 4) numărul maxim de electroni calculat teoretic atât în ​​subgrupuri individuale, cât și în învelișuri în ansamblu. Trebuie subliniat că în învelișurile K, L și M, numărul de electroni și distribuția lor pe subgrupuri, determinate din experiență, corespund pe deplin calculelor teoretice, dar se observă discrepanțe semnificative în următoarele învelișuri: numărul de electroni în subgrupa f atinge valoarea limită doar în învelișul N, în învelișul următor scade, iar apoi întregul subgrup f dispare.

Coajă

Subgrup

Numărul de electroni dintr-un subgrup

Numărul de electroni din înveliș (2n 2)

Tabelul oferă numărul de electroni din înveliș și distribuția lor pe subgrupe pentru toate elementele chimice, inclusiv cele transuranice. Datele numerice ale acestui tabel au fost stabilite ca urmare a unor studii spectroscopice foarte atente.

prima perioada
a 2-a perioadă
a 3-a perioadă
a 4-a perioadă
a 5-a perioadă
a 6-a perioadă
a 7-a perioadă

_______________

O sursa de informatii: SCURT MANUAL DE FIZIC SI TEHNIC / Volumul 1, - M .: 1960.