Ang electronic formula ng sodium atom. Kumpletuhin ang mga elektronikong formula ng mga atomo ng mga elemento

Ang istruktura ng mga electron shell ng mga atom ng mga elemento ng unang apat na yugto: $s-$, $p-$ at $d-$elemento. Ang elektronikong pagsasaayos ng atom. Ground at excited na estado ng mga atom

Ang konsepto ng isang atom ay nagmula sa sinaunang mundo para sa pagtatalaga ng mga particle ng bagay. Sa Griyego, ang atom ay nangangahulugang "hindi mahahati".

Mga electron

Ang Irish physicist na si Stoney, batay sa mga eksperimento, ay dumating sa konklusyon na ang kuryente ay inililipat maliliit na particle, na umiiral sa mga atomo ng lahat mga elemento ng kemikal. Noong $1891$, iminungkahi ni Stoney na tawagan ang mga particle na ito mga electron, na sa Griyego ay nangangahulugang "amber".

Ilang taon pagkatapos makuha ng electron ang pangalan nito, English physicist Joseph Thomson at Pranses physicist Pinatunayan ni Jean Perrin na ang mga electron ay nagdadala negatibong singil. Ito ang pinakamaliit na negatibong singil, na sa kimika ay kinukuha bilang yunit na $(–1)$. Nagawa pa ni Thomson na matukoy ang bilis ng electron (ito ay katumbas ng bilis ng liwanag - $300,000$ km/s) at ang masa ng electron (ito ay $1836$ beses mas kaunting masa hydrogen atom).

Ikinonekta nina Thomson at Perrin ang mga pole ng kasalukuyang pinagmumulan ng dalawang metal plate - isang katod at isang anode, na ibinebenta sa isang glass tube, kung saan ang hangin ay lumikas. Kapag ang isang boltahe na humigit-kumulang 10 libong volt ay inilapat sa mga plato ng elektrod, isang maliwanag na paglabas ang kumikislap sa tubo, at ang mga particle ay lumipad mula sa katod (negatibong poste) patungo sa anode (positibong poste), na unang tinawag ng mga siyentipiko. cathode ray, at pagkatapos ay nalaman na ito ay isang stream ng mga electron. Ang mga electron, na tumama sa mga espesyal na sangkap na idineposito, halimbawa, sa screen ng TV, ay nagdudulot ng glow.

Ang konklusyon ay ginawa: ang mga electron ay tumakas mula sa mga atomo ng materyal kung saan ginawa ang katod.

Ang mga libreng electron o ang kanilang flux ay maaaring makuha sa ibang mga paraan, halimbawa, sa pamamagitan ng pag-init ng metal wire o sa pamamagitan ng pagbagsak ng liwanag sa mga metal, nabuo ng mga elemento pangunahing subgroup Pangkat I ng periodic table (halimbawa, cesium).

Ang estado ng mga electron sa isang atom

Ang estado ng isang electron sa isang atom ay nauunawaan bilang isang set ng impormasyon tungkol sa enerhiya tiyak na elektron sa space kung saan ito matatagpuan. Alam na natin na ang isang electron sa isang atom ay walang trajectory of motion, i.e. maaari lamang pag-usapan mga probabilidad paghahanap nito sa espasyo sa paligid ng nucleus. Ito ay matatagpuan sa alinmang bahagi ng puwang na ito na nakapalibot sa nucleus, at ang kabuuan ng iba't ibang posisyon nito ay itinuturing bilang isang electron cloud na may tiyak na negatibong density ng singil. Sa makasagisag na paraan, maaari itong isipin bilang mga sumusunod: kung posible na kunan ng larawan ang posisyon ng isang electron sa isang atom sa daan-daang o milyon-milyong mga segundo, tulad ng sa isang photo finish, kung gayon ang elektron sa naturang mga litrato ay kakatawanin bilang isang punto. Ang pag-overlay ng hindi mabilang na ganoong mga litrato ay magreresulta sa isang larawan ng isang electron cloud na may pinakamataas na density kung saan may pinakamaraming puntos.

Ang figure ay nagpapakita ng isang "cut" ng tulad ng isang electron density sa isang hydrogen atom na dumadaan sa nucleus, at ang dashed line ay nililimitahan ang globo kung saan ang posibilidad na makahanap ng isang electron ay $90%$. Ang contour na pinakamalapit sa nucleus ay sumasaklaw sa rehiyon ng espasyo kung saan ang posibilidad na makahanap ng isang electron ay $10%$, ang posibilidad na makahanap ng electron sa loob ng pangalawang contour mula sa nucleus ay $20%$, sa loob ng pangatlo - $≈30 %$, atbp. Mayroong ilang kawalan ng katiyakan sa estado ng elektron. Upang makilala ito espesyal na kondisyon, ipinakilala ng German physicist na si W. Heisenberg ang konsepto ng prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, ibig sabihin. nagpakita na imposibleng matukoy nang sabay-sabay at eksakto ang enerhiya at lokasyon ng elektron. Kung mas tumpak na natutukoy ang enerhiya ng isang elektron, mas hindi tiyak ang posisyon nito, at kabaliktaran, nang matukoy ang posisyon, imposibleng matukoy ang enerhiya ng elektron. Ang rehiyon ng posibilidad ng pagtuklas ng elektron ay walang malinaw na mga hangganan. Gayunpaman, posible na iisa ang espasyo kung saan ang posibilidad na makahanap ng isang elektron ay pinakamataas.

Ang espasyo sa paligid ng atomic nucleus, kung saan ang elektron ay malamang na matatagpuan, ay tinatawag na orbital.

Naglalaman ito ng humigit-kumulang $90%$ ng electron cloud, na nangangahulugan na humigit-kumulang $90%$ ng oras na ang electron ay nasa bahaging ito ng espasyo. Ayon sa hugis, $4$ ng mga kasalukuyang kilalang uri ng mga orbital ay nakikilala, na tinutukoy ng mga letrang Latin na $s, p, d$ at $f$. Graphic na larawan ilang anyo orbital ng elektron ipinapakita sa figure.

Ang pinakamahalagang katangian ng paggalaw ng isang electron sa isang tiyak na orbit ay ang enerhiya ng koneksyon nito sa nucleus. Ang mga electron na may katulad na mga halaga ng enerhiya ay bumubuo ng isang solong elektronikong layer, o antas ng enerhiya. Ang mga antas ng enerhiya ay binibilang simula sa nucleus: $1, 2, 3, 4, 5, 6$ at $7$.

Ang isang integer $n$ na nagsasaad ng bilang ng antas ng enerhiya ay tinatawag na pangunahing quantum number.

Ito ay nagpapakilala sa enerhiya ng mga electron na sumasakop sa isang naibigay na antas ng enerhiya. Ang mga electron ng unang antas ng enerhiya, na pinakamalapit sa nucleus, ay may pinakamababang enerhiya. Kung ikukumpara sa mga electron ng unang antas, ang mga electron ng kasunod na mga antas ay nailalarawan sa pamamagitan ng malaking stock enerhiya. Dahil dito, ang mga electron ng panlabas na antas ay hindi gaanong nakagapos sa nucleus ng atom.

Numero mga antas ng enerhiya(electronic layer) sa isang atom ay katumbas ng bilang ng panahon sa sistema ng D. I. Mendeleev, kung saan nabibilang ang elementong kemikal: ang mga atomo ng mga elemento ng unang yugto ay may isang antas ng enerhiya; ang pangalawang panahon - dalawa; ikapitong yugto - pito.

Ang pinakamalaking bilang ng mga electron sa antas ng enerhiya ay tinutukoy ng formula:

kung saan ang $N$ ay ang pinakamataas na bilang ng mga electron; $n$ - numero ng antas, o pangunahing quantum number. Dahil dito: ang unang antas ng enerhiya na pinakamalapit sa nucleus ay maaaring maglaman ng hindi hihigit sa dalawang electron; sa pangalawa - hindi hihigit sa $8; sa pangatlo - hindi hihigit sa $18; sa ikaapat - hindi hihigit sa $32$. At paano naman, ang mga antas ng enerhiya (electronic layer) ay nakaayos?

Simula sa pangalawang antas ng enerhiya $(n = 2)$, ang bawat isa sa mga antas ay nahahati sa mga sublevel (mga sublayer), na medyo naiiba sa isa't isa sa nagbubuklod na enerhiya sa nucleus.

Ang bilang ng mga sublevel ay katumbas ng halaga ng pangunahing quantum number: ang unang antas ng enerhiya ay may isang sub level; ang pangalawa - dalawa; pangatlo - tatlo; ang pang-apat ay apat. Ang mga sublevel, naman, ay nabuo ng mga orbital.

Ang bawat halaga ng $n$ ay tumutugma sa bilang ng mga orbital na katumbas ng $n^2$. Ayon sa data na ipinakita sa talahanayan, posibleng masubaybayan ang kaugnayan sa pagitan ng pangunahing quantum number na $n$ at ang bilang ng mga sublevel, ang uri at bilang ng mga orbital, at ang maximum na bilang ng mga electron sa bawat sublevel at level.

Pangunahing numero ng quantum, mga uri at bilang ng mga orbital, maximum na bilang ng mga electron sa mga sublevel at antas.

Antas ng enerhiya $(n)$	Bilang ng mga sublevel na katumbas ng $n$	Uri ng orbital	Bilang ng mga orbital		Pinakamataas na bilang ng mga electron
			sa sublevel	sa antas na katumbas ng $n^2$	sa sublevel	sa antas na katumbas ng $n^2$
$K(n=1)$	$1$	$1s$	$1$	$1$	$2$	$2$
$L(n=2)$	$2$	$2s$	$1$	$4$	$2$	$8$
		$2p$	$3$		$6$
$M(n=3)$	$3$	$3s$	$1$	$9$	$2$	$18$
		$3p$	$3$		$6$
		$3d$	$5$		$10$
$N(n=4)$	$4$	$4s$	$1$	$16$	$2$	$32$
		$4p$	$3$		$6$
		$4d$	$5$		$10$
		$4f$	$7$		$14$

Nakaugalian na magtalaga ng mga sublevel sa mga letrang Latin, gayundin ang hugis ng mga orbital kung saan binubuo ang mga ito: $s, p, d, f$. Kaya:

$s$-sublevel - ang unang sublevel ng bawat energy level na pinakamalapit sa atomic nucleus, ay binubuo ng isang $s$-orbital;
$p$-sublevel - ang pangalawang sublevel ng bawat isa, maliban sa una, energy level, ay binubuo ng tatlong $p$-orbitals;
$d$-sublevel - ang ikatlong sublevel ng bawat isa, simula sa ikatlong antas ng enerhiya, ay binubuo ng limang $d$-orbital;
Ang $f$-sublevel ng bawat isa, simula sa ikaapat na antas ng enerhiya, ay binubuo ng pitong $f$-orbital.

nucleus ng atom

Ngunit hindi lamang mga electron ang bahagi ng mga atomo. Natuklasan ng physicist na si Henri Becquerel na ang isang natural na mineral na naglalaman ng uranium salt ay naglalabas din ng hindi kilalang radiation, na nagbibigay-liwanag sa mga photographic na pelikula na sarado mula sa liwanag. Ang kababalaghang ito ay tinawag radioactivity.

May tatlong uri ng radioactive rays:

$α$-ray, na binubuo ng $α$-particle na may singil na $2$ beses sa singil ng isang electron, ngunit may isang positibong tanda, at ang masa ng $4$ beses mas masa isang hydrogen atom;
Ang $β$-ray ay isang stream ng mga electron;
$γ$-ray - mga electromagnetic wave na may hindi gaanong masa, hindi nagdadala ng singil sa kuryente.

Samakatuwid, ang atom ay may kumplikadong istraktura- binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at mga electron.

Paano nakaayos ang atom?

Noong 1910 sa Cambridge, malapit sa London, pinag-aralan ni Ernest Rutherford kasama ng kanyang mga estudyante at kasamahan ang pagkalat ng $α$ na mga particle na dumadaan sa manipis na gintong foil at nahuhulog sa screen. Ang mga particle ng Alpha ay karaniwang lumihis mula sa orihinal na direksyon sa pamamagitan lamang ng isang degree, na nagpapatunay, tila, ang pagkakapareho at pagkakapareho ng mga katangian ng mga atomo ng ginto. At biglang napansin ng mga mananaliksik na ang ilang $α$-particle ay biglang nagbago ng direksyon ng kanilang landas, na parang tumatakbo sa ilang uri ng balakid.

Sa pamamagitan ng paglalagay ng screen sa harap ng foil, na-detect ni Rutherford kahit ang mga iyon mga bihirang kaso, nang ang mga $α$-particle, na sinasalamin mula sa mga gintong atomo, ay lumipad sa kabilang direksyon.

Ang mga kalkulasyon ay nagpakita na ang naobserbahang mga phenomena ay maaaring mangyari kung ang buong masa ng atom at lahat ng nito positibong singil ay puro sa isang maliit gitnang core. Ang radius ng core, tulad ng nangyari, ay 100,000 beses mas mababa sa radius ang buong atom, ang lugar kung saan mayroong mga electron na may negatibong singil. Kung mag-aplay matalinghagang paghahambing, kung gayon ang buong dami ng atom ay maihahalintulad sa istadyum sa Luzhniki, at ang nucleus - bolang Pamputbol matatagpuan sa gitna ng field.

Ang isang atom ng anumang elemento ng kemikal ay maihahambing sa isang maliit solar system. Samakatuwid, ang gayong modelo ng atom, na iminungkahi ni Rutherford, ay tinatawag na planetaryo.

Mga proton at neutron

Maliit pala atomic nucleus, kung saan ang buong masa ng isang atom ay puro, ay binubuo ng mga particle ng dalawang uri - mga proton at neutron.

Mga proton may bayad katumbas ng bayad mga electron, ngunit kabaligtaran sa sign na $(+1)$, at mass, katumbas ng masa hydrogen atom (ito ay tinatanggap sa kimika bilang isang yunit). Ang mga proton ay tinutukoy ng $↙(1)↖(1)p$ (o $р+$). Mga neutron huwag magdala ng singil, sila ay neutral at may mass na katumbas ng masa ng isang proton, i.e. $1$. Ang mga neutron ay tinutukoy ng $↙(0)↖(1)n$ (o $n^0$).

Ang mga proton at neutron ay sama-samang tinatawag mga nucleon(mula sa lat. nucleus- core).

Ang kabuuan ng bilang ng mga proton at neutron sa isang atom ay tinatawag Pangkalahatang numero. Halimbawa, Pangkalahatang numero aluminyo atom:

Dahil ang masa ng elektron, na kung saan ay bale-wala, ay maaaring mapabayaan, ito ay malinaw na ang buong masa ng atom ay puro sa nucleus. Ang mga electron ay tinutukoy bilang mga sumusunod: $e↖(-)$.

Dahil ang atom ay neutral sa kuryente, halata rin iyon na ang bilang ng mga proton at electron sa isang atom ay pareho. Ito ay katumbas ng atomic number ng elementong kemikal nakatalaga dito sa Periodic Table. Halimbawa, ang nucleus ng isang iron atom ay naglalaman ng $26$ proton, at $26$ na mga electron ay umiikot sa nucleus. At paano matukoy ang bilang ng mga neutron?

Tulad ng alam mo, ang masa ng isang atom ay ang kabuuan ng masa ng mga proton at neutron. Pag-alam sa ordinal na numero ng elementong $(Z)$, i.e. ang bilang ng mga proton, at ang mass number na $(A)$, katumbas ng kabuuan ng mga bilang ng mga proton at neutron, maaari mong mahanap ang bilang ng mga neutron $(N)$ gamit ang formula:

Halimbawa, ang bilang ng mga neutron sa isang iron atom ay:

$56 – 26 = 30$.

Ipinapakita ng talahanayan ang mga pangunahing katangian ng elementarya na mga particle.

Mga pangunahing katangian ng elementarya na mga particle.

isotopes

Ang mga iba't ibang mga atom ng parehong elemento na may parehong nuclear charge ngunit magkaibang mga mass number ay tinatawag na isotopes.

salita isotope binubuo ng dalawa mga salitang Griyego:isos- pareho at topos- lugar, ay nangangahulugang "sinasakop ang isang lugar" (cell) sa Periodic system ng mga elemento.

Ang mga elemento ng kemikal na matatagpuan sa kalikasan ay pinaghalong isotopes. Kaya, ang carbon ay may tatlong isotopes na may mass na $12, 13, 14$; oxygen - tatlong isotopes na may mass na $16, 17, 18$, atbp.

Karaniwang ibinibigay sa Periodic system, ang kamag-anak na atomic mass ng isang elemento ng kemikal ay ang average na halaga ng mga atomic na masa ng isang natural na pinaghalong isotopes ng isang naibigay na elemento, na isinasaalang-alang ang kanilang kamag-anak na kasaganaan sa kalikasan, samakatuwid, ang mga halaga ng Ang mga masa ng atom ay kadalasang fractional. Halimbawa, ang mga natural na chlorine atoms ay pinaghalong dalawang isotopes - $35$ (may $75%$ sa kalikasan) at $37$ (may $25%$); samakatuwid, ang relatibong atomic mass ng chlorine ay $35.5$. Ang mga isotopes ng chlorine ay nakasulat tulad ng sumusunod:

$↖(35)↙(17)(Cl)$ at $↖(37)↙(17)(Cl)$

Ang mga kemikal na katangian ng chlorine isotopes ay eksaktong pareho, tulad ng mga isotopes ng karamihan sa mga elemento ng kemikal, tulad ng potassium, argon:

$↖(39)↙(19)(K)$ at $↖(40)↙(19)(K)$, $↖(39)↙(18)(Ar)$ at $↖(40)↙(18 )(Ar)$

Gayunpaman, ang mga hydrogen isotopes ay malaki ang pagkakaiba sa mga katangian dahil sa isang matalim na pagtaas ng fold sa kanilang kamag-anak atomic mass; binigyan pa sila ng mga indibidwal na pangalan at mga palatandaan ng kemikal: protium - $↖(1)↙(1)(H)$; deuterium - $↖(2)↙(1)(H)$, o $↖(2)↙(1)(D)$; tritium - $↖(3)↙(1)(H)$, o $↖(3)↙(1)(T)$.

Ngayon ay maaari tayong magbigay ng isang moderno, mas mahigpit at siyentipikong kahulugan elemento ng kemikal.

Ang elementong kemikal ay isang koleksyon ng mga atomo na may parehong nuclear charge.

Ang istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atomo ng mga elemento ng unang apat na panahon

Isaalang-alang ang pagmamapa ng mga elektronikong pagsasaayos ng mga atomo ng mga elemento sa pamamagitan ng mga panahon ng sistema ng D. I. Mendeleev.

Mga elemento ng unang yugto.

Scheme elektronikong istraktura ang mga atomo ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron sa mga layer ng elektron (mga antas ng enerhiya).

Ang mga elektronikong formula ng mga atom ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron sa mga antas ng enerhiya at mga sublevel.

Graphic mga elektronikong formula ang mga atomo ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron hindi lamang sa mga antas at sublevel, kundi pati na rin sa mga orbital.

Sa isang helium atom, kumpleto ang unang layer ng elektron - mayroon itong $2$ electron.

Ang hydrogen at helium ay $s$-elemento, ang mga atomo na ito ay may $s$-orbital na puno ng mga electron.

Mga elemento ng ikalawang yugto.

Para sa lahat ng elemento ng ikalawang yugto, ang unang layer ng elektron ay napupuno, at ang mga electron ay pinupuno ang $s-$ at $p$ na mga orbital ng ikalawang layer ng elektron alinsunod sa prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya (unang $s$, at pagkatapos $p$) at ang mga tuntunin nina Pauli at Hund.

Sa neon atom, kumpleto ang pangalawang layer ng elektron - mayroon itong $8$ electron.

Mga elemento ng ikatlong yugto.

Para sa mga atomo ng mga elemento ng ikatlong yugto, ang una at pangalawang layer ng elektron ay nakumpleto, kaya ang ikatlong layer ng elektron ay napuno, kung saan ang mga electron ay maaaring sakupin ang 3s-, 3p- at 3d-sublevels.

Ang istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atomo ng mga elemento ng ikatlong panahon.

Ang isang $3.5$-electron orbital ay nakumpleto sa magnesium atom. Ang $Na$ at $Mg$ ay $s$-mga elemento.

Para sa aluminyo at kasunod na mga elemento, ang $3d$ sublevel ay puno ng mga electron.

$↙(18)(Ar)$ Argon

$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)s^2(3)p^6$

Sa isang argon atom, ang panlabas na layer (ang ikatlong layer ng electron) ay mayroong $8$ electron. Habang ang panlabas na layer ay nakumpleto, ngunit sa kabuuan, sa ikatlong layer ng elektron, tulad ng alam mo na, maaaring mayroong 18 mga electron, na nangangahulugan na ang mga elemento ng ikatlong yugto ay may $3d$-orbital na hindi napupunan.

Lahat ng elemento mula $Al$ hanggang $Ar$ - $p$ -mga elemento.

$s-$ at $r$ -mga elemento anyo pangunahing mga subgroup sa Periodic system.

Mga elemento ng ikaapat na yugto.

Ang mga atomo ng potasa at calcium ay may ikaapat na layer ng elektron, ang $4s$-sublevel ay napuno, dahil mayroon itong mas kaunting enerhiya kaysa sa $3d$-sublevel. Upang gawing simple ang mga graphical na electronic formula ng mga atomo ng mga elemento ng ikaapat na yugto:

tinutukoy namin nang may kondisyon ang graphic na electronic formula ng argon bilang mga sumusunod: $Ar$;
hindi namin ilarawan ang mga sublevel na hindi napuno para sa mga atom na ito.

$K, Ca$ - $s$ -mga elemento, kasama sa mga pangunahing subgroup. Para sa mga atomo mula $Sc$ hanggang $Zn$, ang 3d sublevel ay puno ng mga electron. Ito ay $3d$-mga elemento. Kasama sila sa side subgroups, ang kanilang pre-external electron layer ay napuno, sila ay tinutukoy mga elemento ng paglipat.

Bigyang-pansin ang istraktura ng mga shell ng elektron ng chromium at tanso na mga atomo. Ang isang "pagkabigo" ng isang electron mula sa $4s-$ hanggang sa $3d$ sublevel ay nangyayari sa kanila, na ipinaliwanag ng higit na katatagan ng enerhiya ng nagreresultang $3d^5$ at $3d^(10)$ na mga electronic configuration:

$↙(24)(Cr)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(4) 4s^(2)…$

$↙(29)(Cu)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(9)4s^(2)…$

Simbolo ng elemento, serial number, pangalan	Diagram ng elektronikong istraktura	Electronic na formula	Graphic na elektronikong formula
$↙(19)(K)$ Potassium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$
$↙(20)(C)$ Kaltsyum		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$
$↙(21)(Sc)$ Scandium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ o $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$
$↙(22)(Ti)$ Titanium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ o $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$
$↙(23)(V)$ Vanadium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ o $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$
$↙(24)(Cr)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ o $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$
$↙(29)(Сu)$ Chromium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ o $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$
$↙(30)(Zn)$ Zinc		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ o $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$
$↙(31)(Ga)$ Gallium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ o $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$
$↙(36)(Kr)$ Krypton		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ o $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$

Sa zinc atom, ang ikatlong layer ng elektron ay kumpleto - lahat ng $3s, 3p$ at $3d$ na mga sublevel ay napunan dito, sa kabuuan mayroong $18$ na mga electron sa kanila.

Sa mga elementong sumusunod sa zinc, ang ikaapat na layer ng elektron, ang $4p$-sublevel, ay patuloy na pinupunan. Mga elemento mula $Ga$ hanggang $Kr$ - $r$ -mga elemento.

Ang panlabas (ika-apat) na layer ng isang krypton atom ay nakumpleto, mayroon itong $8$ ng mga electron. Ngunit sa ikaapat na layer ng elektron, tulad ng alam mo, maaaring mayroong $32$ ng mga electron; ang krypton atom ay mayroon pa ring $4d-$ at $4f$-sublevel na hindi napunan.

Ang mga elemento ng ikalimang yugto ay pinupuno ang mga sublevel sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: $5s → 4d → 5р$. At mayroon ding mga pagbubukod na nauugnay sa "pagkabigo" ng mga electron, para sa $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙( 46) Pd$, $↙(47)Ag$. Lumilitaw ang $f$ sa ikaanim at ikapitong yugto -mga elemento, ibig sabihin. mga elemento na ang $4f-$ at $5f$-sublevel ng ikatlong panlabas na electronic layer ay pinupunan, ayon sa pagkakabanggit.

$4f$ -mga elemento tinawag lanthanides.

$5f$ -mga elemento tinawag actinides.

Ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga elektronikong sublevel sa mga atomo ng mga elemento ng ikaanim na yugto: $↙(55)Cs$ at $↙(56)Ba$ - $6s$-elemento; $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-elemento; $↙(58)Ce$ – $↙(71)Lu - 4f$-mga elemento; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-mga elemento; $↙(81)Т1$ – $↙(86)Rn - 6d$-mga elemento. Ngunit kahit dito mayroong mga elemento kung saan ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga orbital ng elektron ay nilabag, na, halimbawa, ay nauugnay sa higit na katatagan ng enerhiya ng kalahati at ganap na napuno ng $f$-sublevels, i.e. $nf^7$ at $nf^(14)$.

Depende sa kung aling sublevel ng atom ang huling napuno ng mga electron, lahat ng elemento, gaya ng naintindihan mo na, ay nahahati sa apat na elektronikong pamilya, o mga bloke:

$s$ -mga elemento; ang $s$-sublevel ng panlabas na antas ng atom ay puno ng mga electron; Ang $s$-elemento ay kinabibilangan ng hydrogen, helium at mga elemento ng pangunahing subgroup ng mga pangkat I at II;
$r$ -mga elemento; ang $p$-sublevel ng panlabas na antas ng atom ay puno ng mga electron; Ang $p$-mga elemento ay kinabibilangan ng mga elemento ng pangunahing subgroup ng mga pangkat III–VIII;
$d$ -mga elemento; ang $d$-sublevel ng preexternal na antas ng atom ay puno ng mga electron; Ang $d$-mga elemento ay kinabibilangan ng mga elemento mga subgroup sa gilid pangkat I–VIII, i.e. mga elemento ng intercalated na dekada ng malalaking panahon na matatagpuan sa pagitan ng $s-$ at $p-$element. Tinatawag din sila mga elemento ng paglipat;
$f$ -mga elemento;$f-$sublevel ng ikatlong antas ng atom sa labas ay puno ng mga electron; kabilang dito ang lanthanides at actinides.

Ang elektronikong pagsasaayos ng atom. Ground at excited na estado ng mga atom

Itinatag iyon ng Swiss physicist na si W. Pauli noong $1925$ Ang isang atom ay maaaring magkaroon ng hindi hihigit sa dalawang electron sa isang orbital. pagkakaroon ng opposite (antiparallel) spins (isinalin mula sa English bilang spindle), i.e. nagtataglay ng gayong mga katangian na maaaring maisip na may kondisyon bilang ang pag-ikot ng isang electron sa paligid ng haka-haka na axis nito clockwise o counterclockwise. Ang prinsipyong ito ay tinatawag ang prinsipyo ni Pauli.

Kung mayroong isang elektron sa isang orbital, kung gayon ito ay tinatawag walang kaparehas, kung dalawa, pagkatapos ito ipinares na mga electron, ibig sabihin. mga electron na may kabaligtaran na mga spin.

Ang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng paghahati ng mga antas ng enerhiya sa mga sublevel.

$s-$ Orbital, tulad ng alam mo na, ay may spherical na hugis. Ang hydrogen atom na electron $(n = 1)$ ay matatagpuan sa orbital na ito at hindi ipinares. Ayon dito ang kanyang elektronikong pormula, o elektronikong pagsasaayos, ay nakasulat nang ganito: $1s^1$. Sa mga elektronikong formula, ang numero ng antas ng enerhiya ay ipinahiwatig ng numero sa harap ng titik $ (1 ...) $, Latin na titik tukuyin ang sublevel (uri ng orbital), at ang numero, na nakasulat sa kanang itaas ng titik (bilang exponent), ay nagpapakita ng bilang ng mga electron sa sublevel.

Para sa isang helium atom He, na mayroong dalawang magkapares na electron sa parehong $s-$orbital, ang formula na ito ay: $1s^2$. Ang electron shell ng helium atom ay kumpleto at napaka-stable. Ang helium ay isang marangal na gas. Ang pangalawang antas ng enerhiya na $(n = 2)$ ay may apat na orbital, isang $s$ at tatlong $p$. Ang pangalawang antas na $s$-orbital na mga electron ($2s$-orbital) ay may mas mataas na enerhiya, dahil ay nasa mas malaking distansya mula sa nucleus kaysa sa mga electron ng $1s$-orbital $(n = 2)$. Sa pangkalahatan, para sa bawat halaga ng $n$, mayroong isang $s-$orbital, ngunit may katumbas na halaga ng electron energy dito at, samakatuwid, na may katumbas na diameter, lumalaki bilang halaga ng $n$.$s -$Orbital increases, gaya ng alam mo na , ay may spherical na hugis. Ang hydrogen atom na electron $(n = 1)$ ay matatagpuan sa orbital na ito at hindi ipinares. Samakatuwid, ang electronic formula nito, o electronic configuration, ay nakasulat bilang mga sumusunod: $1s^1$. Sa mga electronic na formula, ang bilang ng antas ng enerhiya ay ipinahiwatig ng numero sa harap ng titik $ (1 ...) $, ang Latin na titik ay tumutukoy sa sublevel (uri ng orbital), at ang numerong nakasulat sa kanan ng ang titik (bilang isang exponent) ay nagpapakita ng bilang ng mga electron sa sublevel.

Para sa isang helium atom na $He$, na mayroong dalawang magkapares na electron sa parehong $s-$orbital, ang formula na ito ay: $1s^2$. Ang electron shell ng helium atom ay kumpleto at napaka-stable. Ang helium ay isang marangal na gas. Ang pangalawang antas ng enerhiya na $(n = 2)$ ay may apat na orbital, isang $s$ at tatlong $p$. Ang mga electron ng $s-$orbitals ng pangalawang antas ($2s$-orbitals) ay may mas mataas na enerhiya, dahil ay nasa mas malaking distansya mula sa nucleus kaysa sa mga electron ng $1s$-orbital $(n = 2)$. Sa pangkalahatan, para sa bawat halaga ng $n$ mayroong isang $s-$orbital, ngunit may katumbas na halaga ng enerhiya ng elektron dito at, samakatuwid, na may katumbas na diameter, lumalaki habang tumataas ang halaga ng $n$.

$r-$ Orbital Ito ay may hugis ng isang dumbbell, o dami ng walo. Ang lahat ng tatlong $p$-orbital ay matatagpuan sa atom na pare-parehong patayo sa mga spatial na coordinate na iginuhit sa pamamagitan ng nucleus ng atom. Dapat itong muling bigyang-diin na ang bawat antas ng enerhiya (electronic layer), simula sa $n= 2$, ay may tatlong $p$-orbital. Habang tumataas ang halaga ng $n$, sinasakop ng mga electron ang $p$-orbital na matatagpuan sa malalayong distansya mula sa nucleus at nakadirekta sa mga $x, y, z$ axes.

Para sa mga elemento ng ikalawang yugto na $(n = 2)$, ang una ay napunan ng $s$-orbital, at pagkatapos ay tatlong $p$-orbital; electronic formula $Li: 1s^(2)2s^(1)$. Ang $2s^1$ na electron ay mas mahinang nakagapos sa atomic nucleus, kaya madaling maibigay ito ng isang lithium atom (tulad ng malamang naaalala mo, ang prosesong ito ay tinatawag na oxidation), na nagiging lithium ion na $Li^+$.

Sa beryllium atom Be, ang ikaapat na electron ay inilalagay din sa $2s$ orbital: $1s^(2)2s^(2)$. Ang dalawang panlabas na electron ng beryllium atom ay madaling matanggal - $B^0$ ay na-oxidize sa $Be^(2+)$ cation.

Ang ikalimang electron ng boron atom ay sumasakop sa $2p$-orbital: $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$. Dagdag pa, ang mga $2p$-orbital ng $C, N, O, F$ na mga atomo ay napuno, na nagtatapos sa neon noble gas: $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$.

Para sa mga elemento ng ikatlong yugto, ang $3s-$ at $3p$-orbital ay pinupunan, ayon sa pagkakabanggit. Limang $d$-orbital ng ikatlong antas ang nananatiling libre:

$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,

$↙(17)Cl 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(5)$,

$↙(18)Ar 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)$.

Minsan, sa mga diagram na naglalarawan sa pamamahagi ng mga electron sa mga atomo, ang bilang lamang ng mga electron sa bawat antas ng enerhiya ay ipinahiwatig, i.e. sumulat ng pinaikling mga elektronikong formula ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal, sa kaibahan sa nasa itaas na buong mga elektronikong formula, halimbawa:

$↙(11)Na 2, 8, 1;$ $↙(17)Cl 2, 8, 7;$ $↙(18)Ar 2, 8, 8$.

Para sa mga elemento ng malalaking yugto (ika-apat at ikalima), ang unang dalawang electron ay sumasakop ayon sa pagkakabanggit $4s-$ at $5s$-orbitals: $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$ $↙(38)Sr 2 , 8, 18, 8, 2$. Simula sa ikatlong elemento ng bawat malaking panahon, ang susunod na sampung electron ay mapupunta sa nakaraang $3d-$ at $4d-$orbitals, ayon sa pagkakabanggit (para sa mga elemento ng pangalawang subgroup): $↙(23)V 2, 8, 11 , 2;$ $↙( 26)Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2$. Bilang panuntunan, kapag napunan ang nakaraang $d$-sublevel, magsisimulang punan ang panlabas (ayon sa pagkakabanggit $4p-$ at $5p-$) $p-$sublevel: $↙(33)Bilang 2, 8, 18, 5;$ $ ↙(52)Te 2, 8, 18, 18, 6$.

Para sa mga elemento ng malalaking yugto - ang ikaanim at hindi kumpleto na ikapito - ang mga elektronikong antas at sublevel ay puno ng mga electron, bilang panuntunan, tulad ng sumusunod: ang unang dalawang electron ay pumapasok sa panlabas na $s-$sublevel: $↙(56)Ba 2, 8 , 18, 18, 8, 2;$ $↙(87)Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; ang susunod na isang electron (para sa $La$ at $Ca$) sa nakaraang $d$-sublevel: $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ at $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.

Pagkatapos ang susunod na $14$ ng mga electron ay papasok sa ikatlong antas ng enerhiya mula sa labas, ang $4f$ at $5f$ orbital ng mga lantonides at actinides, ayon sa pagkakabanggit: $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2;$ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$.

Pagkatapos ay magsisimulang mabuo muli ang pangalawang antas ng enerhiya sa labas ($d$-sublevel) para sa mga elemento ng mga side subgroup: $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙(104) Rf 2, 8, 18 , 32, 32, 10, 2$. At, sa wakas, pagkatapos lamang na ang $d$-sublevel ay ganap na mapuno ng sampung electron, ang $p$-sublevel ay mapupuno muli: $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$.

Kadalasan, ang istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atom ay inilalarawan gamit ang enerhiya o mga cell ng quantum - isinulat nila ang tinatawag na mga graphic na elektronikong formula. Para sa rekord na ito, ang sumusunod na notasyon ay ginagamit: ang bawat quantum cell ay tinutukoy ng isang cell na tumutugma sa isang orbital; ang bawat elektron ay ipinahiwatig ng isang arrow na tumutugma sa direksyon ng pag-ikot. Kapag nagsusulat ng isang graphical na electronic formula, dalawang panuntunan ang dapat tandaan: Prinsipyo ni Pauli, ayon sa kung saan ang isang cell (orbital) ay maaaring magkaroon ng hindi hihigit sa dalawang electron, ngunit may mga antiparallel spins, at F. Pamumuno ni Hund, ayon sa kung saan ang mga electron ay sumasakop sa mga libreng cell muna nang paisa-isa at sa parehong oras ay mayroon parehong halaga iikot, at pagkatapos lamang ipares, ngunit ang mga pag-ikot sa kasong ito, ayon sa prinsipyo ng Pauli, ay magiging magkasalungat na direksyon.

Kapag nagsusulat ng mga elektronikong formula ng mga atomo ng mga elemento, ang mga antas ng enerhiya ay ipinahiwatig (mga halaga ng pangunahing numero ng quantum n sa anyo ng mga numero - 1, 2, 3, atbp.), mga sublevel ng enerhiya (mga halaga ng orbital quantum number l sa anyo ng mga titik s, p, d, f) at ang numero sa itaas ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga electron sa isang naibigay na sublevel.

Ang unang elemento sa D.I. Ang Mendeleev ay hydrogen, samakatuwid, ang singil ng nucleus ng isang atom H katumbas ng 1, ang atom ay mayroon lamang isang elektron bawat s sublevel ng unang antas. Samakatuwid, ang electronic formula ng hydrogen atom ay:

Ang pangalawang elemento ay helium, mayroong dalawang electron sa atom nito, samakatuwid ang electronic formula ng helium atom ay 2 Hindi 1s 2. Ang unang yugto ay kinabibilangan lamang ng dalawang elemento, dahil ang unang antas ng enerhiya ay puno ng mga electron, na maaari lamang sakupin ng 2 electron.

Ang ikatlong elemento sa pagkakasunud-sunod - lithium - ay nasa ikalawang yugto na, samakatuwid, ang pangalawang antas ng enerhiya nito ay nagsisimulang mapuno ng mga electron (napag-usapan namin ito sa itaas). Ang pagpuno ng pangalawang antas ng mga electron ay nagsisimula sa s-sublevel, kaya ang electronic formula ng lithium atom ay 3 Li 1s 2 2s isa. Sa beryllium atom, ang pagpuno ng mga electron ay nakumpleto s- mga sublevel: 4 Ve 1s 2 2s 2 .

Para sa mga kasunod na elemento ng 2nd period, ang pangalawang antas ng enerhiya ay patuloy na napupuno ng mga electron, ngayon lamang ito ay napuno ng mga electron R- sublevel: 5 AT 1s 2 2s 2 2R 1 ; 6 Sa 1s 2 2s 2 2R 2 … 10 Ne 1s 2 2s 2 2R 6 .

Nakumpleto ng neon atom ang pagpuno ng mga electron R-sublevel, ang elementong ito ay nagtatapos sa ikalawang yugto, mayroon itong walong mga electron, dahil s- at R-Ang mga sublevel ay maaaring maglaman lamang ng walong electron.

Ang mga elemento ng ika-3 panahon ay may katulad na pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga electron mga sublevel ng enerhiya ikatlong antas. Ang mga elektronikong pormula ng mga atomo ng ilang elemento ng panahong ito ay:

11 Na 1s 2 2s 2 2R 6 3s 1 ; 12 mg 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 ; 13 Sinabi ni Al 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 1 ;

14 Si 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 2 ;…; 18 Ar 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 .

Ang ikatlong yugto, tulad ng pangalawa, ay nagtatapos sa isang elemento (argon), na kumukumpleto sa pagpuno nito ng mga electron R–sublevel, bagaman ang ikatlong antas ay may kasamang tatlong sublevel ( s, R, d). Ayon sa pagkakasunud-sunod sa itaas ng pagpuno ng mga sublevel ng enerhiya alinsunod sa mga patakaran ng Klechkovsky, ang enerhiya ng sublevel 3 d mas maraming enerhiya sublevel 4 s, samakatuwid, ang potassium atom na sumusunod sa argon at ang calcium atom na sumusunod dito ay puno ng mga electron 3 s- sublevel ng ikaapat na antas:

19 Upang 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 1 ; 20 Sa 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 .

Simula sa ika-21 elemento - scandium, sa mga atomo ng mga elemento, ang sublevel 3 ay nagsisimulang punan ng mga electron d. Ang mga elektronikong pormula ng mga atomo ng mga elementong ito ay:

21 sc 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ; 22 Ti 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2 .

Sa mga atomo ng ika-24 na elemento (chromium) at ika-29 na elemento (tanso), ang isang kababalaghan ay sinusunod na tinatawag na "breakthrough" o "pagkabigo" ng isang electron: isang electron mula sa isang panlabas na 4 s-sublevel "nabibigo" ng 3 d– sublevel, na kumukumpleto ng pagpuno nito ng kalahati (para sa chromium) o ganap (para sa tanso), na nag-aambag sa higit na katatagan ng atom:

24 Cr 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 (sa halip na ...4 s 2 3d 4) at

29 Cu 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 (sa halip na ...4 s 2 3d 9).

Simula sa ika-31 elemento - gallium, ang pagpuno ng ika-4 na antas ng mga electron ay nagpapatuloy, ngayon - R– sublevel:

31 ga 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 1 …; 36 Kr 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 .

Tinatapos ng elementong ito ang ikaapat na yugto, na kinabibilangan na ng 18 elemento.

Ang isang katulad na pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga sublevel ng enerhiya na may mga electron ay nagaganap sa mga atomo ng mga elemento ng ika-5 panahon. Ang unang dalawa (rubidium at strontium) ay napuno s- sublevel ng ika-5 antas, ang susunod na sampung elemento (mula sa yttrium hanggang cadmium) ay napuno d– sublevel ng ika-4 na antas; anim na elemento ang kumukumpleto sa panahon (mula sa indium hanggang xenon), sa mga atomo kung saan napupunan ang mga electron R-sublevel ng panlabas, ikalimang antas. Mayroon ding 18 elemento sa isang panahon.

Para sa mga elemento ng ikaanim na yugto, nilalabag ang order ng pagpuno na ito. Sa simula ng panahon, gaya ng dati, mayroong dalawang elemento, sa mga atomo na kung saan ay puno ng mga electron s-sublevel ng panlabas, ikaanim, antas. Sa susunod na elemento - lanthanum - nagsisimulang punan ng mga electron d–sublevel ng nakaraang antas, i.e. 5 d. Sa pagpuno na ito ng mga electron 5 d-humihinto ang sublevel at ang susunod na 14 na elemento - mula cerium hanggang lutetium - magsisimulang punan f- sublevel ng ika-4 na antas. Ang mga elementong ito ay kasama lahat sa isang cell ng talahanayan, at sa ibaba ay isang pinalawak na serye ng mga elementong ito, na tinatawag na lanthanides.

Simula sa ika-72 elemento - hafnium - hanggang sa ika-80 elemento - mercury, ang pagpuno ng mga electron ay nagpapatuloy 5 d- sublevel, at ang panahon ay nagtatapos, gaya ng dati, na may anim na elemento (mula sa thallium hanggang radon), sa mga atomo kung saan ito ay puno ng mga electron R-sublevel ng panlabas, ikaanim, antas. Ito ang pinaka malaking panahon, na kinabibilangan ng 32 elemento.

Sa mga atomo ng mga elemento ng ikapitong, hindi kumpleto, panahon, ang parehong pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga sublevel ay makikita, tulad ng inilarawan sa itaas. Pinapayagan namin ang mga mag-aaral na magsulat ng mga elektronikong formula ng mga atom ng mga elemento ng ika-5 - ika-7 na yugto, na isinasaalang-alang ang lahat ng nasabi sa itaas.

Tandaan:Sa ilang pantulong sa pagtuturo pinahihintulutan ang ibang pagkakasunud-sunod ng pagsulat ng mga elektronikong formula ng mga atomo ng mga elemento: hindi sa pagkakasunud-sunod kung saan sila napuno, ngunit alinsunod sa bilang ng mga electron na ibinigay sa talahanayan sa bawat antas ng enerhiya. Halimbawa, ang electronic formula ng isang arsenic atom ay maaaring magmukhang: Bilang 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 .

Ang kondisyong imahe ng pamamahagi ng mga electron sa electron cloud ayon sa mga antas, sublevel at orbital ay tinatawag ang electronic formula ng atom.

Mga panuntunan batay sa|batay sa| alin | alin | make up | iabot | mga elektronikong formula

1. Prinsipyo ng pinakamababang enerhiya: mas kaunting enerhiya ang mayroon ang system, mas matatag ito.

2. Ang panuntunan ni Klechkovsky: ang distribusyon ng mga electron sa mga antas at sublevel ng electron cloud ay nangyayari sa pataas na pagkakasunud-sunod ng kabuuan ng pangunahing at orbital na mga numerong quantum (n + 1). Sa kaso ng pagkakapantay-pantay ng mga halaga (n + 1), ang sublevel na may mas maliit na halaga ng n ay unang pinupunan.

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 Level number n 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 Orbital 1* 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 quantum number

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

Serye ng Klechkovsky

1* - tingnan ang talahanayan Blg. 2.

3. Pamumuno ni Hund: kapag napuno ang mga orbital ng isang sublevel mas mababang antas ang enerhiya ay tumutugma sa pagkakaayos ng mga electron na may parallel spins.

Pag-draft|Pagsusumite| mga elektronikong formula

Potensyal na row: 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

Serye ng Klechkovsky

Filling order 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.

Electronic na formula

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

Ang pagiging informative ng mga electronic formula

1. Ang posisyon ng elemento sa periodic|periodic| sistema.

2. Mga posibleng degree| oksihenasyon ng elemento.

3. Ang kemikal na katangian ng elemento.

4. Komposisyon|warehouse| at mga katangian ng koneksyon ng elemento.

Ang posisyon ng elemento sa periodic|Paminsan-minsan|Sistema ni D.I. Mendeleev:

a) numero ng panahon, kung saan matatagpuan ang elemento, ay tumutugma sa bilang ng mga antas kung saan matatagpuan ang mga electron;

b) numero ng pangkat, kung saan kabilang ang elementong ito, ay katumbas ng kabuuan ng mga electron ng valence. Ang mga electron ng Valence para sa mga atom ng s- at p-element ay mga electron ng panlabas na antas; para sa mga d-element, ito ang mga electron ng panlabas na antas at ang hindi napunong sublevel ng nakaraang antas.

sa) elektronikong pamilya ay tinutukoy ng simbolo ng sublevel kung saan pumapasok ang huling electron (s-, p-, d-, f-).

G) subgroup ay natutukoy sa pamamagitan ng pag-aari sa elektronikong pamilya: s - at p - ang mga elemento ay sumasakop sa mga pangunahing subgroup, at d - mga elemento - pangalawa, f - ang mga elemento ay sumasakop sa magkahiwalay na mga seksyon sa ibabang bahagi ng periodic system (actinides at lanthanides).

2. Mga posibleng degree| oksihenasyon ng elemento.

Katayuan ng oksihenasyon ay ang singil na nakukuha ng isang atom kapag ito ay nagbibigay o nakakakuha ng mga electron.

Ang mga atom na nag-donate ng mga electron ay nakakakuha ng positibong singil, na katumbas ng bilang ng mga electron na naibigay (electron charge (-1)

Z E 0 – ne  Z E + n

Ang atom na nag-donate ng mga electron ay nagiging kasyon(positive charged ion). Ang proseso ng pag-alis ng isang elektron mula sa isang atom ay tinatawag proseso ng ionization. Ang enerhiya na kailangan upang maisagawa ang prosesong ito ay tinatawag enerhiya ng ionization ( Eion, eB).

Ang unang humiwalay sa atom ay ang mga electron ng panlabas na antas, na walang pares sa orbital - walang kapares. Sa pagkakaroon ng mga libreng orbital sa loob ng parehong antas, sa ilalim ng pagkilos ng panlabas na enerhiya, ang mga electron na nabuo sa ibinigay na antas pares, steamed, at pagkatapos ay pinaghiwalay ang lahat ng sama-sama. Ang proseso ng depairing, na nangyayari bilang resulta ng pagsipsip ng isang bahagi ng enerhiya ng isa sa mga electron ng pares at ang paglipat nito sa pinakamataas na sublevel, ay tinatawag na proseso ng pagpukaw.

Ang pinakamalaking bilang ng mga electron na maaaring ibigay ng isang atom ay katumbas ng bilang ng mga valence electron at tumutugma sa bilang ng pangkat kung saan matatagpuan ang elemento. Ang singil na nakukuha ng isang atom pagkatapos mawala ang lahat ng valence electron nito ay tinatawag ang pinakamataas na antas ng oksihenasyon atom.

Ang mga atomo ng mga elemento na may mula 4 hanggang 7 electron sa panlabas na antas ay nakakamit ng isang masiglang matatag na estado hindi lamang sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga electron, kundi pati na rin sa pamamagitan ng pagdaragdag sa kanila. Bilang resulta, nabuo ang isang antas (.ns 2 p 6) - isang matatag na estado ng inert gas.

Nakukuha ng isang atom na may nakakabit na mga electron negatibodegreeoksihenasyon- isang negatibong singil, na katumbas ng bilang ng mga natanggap na electron.

Z E 0 + ne  Z E - n

Ang bilang ng mga electron na maaaring ikabit ng isang atom ay katumbas ng bilang (8 –N|), kung saan ang N ay ang bilang ng pangkat kung saan|ano| ang elemento ay matatagpuan (o ang bilang ng mga valence electron).

Ang proseso ng pag-attach ng mga electron sa isang atom ay sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya, na tinatawag na c affinity sa electron (Esrodship,eV).

Ang gawain ng pag-compile ng electronic formula ng isang elemento ng kemikal ay hindi ang pinakamadali.

Kaya, ang algorithm para sa pag-compile ng mga elektronikong formula ng mga elemento ay ang mga sumusunod:

Una, isulat namin ang tanda ng chem. elemento, kung saan sa ibaba sa kaliwa ng sign ipinapahiwatig namin ang serial number nito.
Dagdag pa, sa pamamagitan ng bilang ng panahon (mula sa kung saan ang elemento) tinutukoy namin ang bilang ng mga antas ng enerhiya at gumuhit sa tabi ng tanda ng elemento ng kemikal tulad ng isang bilang ng mga arko.
Pagkatapos, ayon sa numero ng grupo, ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ay nakasulat sa ilalim ng arko.
Sa ika-1 na antas, ang maximum na posible ay 2e, sa pangalawa ay 8 na, sa pangatlo - kasing dami ng 18. Nagsisimula kaming maglagay ng mga numero sa ilalim ng kaukulang mga arko.
Bilang ng mga electron bawat pre huling antas dapat kalkulahin tulad ng sumusunod: serial number elemento, ang bilang ng mga nakadikit na electron ay inalis.
Nananatili itong gawing electronic formula ang ating circuit:

Narito ang mga electronic formula ng ilang elemento ng kemikal:

1. Isinulat namin ang elemento ng kemikal at ang serial number nito. Ipinapakita ng numero ang bilang ng mga electron sa atom.
2. Gumagawa kami ng formula. Upang gawin ito, kailangan mong malaman ang bilang ng mga antas ng enerhiya, ang batayan para sa pagtukoy ng bilang ng panahon ng elemento ay kinuha.
3. Hinahati namin ang mga antas sa mga sub-level.
Sa ibaba makikita mo ang isang halimbawa kung paano gumawa ng tama ang mga elektronikong formula ng mga elemento ng kemikal.

Kailangan mong buuin ang mga elektronikong pormula ng mga elemento ng kemikal sa ganitong paraan: kailangan mong tingnan ang bilang ng elemento sa periodic table, upang malaman kung gaano karaming mga electron ang mayroon ito. Pagkatapos ay kailangan mong malaman ang bilang ng mga antas, na katumbas ng panahon. Pagkatapos ang mga sublevel ay isinulat at pinunan:

Una sa lahat, kailangan mong matukoy ang bilang ng mga atom ayon sa periodic table.

Upang lumikha ng isang elektronikong formula, kakailanganin mo sistemang pana-panahon Mendeleev. Hanapin ang iyong elemento ng kemikal doon at tingnan ang panahon - mangyayari ito ay katumbas ng bilang mga antas ng enerhiya. Ang numero ng pangkat ay tumutugma ayon sa numero sa bilang ng mga electron sa huling antas. Ang numero ng elemento ay magiging quantitatively katumbas ng bilang ng mga electron nito. Malinaw din na kailangan mong malaman na mayroong maximum na 2 electron sa unang antas, 8 sa pangalawa, at 18 sa ikatlo.

Ito ang mga highlight. Bilang karagdagan, sa Internet (kabilang ang aming website) makakahanap ka ng impormasyon na may handa na electronic formula para sa bawat elemento, upang masuri mo ang iyong sarili.

Ang pagguhit ng mga elektronikong formula ng mga elemento ng kemikal ay napaka mahirap na proseso, hindi mo magagawa nang walang mga espesyal na talahanayan, at kailangan mong maglapat ng isang buong grupo ng mga formula. Upang buod, kailangan mong dumaan sa mga hakbang na ito:

Ito ay kinakailangan upang gumuhit ng isang orbital diagram kung saan magkakaroon ng isang konsepto ng pagkakaiba sa pagitan ng mga electron mula sa bawat isa. Ang mga orbital at electron ay naka-highlight sa diagram.

Ang mga electron ay puno ng mga antas, mula sa ibaba hanggang sa itaas at may ilang mga sublevel.

Kaya alamin muna natin kabuuan mga electron ng isang ibinigay na atom.

Pinupuno namin ang formula ayon sa isang tiyak na pamamaraan at isulat ito - ito ang magiging electronic formula.

Halimbawa, para sa Nitrogen, ang formula na ito ay ganito ang hitsura, una ay haharapin natin ang mga electron:

At isulat ang formula:

Maintindihan ang prinsipyo ng pag-compile ng electronic formula ng isang kemikal na elemento, kailangan mo munang matukoy ang kabuuang bilang ng mga electron sa atom sa pamamagitan ng numero sa periodic table. Pagkatapos nito, kailangan mong matukoy ang bilang ng mga antas ng enerhiya, na kumukuha bilang batayan ng bilang ng panahon kung saan matatagpuan ang elemento.

Pagkatapos nito, ang mga antas ay pinaghiwa-hiwalay sa mga sublevel, na puno ng mga electron, batay sa Prinsipyo ng Pinakamababang Enerhiya.

Maaari mong suriin ang kawastuhan ng iyong pangangatwiran sa pamamagitan ng pagtingin, halimbawa, dito.

Sa pamamagitan ng pag-compile ng electronic formula ng isang kemikal na elemento, malalaman mo kung gaano karaming mga electron at electron layer ang nasa tiyak na atom, pati na rin ang pagkakasunud-sunod ng kanilang pamamahagi sa mga layer.

Upang magsimula, tinutukoy namin ang serial number ng elemento ayon sa periodic table, tumutugma ito sa bilang ng mga electron. Ang bilang ng mga layer ng elektron ay nagpapahiwatig ng numero ng panahon, at ang bilang ng mga electron sa huling layer ng atom ay tumutugma sa numero ng pangkat.

una naming punan ang s-sublevel, at pagkatapos ay ang p-, d-b f-sublevels;
ayon sa tuntunin ng Klechkovsky, pinupunan ng mga electron ang mga orbital sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng enerhiya ng mga orbital na ito;
ayon sa tuntunin ni Hund, ang mga electron sa loob ng isang sublevel ay sumasakop sa mga libreng orbital nang paisa-isa, at pagkatapos ay bumubuo ng mga pares;
Ayon sa prinsipyo ng Pauli, mayroong hindi hihigit sa 2 mga electron sa isang orbital.

Ipinapakita ng electronic formula ng isang elemento ng kemikal kung gaano karaming mga layer ng electron at kung gaano karaming mga electron ang nasa isang atom at kung paano ipinamamahagi ang mga ito sa mga layer.
Upang ipunin ang electronic formula ng isang elemento ng kemikal, kailangan mong tingnan ang periodic table at gamitin ang impormasyong nakuha para sa elementong ito. Ang serial number ng elemento sa periodic table ay tumutugma sa bilang ng mga electron sa atom. Ang bilang ng mga layer ng elektron ay tumutugma sa numero ng panahon, ang bilang ng mga electron sa huling layer ng elektron ay tumutugma sa numero ng pangkat.
Dapat alalahanin na ang unang layer ay may maximum na 2 1s2 electron, ang pangalawa - isang maximum na 8 (dalawang s at anim na p: 2s2 2p6), ang pangatlo - isang maximum na 18 (dalawang s, anim na p, at sampu d: 3s2 3p6 3d10).
Halimbawa, ang electronic formula ng carbon: C 1s2 2s2 2p2 (serial number 6, period number 2, group number 4).
Electronic formula ng sodium: Na 1s2 2s2 2p6 3s1 (serial number 11, period number 3, group number 1).
Upang suriin ang kawastuhan ng pagsulat ng isang elektronikong formula, maaari mong tingnan ang site www.alhimikov.net.
Ang pagguhit ng isang elektronikong formula ng mga elemento ng kemikal sa unang tingin ay maaaring mukhang medyo mahirap na pagsubok, gayunpaman, magiging malinaw ang lahat kung susundin mo ang sumusunod na pamamaraan:
- isulat muna ang mga orbital
- nagpasok kami ng mga numero sa harap ng mga orbital na nagpapahiwatig ng bilang ng antas ng enerhiya. Huwag kalimutan ang formula para sa pagtukoy maximum na bilang mga electron sa antas ng enerhiya: N=2n2
At paano malalaman ang bilang ng mga antas ng enerhiya? Tingnan lamang ang periodic table: ang numerong ito ay katumbas ng bilang ng panahon kung saan matatagpuan ang elementong ito.
- sa itaas ng icon ng orbital nagsusulat kami ng isang numero na nagpapahiwatig ng bilang ng mga electron na nasa orbital na ito.
Halimbawa, ang electronic formula para sa scandium ay magiging ganito.

6.6. Mga tampok ng elektronikong istraktura ng mga atomo ng chromium, tanso at ilang iba pang mga elemento

Kung maingat mong tiningnan ang Appendix 4, malamang na napansin mo na para sa mga atom ng ilang elemento, ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga orbital na may mga electron ay nilabag. Minsan ang mga paglabag na ito ay tinatawag na "mga pagbubukod", ngunit hindi ito ganoon - walang mga pagbubukod sa mga batas ng Kalikasan!

Ang unang elemento na may ganitong paglabag ay chromium. Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang elektronikong istraktura nito (Larawan 6.16 a). Ang chromium atom ay may 4 s-sublevel ay hindi dalawa, tulad ng inaasahan ng isa, ngunit isang elektron lamang. Ngunit para sa 3 d-sublevel limang electron, ngunit ang sublevel na ito ay mapupunan pagkatapos ng 4 s-sublevel (tingnan ang Fig. 6.4). Upang maunawaan kung bakit ito nangyayari, tingnan natin kung ano ang mga electron cloud 3 d sublevel ng atom na ito.

Bawat isa sa limang 3 d-ang mga ulap sa kasong ito ay nabuo ng isang elektron. Tulad ng alam mo na mula sa § 4 ng kabanatang ito, ang karaniwang electron cloud ng limang electron na ito ay spherical, o, gaya ng sinasabi nila, spherically symmetrical. Ayon sa likas na katangian ng pamamahagi ng density ng elektron sa ibabaw iba't ibang direksyon parang 1 s-EO. Ang enerhiya ng sublevel na ang mga electron ay bumubuo ng gayong ulap ay lumalabas na mas mababa kaysa sa kaso ng isang hindi gaanong simetriko na ulap. Sa kasong ito, ang enerhiya ng mga orbital 3 d-ang sublevel ay katumbas ng enerhiya 4 s-mga orbital. Kapag nasira ang symmetry, halimbawa, kapag lumitaw ang ikaanim na electron, ang enerhiya ng mga orbital ay 3 d-sublevel muli ay nagiging higit sa enerhiya 4 s-mga orbital. Samakatuwid, ang manganese atom ay muling mayroong pangalawang electron para sa 4 s-AO.
Ang spherical symmetry ay may karaniwang ulap ng anumang sublevel na puno ng mga electron sa kalahati at ganap. Ang pagbaba ng enerhiya sa mga kasong ito ay pangkalahatang katangian at hindi nakadepende kung ang anumang sublevel ay kalahati o ganap na puno ng mga electron. At kung gayon, dapat nating hanapin ang susunod na paglabag sa atom, sa shell ng elektron kung saan huling "dumating" ang ikasiyam. d-elektron. Sa katunayan, ang tansong atom ay may 3 d-sublevel 10 electron, at 4 s- mayroon lamang isang sublevel (Larawan 6.16 b).
Ang pagbaba sa enerhiya ng mga orbital ng isang ganap o kalahating punong sublevel ay ang sanhi ng ilang mahahalagang kemikal na phenomena, na ang ilan ay magiging pamilyar ka.

6.7. Outer at valence electron, orbitals at sublevels

Sa kimika, ang mga katangian ng mga nakahiwalay na atomo, bilang panuntunan, ay hindi pinag-aralan, dahil halos lahat ng mga atomo, na bahagi ng iba't ibang sangkap, anyo mga bono ng kemikal. Ang mga kemikal na bono ay nabuo sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga shell ng elektron ng mga atomo. Para sa lahat ng mga atomo (maliban sa hydrogen), hindi lahat ng mga electron ay nakikibahagi sa pagbuo ng mga bono ng kemikal: para sa boron, tatlo sa limang electron, para sa carbon, apat sa anim, at, halimbawa, para sa barium, dalawa sa limampu- anim. Ang mga "aktibong" electron na ito ay tinatawag mga electron ng valence.

Minsan mga electron ng valence nalilito sa panlabas mga electron, ngunit hindi sila pareho.

Ang mga ulap ng elektron ng mga panlabas na electron ay may pinakamataas na radius (at ang pinakamataas na halaga ng pangunahing quantum number).

Eksakto mga panlabas na electron nakikibahagi sa pagbuo ng mga bono sa unang lugar, kung dahil lamang kapag ang mga atomo ay lumalapit sa isa't isa, ang mga ulap ng elektron na nabuo ng mga electron na ito ay unang nakipag-ugnay sa lahat. Ngunit kasama nila, ang bahagi ng mga electron ay maaari ding makilahok sa pagbuo ng isang bono. pre-external(penultimate) layer, ngunit kung mayroon silang enerhiya na hindi gaanong naiiba sa enerhiya ng mga panlabas na electron. Parehong iyon at iba pang mga electron ng atom ay valence. (Sa lanthanides at actinides, kahit na ang ilang "pre-external" na mga electron ay valence)
Ang enerhiya ng mga electron ng valence ay mas malaki kaysa sa enerhiya ng iba pang mga electron ng atom, at ang mga electron ng valence ay hindi gaanong naiiba sa enerhiya mula sa bawat isa.
Ang mga panlabas na electron ay palaging valence lamang kung ang atom ay maaaring bumuo ng mga kemikal na bono sa lahat. Kaya, ang parehong mga electron ng helium atom ay panlabas, ngunit hindi sila matatawag na valence, dahil ang helium atom ay hindi bumubuo ng anumang mga bono ng kemikal.
Sinakop ng mga Valence electron mga orbital ng valence, na bumubuo naman mga sublevel ng valence.

Bilang halimbawa, isaalang-alang ang isang iron atom na ang electronic configuration ay ipinapakita sa Fig. 6.17. Sa mga electron ng iron atom, ang pinakamataas na pangunahing quantum number ( n= 4) mayroon lamang dalawa 4 s-elektron. Samakatuwid, sila ang mga panlabas na electron ng atom na ito. Ang mga panlabas na orbital ng iron atom ay pawang mga orbital na may n= 4, at ang mga panlabas na sublevel ay ang lahat ng mga sublevel na nabuo ng mga orbital na ito, iyon ay, 4 s-, 4p-, 4d- at 4 f-EPU.
Ang mga panlabas na electron ay palaging valence, samakatuwid, 4 s-Ang mga electron ng isang iron atom ay mga valence electron. At kung gayon, pagkatapos ay 3 d-Ang mga electron na may bahagyang mas mataas na enerhiya ay magiging valence din. Sa panlabas na antas ng iron atom, bilang karagdagan sa napuno na 4 s-AO may libre pa 4 p-, 4d- at 4 f-AO. Lahat sila ay panlabas, ngunit 4 lamang ang valence R-AO, dahil ang enerhiya ng natitirang mga orbital ay mas malaki, at ang hitsura ng mga electron sa mga orbital na ito ay hindi kapaki-pakinabang para sa iron atom.

Kaya, ang iron atom
panlabas antas ng elektroniko- pang-apat,
panlabas na mga sublevel - 4 s-, 4p-, 4d- at 4 f-EPU,
mga panlabas na orbital - 4 s-, 4p-, 4d- at 4 f-AO,
mga panlabas na electron - dalawa 4 s-electron (4 s 2),
ang panlabas na layer ng elektron ay ang ikaapat,
panlabas na ulap ng elektron - 4 s-EO
mga sublevel ng valence - 4 s-, 4p-, at 3 d-EPU,
mga orbital ng valence - 4 s-, 4p-, at 3 d-AO,
valence electron - dalawa 4 s-electron (4 s 2) at anim 3 d-mga electron (3 d 6).

Ang mga Valence sublevel ay maaaring bahagyang o ganap na mapuno ng mga electron, o maaari silang manatiling libre. Sa pagtaas ng singil ng nucleus, ang mga halaga ng enerhiya ng lahat ng mga sublevel ay bumababa, ngunit dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga electron sa bawat isa, ang enerhiya ng iba't ibang mga sublevel ay bumababa na may iba't ibang "bilis". Ang enerhiya ng ganap na napuno d- at f-Ang mga sublevel ay bumababa nang labis na sila ay tumigil sa pagiging valence.

Bilang halimbawa, isaalang-alang ang mga atomo ng titanium at arsenic (Larawan 6.18).

Sa kaso ng titanium atom 3 d-Ang EPU ay bahagyang napuno lamang ng mga electron, at ang enerhiya nito ay mas malaki kaysa sa enerhiya ng 4 s-EPU, at 3 d-ang mga electron ay valence. Sa arsenic atom 3 d-Ang EPU ay ganap na puno ng mga electron, at ang enerhiya nito ay mas mababa kaysa sa enerhiya 4 s-EPU, at samakatuwid 3 d-Ang mga electron ay hindi valence.
Sa mga halimbawang ito, sinuri namin valence electronic configuration titanium at arsenic atoms.

Ang valence electronic configuration ng isang atom ay inilalarawan bilang valence electronic formula, o sa anyo diagram ng enerhiya ng mga sublevel ng valence.

VALENCE ELECTRONS, EXTERNAL ELECTRONS, VALENCE EPU, VALENCE AO, VALENCE ELECTRON CONFIGURATION NG ATOM, VALENCE ELECTRON FORMULA, VALENCE SUBLEVEL DIAGRAM.

1. Sa mga diagram ng enerhiya na iyong pinagsama-sama at sa buong elektronikong mga formula ng mga atom na Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar, ipahiwatig ang panlabas at valence na mga electron. Isulat ang valence electronic formula ng mga atom na ito. Sa mga diagram ng enerhiya, i-highlight ang mga bahagi na tumutugma sa mga diagram ng enerhiya ng mga sublevel ng valence.
2. Ano ang karaniwan sa pagitan ng mga elektronikong pagsasaayos ng mga atom a) Li at Na, B at Al, O at S, Ne at Ar; b) Zn at Mg, Sc at Al, Cr at S, Ti at Si; c) H at Siya, Li at O, K at Kr, Sc at Ga. Ano ang kanilang mga pagkakaiba
3. Ilang mga valence sublevel ang nasa electron shell ng isang atom ng bawat isa sa mga elemento: a) hydrogen, helium at lithium, b) nitrogen, sodium at sulfur, c) potassium, cobalt at germanium
4.Magkano mga orbital ng valence ay ganap na napuno sa atom ng a) boron, b) fluorine, c) sodium?
5. Ilang orbital na may hindi magkapares na electron mayroon ang isang atom a) boron, b) fluorine, c) iron
6. Ilang libreng outer orbital mayroon ang manganese atom? Ilang libreng valences?
7. Para sa susunod na aralin, maghanda ng isang strip ng papel na 20 mm ang lapad, hatiin ito sa mga cell (20 × 20 mm), at lagyan ng natural na serye ng mga elemento ang strip na ito (mula sa hydrogen hanggang meitnerium).
8. Sa bawat cell, ilagay ang simbolo ng elemento, ang serial number nito at ang valence electronic formula, tulad ng ipinapakita sa fig. 6.19 (gamitin ang apendiks 4).

6.8. Systematization ng mga atom ayon sa istraktura ng kanilang mga shell ng elektron

Ang sistematisasyon ng mga elemento ng kemikal ay batay sa natural na serye ng mga elemento at prinsipyo ng pagkakapareho ng mga shell ng elektron kanilang mga atomo.
Pamilyar ka na sa natural na hanay ng mga elemento ng kemikal. Ngayon kilalanin natin ang prinsipyo ng pagkakatulad ng mga shell ng elektron.
Isinasaalang-alang ang valence electronic formula ng mga atomo sa NRE, madaling mahanap na para sa ilang mga atom ay naiiba lamang sila sa mga halaga ng pangunahing quantum number. Halimbawa, 1 s 1 para sa hydrogen, 2 s 1 para sa lithium, 3 s 1 para sa sodium, atbp. O 2 s 2 2p 5 para sa fluorine, 3 s 2 3p 5 para sa chlorine, 4 s 2 4p 5 para sa bromine, atbp. Nangangahulugan ito na ang mga panlabas na rehiyon ng mga ulap ng mga valence electron ng naturang mga atom ay halos magkapareho sa hugis at naiiba lamang sa laki (at, siyempre, sa density ng elektron). At kung gayon, kung gayon ang mga ulap ng elektron ng naturang mga atomo at ang kanilang kaukulang mga pagsasaayos ng valence ay maaaring tawagin katulad. Para sa mga atomo ng iba't ibang elemento na may katulad na elektronikong pagsasaayos, maaari tayong sumulat karaniwang valence electronic formula: ns 1 sa unang kaso at ns 2 np 5 sa pangalawa. Ang paglipat kasama ang natural na serye ng mga elemento, ang isa ay makakahanap ng iba pang mga grupo ng mga atom na may katulad na mga configuration ng valence.
kaya, sa natural na serye ng mga elemento, ang mga atom na may katulad na valence electronic configuration ay regular na nangyayari. Ito ang prinsipyo ng pagkakatulad ng mga shell ng elektron.
Subukan nating ipakita ang anyo ng regular na ito. Para magawa ito, gagamitin namin ang natural na serye ng mga elementong ginawa mo.

Nagsisimula ang NRE sa hydrogen, na ang valence electronic formula ay 1 s isa. Sa paghahanap ng mga katulad na configuration ng valence, pinutol namin ang natural na serye ng mga elemento sa harap ng mga elemento na may karaniwang valence electronic formula ns 1 (iyon ay, bago ang lithium, bago ang sodium, atbp.). Nakatanggap kami ng tinatawag na "mga panahon" ng mga elemento. Idagdag natin ang mga resultang "panahon" upang sila ay maging mga hilera ng talahanayan (tingnan ang Larawan 6.20). Bilang resulta, ang mga atomo lamang ng unang dalawang column ng talahanayan ang magkakaroon ng ganitong mga electronic configuration.

Subukan nating makamit ang pagkakatulad ng mga valence electronic configuration sa iba pang mga column ng talahanayan. Upang gawin ito, pinutol namin ang mga elemento na may mga numero 58 - 71 at 90 -103 mula sa ika-6 at ika-7 na yugto (mayroon silang 4 f- at 5 f-sublevels) at ilagay ang mga ito sa ilalim ng mesa. Ang mga simbolo ng natitirang mga elemento ay ililipat nang pahalang tulad ng ipinapakita sa figure. Pagkatapos nito, ang mga atomo ng mga elemento sa parehong column ng talahanayan ay magkakaroon ng magkatulad na mga configuration ng valence, na maaaring ipahayag sa mga pangkalahatang valence electronic formula: ns 1 , ns 2 , ns 2 (n–1)d 1 , ns 2 (n–1)d 2 at iba pa hanggang ns 2 np 6. Ang lahat ng mga paglihis mula sa pangkalahatang mga formula ng valence ay ipinaliwanag ng parehong mga dahilan tulad ng sa kaso ng chromium at tanso (tingnan ang talata 6.6).

Tulad ng nakikita mo, gamit ang NRE at paglalapat ng prinsipyo ng pagkakatulad ng mga shell ng elektron, nagawa naming i-systematize ang mga elemento ng kemikal. Ang ganitong sistema ng mga elemento ng kemikal ay tinatawag natural, dahil ito ay nakabatay lamang sa mga batas ng Kalikasan. Ang talahanayan na aming natanggap (Larawan 6.21) ay isa sa mga paraan upang graphical na kumatawan natural na sistema elemento at tinatawag mahabang yugto ng talahanayan ng mga elemento ng kemikal.

PRINSIPYO NG PAGKAKATULAD NG ELECTRONIC SHELLS, NATURAL SYSTEM OF CHEMICAL ELEMENTS ("PERIODIC" SYSTEM), TABLE OF CHEMICAL ELEMENTS.

6.9. Mahabang yugto ng talahanayan ng mga elemento ng kemikal

Kilalanin natin nang mas detalyado ang istraktura ng talahanayan ng mahabang panahon ng mga elemento ng kemikal.
Ang mga hilera ng talahanayang ito, tulad ng alam mo na, ay tinatawag na "mga panahon" ng mga elemento. Ang mga yugto ay binibilangan ng mga numerong Arabe mula 1 hanggang 7. Mayroon lamang dalawang elemento sa unang yugto. Ang pangalawa at pangatlong yugto, na naglalaman ng tig-walong elemento, ay tinatawag maikli mga panahon. Tinatawag ang ikaapat at ikalimang yugto, na naglalaman ng 18 elemento bawat isa mahaba mga panahon. Tinatawag ang ikaanim at ikapitong yugto, na naglalaman ng 32 elemento bawat isa sobrang haba mga panahon.
Tinatawag ang mga column ng table na ito mga grupo mga elemento. Ang mga numero ng pangkat ay ipinahiwatig ng mga Roman numeral na may mga letrang Latin na A o B.
Ang mga elemento ng ilang mga grupo ay may sariling karaniwang (pangkat) na pangalan: mga elemento ng pangkat ng IA (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) - mga elemento ng alkalina(o mga elemento ng alkali na metal); pangkat IIA elemento (Ca, Sr, Ba at Ra) - mga elemento ng alkaline earth(o mga elemento ng metal na alkaline earth)(ang pangalang "alkali metals" at alkaline earth metals" ay tumutukoy sa mga simpleng sangkap na nabuo ng mga kaukulang elemento at hindi dapat gamitin bilang mga pangalan ng mga pangkat ng mga elemento); mga elemento ng pangkat na VIA (O, S, Se, Te, Po) - chalcogens, mga elemento ng pangkat VIIA (F, Cl, Br, I, At) – halogens, mga elemento ng pangkat VIIIA (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) – mga elemento ng noble gas.(Ang tradisyonal na pangalang "noble gases" ay nalalapat din sa mga simpleng substance)
Karaniwang inilalabas sa ibabang bahagi Ang mga elemento ng talahanayan na may mga serial number 58 - 71 (Ce - Lu) ay tinatawag lanthanides("sumusunod sa lanthanum"), at mga elemento na may mga serial number 90 - 103 (Th - Lr) - actinides("kasunod ng actinium"). Mayroong isang variant ng long-period table, kung saan ang mga lanthanides at actinides ay hindi pinutol sa NRE, ngunit nananatili sa kanilang mga lugar sa mas mahabang panahon. Ang talahanayang ito ay tinatawag minsan dagdag na mahabang panahon.
Ang long period table ay nahahati sa apat harangan(o mga seksyon).
s-block kabilang ang mga elemento ng IA at IIA na pangkat na may mga karaniwang valence electronic formula ns 1 at ns 2 (s-mga elemento).
p-harang kabilang ang mga elemento mula sa pangkat IIIA hanggang VIIIA na may mga karaniwang valence electronic formula mula sa ns 2 np 1 hanggang ns 2 np 6 (mga p-elemento).
d-block kasama ang mga elemento mula IIIB hanggang IIB na pangkat na may mga karaniwang valence electronic formula mula sa ns 2 (n–1)d 1 hanggang ns 2 (n–1)d 10 (d-elemento).
f-block kabilang ang lanthanides at actinides ( f-elemento).

Mga elemento s- at p-mga bloke ay bumubuo ng mga A-group, at mga elemento d-block - B-pangkat ng isang sistema ng mga elemento ng kemikal. Lahat f-Ang mga elemento ay pormal na kasama sa pangkat IIIB.
Ang mga elemento ng unang panahon - hydrogen at helium - ay s-mga elemento at maaaring ilagay sa IA at IIA group. Ngunit ang helium ay mas madalas na inilalagay sa pangkat VIIIA bilang elemento kung saan nagtatapos ang panahon, na ganap na naaayon sa mga katangian nito (helium, tulad ng lahat ng iba pang mga simpleng sangkap na nabuo ng mga elemento ng pangkat na ito ay isang noble gas). Ang hydrogen ay madalas na inilalagay sa pangkat VIIA, dahil ang mga katangian nito ay mas malapit sa mga halogens kaysa sa mga elemento ng alkalina.
Ang bawat isa sa mga panahon ng system ay nagsisimula sa isang elemento na may valence configuration ng mga atom ns 1, dahil ito ay mula sa mga atomo na ang pagbuo ng susunod na electron layer ay nagsisimula, at nagtatapos sa isang elemento na may valence configuration ng mga atomo. ns 2 np 6 (maliban sa unang yugto). Ginagawa nitong madaling matukoy ang mga grupo ng mga sublevel sa diagram ng enerhiya na puno ng mga electron sa mga atomo ng bawat isa sa mga panahon (Larawan 6.22). Gawin ang gawaing ito sa lahat ng mga sublevel na ipinapakita sa kopya na ginawa mo sa Figure 6.4. Ang mga sublevel na naka-highlight sa Figure 6.22 (maliban sa ganap na napuno d- at f-sublevels) ay valence para sa mga atomo ng lahat ng elemento ng isang takdang panahon.
Hitsura sa mga panahon s-, p-, d- o f-ang mga elemento ay ganap na naaayon sa pagkakasunud-sunod ng pagpuno s-, p-, d- o f- mga sublevel ng mga electron. Ang tampok na ito ng sistema ng mga elemento ay nagbibigay-daan, alam ang panahon at pangkat, na kinabibilangan ng isang partikular na elemento, na agad na isulat ang valence electronic formula nito.

LONG-PERIOD TABLE OF CHEMICAL ELEMENTS, BLOCKS, PERIODS, GROUPS, ALKALINE ELEMENTS, ALKALINE EARTH ELEMENTS, CHALCOGENES, HALOGENS, NOBLE GAS ELEMENTS, LANTHANOIDES, ACTINOIDES.
Isulat ang pangkalahatang valence electronic formula ng mga atomo ng mga elemento a) IVA at IVB group, b) IIIA at VIIB group?
2. Ano ang karaniwan sa pagitan ng mga elektronikong pagsasaayos ng mga atomo ng mga elementong A at B na grupo? Paano sila nagkakaiba?
3. Ilang pangkat ng mga elemento ang kasama sa a) s-block B) R-harang, c) d-block?
4. Ipagpatuloy ang Figure 30 sa direksyon ng pagtaas ng enerhiya ng mga sublevel at piliin ang mga grupo ng mga sublevel na puno ng mga electron sa ika-4, ika-5 at ika-6 na yugto.
5. Ilista ang mga valence sublevel ng mga atom a) calcium, b) phosphorus, c) titanium, d) chlorine, e) sodium. 6. Bumuo kung paano naiiba ang s-, p- at d-element sa bawat isa.
7. Ipaliwanag kung bakit ang isang atom ay kabilang sa anumang elemento ay tinutukoy ng bilang ng mga proton sa nucleus, at hindi ng masa ng atom na ito.
8. Para sa mga atom ng lithium, aluminum, strontium, selenium, iron at lead, gumawa ng valence, kumpleto at pinaikling mga electronic formula at gumuhit ng mga diagram ng enerhiya ng mga sublevel ng valence. 9. Ang mga atom kung saan ang mga elemento ay tumutugma sa mga sumusunod na valence electronic formula: 3 s 1 , 4s 1 3d 1 , 2s 2 2 p 6 , 5s 2 5p 2 , 5s 2 4d 2 ?

6.10. Mga uri ng electronic formula ng atom. Ang algorithm para sa kanilang compilation

Para sa iba't ibang layunin, kailangan nating malaman ang alinman sa buong o valence configuration ng isang atom. Ang bawat isa sa mga elektronikong pagsasaayos na ito ay maaaring kinakatawan pareho ng isang formula at ng isang diagram ng enerhiya. I.e, kumpletong elektronikong pagsasaayos ng isang atom ipinahayag ang buong electronic formula ng atom, o buong energy diagram ng isang atom. Sa turn nito, valence electron configuration ng isang atom ipinahayag valence(o, gaya ng madalas na tawag dito, " maikli") ang electronic formula ng atom, o diagram ng mga sublevel ng valence ng isang atom(Larawan 6.23).

Noong nakaraan, gumawa kami ng mga elektronikong formula ng mga atom gamit ang mga ordinal na numero ng mga elemento. Kasabay nito, natukoy namin ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga sublevel na may mga electron ayon sa diagram ng enerhiya: 1 s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s atbp. At sa pamamagitan lamang ng pagsulat ng buong electronic formula, maaari rin nating isulat ang valence formula.
Mas maginhawang isulat ang valence electronic formula ng atom, na kadalasang ginagamit, batay sa posisyon ng elemento sa sistema ng mga elemento ng kemikal, ayon sa mga coordinate ng period-group.
Isaalang-alang natin nang detalyado kung paano ito ginagawa para sa mga elemento s-, p- at d-mga bloke.
Para sa mga elemento s-block valence electronic formula ng isang atom ay binubuo ng tatlong mga character. Sa pangkalahatan, maaari itong isulat tulad nito:

Sa unang lugar (sa lugar ng isang malaking cell) ay ang period number (katumbas ng pangunahing quantum number ng mga ito s-electrons), at sa pangatlo (sa superscript) - ang numero ng pangkat (katumbas ng bilang ng mga valence electron). Ang pagkuha bilang isang halimbawa ng magnesium atom (3rd period, group IIA), nakukuha natin:

Para sa mga elemento p-block valence electronic formula ng isang atom ay binubuo ng anim na simbolo:

Dito, kapalit ng malalaking cell, inilalagay din ang period number (katumbas ng pangunahing quantum number ng mga ito s- at p-electrons), at ang numero ng pangkat (katumbas ng bilang ng mga valence electron) ay lumalabas na katumbas ng kabuuan ng mga superscript. Para sa oxygen atom (2nd period, VIA group) nakukuha natin:

2s 2 2p 4 .

Valence electronic formula ng karamihan sa mga elemento d block ay maaaring isulat tulad nito:

Tulad ng sa mga nakaraang kaso, dito sa halip na ang unang cell, ang period number ay inilalagay (katumbas ng pangunahing quantum number ng mga ito s-mga electron). Ang numero sa pangalawang cell ay lumalabas na mas mababa ng isa, dahil ang pangunahing quantum number ng mga ito d- mga electron. Nandito din ang group number. ay katumbas ng kabuuan mga index. Ang isang halimbawa ay ang valence electronic formula ng titanium (ika-4 na panahon, pangkat ng IVB): 4 s 2 3d 2 .

Ang numero ng pangkat ay katumbas ng kabuuan ng mga indeks at para sa mga elemento ng pangkat ng VIB, ngunit sila, tulad ng naaalala mo, sa valence s-sublevel ay mayroon lamang isang electron, at ang pangkalahatang valence electronic formula ns 1 (n–1)d 5 . Samakatuwid, ang valence electronic formula, halimbawa, ng molybdenum (5th period) ay 5 s 1 4d 5 .
Madali ring gumawa ng valence electronic formula ng anumang elemento ng pangkat ng IB, halimbawa, ginto (6th period)>–>6 s 1 5d 10 , ngunit sa kasong ito kailangan mong tandaan iyon d- ang mga electron ng mga atomo ng mga elemento ng pangkat na ito ay nananatiling valence, at ang ilan sa kanila ay maaaring lumahok sa pagbuo ng mga bono ng kemikal.
Ang pangkalahatang valence electronic formula ng mga atom ng mga elemento ng pangkat IIB ay - ns 2 (n – 1)d sampu . Samakatuwid, ang valence electronic formula, halimbawa, ng isang zinc atom ay 4 s 2 3d 10 .
Pangkalahatang tuntunin ang mga valence electronic formula ng mga elemento ng unang triad (Fe, Co at Ni) ay sumusunod din. Ang bakal, isang elemento ng pangkat VIIIB, ay may valence electronic formula na 4 s 2 3d 6. Ang cobalt atom ay may isa d-electron higit pa (4 s 2 3d 7), habang ang nickel atom ay may dalawa (4 s 2 3d 8).
Gamit lamang ang mga panuntunang ito para sa pagsulat ng mga valence electronic formula, imposibleng buuin ang mga elektronikong formula ng mga atom ng ilan d-mga elemento (Nb, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt), dahil sa kanila, dahil sa pagkahilig sa mataas na simetriko na mga shell ng elektron, ang pagpuno ng mga sublevel ng valence na may mga electron ay may ilang karagdagang mga tampok.
Alam ang valence electronic formula, maaari ding isulat ang kumpletong electronic formula ng atom (tingnan sa ibaba).
Kadalasan, sa halip na masalimuot na buong elektronikong mga formula, isinusulat nila pinaikling mga electronic formula mga atomo. Upang ipunin ang mga ito sa electronic formula, ang lahat ng mga electron ng atom maliban sa mga valence ay pinili, ang kanilang mga simbolo ay inilalagay sa mga square bracket at ang bahagi ng electronic formula na naaayon sa electronic formula ng atom ng huling elemento ng nakaraang period (ang elementong bumubuo sa noble gas) ay pinalitan ng simbolo ng atom na ito.

Ang mga halimbawa ng mga elektronikong formula ng iba't ibang uri ay ipinapakita sa Talahanayan 14.

Talahanayan 14 Mga halimbawa ng electronic formula ng mga atom

Mga elektronikong formula
	pinaikling	Valence

1s 2 2s 2 2p 3	2s 2 2p 3	2s 2 2p 3
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5	3s 2 3p 5	3s 2 3p 5
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5	4s 2 3d 5	4s 2 3d 5
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3	4s 2 4p 3	4s 2 4p 3
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6	4s 2 4p 6	4s 2 4p 6

Algorithm para sa pag-compile ng mga elektronikong formula ng mga atom (sa halimbawa ng isang iodine atom)

№ mga operasyon	Operasyon	Resulta
	Tukuyin ang mga coordinate ng atom sa talahanayan ng mga elemento.	Panahon 5, pangkat VIIA
	Isulat ang valence electronic formula.	5s 2 5p 5
	Idagdag ang mga simbolo ng mga panloob na electron sa pagkakasunud-sunod kung saan punan nila ang mga sublevel.	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 5
	Isinasaalang-alang ang pagbaba sa enerhiya ng ganap na napuno d- at f- mga sublevel, isulat ang buong electronic formula.
	Lagyan ng label ang mga valence electron.	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5
	Piliin ang electronic configuration ng naunang noble gas atom.
	Isulat ang isang pinaikling electronic formula sa pamamagitan ng pagsasama-sama sa square bracket lahat hindi valente mga electron.	5s 2 5p 5

Mga Tala
1. Para sa mga elemento ng ika-2 at ika-3 yugto, ang ikatlong operasyon (nang walang ikaapat) ay agad na humahantong sa isang kumpletong electronic formula.
2. (n – 1)d 10 - Ang mga electron ay nananatiling valence sa mga atomo ng mga elemento ng pangkat ng IB.

KUMPLETO ANG ELECTRONIC FORMULA, VALENCE ELECTRONIC FORMULA, pinaikling ELECTRONIC FORMULA, ALGORITHM FOR COMPOSING ELECTRONIC FORMULA OF ATOMS.
1. Buuin ang valence electronic formula ng atom ng elemento a) ang pangalawang yugto ng ikatlong pangkat ng A, b) ang ikatlong yugto ng pangalawang pangkat ng A, c) ang ikaapat na yugto ng ikaapat na pangkat ng A.
2. Gumawa ng mga pinaikling electronic formula ng magnesium, phosphorus, potassium, iron, bromine at argon atoms.

6.11. Maikling Panahon Talahanayan ng mga Elemento ng Kemikal

Sa mahigit 100 taon na ang lumipas mula nang matuklasan ang natural na sistema ng mga elemento, ilang daang pinaka-magkakaibang mga talahanayan ang iminungkahi na graphic na sumasalamin sa sistemang ito. Sa mga ito, bilang karagdagan sa long-period table, ang tinatawag na short-period table ng mga elemento ng D. I. Mendeleev ay pinaka-malawak na ginagamit. Ang isang maikling-period na talahanayan ay nakuha mula sa isang mahabang-panahon, kung ang ika-4, ika-5, ika-6 at ika-7 na mga yugto ay pinutol bago ang mga elemento ng pangkat ng IB, na pinaghiwalay at ang mga nagresultang mga hilera ay idinagdag sa parehong paraan tulad ng idinagdag namin ang mga panahon bago. Ang resulta ay ipinapakita sa figure 6.24.

Ang mga lanthanides at actinides ay inilalagay din sa ilalim ng pangunahing talahanayan dito.

AT mga grupo ang talahanayang ito ay naglalaman ng mga elemento na mayroon ang mga atomo ang parehong bilang ng mga valence electron kahit saang orbital ang mga electron na ito. Kaya, ang mga elementong chlorine (isang tipikal na elemento na bumubuo ng isang non-metal; 3 s 2 3p 5) at manganese (metal-forming element; 4 s 2 3d 5), hindi nagtataglay ng pagkakatulad ng mga shell ng elektron, nahuhulog dito sa parehong ikapitong pangkat. Ang pangangailangan na makilala sa pagitan ng mga naturang elemento ay kinakailangan na mag-isa sa mga grupo mga subgroup: pangunahing- mga analogue ng A-group ng long-period table at side effects ay mga analogue ng B-group. Sa Figure 34, ang mga simbolo ng mga elemento ng pangunahing subgroup ay inilipat sa kaliwa, at ang mga simbolo ng mga elemento ng pangalawang subgroup ay inilipat sa kanan.
Totoo, ang gayong pag-aayos ng mga elemento sa talahanayan ay mayroon ding mga pakinabang, dahil ito ang bilang ng mga valence electron na pangunahing tumutukoy mga posibilidad ng valence atom.
Ang talahanayan ng mahabang panahon ay sumasalamin sa mga batas ng elektronikong istraktura ng mga atomo, ang pagkakapareho at mga pattern ng mga pagbabago sa mga katangian ng mga simpleng sangkap at compound ng mga grupo ng mga elemento, ang regular na pagbabago sa isang bilang ng mga pisikal na dami na nagpapakilala sa mga atom, simpleng sangkap at compound. sa buong sistema ng mga elemento, at marami pang iba. Ang maikling period table ay hindi gaanong maginhawa sa bagay na ito.

SHORT-PERIOD TABLE, PANGUNAHING SUB-GROUPS, SECONDARY SUB-GROUPS.
1. I-convert ang long-period table na ginawa mo mula sa natural na serye ng mga elemento sa short-period table. Isagawa ang reverse transformation.
2. Posible bang gumawa ng pangkalahatang valence electronic formula ng mga atomo ng mga elemento ng isang pangkat ng isang maikling period table? Bakit?

6.12. Mga laki ng atom. Orbital radii

Ang atom ay walang malinaw na mga hangganan. Ano ang itinuturing na sukat ng isang nakahiwalay na atom? Ang nucleus ng isang atom ay napapalibutan ng isang electron shell, at ang shell ay binubuo ng mga electron clouds. Ang laki ng EO ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang radius r oo. Ang lahat ng mga ulap sa panlabas na layer ay may humigit-kumulang sa parehong radius. Samakatuwid, ang laki ng isang atom ay maaaring makilala ng radius na ito. Ito ay tinatawag na orbital radius ng isang atom(r 0).

Ang mga halaga ng orbital radii ng mga atom ay ibinibigay sa Appendix 5.
Ang radius ng EO ay nakasalalay sa singil ng nucleus at sa orbital ng electron na bumubuo sa ulap na ito. Dahil dito, ang orbital radius ng isang atom ay nakasalalay din sa mga parehong katangiang ito.
Isaalang-alang ang mga electron shell ng hydrogen at helium atoms. Parehong sa hydrogen atom at sa helium atom, ang mga electron ay matatagpuan sa 1 s-AO, at ang kanilang mga ulap ay magkakaroon ng parehong laki kung ang mga singil ng nuclei ng mga atom na ito ay pareho. Ngunit ang singil ng nucleus ng isang helium atom ay dalawang beses kaysa sa singil ng nucleus ng isang hydrogen atom. Ayon sa batas ng Coulomb, ang puwersa ng atraksyon na kumikilos sa bawat isa sa mga electron ng isang helium atom ay dalawang beses sa puwersa ng pagkahumaling ng isang elektron sa nucleus ng isang hydrogen atom. Samakatuwid, ang radius ng isang helium atom ay dapat na mas maliit kaysa sa radius ng isang hydrogen atom. At mayroong: r 0 (Siya) / r 0 (H) \u003d 0.291 E / 0.529 E 0.55.
Ang lithium atom ay may panlabas na electron sa 2 s-AO, iyon ay, ay bumubuo ng isang ulap ng pangalawang layer. Naturally, ang radius nito ay dapat na mas malaki. Talaga: r 0 (Li) = 1.586 E.
Ang mga atomo ng natitirang mga elemento ng ikalawang yugto ay may mga panlabas na electron (at 2 s, at 2 p) ay inilalagay sa parehong pangalawang layer ng elektron, at ang singil ng nucleus ng mga atom na ito ay tumataas sa pagtaas ng serial number. Ang mga electron ay mas malakas na naaakit sa nucleus, at, natural, ang radii ng mga atomo ay bumababa. Maaari nating ulitin ang mga argumentong ito para sa mga atomo ng mga elemento ng iba pang mga panahon, ngunit sa isang paglilinaw: ang orbital radius ay monotonically bumababa lamang kapag ang bawat isa sa mga sublevel ay napuno.
Ngunit kung babalewalain natin ang mga detalye, kung gayon ang pangkalahatang katangian ng pagbabago sa laki ng mga atomo sa isang sistema ng mga elemento ay ang mga sumusunod: na may pagtaas sa serial number sa isang panahon, bumababa ang orbital radii ng mga atom, at sa isang grupo. dumami sila. Ang pinakamalaking atom ay isang cesium atom, at ang pinakamaliit ay isang helium atom, ngunit sa mga atomo ng mga elemento na bumubuo ng mga kemikal na compound (helium at neon ay hindi bumubuo sa kanila), ang pinakamaliit ay isang fluorine atom.
Karamihan sa mga atomo ng mga elemento, na nakatayo sa natural na serye pagkatapos ng lanthanides, ay may orbital radii na medyo mas maliit kaysa sa inaasahan, batay sa mga pangkalahatang batas. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang 14 na lanthanides ay matatagpuan sa pagitan ng lanthanum at hafnium sa sistema ng mga elemento, at, dahil dito, ang nuclear charge ng hafnium atom ay 14 e higit sa lanthanum. Samakatuwid, ang mga panlabas na electron ng mga atomo na ito ay naaakit sa nucleus nang mas malakas kaysa maaakit sa kawalan ng lanthanides (ang epektong ito ay madalas na tinatawag na "lanthanide contraction").
Pakitandaan na kapag dumadaan mula sa mga atomo ng mga elemento ng pangkat VIIIA patungo sa mga atomo ng mga elemento ng pangkat IA, ang orbital radius ay biglang tumataas. Dahil dito, naging tama ang pagpili natin sa mga unang elemento ng bawat panahon (tingnan ang § 7).

ORBITAL RADIUS NG ATOM, ANG PAGBABAGO NITO SA SYSTEM NG ELEMENTS.
1. Ayon sa data na ibinigay sa Appendix 5, i-plot sa graph paper ang dependence ng orbital radius ng atom sa serial number ng elemento para sa mga elementong may Z mula 1 hanggang 40. Haba pahalang na aksis 200 mm, vertical axis haba 100 mm.
2. Paano mo mailalarawan ang hitsura ng nagresultang putol na linya?

6.13. Ionization energy ng isang atom

Kung magbibigay ka ng isang electron sa isang atom ng karagdagang enerhiya (matututuhan mo kung paano gawin ito mula sa isang kurso sa pisika), kung gayon ang elektron ay maaaring pumunta sa isa pang AO, iyon ay, ang atom ay mapupunta sa nasasabik na estado. Ang estado na ito ay hindi matatag, at ang elektron ay halos agad na babalik sa orihinal nitong estado, at ang labis na enerhiya ay ilalabas. Ngunit kung ang enerhiya na ibinibigay sa elektron ay sapat na malaki, ang elektron ay maaaring ganap na humiwalay sa atom, habang ang atom ionized, iyon ay, ito ay nagiging isang positibong sisingilin na ion ( kasyon). Ang enerhiya na kailangan para gawin ito ay tinatawag enerhiya ng ionization ng isang atom(E at).

Medyo mahirap na mapunit ang isang elektron mula sa isang atom at sukatin ang enerhiya na kinakailangan para dito, samakatuwid, ito ay praktikal na tinutukoy at ginagamit. enerhiya ng molar ionization(E at m).

Ang enerhiya ng molar ionization ay nagpapakita kung ano ang pinakamaliit na enerhiya na kinakailangan upang matanggal ang 1 mole ng mga electron mula sa 1 mole ng mga atom (isang electron mula sa bawat atom). Ang halagang ito ay karaniwang sinusukat sa kilojoules bawat nunal. Ang mga halaga ng molar ionization energy ng unang electron para sa karamihan ng mga elemento ay ibinibigay sa Appendix 6.
Paano nakasalalay ang enerhiya ng ionization ng isang atom sa posisyon ng elemento sa sistema ng mga elemento, iyon ay, paano ito nagbabago sa pangkat at panahon?
Sa pisikal na mga termino, ang enerhiya ng ionization ay katumbas ng trabaho na dapat gastusin upang madaig ang puwersa ng pagkahumaling ng isang elektron sa isang atom kapag inililipat ang isang elektron mula sa isang atom patungo sa isang walang katapusang distansya mula dito.

saan q ay ang singil ng isang elektron, Q ay ang singil ng cation na natitira pagkatapos ng pag-alis ng isang electron, at r o ay ang orbital radius ng atom.

At q, at Q ay pare-pareho ang mga halaga, at maaari itong tapusin na, ang gawain ng pagtanggal ng isang elektron PERO, at kasama nito ang enerhiya ng ionization E at, ay inversely proportional sa orbital radius ng atom.
Matapos suriin ang mga halaga ng orbital radii ng mga atom iba't ibang elemento at ang kaukulang mga halaga ng enerhiya ng ionization na ibinigay sa Appendice 5 at 6, makikita mo na ang relasyon sa pagitan ng mga halagang ito ay malapit sa proporsyonal, ngunit medyo naiiba mula dito. Ang dahilan kung bakit ang aming konklusyon ay hindi sumasang-ayon nang mabuti sa pang-eksperimentong data ay dahil gumamit kami ng isang napaka-magaspang na modelo na hindi isinasaalang-alang ang maraming mahahalagang salik. Ngunit kahit na ang magaspang na modelong ito ay nagpapahintulot sa amin na gumawa tamang konklusyon na sa isang pagtaas sa orbital radius, ang ionization energy ng isang atom ay bumababa at, sa kabaligtaran, sa isang pagbaba sa radius, ito ay tumataas.
Dahil ang orbital radius ng mga atom ay bumababa sa isang panahon na may pagtaas sa serial number, ang enerhiya ng ionization ay tumataas. Sa isang grupo, habang tumataas ang atomic number, ang orbital radius ng mga atom, bilang panuntunan, ay tumataas, at bumababa ang enerhiya ng ionization. Ang pinakamataas na molar ionization energy ay nasa pinakamaliit na atomo, helium atoms (2372 kJ/mol), at sa mga atom na may kakayahang bumuo ng mga kemikal na bono, sa fluorine atoms (1681 kJ/mol). Ang pinakamaliit ay para sa pinakamalaking atomo, cesium atoms (376 kJ/mol). Sa isang sistema ng mga elemento, ang direksyon ng pagtaas ng enerhiya ng ionization ay maaaring ipakita sa eskematiko tulad ng sumusunod:

Sa kimika, mahalaga na ang enerhiya ng ionization ay nagpapakilala sa propensidad ng isang atom na mag-abuloy ng "nito" na mga electron: mas malaki ang enerhiya ng ionization, mas mababa ang hilig ng atom na mag-abuloy ng mga electron, at kabaliktaran.

Nasasabik na estado, ionization, cation, ionization energy, molar ionization energy, pagbabago sa ionization energy sa isang sistema ng mga elemento.
1. Gamit ang data na ibinigay sa Appendix 6, alamin kung gaano karaming enerhiya ang kailangan mong gastusin upang mapunit ang isang electron mula sa lahat ng sodium atoms na may kabuuang masa na 1 g.
2. Gamit ang data na ibinigay sa Appendix 6, tukuyin kung gaano karaming beses na mas maraming enerhiya ang kailangang gastusin upang matanggal ang isang electron mula sa lahat ng sodium atoms na may mass na 3 g kaysa sa lahat ng potassium atoms ng parehong masa. Bakit naiiba ang ratio na ito sa ratio ng molar ionization energies ng parehong mga atomo?
3. Ayon sa data na ibinigay sa Appendix 6, i-plot ang dependence ng molar ionization energy sa serial number para sa mga elementong may Z mula 1 hanggang 40. Ang mga sukat ng graph ay kapareho ng sa gawain para sa nakaraang talata. Tingnan kung tumutugma ang graph na ito sa pagpili ng "mga panahon" ng sistema ng mga elemento.

6.14. Electron affinity energy

Ang pangalawang pinakamahalagang katangian ng enerhiya ng isang atom ay enerhiya ng pagkakaugnay ng elektron(E kasama).

Sa pagsasagawa, tulad ng sa kaso ng enerhiya ng ionization, ang kaukulang dami ng molar ay karaniwang ginagamit - enerhiya ng molar electron affinity().

Ang molar energy ng electron affinity ay nagpapakita kung ano ang enerhiya na inilabas kapag ang isang mole ng mga electron ay idinagdag sa isang mole neutral na mga atomo(isang elektron bawat atom). Tulad ng molar ionization energy, ang dami na ito ay sinusukat din sa kilojoules bawat mole.
Sa unang sulyap, maaaring mukhang hindi dapat ilabas ang enerhiya sa kasong ito, dahil ang isang atom ay isang neutral na particle, at walang mga electrostatic na puwersa ng atraksyon sa pagitan ng isang neutral na atom at isang negatibong sisingilin na elektron. Sa kabaligtaran, ang paglapit sa atom, ang elektron, tila, ay dapat itaboy ng parehong negatibong sisingilin na mga electron na bumubuo sa shell ng elektron. Sa totoo lang hindi ito totoo. Tandaan kung nakaranas ka na ng atomic chlorine. Syempre hindi. Pagkatapos ng lahat, ito ay umiiral lamang sa napakataas na temperatura. Ang mas matatag na molecular chlorine ay halos hindi matatagpuan sa kalikasan - kung kinakailangan, kailangan itong makuha gamit ang mga reaksiyong kemikal. At kailangan mong harapin ang sodium chloride (karaniwang asin) sa lahat ng oras. Kung tutuusin, ang table salt ay kinakain ng taong may pagkain araw-araw. At ito ay medyo karaniwan sa kalikasan. Ngunit pagkatapos ng lahat, ang table salt ay naglalaman ng mga chloride ions, iyon ay, mga chlorine atoms na nakakabit ng isang "dagdag" na electron bawat isa. Ang isa sa mga dahilan para sa paglaganap na ito ng mga chloride ions ay ang mga chlorine atoms ay may posibilidad na mag-attach ng mga electron, iyon ay, kapag ang chloride ions ay nabuo mula sa chlorine atoms at electron, ang enerhiya ay inilabas.
Ang isa sa mga dahilan para sa pagpapalabas ng enerhiya ay alam na sa iyo - ito ay nauugnay sa isang pagtaas sa simetrya ng electron shell ng chlorine atom sa panahon ng paglipat sa isang solong sisingilin anion. Kasabay nito, tulad ng naaalala mo, ang enerhiya 3 p- bumababa ang sublevel. May iba pang mas kumplikadong dahilan.
Dahil sa ang katunayan na ang ilang mga kadahilanan ay nakakaimpluwensya sa halaga ng electron affinity energy, ang likas na katangian ng pagbabago sa halagang ito sa isang sistema ng mga elemento ay mas kumplikado kaysa sa likas na katangian ng pagbabago sa enerhiya ng ionization. Maaari mong i-verify ito sa pamamagitan ng pagsusuri sa talahanayan na ibinigay sa Appendix 7. Ngunit dahil ang halaga ng dami na ito ay tinutukoy, una sa lahat, sa pamamagitan ng parehong electrostatic na pakikipag-ugnayan bilang ang mga halaga ng enerhiya ng ionization, pagkatapos ay ang pagbabago nito sa sistema ng mga elemento (ayon kay kahit na sa A-groups) sa sa mga pangkalahatang tuntunin katulad ng isang pagbabago sa enerhiya ng ionization, iyon ay, ang enerhiya ng electron affinity sa grupo ay bumababa, at sa panahon na ito ay tumataas. Ito ay pinakamataas sa mga atomo ng fluorine (328 kJ/mol) at chlorine (349 kJ/mol). Ang likas na katangian ng pagbabago sa enerhiya ng electron affinity sa sistema ng mga elemento ay kahawig ng likas na katangian ng pagbabago sa enerhiya ng ionization, iyon ay, ang direksyon ng pagtaas ng enerhiya ng electron affinity ay maaaring ipakita sa eskematiko tulad ng sumusunod:

2. Sa parehong sukat sa kahabaan ng pahalang na axis tulad ng sa mga nakaraang gawain, i-plot ang pag-asa ng molar energy ng electron affinity sa serial number para sa mga atom ng mga elemento na may Z mula 1 hanggang 40 gamit ang app 7.
3.Ano pisikal na kahulugan may negatibong electron affinity energies?
4. Bakit, sa lahat ng mga atom ng mga elemento ng 2nd period, ang beryllium, nitrogen at neon lamang ang may negatibong halaga ng molar energy ng electron affinity?

6.15. Ang ugali ng mga atomo na mag-abuloy at makakuha ng mga electron

Alam mo na ang propensity ng isang atom na mag-donate ng sarili nitong at tumanggap ng mga dayuhang electron ay nakasalalay sa mga katangian ng enerhiya nito (enerhiya ng ionisasyon at enerhiya ng pagkakaugnay ng elektron). Anong mga atom ang mas hilig na mag-abuloy ng kanilang mga electron, at alin ang mas hilig tumanggap ng mga estranghero?
Upang masagot ang tanong na ito, ibuod natin sa Talahanayan 15 ang lahat ng nalalaman natin tungkol sa pagbabago sa mga hilig na ito sa sistema ng mga elemento.

Talahanayan 15

Ngayon isaalang-alang kung gaano karaming mga electron ang maaaring ibigay ng isang atom.
Una, sa mga reaksiyong kemikal ang isang atom ay maaaring mag-abuloy lamang ng mga valence electron, dahil ito ay energetically lubhang hindi kanais-nais na mag-abuloy ang natitira. Pangalawa, ang atom ay "madaling" nagbibigay (kung hilig) lamang ang unang elektron, binibigyan nito ang pangalawang elektron ng mas mahirap (2-3 beses), at ang pangatlo ay mas mahirap (4-5 beses). kaya, ang isang atom ay maaaring mag-abuloy ng isa, dalawa at, mas madalas, tatlong electron.
Gaano karaming mga electron ang maaaring tanggapin ng isang atom?
Una, sa mga reaksiyong kemikal, ang isang atom ay maaaring tumanggap ng mga electron lamang sa mga sublevel ng valence. Pangalawa, ang paglabas ng enerhiya ay nangyayari lamang kapag ang unang elektron ay nakakabit (at ito ay malayo sa palaging nangyayari). Ang pagdaragdag ng pangalawang electron ay palaging masigasig na hindi kanais-nais, at higit pa para sa isang pangatlo. gayunpaman, ang isang atom ay maaaring magdagdag ng isa, dalawa at (napakabihirang) tatlong electron, bilang panuntunan, hangga't kulang ito upang punan ang mga sublevel ng valence nito.
Ang mga gastos sa enerhiya ng ionizing atoms at paglakip ng pangalawa o pangatlong elektron sa kanila ay binabayaran ng enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbuo ng mga kemikal na bono. 4. Paano ito nagbabago shell ng elektron sa mga atomo ng potassium, calcium at scandium kapag nag-donate sila ng kanilang mga electron? Ibigay ang mga equation para sa pag-urong ng mga electron ng mga atomo at ang pinaikling mga elektronikong formula ng mga atomo at ion.
5. Paano nagbabago ang electron shell ng chlorine, sulfur at phosphorus atoms kapag nag-attach sila ng mga dayuhang electron? Ibigay ang mga equation ng pagdaragdag ng elektron at pinaikling mga elektronikong formula ng mga atom at ion.
6. Gamit ang Appendix 7, alamin kung anong enerhiya ang ilalabas kapag ang mga electron ay nakakabit sa lahat ng sodium atoms kabuuang timbang 1 taon
7. Gamit ang Appendix 7, tukuyin kung anong enerhiya ang dapat gamitin upang matanggal ang mga "dagdag" na electron mula sa 0.1 mole ng Br– ion?

Portal para sa mag-aaral. Pagsasanay sa sarili