Ang pamamahagi ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na patakaran:
ang prinsipyo ni Pauli;
Panuntunan ni Gund;
ang prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya at ang panuntunan ng Klechkovsky.
Sa pamamagitan ng Prinsipyo ni Pauli Ang isang atom ay hindi maaaring magkaroon ng dalawa o higit pang mga electron na may parehong halaga ng lahat ng apat na quantum number. Batay sa prinsipyo ng Pauli, maaari mong itakda ang maximum na kapasidad ng bawat antas ng enerhiya at sublevel.
|
Sublevel, ℓ |
Pagtatalaga sa sublevel |
Magnetic quantum number, m |
Paikutin ang quantum number,s |
|
|
|
||||
|
|
||||
|
3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 |
|
Sa ganitong paraan, maximum na bilang ng mga electron bawat:
s -sublevel - 2,
p - sublevel - 6,
d -sublevel - 10,
f -sublevel - 14.
Sa loob ng quantum level n, ang isang electron ay maaaring kumuha ng mga halaga ng 2n 2 iba't ibang mga estado, na itinatag sa empirically gamit ang spectral analysis.
Ang tuntunin ni Gund : sa bawat sublevel, ang mga electron ay may posibilidad na sakupin ang pinakamataas na bilang ng mga libreng selula ng enerhiya upang ang kabuuang pag-ikot ay may pinakamalaking halaga.
Halimbawa:
tama mali mali
s = +1/2+1/2+1/2=1.5 s =-1/2+1/2+1/2=0.5 s = -1/2+1/2-1/2 =-0.5
Ang prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya at ang panuntunan ng Klechkovsky: pangunahing pinupuno ng mga electron ang mga quantum orbital na may pinakamababang enerhiya. Dahil ang reserbang enerhiya sa isang atom ay tinutukoy ng halaga ng kabuuan ng mga pangunahing at orbital na mga numero ng quantum (n + ℓ), pagkatapos ay unang pinupunan ng mga electron ang mga orbital kung saan ang kabuuan (n + ℓ) ay ang pinakamaliit.
Halimbawa: ang kabuuan (n + ℓ) para sa 3d sublevel ay n = 3, l = 2, kaya (n + ℓ) = 5; para sa 4s sublevel: n = 4, ℓ = 0, kaya (n + ℓ) ) = 4. Sa kasong ito, ang 4s sublevel ay unang pinupunan at pagkatapos lamang ang 3d sublevel.
Kung ang kabuuang halaga ng enerhiya ay pantay-pantay, kung gayon ang antas na mas malapit sa nucleus ay populated.
Halimbawa: para sa 3d: n=3, ℓ=2 , (n + ℓ) = 5 ;
para sa 4p: n = 4, ℓ = 1, (n + ℓ) = 5.
Dahil n = 3 < n = 4, 3d ay mapupuno ng mga electron na mas maaga kaysa sa 4 p.
Sa ganitong paraan, ang pagkakasunud-sunod ng mga antas ng pagpuno at mga sublevel na may mga electron sa mga atomo:
1 s 2 <2 s 2 <2 p 6 <3 s 2 <3 p 6 <4 s 2 <3 d 10 <4 p 6 <5 s 2 <4 d 10 <5 p 6 <6 s 2 <5 d 10 ≈ 4 f 14 <6 p 6 <7s 2 …..
Mga elektronikong formula
Ang electronic formula ay isang graphic na representasyon ng pamamahagi ng mga electron sa mga antas at sublevel sa isang atom. Mayroong dalawang uri ng mga formula:
kapag sumusulat, dalawang quantum number lang ang ginagamit: n at ℓ. Ang pangunahing numero ng quantum ay ipinahiwatig ng isang numero bago ang pagtatalaga ng titik ng sublevel. Ang orbital quantum number ay ipinahiwatig ng titik s, p, d, o f. Ang bilang ng mga electron ay ipinahiwatig ng isang numero bilang isang exponent.
Halimbawa: +1 H: 1s 1 ; +4 Maging: 1s 2 2s 2 ;
2 Siya: 1s 2 ; +10 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6 ;
3 Li: 1s 2 2s 1 ; +14 Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .
Ibig sabihin, ang pagkakasunod-sunod
1 s 2 <2 s 2 <2 p 6 <3 s 2 <3 p 6 <4 s 2 <3 d 10 <4 p 6 <5 s 2 <4 d 10 <5 p 6 <6 s 2 <5 d 10 ≈ 4 f 14 <6 p 6 <7s 2 …..
graphic electronic formula - lahat ng 4 na quantum number ay ginagamit - ito ang distribusyon ng mga electron sa mga quantum cell. Ang pangunahing quantum number ay inilalarawan sa kaliwa, ang orbital - sa ibaba na may isang titik, ang magnetic - ang bilang ng mga cell, ang spin - ang direksyon ng mga arrow.
Halimbawa:
8 O:…2s 2 2p 4 
Ang graphical na formula ay ginagamit upang magsulat lamang ng mga valence electron.
Isaalang-alang ang compilation ng mga electronic formula para sa mga elemento ayon sa mga tuldok.
Ang I period ay naglalaman ng 2 elemento, kung saan ang I quantum level at ang s-sublevel ay ganap na napupuno ng mga electron (ang maximum na bilang ng mga electron bawat sublevel ay 2):
2 Siya: n=1 1s 2
Ang mga elemento kung saan huling napunan ang s-sublevel ay itinalaga s -pamilya at tumawag s -mga elemento .
Ang mga elemento ng panahon ng II ay pinupunan ang II quantum level, ang s- at p-sublevels (ang maximum na bilang ng mga electron sa p-sublevel ay 8).
3 Li: 1s 2 2s 1 ; 4 Maging: 1s 2 2s 2 ;
5 B: 1s 2 2s 2 2p 1 ; 10 Ne: 1s 2 2s 2 2p 6
Ang mga elemento kung saan huling napunan ang p-sublevel ay itinalaga p-pamilya at tumawag mga p-elemento .
Ang mga elemento ng III period ay nagsisimulang bumuo ng III quantum level. Pino-populate ng Na at Mg ang 3s sublevel na may mga electron. Para sa mga elemento mula 13 Al hanggang 18 Ar, ang 3p sublevel ay na-populate; Nananatiling walang laman ang 3d sublevel, dahil mas mataas ang energy level nito kaysa sa 4s sublevel at hindi napupunan para sa mga elemento ng period III.
Ang 3d-sublevel ay nagsisimulang punan sa mga elemento ng IV period, at 4d - sa mga elemento ng V period (alinsunod sa pagkakasunud-sunod):
19 K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 ; 20 Ca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 ;
21 Sc: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ; 25 Mn: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5 ;
33 Bilang: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p3; 43 Tc: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p6 5s 2 4d 5
Ang mga elemento kung saan huling napunan ang d-sublevel ay itinalaga d -pamilya at tumawag d -mga elemento .
Ang 4f ay napunan lamang pagkatapos ng ika-57 elemento ng panahon ng VI:
57 La: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 5d 1 ;
58 Ce: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 5d 1 4f 1 ;
Ang populasyon ng antas ng V quantum sa pamamagitan ng mga electron ay nagpapatuloy nang katulad sa panahon IV. Kaya, ang naunang ipinakitang pagkakasunud-sunod ng populasyon ng mga antas at sublevel ng mga electron ay sinusunod:
6s 2 5d 10 4f 14 6p 6
ang populasyon ng isang bagong antas ng quantum ng mga electron ay palaging nagsisimula sa s-sublevel. Para sa mga elemento ng isang partikular na panahon, tanging ang mga s at p sublevel ng panlabas na antas ng quantum ay napupuno ng mga electron;
ang populasyon ng d-sublevel ay naantala ng panahon I; Ang 3d-sublevel ay pinupunan para sa mga elemento ng period IV, 4d - sublevel para sa mga elemento ng period V, atbp.;
ang populasyon ng elektron f ng sublevel ay naantala ng 2 tuldok; Ang 4f-sublevel ay na-populate ng mga elemento ng period VI, ang 5f sublevel ay na-populate ng mga elemento ng period VII, at iba pa.
Ang pamamahagi ng mga electron sa mga antas ng enerhiya ay nagpapaliwanag sa metal at hindi metal na mga katangian ng anumang elemento.
Electronic na formula
Mayroong isang tiyak na panuntunan ayon sa kung saan ang libre at ipinares na mga negatibong particle ay inilalagay sa mga antas at sublevel. Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang pamamahagi ng mga electron sa mga antas ng enerhiya.Mayroon lamang dalawang electron sa unang antas ng enerhiya. Ang pagpuno ng orbital sa kanila ay isinasagawa habang tumataas ang suplay ng enerhiya. Ang pamamahagi ng mga electron sa isang atom ng isang elemento ng kemikal ay tumutugma sa isang ordinal na numero. Ang mga antas ng enerhiya na may pinakamababang bilang ay may pinakamalakas na puwersa ng pagkahumaling ng mga valence electron sa nucleus.
Isang halimbawa ng pag-compile ng electronic formula
Isaalang-alang ang pamamahagi ng mga electron sa mga antas ng enerhiya gamit ang halimbawa ng isang carbon atom. Ang serial number nito ay 6, samakatuwid, mayroong anim na positibong sisingilin na proton sa loob ng nucleus. Dahil ang carbon ay isang kinatawan ng ikalawang panahon, ito ay nailalarawan sa pagkakaroon ng dalawang antas ng enerhiya. Ang una ay may dalawang electron, ang pangalawa ay may apat.Ipinapaliwanag ng panuntunan ni Hund ang lokasyon sa isang cell ng dalawang electron lamang na may magkaibang mga spin. Mayroong apat na electron sa pangalawang antas ng enerhiya. Bilang resulta, ang distribusyon ng mga electron sa isang atom ng isang elemento ng kemikal ay may sumusunod na anyo: 1s22s22p2.
Mayroong ilang mga patakaran ayon sa kung saan ang pamamahagi ng mga electron sa mga sublevel at antas ay nangyayari.
Prinsipyo ni Pauli
Ang prinsipyong ito ay binuo ni Pauli noong 1925. Itinakda ng siyentipiko ang posibilidad na maglagay lamang sa atom ng dalawang electron na may parehong mga numero ng quantum: n, l, m, s. Tandaan na ang pamamahagi ng mga electron sa mga antas ng enerhiya ay nangyayari habang ang dami ng libreng enerhiya ay tumataas.
Ang panuntunan ni Klechkovsky
Ang pagpuno ng mga orbital ng enerhiya ay isinasagawa ayon sa pagtaas ng mga numero ng quantum n + l at nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng reserbang enerhiya.Isaalang-alang ang pamamahagi ng mga electron sa isang calcium atom.
Sa normal na estado, ang electronic formula nito ay ang mga sumusunod:
Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s2.
Para sa mga elemento ng magkatulad na subgroup na nauugnay sa d- at f-element, mayroong isang "pagkabigo" ng isang electron mula sa isang panlabas na sublevel, na may mas mababang reserbang enerhiya, hanggang sa nakaraang d- o f-sublevel. Ang isang katulad na kababalaghan ay tipikal para sa tanso, pilak, platinum, ginto.
Ang pamamahagi ng mga electron sa isang atom ay nagsasangkot ng pagpuno ng mga sublevel na may hindi magkapares na mga electron na may parehong mga spin.
Pagkatapos lamang ng kumpletong pagpuno ng lahat ng mga libreng orbital na may mga solong electron, ang mga quantum cell ay pupunan ng pangalawang negatibong mga particle na pinagkalooban ng magkasalungat na mga spin.
Halimbawa, sa hindi nasasabik na estado ng nitrogen:
1s2 2s2 2p3.
Ang mga katangian ng mga sangkap ay naiimpluwensyahan ng elektronikong pagsasaayos ng mga electron ng valence. Sa pamamagitan ng kanilang numero, maaari mong matukoy ang pinakamataas at pinakamababang valency, aktibidad ng kemikal. Kung ang elemento ay nasa pangunahing subgroup ng periodic table, maaari mong gamitin ang numero ng pangkat upang bumuo ng panlabas na antas ng enerhiya, matukoy ang estado ng oksihenasyon nito. Halimbawa, ang posporus, na nasa ikalimang pangkat (ang pangunahing subgroup), ay naglalaman ng limang valence electron, samakatuwid, ito ay nakakatanggap ng tatlong electron o nagbibigay ng limang particle sa isa pang atom.
Ang lahat ng mga kinatawan ng pangalawang subgroup ng periodic table ay kumikilos bilang mga pagbubukod sa panuntunang ito.
Mga Tampok ng Pamilya
Depende sa kung anong istraktura mayroon ang antas ng panlabas na enerhiya, mayroong isang dibisyon ng lahat ng mga neutral na atom na kasama sa periodic table sa apat na pamilya:- Ang mga s-element ay nasa una at pangalawang grupo (pangunahing subgroup); ang p-family ay matatagpuan sa mga grupo III-VIII (A subgroups); ang d-element ay matatagpuan sa magkatulad na mga subgroup mula sa mga grupo I-VIII; ang f-family binubuo ng actinides at lanthanides.
Ang mga d-elemento sa unexcited na estado ay may mga valence electron pareho sa huling s- at sa penultimate d-sublevel.
Konklusyon
Ang estado ng anumang elektron sa isang atom ay maaaring ilarawan gamit ang isang hanay ng mga pangunahing numero. Depende sa mga tampok ng istraktura nito, maaari nating pag-usapan ang tungkol sa isang tiyak na halaga ng enerhiya. Gamit ang panuntunan ng Hund, Klechkovsky, Pauli para sa anumang elemento na kasama sa periodic table, maaari kang gumawa ng configuration ng neutral atom.Ang pinakamaliit na reserbang enerhiya sa hindi nasasabik na estado ay nagtataglay ng mga electron na matatagpuan sa mga unang antas. Kapag ang isang neutral na atom ay pinainit, ang paglipat ng mga electron ay sinusunod, na palaging sinamahan ng isang pagbabago sa bilang ng mga libreng electron, ay humahantong sa isang makabuluhang pagbabago sa estado ng oksihenasyon ng elemento, isang pagbabago sa aktibidad ng kemikal nito.
Dahil ang nuclei ng mga tumutugong atom ay nananatiling hindi nagbabago sa panahon ng mga reaksiyong kemikal, ang mga kemikal na katangian ng mga atom ay pangunahing nakadepende sa istruktura ng mga shell ng elektron ng mga atomo. Samakatuwid, tatalakayin natin nang mas detalyado ang pamamahagi ng mga electron sa isang atom, at higit sa lahat sa mga tumutukoy sa mga kemikal na katangian ng mga atomo (ang tinatawag na valence electron), at, dahil dito, ang periodicity sa mga katangian ng mga atomo at ang kanilang mga compound. Alam na natin na ang estado ng mga electron ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng isang set ng apat na quantum number, ngunit upang ipaliwanag ang istraktura ng mga electron shell ng mga atom, kailangan mong malaman ang sumusunod na tatlong pangunahing probisyon: 1) ang prinsipyo ng Pauli, 2) ang prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya, at 3) pindutin ang Hund. Prinsipyo ni Pauli. Noong 1925, ang Swiss physicist na si W. Pauli ay nagtatag ng isang tuntunin na tinawag na Pauli na prinsipyo (o ang Pauli exclusion): maaaring mayroong dalawang electron sa atom ve na may parehong mga katangian. Alam na ang mga katangian ng mga electron ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga numerong quantum, ang prinsipyong Pauli ay maaari ding buuin sa ganitong paraan: hindi maaaring magkaroon ng dalawang electron sa isang atom, kung saan ang lahat ng apat na numero ng quantum ay magiging pareho. Hindi bababa sa isa sa mga quantum number l, /, mt o m3 ay dapat na mag-iba. Kaya, ang mga electron na may parehong quantum - Sa sumusunod, sumasang-ayon kaming graphical na tukuyin ang mga electron na may mga halaga ng s = + lj2> sa pamamagitan ng arrow T, at sa mga may halaga na J- ~ lj2 - sa pamamagitan ng arrow Dalawang electron ang pagkakaroon ng parehong mga spin ay madalas na tinatawag na mga electron na may parallel spins at tinutukoy ng ft (o C). Dalawang electron na may magkasalungat na spins ay tinatawag na electron na may aptiparallel spins at tinutukoy ng | Ang mga J-th na numero l, I at mt ay dapat na magkaiba sa mga spin. Samakatuwid, sa isang atom ay maaari lamang magkaroon ng dalawang electron na may parehong n, / at m, ang isa ay may m = -1/2, ang isa ay may m = + 1/2. Sa kabaligtaran, kung magkapareho ang mga pag-ikot ng dalawang electron, ang isa sa mga quantum number ay dapat magkaiba: n, / o mh n= 1. Pagkatapos /=0, mt-0 at t ay maaaring magkaroon ng arbitraryong halaga: +1/ 2 o -1/2. Nakikita natin na kung n - 1, maaaring dalawa lamang ang gayong mga electron. Sa pangkalahatang kaso, para sa anumang naibigay na halaga ng n, ang mga electron ay pangunahing naiiba sa gilid ng quantum number /, na kumukuha ng mga halaga mula 0 hanggang n-1. Para sa ibinigay kung/ maaaring mayroong (2/+1) mga electron na may iba't ibang halaga ng magnetic quantum number m. Ang bilang na ito ay dapat na doble, dahil ang ibinigay na mga halaga ng l, /, at m( ay tumutugma sa dalawang magkaibang mga halaga ng spin projection mx. Dahil dito, ang maximum na bilang ng mga electron na may parehong quantum number l ay ipinahayag ng kabuuan. Mula dito ay malinaw kung bakit hindi maaaring magkaroon ng higit sa 2 electron sa unang antas ng enerhiya, 8 sa pangalawa, 18 sa ikatlo, atbp. . Isaalang-alang, halimbawa, ang hydrogen atom iH. Mayroong isang electron sa hydrogen atom iH, at ang pag-ikot ng electron na ito ay maaaring idirekta nang arbitraryo (i.e. ms ^ + ij2 o mt = -1/2), at ang electron ay nasa s-co state sa unang antas ng enerhiya na may l- 1 (Alalahanin muli na ang unang antas ng enerhiya ay binubuo ng isang sublevel - 15, ang pangalawang antas ng enerhiya - ng dalawang sublevel - 2s at 2p, ang pangatlo - ng tatlong sublevel - 3 *, Zru 3d, atbp.). Ang sublevel, naman, ay nahahati sa mga quantum cell * (mga estado ng enerhiya na tinutukoy ng bilang ng mga posibleng halaga ng m (, i.e. 2 / 4-1). Karaniwang graphical na kumakatawan sa isang cell bilang isang parihaba , ang direksyon ng electron spin ay mga arrow. Samakatuwid, ang estado ng isang electron sa isang atom hydrogen iH ay maaaring katawanin bilang Ijt1, o, ano ang pareho, Sa pamamagitan ng "quantum cell" ang ibig mong sabihin ay * isang orbital na nailalarawan ng parehong set ng mga halaga ng mga quantum number n, I at m * sa bawat cell ay maaaring maglagay ng maximum na dalawang electron na may ayati-parallel spins, na tinutukoy ng ti - Ang pamamahagi ng mga electron sa mga atomo Sa helium atom 2He, ang quantum ang mga numero n-1, / \u003d 0 at m (-0) ay pareho para sa parehong mga electron nito, at iba ang quantum number m3. Ang mga projection ng helium electron spin ay maaaring mt \u003d + V2 at ms \u003d - V2 Ang istraktura ng electron shell ng helium atom 2Siya ay maaaring katawanin bilang Is-2 o, na pareho, 1S AT Ilarawan natin ang istraktura ng mga electron shell ng limang atom ng mga elemento ng ikalawang yugto ng periodic table: Ang mga shell ng elektron na 6C, 7N, at VO ay dapat punan nang eksakto sa ganitong paraan, hindi ito halata nang maaga. Ang ibinigay na kaayusan ng mga spin ay tinutukoy ng tinatawag na Hund's rule (unang nabuo noong 1927 ng German physicist na si F. Gund). Ang tuntunin ni Gund. Para sa isang ibinigay na halaga ng I (iyon ay, sa loob ng isang tiyak na sublevel), ang mga electron ay nakaayos sa paraang ang kabuuang daang * ay pinakamataas. Kung, halimbawa, kinakailangan na ipamahagi ang tatlong electron sa tatlong / ^-cells ng nitrogen atom, kung gayon ang bawat isa ay matatagpuan sa isang hiwalay na cell, ibig sabihin, ilalagay sa tatlong magkakaibang p-orbitals: Sa kasong ito, ang kabuuang ang spin ay 3/2, dahil ang projection nito ay m3 - 4-1/2 + A/2 + 1/2 = 3/2 * Ang parehong tatlong electron ay hindi maaaring ayusin sa ganitong paraan: 2p NI dahil pagkatapos ay ang projection ng kabuuang ang spin ay mm = + 1/2 - 1/2+ + 1/2=1/2. Para sa kadahilanang ito, eksakto tulad ng nasa itaas, ang mga electron ay matatagpuan sa mga atomo ng carbon, nitrogen at oxygen. Isaalang-alang pa natin ang mga elektronikong pagsasaayos ng mga atomo ng susunod na ikatlong yugto. Simula sa sodium uNa, napuno ang ikatlong antas ng enerhiya na may pangunahing quantum number n-3. Ang mga atomo ng unang walong elemento ng ikatlong yugto ay may mga sumusunod na elektronikong pagsasaayos: Isaalang-alang ngayon ang elektronikong pagsasaayos ng unang atom ng ikaapat na yugto ng potassium 19K. Ang unang 18 electron ay pumupuno sa mga sumusunod na orbital: ls12s22p63s23p6. Tila na; na ang ikalabinsiyam na electron ng potassium atom ay dapat mahulog sa 3d sublevel, na tumutugma sa n = 3 at 1=2. Gayunpaman, sa katunayan, ang valence electron ng potassium atom ay matatagpuan sa 4s orbital. Ang karagdagang pagpuno ng mga shell pagkatapos ng ika-18 na elemento ay hindi nangyayari sa parehong pagkakasunud-sunod tulad ng sa unang dalawang panahon. Ang mga electron sa mga atom ay nakaayos alinsunod sa prinsipyo ng Pauli at panuntunan ni Hund, ngunit sa paraang ang kanilang enerhiya ay ang pinakamaliit. Ang prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya (ang pinakamalaking kontribusyon sa pagbuo ng prinsipyong ito ay ginawa ng domestic scientist na si V. M. Klechkovsky) - sa isang atom, ang bawat elektron ay matatagpuan upang ang enerhiya nito ay minimal (na tumutugma sa pinakamalaking koneksyon nito sa nucleus) . Ang enerhiya ng isang electron ay pangunahing tinutukoy ng pangunahing quantum number n at ang side quantum number /, kaya ang mga sublevel na iyon ay unang pinupunan kung saan ang kabuuan ng mga halaga ng quantum number pi / ay ang pinakamaliit. Halimbawa, ang enerhiya ng isang electron sa 4s sublevel ay mas mababa kaysa sa 3d sublevel, dahil sa unang kaso n+/=4+0=4, at sa pangalawang n+/=3+2= 5; sa sublevel 5* (n+ /=5+0=5) ang enerhiya ay mas mababa kaysa sa Ad (l + /=4+ 4-2=6); sa pamamagitan ng 5p (l+/=5 +1 = 6) ang enerhiya ay mas mababa kaysa sa 4/(l-f/= =4+3=7), atbp. Si V. M. Klechkovsky ang unang nagbalangkas noong 1961 ng pangkalahatang panukala na ang isang elektron ay nasa ang ground state ay sumasakop sa isang antas hindi na may pinakamababang posibleng halaga ng n, ngunit may pinakamaliit na halaga ng kabuuan n + / « Sa kaso kapag ang mga kabuuan ng mga halaga ng pi / ay pantay para sa dalawang sublevel, ang sublevel na may isang mas mababang halaga n. Halimbawa, sa mga sublevel na 3d, Ap, 5s, ang kabuuan ng mga halaga ng pi/ ay katumbas ng 5. Sa kasong ito, ang mga sublevel na may mas maliliit na halaga ng n ay unang pinupunan, i.e. , 3dAp-5s, atbp. Sa periodic system ng mga elemento ni Mendeleev, ang pagkakasunod-sunod ng pagpuno ng mga antas ng electron at sublevel ay ang mga sumusunod (Larawan 2.4). Pamamahagi ng mga electron sa mga atomo. Scheme ng pagpuno ng mga antas ng enerhiya at mga sublevel ng mga electron Samakatuwid, ayon sa prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya, sa maraming mga kaso ay mas masiglang mas kumikita para sa isang elektron na sakupin ang sublevel ng "overlying" na antas, kahit na ang sublevel ng "mas mababang" antas ay hindi napupunan: Kaya naman sa ikaapat na yugto ang sublevel 4s ay unang pinupunan at pagkatapos lamang nito ay ang sublevel 3d .
Unang paraan: Ang mga electron ay madaling maipamahagi sa mga sublevel batay sa ilang panuntunan. Una, kailangan mo ng talahanayan ng kulay. Isipin natin ang bawat elemento bilang isang bagong elektron, Ang bawat panahon ay ang katumbas na antas, ang mga s.p-electron ay palaging nasa kanilang panahon, ang mga d-electron ay isang antas na mas mababa (3 d-electron ang malayo sa ika-4 na yugto), ang mga f-electron ay 2 antas mas mababa . Kumuha lang kami ng table at nagbabasa batay sa kulay ng elemento, para sa s, p-element, ang level number ay tumutugma sa period number, kung maabot namin ang d-element, isusulat namin ang level one na mas mababa sa bilang ng panahon kung saan matatagpuan ang elementong ito (kung ang elemento ay nasa ika-4 na yugto, samakatuwid ay 3 d). Kumilos din kami kasama ang f-element, tanging ang antas ay ipinahiwatig na mas mababa sa numero ng panahon sa pamamagitan ng 2 mga halaga (kung ang elemento ay nasa ika-6 na yugto, samakatuwid, 4 f).
Pangalawang paraan: Kinakailangang ipakita ang lahat ng mga sublevel sa anyo ng isang cell, at ang mga antas ay dapat na simetriko sa ilalim ng bawat isa, sublevel sa ilalim ng sublevel. Sa bawat cell, isulat ang maximum na bilang ng mga electron ng isang naibigay na sublevel. At ang huling hakbang ay i-string ang mga sublevel nang pahilis (mula sa itaas na sulok hanggang sa ibaba) gamit ang isang arrow. Basahin ang mga sublevel mula sa itaas hanggang sa ibaba patungo sa dulo ng arrow, hanggang sa bilang ng mga electron ng gustong atom.
I-download:
Preview:
Master class sa paksa:"Ang pagkakasunud-sunod kung saan pinupunan ng mga electron ang mga antas ng enerhiya ng mga atomo".
Layunin ng aralin: Isaalang-alang ang mga opsyon para sa isang mas mabilis na paraan ng pagsulat ng isang maikling electronic configuration ng isang atom.
Depende sa kung aling sublevel sa atom ang huling napunan, ang lahat ng kemikal na elemento ay nahahati sa 4 na elektronikong pamilya: s-, p-, d-, f-element. Ang mga elemento na ang mga atomo ay may s-sublevel ng panlabas na antas na huling napunan ay tinatawag na s-element. Sa s-element, ang valence electron ay ang s-electrons ng panlabas na antas ng enerhiya. Para sa mga p-elemento, ang p-sublevel ng panlabas na antas ay huling pinupunan. Mayroon silang mga valence electron na matatagpuan sa p- at s-sublevels ng panlabas na antas. Para sa mga d-element, ang d-sublevel ng pre-external na antas ay huling napunan, at ang mga s-electron ng panlabas at d-electron ng pre-external na antas ng enerhiya ay valence. Para sa mga f-element, ang f-sublevel ng ikatlong antas ng enerhiya mula sa labas ay huling napunan.
Ang electronic configuration ng isang atom ay maaari ding ilarawan sa anyo ng mga electron placement scheme sa mga quantum cell, na isang graphical na representasyon ng atomic orbital. Ang bawat quantum cell ay maaaring maglaman ng hindi hihigit sa dalawang electron na may magkasalungat na direksyon na mga spin ↓ . Ang pagkakasunud-sunod ng paglalagay ng mga electron sa loob ng isang sublevel ay tinutukoy ng panuntunan Hunda: sa loob ng isang sublevel, ang mga electron ay nakaayos upang ang kanilang kabuuang pag-ikot ay pinakamataas. Sa madaling salita, ang mga orbital ng isang naibigay na sublevel ay pinupuno muna ng isang electron na may parehong mga spin, at pagkatapos ay ng pangalawang electron na may kabaligtaran na mga spin.
Mayroong ilang mga paraan upang isulat ang elektronikong pagsasaayos ng isang atom.
Unang paraan:
Para sa napiling elemento, ayon sa lokasyon nito sa periodic table ng mga elemento ng kemikal ng D.I. Mendeleev, maaari mong isulat ang matrix ng istraktura ng electron shell ng atom na naaayon sa panahong ito.
Halimbawa, ang elementong yodo: 127 53 I 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f
Ayon sa talahanayan, sunud-sunod na paglipat mula sa elemento patungo sa elemento, maaari mong punan ang matrix alinsunod sa serial number ng elemento at ang pagkakasunud-sunod kung saan napuno ang mga sublevel:
127 53 I 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 0 5s 2 5p 5 5d 0 5f 0
Ngunit, ang mga sublevel ay napunan sa pagkakasunud-sunod na s-f-d-p, at kapag ginagamit ang pamamaraang ito, hindi namin sinusunod ang pagkakasunud-sunod sa pagpuno ng mga shell ng elektron.
Pangalawang paraan:
Posibleng isaalang-alang ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga antas at sublevel na may mga electron, gamit ang mga konsepto ng pangunahing prinsipyo - ang prinsipyo ng hindi bababa sa reserbang enerhiya: ang pinaka-matatag na estado ng isang atom ay kung saan ang mga electron nito ay may pinakamababang enerhiya.
Yung. batay saPauli Ban, Hund Rules at Kleczkowski
Pauli ban : ang isang atom ay hindi maaaring magkaroon ng dalawang electron na ang apat na quantum number ay pareho (ibig sabihin, ang bawat atomic orbital ay hindi maaaring punan ng higit sa dalawang electron, at may mga antiparallel spins.)
Pamumuno ni Hund : ang mga electron ay matatagpuan sa magkatulad na mga orbital sa paraang ang kanilang kabuuang numero ng pag-ikot ay pinakamataas, i.e. ang pinaka-matatag na estado ng atom ay tumutugma sa pinakamataas na posibleng bilang ng mga hindi magkapares na electron na may parehong mga pag-ikot.
Mga Panuntunan ng Klechkovsky: A) Ang pagpuno ng mga layer ng electron na may mga electron ay nagsisimula sa mga antas at sublevel na may pinakamababang halaga ng n at l, at nagpapatuloy sa pataas na pagkakasunod-sunod n+l;
B) Kung para sa dalawang orbital ang kabuuan n + l ay naging pareho, kung gayon ang orbital na may mas maliit na halaga ng n ay unang napunan ng mga electron.
Ang unang kaso ay hindi nagpapakita ng pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga sublevel, at ang pangalawa ay nangangailangan ng oras upang bumuo ng isang talahanayan.
Numero ng talahanayan 2
Ang pagkakasunud-sunod kung saan pinupunan ng mga electron ang mga antas ng enerhiya ng mga atom.
quantum number | Kabuuan ng mga quantum number n+l | Orbital na dapat punan |
|
Sa pamamahagi ng mga electron sa isang atom Upang alinsunod sa panuntunan ng Klechkovsky, ang mga 4s orbital ay ginustong
Samakatuwid, para sa isang atom potasa ang distribusyon ng mga electron sa mga orbital (electron-graphic formula) ay may anyo
Scandium ay tumutukoy sa mga d-elemento, at ang atom nito ay nailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na pamamahagi ng mga electron sa mga orbital:
Batay sa panuntunang Klechkovsky, nakikita natin ang pagkakasunud-sunod ng sunud-sunod na pagpuno ng mga sublevel. Ang unang kaso ay hindi nagpapakita ng pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga sublevel, at ang pangalawa ay nangangailangan ng oras upang bumuo ng isang talahanayan. Samakatuwid, nag-aalok ako sa iyo ng mas katanggap-tanggap na mga opsyon para sa sunud-sunod na pagpuno ng mga orbital.
Unang paraan : Ang mga electron ay madaling maipamahagi sa mga sublevel batay sa ilang panuntunan. Una, kailangan mo ng talahanayan ng kulay. Isipin natin ang bawat elemento bilang isang bagong elektron, Ang bawat panahon ay ang katumbas na antas, ang mga s.p-electron ay palaging nasa kanilang panahon, ang mga d-electron ay isang antas na mas mababa (3 d-electron ang malayo sa ika-4 na yugto), ang mga f-electron ay 2 antas mas mababa . Kumuha lang kami ng table at nagbabasa batay sa kulay ng elemento, para sa s, p-element, ang level number ay tumutugma sa period number, kung maabot namin ang d-element, isusulat namin ang level one na mas mababa sa bilang ng panahon kung saan matatagpuan ang elementong ito (kung ang elemento ay nasa ika-4 na yugto, samakatuwid ay 3 d). Ginagawa namin ang parehong sa f-element, ipinapahiwatig lamang namin ang antas na mas mababa sa numero ng panahon sa pamamagitan ng 2 mga halaga (kung ang elemento ay nasa ika-6 na yugto, samakatuwid, 4 f).
Pangalawang paraan : Kinakailangang ipakita ang lahat ng mga sublevel sa anyo ng isang cell, at ang mga antas ay dapat na simetriko sa ilalim ng bawat isa, sublevel sa ilalim ng sublevel. Sa bawat cell, isulat ang maximum na bilang ng mga electron ng isang naibigay na sublevel. At ang huling hakbang ay i-string ang mga sublevel nang pahilis (mula sa itaas na sulok hanggang sa ibaba) gamit ang isang arrow. Basahin ang mga sublevel mula sa itaas hanggang sa ibaba patungo sa dulo ng arrow, hanggang sa bilang ng mga electron ng gustong atom.
Ang estado ng enerhiya at pagkakaayos ng mga electron sa mga shell o layer ng mga atom ay tinutukoy ng apat na numero, na tinatawag na quantum number at kadalasang tinutukoy ng mga simbolo n, l, s at j; Ang mga quantum number ay may discontinuous o discrete na character, ibig sabihin, makakatanggap lang sila ng indibidwal, discrete, value, integer o half-integer.
Kaugnay ng mga quantum number n, l, s at j, kailangan ding tandaan ang mga sumusunod:
1. Quantum number n ay tinatawag na principal; karaniwan ito sa lahat ng mga electron na bumubuo sa parehong shell ng elektron; sa madaling salita, ang bawat isa sa mga electron shell ng atom ay tumutugma sa isang tiyak na halaga ng pangunahing quantum number, lalo na: para sa mga electronic shell na K, L, M, N, O, P at Q, ang pangunahing mga numero ng quantum ay ayon sa pagkakabanggit 1 , 2, 3, 4, 5, 6 at 7. Sa kaso ng single-electron atom (hydrogen atom), ang pangunahing quantum number ay nagsisilbi upang matukoy ang orbit ng electron at, sa parehong oras, ang enerhiya ng atom sa nakatigil na estado.
2. Ang quantum number I ay tinatawag na gilid, o orbital, at tinutukoy ang sandali ng momentum ng electron, sanhi ng pag-ikot nito sa atomic nucleus. Ang side quantum number ay maaaring magkaroon ng mga halaga 0, 1, 2, 3, . . . , at sa pangkalahatan ito ay tinutukoy ng mga simbolo na s, p, d, f, . . . Ang mga electron na may parehong side quantum number ay bumubuo ng isang subgroup, o, gaya ng madalas sabihin, ay nasa parehong sublevel ng enerhiya.
3. Ang quantum number s ay madalas na tinatawag na spin number, dahil tinutukoy nito ang angular momentum ng isang electron na dulot ng sarili nitong pag-ikot (spin momentum).
4. Ang quantum number j ay tinatawag na panloob at tinutukoy ng kabuuan ng mga vectors l at s.
Pamamahagi ng mga electron sa mga atomo(mga atomic shell) ay sumusunod din sa ilang pangkalahatang probisyon, kung saan kinakailangang ipahiwatig:
1. Ang prinsipyo ng Pauli, ayon sa kung saan ang isang atom ay hindi maaaring magkaroon ng higit sa isang electron na may parehong mga halaga ng lahat ng apat na quantum number, iyon ay, dalawang electron sa parehong atom ay dapat na magkaiba sa halaga ng hindi bababa sa isang quantum number.
2. Ang prinsipyo ng enerhiya, ayon sa kung saan sa ground state ng isang atom ang lahat ng mga electron nito ay dapat nasa pinakamababang antas ng enerhiya.
3. Ang prinsipyo ng bilang (bilang) ng mga electron sa mga shell, ayon sa kung saan ang limitasyon ng bilang ng mga electron sa mga shell ay hindi maaaring lumampas sa 2n 2, kung saan ang n ay ang pangunahing quantum number ng isang ibinigay na shell. Kung ang bilang ng mga electron sa ilang shell ay umabot sa limitasyon na halaga, pagkatapos ay mapupuno ang shell at isang bagong electron shell ay magsisimulang mabuo sa susunod na mga elemento.
Alinsunod sa sinabi, ang talahanayan sa ibaba ay nagbibigay ng: 1) mga pagtatalaga ng titik ng mga shell ng elektron; 2) ang kaukulang mga halaga ng pangunahing at gilid na mga numero ng quantum; 3) mga simbolo ng mga subgroup; 4) theoretically kinakalkula ang maximum na bilang ng mga electron pareho sa mga indibidwal na subgroup at sa mga shell sa kabuuan. Dapat itong ituro na sa mga shell ng K, L, at M, ang bilang ng mga electron at ang kanilang pamamahagi sa mga subgroup, na tinutukoy mula sa karanasan, ay ganap na tumutugma sa mga teoretikal na kalkulasyon, ngunit ang mga makabuluhang pagkakaiba ay sinusunod sa mga sumusunod na shell: ang bilang ng mga electron sa f subgroup ay umabot sa limitasyon na halaga lamang sa N shell, sa susunod na shell, ito ay bumababa, at pagkatapos ay ang buong subgroup f mawala.
|
kabibi |
||||||||||||||||||||||||||||
|
Subgroup |
||||||||||||||||||||||||||||
|
Bilang ng mga electron sa isang subgroup |
||||||||||||||||||||||||||||
|
Bilang ng mga electron sa shell (2n 2) |
||||||||||||||||||||||||||||
Ang talahanayan ay nagbibigay ng bilang ng mga electron sa mga shell at ang kanilang pamamahagi ayon sa mga subgroup para sa lahat ng mga elemento ng kemikal, kabilang ang mga transuranic. Ang numerical data ng talahanayang ito ay itinatag bilang resulta ng napakaingat na spectroscopic na pag-aaral.
|
1st period |
||||||||
|
2nd period |
||||||||
|
3rd period |
||||||||
|
ika-4 na yugto |
||||||||
|
5th period |
||||||||
|
ika-6 na yugto |
||||||||
|
ika-7 yugto |
||||||||
_______________
Ang pinagmulan ng impormasyon: MAIKLING PISIKAL AT TEKNIKAL NA HANDBOOK / Volume 1, - M .: 1960.
