Acasă › Prima masă › Ba formula electronica. Cum să faci formule electronice ale elementelor chimice

Ba formula electronica. Cum să faci formule electronice ale elementelor chimice

Sarcina de a compila o formulă electronică pentru un element chimic nu este cea mai ușoară.

Deci, algoritmul pentru compilarea formulelor electronice ale elementelor este următorul:

Mai întâi notăm semnul chimic. element, unde îl indicăm mai jos în stânga semnului număr de serie.
Apoi, după numărul perioadei (din care elementul) determinăm numărul de niveluri de energie și desenăm un astfel de număr de arce lângă semnul elementului chimic.
Apoi, în funcție de numărul grupului, numărul de electroni din nivelul exterior este scris sub arc.
La nivelul 1, maximul posibil este 2, la al doilea sunt deja 8, la al treilea - până la 18. Începem să punem numere sub arcurile corespunzătoare.
Numărul de electroni la penultimul nivel trebuie calculat după cum urmează: numărul de electroni deja alocat este scăzut din numărul de serie al elementului.
Rămâne să transformăm diagrama noastră într-o formulă electronică:

Iată formulele electronice ale unora elemente chimice:

1. Scriem elementul chimic și numărul său de serie. Numărul arată numărul de electroni din atom.
2. Să facem o formulă. Pentru a face acest lucru, trebuie să aflați numărul de niveluri de energie, baza pentru determinare este numărul de perioadă al elementului.
3. Împărțim nivelurile în sub-niveluri.
Mai jos puteți vedea un exemplu despre cum să compuneți corect formulele electronice ale elementelor chimice.

Trebuie să creați formule electronice ale elementelor chimice în acest fel: trebuie să vă uitați la numărul elementului din tabelul periodic, aflând astfel câți electroni are. Apoi trebuie să aflați numărul de niveluri, care este egal cu perioada. Apoi se scriu și se completează subnivelurile:

În primul rând, trebuie să determinați numărul de atomi conform tabelului periodic.

Pentru a compila formula electronică, veți avea nevoie de sistemul periodic Mendeleev. Găsiți-vă elementul chimic acolo și uitați-vă la perioada - va fi egală cu numărul de niveluri de energie. Numărul grupului va corespunde numeric cu numărul de electroni din ultimul nivel. Numărul unui element va fi cantitativ egal cu numărul de electroni ai acestuia. De asemenea, trebuie să știți că primul nivel are maximum 2 electroni, al doilea - 8 și al treilea - 18.

Acestea sunt punctele principale. În plus, pe Internet (inclusiv site-ul nostru) puteți găsi informații cu o formulă electronică gata făcută pentru fiecare element, astfel încât să vă puteți testa singur.

Compilarea formulelor electronice ale elementelor chimice este foarte proces dificil, nu te poți lipsi de tabele speciale și trebuie să folosești o mulțime de formule. Pe scurt, pentru a compila trebuie să parcurgeți aceste etape:

Este necesar să se întocmească o diagramă orbitală în care va exista un concept despre modul în care electronii diferă unul de celălalt. Diagrama evidențiază orbitalii și electronii.

Electronii sunt umpluți în niveluri, de jos în sus, și au mai multe subniveluri.

Deci mai întâi să aflăm total electronii unui atom dat.

Completam formula conform unei anumite scheme și o notăm - aceasta va fi formula electronică.

De exemplu, pentru azot această formulă arată astfel, mai întâi ne ocupăm de electroni:

Și scrieți formula:

A întelege principiul alcătuirii formulei electronice a unui element chimic, mai întâi trebuie să determinați numărul total de electroni dintr-un atom după numărul din tabelul periodic. După aceasta, trebuie să determinați numărul de niveluri de energie, luând ca bază numărul perioadei în care se află elementul.

Nivelurile sunt apoi împărțite în subniveluri, care sunt umplute cu electroni pe baza principiului energiei minime.

Puteți verifica corectitudinea raționamentului dvs. uitându-vă, de exemplu, aici.

Componând formula electronică a unui element chimic, puteți afla câți electroni și straturi de electroni sunt într-un anumit atom, precum și ordinea distribuției lor între straturi.

În primul rând, determinăm numărul atomic al elementului conform tabelului periodic, acesta corespunde numărului de electroni. Numărul de straturi de electroni indică numărul perioadei, iar numărul de electroni din ultimul strat al atomului corespunde numărului de grup.

mai întâi umplem subnivelul s, iar apoi subnivelurile p-, d- b f;
conform regulii lui Klechkovsky, electronii umplu orbitalii în ordinea creșterii energiei acestor orbitali;
conform regulii lui Hund, electronii dintr-un subnivel ocupă orbitali liberi unul câte unul și apoi formează perechi;
Conform principiului Pauli, nu există mai mult de 2 electroni într-un orbital.

Formula electronica a unui element chimic arată câte straturi de electroni și câți electroni sunt conținuti într-un atom și cum sunt distribuiti între straturi.
Pentru a compune formula electronică a unui element chimic, trebuie să te uiți la tabelul periodic și să folosești informațiile obținute pentru acest element. Numărul atomic al unui element din tabelul periodic corespunde numărului de electroni dintr-un atom. Numărul de straturi electronice corespunde numărului perioadei, numărul de electroni din ultimul strat electronic corespunde numărului de grup.
Trebuie amintit că primul strat conține maximum 2 electroni 1s2, al doilea - maximum 8 (două s și șase p: 2s2 2p6), al treilea - maximum 18 (două s, șase p și zece). d: 3s2 3p6 3d10).
De exemplu, formula electronică a carbonului: C 1s2 2s2 2p2 (numărul de serie 6, numărul de perioadă 2, numărul de grup 4).
Formula electronică pentru sodiu: Na 1s2 2s2 2p6 3s1 (numărul de serie 11, numărul de perioadă 3, numărul de grup 1).
Pentru a verifica dacă formula electronică este scrisă corect, vă puteți uita pe site-ul web www.alhimikov.net.
La prima vedere, compilarea unei formule electronice pentru elemente chimice poate părea o sarcină destul de complicată, dar totul va deveni clar dacă respectați următoarea schemă:
- mai întâi scriem orbitalii
- Inserăm numere în fața orbitalilor care indică numărul nivelului de energie. Nu uitați de formula pentru determinarea numărului maxim de electroni la nivel de energie: N=2n2
Cum poți afla numărul de niveluri de energie? Uită-te la tabelul periodic: acest număr este egal cu numărul perioadei în care se află elementul.
- Deasupra pictogramei orbital scriem un număr care indică numărul de electroni care se află în acest orbital.
De exemplu, formula electronică pentru scandiu va arăta astfel.

Configurația electronică a unui atom este o formulă care arată aranjarea electronilor într-un atom pe niveluri și subniveluri. După ce ați studiat articolul, veți afla unde și cum sunt localizați electronii, vă veți familiariza cu numerele cuantice și veți putea construi configurația electronică a unui atom după numărul său, la sfârșitul articolului există un tabel de elemente;

De ce să studiem configurația electronică a elementelor?

Atomii sunt ca un set de construcție: există un anumit număr de părți, ele diferă unele de altele, dar două părți de același tip sunt absolut aceleași. Dar acest set de construcție este mult mai interesant decât cel din plastic și iată de ce. Configurația se schimbă în funcție de cine se află în apropiere. De exemplu, oxigenul lângă hidrogen Pot fi se transformă în apă, când este aproape de sodiu se transformă în gaz, iar când este aproape de fier îl transformă complet în rugină. Pentru a răspunde la întrebarea de ce se întâmplă acest lucru și pentru a prezice comportamentul unui atom lângă altul, este necesar să se studieze configurația electronică, care va fi discutată mai jos.

Câți electroni sunt într-un atom?

Un atom este format dintr-un nucleu și electroni care se rotesc în jurul lui; nucleul este format din protoni și neutroni. În stare neutră, fiecare atom are numărul de electroni egal cu numărul de protoni din nucleul său. Numărul de protoni este desemnat de numărul atomic al elementului, de exemplu, sulful are 16 protoni - al 16-lea element al tabelului periodic. Aurul are 79 de protoni - al 79-lea element al tabelului periodic. În consecință, sulful are 16 electroni în stare neutră, iar aurul are 79 de electroni.

Unde să cauți un electron?

Prin observarea comportamentului electronului, au fost derivate anumite modele, acestea sunt descrise prin numere cuantice, sunt patru în total:

Numărul cuantic principal
Numărul cuantic orbital
Numărul cuantic magnetic
Învârtiți numărul cuantic

Orbitală

Mai mult, în loc de cuvântul orbita, vom folosi termenul „orbital”;

N - nivel
L - coajă
M l - numărul orbital
M s - primul sau al doilea electron din orbital

Numărul cuantic orbital l

În urma studierii norului de electroni, ei au descoperit că, în funcție de nivelul de energie, norul ia patru forme principale: o minge, gantere și alte două, mai complexe. În ordinea creșterii energiei, aceste forme se numesc s-, p-, d- și f-shell. Fiecare dintre aceste cochilii poate avea 1 (pe s), 3 (pe p), 5 (pe d) și 7 (pe f) orbitali. Numărul cuantic orbital este învelișul în care sunt localizați orbitalii. Numărul cuantic orbital pentru orbitalii s,p,d și f ia valorile 0,1,2 sau, respectiv, 3.

Există un orbital pe învelișul s (L=0) - doi electroni
Există trei orbiti pe învelișul p (L=1) - șase electroni
Există cinci orbiti pe învelișul d (L=2) - zece electroni
Pe învelișul f sunt șapte orbiti (L=3) - paisprezece electroni

Numărul cuantic magnetic m l

Există trei orbitali pe carcasa p, ei sunt desemnați prin numere de la -L la +L, adică pentru carcasa p (L=1) există orbitali „-1”, „0” și „1” . Numărul cuantic magnetic este notat cu litera m l.

În interiorul carcasei, este mai ușor ca electronii să fie localizați în orbitali diferiți, astfel că primii electroni umplu câte unul în fiecare orbital, iar apoi se adaugă câte o pereche de electroni fiecăruia.

Luați în considerare d-shell:
Învelișul d corespunde valorii L=2, adică cinci orbitali (-2,-1,0,1 și 2), primii cinci electroni umplu învelișul luând valorile M l =-2, M l =-1, Ml =0, Ml =1,Ml =2.

Spin număr cuantic m s

Spinul este direcția de rotație a unui electron în jurul axei sale, există două direcții, deci numărul cuantic de spin are două valori: +1/2 și -1/2. Un subnivel de energie poate conține doar doi electroni cu spini opuși. Numărul cuantic de spin se notează m s

Numărul cuantic principal n

Numărul cuantic principal este nivelul de energie la acest moment sunt cunoscute șapte niveluri de energie, fiecare desemnat Cifra arabă: 1,2,3,...7. Numărul de cochilii la fiecare nivel este egal cu numărul nivelului: primul nivel are o cochilie, al doilea are două etc.

Numărul de electroni

Deci, orice electron poate fi descris prin patru numere cuantice, combinația acestor numere este unică pentru fiecare poziție a electronului, luați primul electron, cel mai scăzut nivel de energie este N = 1, la primul nivel există o înveliș, prima coajă la orice nivel are forma unei mingi (s -shell), adică. L=0, numărul cuantic magnetic poate lua o singură valoare, M l =0 iar spinul va fi egal cu +1/2. Dacă luăm al cincilea electron (în orice atom ar fi acesta), atunci principalele numere cuantice pentru acesta vor fi: N=2, L=1, M=-1, spin 1/2.

Atom- o particulă neutră din punct de vedere electric constând dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ. În centrul atomului se află un nucleu încărcat pozitiv. Ocupă o parte nesemnificativă a spațiului din interiorul atomului, toată sarcina pozitivă și aproape întreaga masă a atomului este concentrată în el.

Nucleul este format din particule elementare - protoni și neutroni; Electronii se deplasează în jurul nucleului atomic în orbiti închisi.

Proton(p)- o particulă elementară cu o masă relativă de 1,00728 unități de masă atomică și o sarcină de +1 unitate convențională. Numărul de protoni dintr-un nucleu atomic este egal cu numărul atomic al elementului din Tabelul periodic DI. Mendeleev.

neutron (n)- o particulă neutră elementară cu o masă relativă de 1,00866 unități de masă atomică (amu).

Numărul de neutroni din nucleul N este determinat de formula:

unde A este numărul de masă, Z este sarcina nucleară, egală cu numărul protoni (număr ordinal).

De obicei se scriu parametrii nucleului atomic în felul următor: în stânga jos a simbolului elementului pun încărcătura nucleară, iar în partea de sus - numărul de masă, de exemplu:

Această intrare arată că sarcina nucleară (și, prin urmare, numărul de protoni) pentru atomul de fosfor este 15, numărul de masă este 31 și numărul de neutroni este 31 – 15 = 16. Deoarece masele protonului și neutronului diferă foarte mult puțin unul de celălalt, masa numărul este aproximativ egală cu masa atomică relativă a nucleului.

Electron (e –)- o particulă elementară cu masa de 0,00055 a. e.m. și taxă condiționată –1. Numărul de electroni dintr-un atom este egal cu sarcina nucleului atomului (numărul ordinal al elementului din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev).

Electronii se mișcă în jurul nucleului în orbiti strict definiți, formând un așa-numit nor de electroni.

Regiunea spațiului din jurul nucleului atomic unde este cel mai probabil (90% sau mai mult) să fie găsit un electron determină forma norului de electroni.

Norul de electroni al electronului este sferic; Subnivelul de energie s poate conține maximum doi electroni.

Norul de electroni al electronului p are formă de gantere; Trei orbitali p pot conține maximum șase electroni.

Orbitalii sunt reprezentați ca un pătrat, în partea de sus sau de jos a căruia sunt scrise valorile numerelor cuantice principale și secundare care descriu un orbital dat. O astfel de înregistrare se numește formulă electronică grafică, de exemplu:

În această formulă, săgețile indică un electron, iar direcția săgeții corespunde direcției de spin - momentul magnetic propriu al electronului. Electronii cu spini opuși ↓ se numesc perechi.

Configurațiile electronice ale atomilor elementelor pot fi reprezentate sub formă de formule electronice în care sunt indicate simbolurile subnivelului, coeficientul din fața simbolului subnivelului arată apartenența acestuia la un anumit nivel și gradul simbolului. este numărul de electroni ai unui subnivel dat.

Tabelul 1 prezintă structura învelișurilor de electroni ale atomilor primelor 20 de elemente din Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev.

Elementele chimice din atomii cărora subnivelul s al nivelului exterior este completat cu unul sau doi electroni se numesc elemente s. Elementele chimice din atomii cărora este umplut subnivelul p (de la unu la șase electroni) se numesc elemente p.

Numărul de straturi electronice dintr-un atom al unui element chimic este egal cu numărul perioadei.

În conformitate cu regula lui Hund electronii sunt localizați în orbitali similari de același nivel de energie în așa fel încât spinul total să fie maxim. În consecință, la umplerea unui subnivel de energie, fiecare electron ocupă în primul rând o celulă separată și numai după aceea începe împerecherea lor. De exemplu, într-un atom de azot toți electronii p vor fi în celule separate, iar în oxigen va începe împerecherea lor, care se va termina complet în neon.

Izotopi se numesc atomi ai aceluiasi element care contin acelasi numar de protoni in nucleele lor, dar număr diferit neutroni.

Izotopii sunt cunoscuți pentru toate elementele. Prin urmare, masele atomice ale elementelor din tabelul periodic sunt media numerelor de masă ale amestecurilor naturale de izotopi și diferă de valorile întregi. Astfel, masa atomică a unui amestec natural de izotopi nu poate servi caracteristica principala atom și, prin urmare, un element. Această caracteristică a unui atom este sarcina nucleului, care determină numărul de electroni din învelișul de electroni a atomului și structura acestuia.

Să ne uităm la câteva sarcini tipice din această secțiune.

Exemplul 1. Un atom al cărui element are configurația electronică 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1?

Acest element are un electron 4s la nivelul său exterior de energie. În consecință, acest element chimic se află în a patra perioadă a primului grup al subgrupului principal. Acest element este potasiul.

Există o altă modalitate de a ajunge la acest răspuns. Adunând numărul total de electroni, obținem 19. Numărul total electronii este egal cu numărul atomic al elementului. Numărul 19 din tabelul periodic este potasiul.

Exemplul 2. Elementul chimic corespunde celui mai mare oxid RO 2. Configurația electronică a nivelului de energie exterior al unui atom al acestui element corespunde formulei electronice:

ns 2 np 4
ns 2 np 2
ns 2 np 3
ns 2 np 6

Folosind formula oxidului superior (uitați-vă la formulele oxizilor superiori din Tabelul periodic), stabilim că acest element chimic se află în a patra grupă subgrupul principal. Aceste elemente au patru electroni în nivelul lor de energie exterior - doi s și doi p. Prin urmare, răspunsul corect este 2.

Sarcini de instruire

1. Numărul total de electroni s dintr-un atom de calciu este

1) 20
2) 40
3) 8
4) 6

2. Numărul de electroni p perechi într-un atom de azot este

1) 7
2) 14
3) 3
4) 4

3. Numărul de electroni S nepereche dintr-un atom de azot este egal cu

1) 7
2) 14
3) 3
4) 4

4. Numărul de electroni din nivelul energetic exterior al unui atom de argon este

1) 18
2) 6
3) 4
4) 8

5. Numărul de protoni, neutroni și electroni din atomul 9 4 Be este egal cu

1) 9, 4, 5
2) 4, 5, 4
3) 4, 4, 5
4) 9, 5, 9

6. Distribuția electronilor pe straturile electronice 2; 8; 4 - corespunde unui atom situat în (in)

1) Perioada a 3-a, grupa IA
2) perioada a 2-a, grupa IVA
3) Perioada a 3-a, grupa IVA
4) Perioada a 3-a, grupa VA

7. Un element chimic situat în a 3-a perioadă a grupului VA corespunde unei diagrame a structurii electronice a atomului

1) 2, 8, 6
2) 2, 6, 4
3) 2, 8, 5
4) 2, 8, 2

8. Un element chimic cu configurația electronică 1s 2 2s 2 2p 4 produce o substanță volatilă conexiune cu hidrogen, a cărui formulă

1) EN
2) RO 2
3) RO 3
4) RO 4

9. Numărul de straturi de electroni dintr-un atom al unui element chimic este egal cu

1) numărul său de serie
2) numărul grupului
3) numărul de neutroni din nucleu
4) numărul perioadei

10. Numărul de electroni exteriori din atomii elementelor chimice din principalele subgrupe este egal cu

1) numărul de serie al elementului
2) numărul grupului
3) numărul de neutroni din nucleu
4) numărul perioadei

11. Doi electroni se găsesc în stratul exterior de electroni al atomilor fiecărui element chimic din serie

1) El, Be, Ba
2) Mg, Si, O
3) C, Mg, Ca
4) Ba, Sr, B

12. Un element chimic a cărui formulă electronică este 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 formează un oxid de compoziție

1) Li2O
2) MgO
3) K2O
4) Na2O

13. Numărul de straturi de electroni și numărul de electroni p dintr-un atom de sulf sunt egale cu

1) 2, 6
2) 3, 4
3) 3, 16
4) 3, 10

14. Configurația electronică ns 2 np 4 corespunde atomului

1) clor
2) sulf
3) magneziu
4) siliciu

15. Electronii de valență ai atomului de sodiu în starea fundamentală sunt localizați în subnivelul energetic

1) 2s
2) 2p
3) 3s
4) 3p

16. Atomii de azot și fosfor au

1) același număr de neutroni
2) același număr de protoni
3) aceeași configurație a stratului electronic exterior

17. Atomii de calciu și calciu au același număr de electroni de valență.

1) potasiu
2) aluminiu
3) beriliu
4) bor

18. Atomii de carbon și fluor au

1) același număr de neutroni
2) același număr de protoni
3) același număr de straturi electronice
4) același număr de electroni

19. Un atom de carbon în starea sa fundamentală are numărul de electroni nepereche

1) 1
3) 3
2) 2
4) 4

20. Într-un atom de oxigen în starea fundamentală, numărul de electroni perechi este egal cu

O reprezentare convențională a distribuției electronilor într-un nor de electroni pe niveluri, subnivele și orbiti se numește formula electronică a atomului.

Reguli bazate pe|pe baza| care|care| make up|preda| formule electronice

1. Principiul energiei minime: cu cât sistemul are mai puțină energie, cu atât este mai stabil.

2. regula lui Klechkovsky: distribuția electronilor între nivelurile și subnivelurile noului de electroni are loc în ordinea crescătoare a valorii sumei numerelor cuantice principale și orbitale (n + 1). În cazul egalității valorilor (n + 1), subnivelul care are valoarea n mai mică este completat mai întâi.

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 Numărul nivelului n 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 7 Orbital 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 număr cuantic

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

seria Klechkovsky

1* - vezi tabelul nr. 2.

3. regula lui Hund: la umplerea orbitalilor unui subnivel nivel inferior energia corespunde cu plasarea electronilor cu spini paraleli.

Compilare|pase| formule electronice

Seria potențială: 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

seria Klechkovsky

Ordinea de umplere Electronică 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.

Formula electronică 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 d 10 4s 2 p 6 d 10 f 14 5s 2 p 6 d 10 f 14 6s 2 p 6 d 10 f 14 7s 2 p 6 d 10 f 14 8...

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

Conținutul informațional al formulelor electronice

1. Poziția elementului în periodic|periodic| sistem.

2. Grade posibile| oxidarea elementului.

3. Caracterul chimic al elementului.

4. Compozitie|depozit| și proprietățile conexiunilor elementelor.

Poziția elementului în perioada periodică|periodic|Sistemul lui D.I. Mendeleev:

A) numărul perioadei, în care se află elementul, corespunde numărului de niveluri pe care se află electronii;

b) număr de grup, căruia îi aparține un element dat, este egală cu suma electronilor de valență. Electronii de valență pentru atomii elementelor s și p sunt electroni ai nivelului exterior; pentru d – elemente acestea sunt electroni ai nivelului exterior și subnivelul neumplut al nivelului anterior.

V) familie electronică determinată de simbolul subnivelului la care ajunge ultimul electron (s-, p-, d-, f-).

G) subgrup determinată de apartenența la familia electronică: elementele s - și p - ocupă subgrupele principale, iar d - elementele - secundare, f - elementele ocupă secțiuni separate în partea inferioară a tabelului periodic (actinide și lantanide).

2. Grade posibile| oxidarea elementelor.

Stare de oxidare este sarcina pe care o dobândește un atom atunci când renunță sau câștigă electroni.

Atomii care donează electroni dobândesc o sarcină pozitivă, care este egală cu numărul de electroni cedați (sarcina de electroni (-1)

Z E 0 – ne  Z E + n

Atomul care a cedat electroni se transformă în cation(ion încărcat pozitiv). Procesul de îndepărtare a unui electron dintr-un atom se numește proces de ionizare. Energia necesară pentru realizarea acestui proces se numește energie de ionizare ( Eion, eV).

Primii care sunt separați de atom sunt electronii nivelului exterior, care nu au o pereche în orbital - nepereche. În prezența orbitalilor liberi într-un singur nivel, sub influența energiei externe, electronii care au format perechi la acest nivel sunt nepereche și apoi separați toți împreună. Procesul de deconectare, care are loc ca urmare a absorbției unei părți de energie de către unul dintre electronii unei perechi și a tranziției sale la un subnivel superior, se numește proces de excitare.

Cel mai mare număr de electroni pe care îi poate dona un atom este egal cu numărul de electroni de valență și corespunde numărului grupului în care se află elementul. Sarcina pe care o dobândește un atom după ce își pierde toți electronii de valență se numește cea mai mare stare de oxidare atom.

Atomii elementelor care au de la 4 la 7 electroni la nivel extern realizează o stare stabilă energetic nu numai prin donarea de electroni, ci și prin adăugarea acestora. Ca rezultat, se formează un nivel (.ns 2 p 6) - o stare stabilă de gaz inert.

Atomul care a adăugat electroni dobândește negativgradoxidare– sarcina negativa, care este egala cu numarul de electroni acceptati.

Z E 0 + ne  Z E - n

Numărul de electroni pe care îi poate adăuga un atom este egal cu numărul (8 –N|), unde N este numărul grupului în care|care| element (sau numărul de electroni de valență) situat.

Procesul de adăugare de electroni la un atom este însoțit de eliberarea de energie, care se numește afinitate pentru electron (Esafinitate,eB).

Structura învelișurilor electronice ale atomilor elementelor primelor patru perioade: $s-$, $p-$ și $d-$elemente. Configurația electronică a unui atom. Stările fundamentale și excitate ale atomilor

Conceptul de atom a apărut în lumea antică pentru a desemna particule de materie. Tradus din greacă, atom înseamnă „indivizibil”.

Electronii

Fizicianul irlandez Stoney, pe baza experimentelor, a ajuns la concluzia că electricitatea este transferată particule minuscule, existent în atomii tuturor elementelor chimice. În 1891 $, domnul Stoney a propus să numească aceste particule electroni, care înseamnă „chihlimbar” în greacă.

La câțiva ani după ce electronul și-a primit numele, fizicianul englez Joseph Thomson și fizicianul francez Jean Perrin au demonstrat că electronii poartă o sarcină negativă. Aceasta este cea mai mică sarcină negativă, care în chimie este luată ca unitate $(–1)$. Thomson a reușit chiar să determine viteza electronului (este egală cu viteza luminii - 300.000 $ km/s) și masa electronului (este de $1836$ ori mai mică decât masa unui atom de hidrogen).

Thomson și Perrin au conectat polii unei surse de curent cu două plăci metalice - un catod și un anod, lipite într-un tub de sticlă din care a fost evacuat aerul. Când s-a aplicat o tensiune de aproximativ 10 mii de volți plăcilor electrodului, o descărcare luminoasă a fulgerat în tub, iar particulele au zburat de la catod (polul negativ) la anod (polul pozitiv), pe care oamenii de știință l-au numit prima dată. raze catodice, și apoi a aflat că era un flux de electroni. Electronii care lovesc substanțele speciale, cum ar fi cele de pe ecranul televizorului, provoacă o strălucire.

S-a tras concluzia: electronii scapă din atomii materialului din care este făcut catodul.

Electronii liberi sau fluxul lor pot fi obținuți în alte moduri, de exemplu, prin încălzirea unui fir metalic sau prin luminarea metalelor formate din elemente din subgrupul principal al grupului I al tabelului periodic (de exemplu, cesiu).

Starea electronilor într-un atom

Starea unui electron într-un atom este înțeleasă ca totalitatea informațiilor despre energie anumit electron în spaţiu, în care se află. Știm deja că un electron dintr-un atom nu are o traiectorie de mișcare, adică. putem vorbi doar despre probabilități amplasarea acestuia în spațiul din jurul nucleului. Poate fi situat în orice parte a acestui spațiu care înconjoară nucleul, iar setul de poziții diferite este considerat ca un nor de electroni cu o anumită densitate de sarcină negativă. Figurat, acest lucru poate fi imaginat astfel: dacă ar fi posibil să se fotografieze poziția unui electron într-un atom după sutimi sau milioane de secundă, ca într-un finisaj foto, atunci electronul din astfel de fotografii ar fi reprezentat ca un punct. Dacă ar fi suprapuse nenumărate astfel de fotografii, imaginea ar fi cea a unui nor de electroni cu cea mai mare densitate acolo unde există cele mai multe dintre aceste puncte.

Figura arată o „tăiere” a unei astfel de densități de electroni într-un atom de hidrogen care trece prin nucleu, iar linia întreruptă conturează sfera în care probabilitatea de a detecta un electron este de $90%$. Conturul cel mai apropiat de nucleu acoperă o regiune a spațiului în care probabilitatea de a detecta un electron este $10%$, probabilitatea de a detecta un electron în interiorul celui de-al doilea contur din nucleu este $20%$, în interiorul celui de-al treilea este $≈30% $, etc. Există o oarecare incertitudine în starea electronului. Pentru a caracteriza această stare specială, fizicianul german W. Heisenberg a introdus conceptul de principiul incertitudinii, adică a arătat că este imposibil să se determine simultan și cu precizie energia și locația unui electron. Cu cât energia unui electron este determinată mai precis, cu atât poziția sa este mai incertă și invers, după ce s-a determinat poziția, este imposibil să se determine energia electronului. Intervalul de probabilitate pentru detectarea unui electron nu are limite clare. Cu toate acestea, este posibil să selectați un spațiu în care probabilitatea de a găsi un electron este maximă.

Spațiul din jurul nucleului atomic în care este cel mai probabil să se găsească un electron se numește orbital.

Conține aproximativ 90%$ din norul de electroni, ceea ce înseamnă că aproximativ 90%$ din timpul în care electronul se află în această parte a spațiului. Pe baza formei lor, există patru tipuri cunoscute de orbitali, care sunt desemnați prin literele latine $s, p, d$ și $f$. O reprezentare grafică a unor forme de orbitali de electroni este prezentată în figură.

Cea mai importantă caracteristică a mișcării unui electron într-un anumit orbital este energia legării acestuia cu nucleul. Electronii cu valori energetice similare formează un singur stratul de electroni, sau nivel de energie. Nivelurile de energie sunt numerotate începând de la nucleu: $1, 2, 3, 4, 5, 6$ și $7$.

Numărul întreg $n$ care denotă numărul nivelului de energie se numește număr cuantic principal.

Caracterizează energia electronilor care ocupă un anumit nivel de energie. Electronii din primul nivel energetic, cel mai aproape de nucleu, au cea mai mică energie. În comparație cu electronii de primul nivel, electronii de nivelurile ulterioare sunt caracterizați de o cantitate mare de energie. În consecință, electronii de la nivelul exterior sunt legați cel mai puțin strâns de nucleul atomic.

Numărul de niveluri de energie (straturi electronice) dintr-un atom este egal cu numărul perioadei din sistemul D.I Mendeleev căruia îi aparține elementul chimic: atomii elementelor din prima perioadă au un singur nivel de energie; a doua perioadă - două; a șaptea perioadă - șapte.

Cel mai mare număr de electroni la un nivel de energie este determinat de formula:

unde $N$ este numărul maxim de electroni; $n$ este numărul de nivel sau numărul cuantic principal. În consecință: la primul nivel energetic cel mai apropiat de nucleu nu pot exista mai mult de doi electroni; pe al doilea - nu mai mult de $8$; pe a treia - nu mai mult de $18$; pe a patra - nu mai mult de $32$. Și cum sunt, la rândul lor, aranjate nivelurile de energie (straturile electronice)?

Începând de la al doilea nivel energetic $(n = 2)$, fiecare dintre niveluri este împărțit în subniveluri (substraturi), ușor diferite unele de altele în energia de legare cu nucleul.

Numărul de subniveluri este egal cu valoarea numărului cuantic principal: primul nivel de energie are un subnivel; al doilea - doi; a treia - trei; al patrulea - patru. Subnivelurile, la rândul lor, sunt formate din orbitali.

Fiecare valoare de $n$ corespunde unui număr de orbitali egal cu $n^2$. Conform datelor prezentate în tabel, se poate urmări legătura dintre numărul cuantic principal $n$ și numărul de subniveluri, tipul și numărul de orbitali și numărul maxim de electroni la subnivel și nivel.

Numărul cuantic principal, tipurile și numărul de orbitali, numărul maxim de electroni în subnivele și niveluri.

Nivel de energie $(n)$	Numărul de subniveluri egal cu $n$	Tip orbital	Numărul de orbitali		Numărul maxim de electroni
			în subnivel	în nivel egal cu $n^2$	în subnivel	la un nivel egal cu $n^2$
$K(n=1)$	$1$	$1s$	$1$	$1$	$2$	$2$
$L(n=2)$	$2$	2 s$	$1$	$4$	$2$	$8$
		$2p$	$3$		$6$
$M(n=3)$	$3$	3 s$	$1$	$9$	$2$	$18$
		3p$	$3$		$6$
		$3d$	$5$		$10$
$N(n=4)$	$4$	4 s$	$1$	$16$	$2$	$32$
		$4p$	$3$		$6$
		4d$	$5$		$10$
		$4f$	$7$		$14$

Subnivelurile sunt de obicei notate cu litere latine, precum și forma orbitalilor din care constau: $s, p, d, f$. Asa de:

$s$-subnivel - primul subnivel al fiecărui nivel energetic cel mai apropiat de nucleul atomic, este format dintr-un $s$-orbital;
$p$-subnivel - al doilea subnivel al fiecăruia, cu excepția primului, nivelul energetic, este format din trei $p$-orbitali;
$d$-subnivel - al treilea subnivel al fiecăruia, începând cu al treilea, nivelul energetic, este format din cinci $d$-orbitali;
Subnivelul $f$ al fiecăruia, începând de la al patrulea nivel de energie, este format din șapte $f$-orbitali.

Nucleul atomic

Dar nu numai electronii fac parte din atomi. Fizicianul Henri Becquerel a descoperit că mineral natural, care conține o sare de uraniu, emite și radiații necunoscute, expunând filme fotografice care sunt protejate de lumină. Acest fenomen a fost numit radioactivitate.

Există trei tipuri de raze radioactive:

$α$-razele, care constau din $α$-particule având o sarcină de $2$ ori mai mare decât sarcina unui electron, dar cu semn pozitiv, și o masă de $4$ ori mai mare decât masa unui atom de hidrogen;
$β$-razele reprezintă un flux de electroni;
Razele $γ$ sunt unde electromagnetice cu masă neglijabilă care nu poartă o sarcină electrică.

Prin urmare, atomul are structura complexa- constă dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni.

Cum este structurat un atom?

În 1910, la Cambridge, lângă Londra, Ernest Rutherford și studenții și colegii săi au studiat împrăștierea particulelor $α$ care treceau prin folie subțire de aur și cădeau pe un ecran. Particulele alfa au deviat de obicei de la direcția inițială cu doar un grad, confirmând aparent uniformitatea și uniformitatea proprietăților atomilor de aur. Și deodată, cercetătorii au observat că unele particule $α$ și-au schimbat brusc direcția traseului, ca și cum ar întâlni un fel de obstacol.

Prin plasarea unui ecran în fața foliei, Rutherford a reușit să detecteze chiar și acele cazuri rare în care particulele $α$, reflectate de atomii de aur, zburau în direcția opusă.

Calculele au arătat că fenomenele observate ar putea apărea dacă întreaga masă a atomului și toată sarcina lui pozitivă ar fi concentrate într-un nucleu central minuscul. După cum sa dovedit, raza nucleului este de 100.000 de ori mai mică decât raza întregului atom, regiunea în care se află electronii cu sarcină negativă. Dacă aplicăm o comparație figurativă, atunci întregul volum al unui atom poate fi asemănat cu stadionul din Luzhniki, iar nucleul poate fi asemănat cu o minge de fotbal situată în centrul terenului.

Un atom al oricărui element chimic este comparabil cu un mic sistem solar. Prin urmare, acest model al atomului, propus de Rutherford, se numește planetar.

Protoni și Neutroni

Se pare că micul nucleu atomic, în care este concentrată întreaga masă a atomului, este format din două tipuri de particule - protoni și neutroni.

Protoni au o sarcină egală cu sarcina electronilor, dar opus în semnul $(+1)$, și o masă egală cu masa atomului de hidrogen (se ia ca unitate în chimie). Protonii sunt desemnați prin semnul $↙(1)↖(1)p$ (sau $p+$). Neutroni nu poartă o sarcină, sunt neutre și au masa egală cu masa unui proton, adică. $1$. Neutronii sunt desemnați prin semnul $↙(0)↖(1)n$ (sau $n^0$).

Protonii și neutronii împreună se numesc nucleonii(din lat. nucleu- miez).

Se numește suma numărului de protoni și neutroni dintr-un atom numar de masa. De exemplu, numărul de masă al unui atom de aluminiu este:

Deoarece masa electronului, care este neglijabil de mică, poate fi neglijată, este evident că întreaga masă a atomului este concentrată în nucleu. Electronii sunt desemnați după cum urmează: $e↖(-)$.

Deoarece atomul este neutru din punct de vedere electric, este, de asemenea, evident că că numărul de protoni și electroni dintr-un atom este același. Este egal cu numărul atomic al elementului chimic, atribuit acestuia în Tabelul Periodic. De exemplu, nucleul unui atom de fier conține $26$ protoni, iar $26$ electroni se învârt în jurul nucleului. Cum se determină numărul de neutroni?

După cum se știe, masa unui atom este formată din masa de protoni și neutroni. Cunoscând numărul de serie al elementului $(Z)$, i.e. numărul de protoni și numărul de masă $(A)$, egal cu suma numerelor de protoni și neutroni, numărul de neutroni $(N)$ poate fi găsit folosind formula:

De exemplu, numărul de neutroni dintr-un atom de fier este:

$56 – 26 = 30$.

Tabelul prezintă principalele caracteristici ale particulelor elementare.

Caracteristicile de bază ale particulelor elementare.

Izotopi

Varietățile de atomi ai aceluiași element care au aceeași sarcină nucleară, dar numere de masă diferite sunt numite izotopi.

Cuvânt izotop constă din două cuvinte grecești:isos- identice şi topos- loc, înseamnă „ocupând un loc” (celulă) în Tabelul Periodic al Elementelor.

Elementele chimice găsite în natură sunt un amestec de izotopi. Astfel, carbonul are trei izotopi cu mase $12, 13, 14$; oxigen - trei izotopi cu mase $16, 17, 18 etc.

De obicei, masa atomică relativă a unui element chimic dată în Tabelul periodic este valoarea medie a maselor atomice ale unui amestec natural de izotopi ai unui element dat, ținând cont de abundența lor relativă în natură, deci de valorile atomice. masele sunt destul de des fracționate. De exemplu, atomii naturali de clor sunt un amestec de doi izotopi - $35$ (există $75%$ în natură) și $37$ (există $25%$ în natură); prin urmare, masa atomică relativă a clorului este de $35,5$. Izotopii clorului se scriu după cum urmează:

$↖(35)↙(17)(Cl)$ și $↖(37)↙(17)(Cl)$

Proprietățile chimice ale izotopilor de clor sunt exact aceleași, ca și izotopii majorității elementelor chimice, de exemplu potasiu, argon:

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

Cu toate acestea, izotopii de hidrogen variază foarte mult în proprietăți datorită creșterii multiple dramatice a masei lor atomice relative; au fost chiar repartizaţi nume individualeși simboluri chimice: protium - $↖(1)↙(1)(H)$; deuteriu - $↖(2)↙(1)(H)$, sau $↖(2)↙(1)(D)$; tritiu - $↖(3)↙(1)(H)$ sau $↖(3)↙(1)(T)$.

Acum putem da o definiție modernă, mai riguroasă și științifică a unui element chimic.

Un element chimic este o colecție de atomi cu aceeași sarcină nucleară.

Structura învelișurilor electronice ale atomilor elementelor primelor patru perioade

Să luăm în considerare afișarea configurațiilor electronice ale atomilor elementelor în funcție de perioadele sistemului D.I.

Elemente ale primei perioade.

Diagramele structurii electronice a atomilor arată distribuția electronilor de-a lungul straturilor electronice (nivelurile de energie).

Formulele electronice ale atomilor arată distribuția electronilor între nivelurile și subnivelurile de energie.

Formulele electronice grafice ale atomilor arată distribuția electronilor nu numai între niveluri și subniveluri, ci și între orbiti.

Într-un atom de heliu, primul strat de electroni este complet - conține $2$ electroni.

Hidrogenul și heliul sunt elemente $s$ orbitalul $s$ al acestor atomi este umplut cu electroni.

Elemente ale perioadei a doua.

Pentru toate elementele din a doua perioadă, primul strat de electroni este umplut, iar electronii umplu orbitalii $s-$ și $p$ ai celui de-al doilea strat de electroni în conformitate cu principiul energiei minime (întâi $s$ și apoi $p$ ) și regulile Pauli și Hund.

În atomul de neon, al doilea strat de electroni este complet - conține $8$ electroni.

Elemente ale perioadei a treia.

Pentru atomii elementelor din a treia perioadă, primul și al doilea strat de electroni sunt completați, astfel încât al treilea strat de electroni este umplut, în care electronii pot ocupa nivelurile 3s-, 3p- și 3d-sub.

Structura învelișurilor electronice ale atomilor elementelor din perioada a treia.

Atomul de magneziu își completează orbitalul de electroni de $3,5$. $Na$ și $Mg$ sunt elemente $s$.

În aluminiu și elementele ulterioare, subnivelul $3d$ este umplut cu electroni.

$↙(18)(Ar)$ Argon

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

Un atom de argon are $8$ electroni în stratul său exterior (al treilea strat de electroni). Pe măsură ce stratul exterior este finalizat, dar în total în cel de-al treilea strat de electroni, după cum știți deja, pot exista 18 electroni, ceea ce înseamnă că elementele din a treia perioadă au orbitali $3d$ neumpluți.

Toate elementele de la $Al$ la $Ar$ sunt $р$ -elemente.

$s-$ și $p$ -elemente formă principalele subgrupuriîn Tabelul Periodic.

Elemente ale perioadei a patra.

Atomii de potasiu și calciu au un al patrulea strat de electroni și subnivelul $4s$ este umplut, deoarece are o energie mai mică decât subnivelul $3d$. Pentru a simplifica formulele electronice grafice ale atomilor elementelor din perioada a patra:

Să notăm formula electronică grafică convențională a argonului astfel: $Ar$;
Nu vom descrie subniveluri care nu sunt umplute cu acești atomi.

$K, Ca$ - $s$ -elemente, incluse în principalele subgrupe. Pentru atomii de la $Sc$ la $Zn$, subnivelul 3d este umplut cu electroni. Acestea sunt elemente de $3d$. Sunt incluși în subgrupuri laterale, stratul lor exterior de electroni este umplut, ei sunt clasificați ca elemente tranzitorii.

Acordați atenție structurii carcaselor electronice ale atomilor de crom și cupru. În ele, un electron „eșuează” de la subnivelul $4s-$ la $3d$, ceea ce se explică prin stabilitatea energetică mai mare a configurațiilor electronice rezultate $3d^5$ și $3d^(10)$:

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

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

Simbol element, număr de serie, nume	Schema structurii electronice	Formula electronica	Formula electronică grafică
$↙(19)(K)$ Potasiu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$
$↙(20)(C)$ Calciu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$
$↙(21)(Sc)$ Scandiu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ sau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$
$↙(22)(Ti)$ Titan		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ sau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$
$↙(23)(V)$ Vanadiu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ sau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$
$↙(24)(Cr)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ sau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$
$↙(29)(Cu)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ sau $1s^2(2)s^2(2) )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$
$↙(30)(Zn)$ Zinc		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ sau $1s^2(2)s^2(2) )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$
$↙(31)(Ga)$ Galiu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ sau $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$
$↙(36)(Kr)$ Krypton		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ sau $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$

În atomul de zinc, al treilea strat de electroni este complet - toate subnivelurile $3s, 3p$ și $3d$ sunt umplute în el, cu un total de $18$ electroni.

În elementele care urmează zincului, al patrulea strat de electroni, subnivelul $4p$, continuă să fie umplut. Elemente de la $Ga$ la $Kr$ - $р$ -elemente.

Stratul exterior (al patrulea) al atomului de cripton este complet și are $8$ electroni. Dar, în total, în al patrulea strat de electroni, după cum știți, pot exista electroni de $32$; atomul de cripton are încă neumplute subnivelurile $4d-$ și $4f$.

Pentru elementele din perioada a cincea, subnivelurile sunt completate în următoarea ordine: $5s → 4d → 5p$. Și există și excepții asociate cu „eșecul” electronilor în $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙(46) ) Pd$, $↙(47)Ag$. $f$ apare în perioadele a șasea și a șaptea -elemente, adică elemente pentru care sunt umplute subnivelurile $4f-$ și, respectiv, $5f$ ale celui de-al treilea strat electronic exterior.

$4f$ -elemente numit lantanide.

$5f$ -elemente numit actinide.

Ordinea de umplere a subnivelurilor electronice în atomi de elemente din perioada a șasea: $↙(55)Cs$ și $↙(56)Ba$ - $6s$ elemente; $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-element; $↙(58)Се$ – $↙(71)Lu - 4f$-elemente; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-elemente; $↙(81)T1$ – $↙(86)Rn - 6d$-elemente. Dar și aici există elemente în care ordinea de umplere a orbitalilor electronici este încălcată, ceea ce, de exemplu, este asociat cu o mai mare stabilitate energetică a subnivelurilor $f$ complet umplute la jumătate, adică. $nf^7$ și $nf^(14)$.

În funcție de subnivelul atomului umplut cu electroni, toate elementele, așa cum ați înțeles deja, sunt împărțite în patru familii de electroni sau blocuri:

$s$ -elemente; subnivelul $s$ al nivelului exterior al atomului este umplut cu electroni; $s$-elementele includ hidrogenul, heliul si elementele principalelor subgrupe ale grupelor I si II;
$r$ -elemente; subnivelul $p$ al nivelului exterior al atomului este umplut cu electroni; $p$-elementele includ elemente ale principalelor subgrupe ale grupelor III–VIII;
$d$ -elemente; subnivelul $d$ al nivelului pre-extern al atomului este umplut cu electroni; $d$-elementele includ elemente ale subgrupurilor secundare ale grupelor I–VIII, i.e. elemente de decenii intercalare de perioade mari situate între $s-$ şi $p-$elemente. Se mai numesc si ei elemente de tranziție;
$f$ -elemente; electronii umplu $f-$subnivelul celui de-al treilea nivel exterior al atomului; acestea includ lantanide și actinide.

Configurația electronică a unui atom. Stările fundamentale și excitate ale atomilor

Fizicianul elvețian W. Pauli în 1925 dolari a constatat că un atom nu poate avea mai mult de doi electroni într-un orbital, având spatele opuse (antiparalele) (tradus din engleză ca ax), i.e. posedă proprietăți care pot fi imaginate în mod convențional ca rotația unui electron în jurul axei sale imaginare în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic. Acest principiu se numește principiul Pauli.

Dacă există un electron într-un orbital, acesta se numește nepereche, dacă doi, atunci asta electroni perechi, adică electroni cu spini opuși.

Figura prezintă o diagramă de împărțire a nivelurilor de energie în subniveluri.

$s-$ Orbitală, după cum știți deja, are o formă sferică. Electronul atomului de hidrogen $(n = 1)$ este situat în acest orbital și este nepereche. Din acest motiv ea formula electronica, sau configuratie electronica, este scris astfel: $1s^1$. În formulele electronice, numărul nivelului de energie este indicat de numărul din fața literei $(1...)$, litera latină denotă subnivelul (tipul de orbital), iar numărul scris în dreapta deasupra litera (ca exponent) arată numărul de electroni din subnivel.

Pentru un atom de heliu He, care are doi electroni perechi într-un $s-$orbital, această formulă este: $1s^2$. Învelișul de electroni a atomului de heliu este complet și foarte stabil. Heliul este un gaz nobil. La al doilea nivel de energie $(n = 2)$ există patru orbitali, unul $s$ și trei $p$. Electronii $s$-orbital al doilea nivel ($2s$-orbital) au energie mai mare, deoarece sunt la o distanță mai mare de nucleu decât electronii orbitalului $1s$ $(n = 2)$. În general, pentru fiecare valoare de $n$ există un $s-$orbital, dar cu o sursă corespunzătoare de energie electronică și, prin urmare, cu un diametru corespunzător, crescând pe măsură ce valoarea $n$ crește s-$Orbital, după cum știți deja, are o formă sferică. Electronul atomului de hidrogen $(n = 1)$ este situat în acest orbital și este nepereche. Prin urmare, formula sa electronică, sau configurația electronică, este scrisă după cum urmează: $1s^1$. În formulele electronice, numărul nivelului de energie este indicat de numărul din fața literei $(1...)$, litera latină denotă subnivelul (tipul de orbital), iar numărul scris în dreapta deasupra litera (ca exponent) arată numărul de electroni din subnivel.

Pentru un atom de heliu $He$, care are doi electroni perechi într-un $s-$orbital, această formulă este: $1s^2$. Învelișul de electroni a atomului de heliu este complet și foarte stabil. Heliul este un gaz nobil. La al doilea nivel de energie $(n = 2)$ există patru orbitali, unul $s$ și trei $p$. Electronii $s-$orbitalii de al doilea nivel ($2s$-orbitalii) au o energie mai mare, deoarece sunt la o distanță mai mare de nucleu decât electronii orbitalului $1s$ $(n = 2)$. În general, pentru fiecare valoare a lui $n$ există câte un $s-$orbital, dar cu o sursă corespunzătoare de energie electronică și, prin urmare, cu un diametru corespunzător, crescând pe măsură ce valoarea lui $n$ crește.

$p-$ Orbitală are forma unei gantere, sau a unui opt voluminos. Toți cei trei $p$-orbitali sunt localizați în atom reciproc perpendicular de-a lungul coordonatelor spațiale trasate prin nucleul atomului. Trebuie subliniat încă o dată că fiecare nivel de energie (stratul electronic), începând de la $n= 2$, are trei $p$-orbitali. Pe masura ce valoarea lui $n$ creste, electronii ocupa $p$-orbitali situati la distante mari de nucleu si indreptati de-a lungul axelor $x, y, z$.

Pentru elementele din a doua perioadă $(n = 2)$, se umple mai întâi un $s$-orbital, apoi trei $p$-orbitali; formula electronică $Li: 1s^(2)2s^(1)$. Electronul $2s^1$ este mai slab legat de nucleul atomului, astfel încât atomul de litiu poate renunța cu ușurință la el (după cum vă amintiți evident, acest proces se numește oxidare), transformându-se într-un ion de litiu $Li^+$ .

În atomul de beriliu Be, al patrulea electron se află și el în orbital $2s$: $1s^(2)2s^(2)$. Cei doi electroni exteriori ai atomului de beriliu se desprind usor - $B^0$ este oxidat in cationul $Be^(2+)$.

În atomul de bor, al cincilea electron ocupă orbitalul $2p$: $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$. În continuare, atomii $C, N, O, F$ sunt umpluți cu $2p$-orbitali, care se termină cu neonul de gaz nobil: $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$.

Pentru elementele celei de-a treia perioade, orbitalii $3s-$ și, respectiv, $3p$ sunt completați. Cinci $d$-orbitali de al treilea nivel rămân liberi:

$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,

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

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

Uneori, în diagramele care prezintă distribuția electronilor în atomi, este indicat doar numărul de electroni la fiecare nivel de energie, adică. scrieți formule electronice abreviate ale atomilor elementelor chimice, spre deosebire de formulele electronice complete date mai sus, de exemplu:

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

Pentru elementele de perioade mari (a patra și a cincea), primii doi electroni ocupă orbitali $4s-$ și $5s$, respectiv: $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$ $↙(38)Sr 2 , 8, 18, 8, 2$. Pornind de la al treilea element al fiecărei perioade majore, următorii zece electroni vor merge la orbitalii anteriori $3d-$ și, respectiv, $4d-$(pentru elementele subgrupurilor laterale): $↙(23)V 2, 8, 11 , 2;$ $↙( 26)Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2$. De regulă, când este completat subnivelul $d$ anterior, subnivelul exterior ($4р-$ și, respectiv, $5р-$) $р-$, va începe să fie completat: $↙(33)As 2, 8 , 18, 5;$ $ ↙(52)Te 2, 8, 18, 18, 6$.

Pentru elemente de perioade mari - a șasea și a șaptea incompletă - nivelurile și subnivelurile electronice sunt umplute cu electroni, de regulă, astfel: primii doi electroni intră în $s-$subnivelul exterior: $↙(56)Ba 2, 8 , 18, 18, 8, 2;$ $↙(87)Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; următorul electron (pentru $La$ și $Ca$) la subnivelul $d$ anterior: $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ și $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.

Apoi, următorii $14$ electroni vor merge la al treilea nivel de energie exterior, la $4f$ și $5f$ ai lantanidelor și respectiv ai actinidelor: $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2; $ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$.

Apoi al doilea nivel de energie externă ($d$-subnivel) al elementelor subgrupurilor laterale va începe să se acumuleze din nou: $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙(104)Rf 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2$. Și în sfârșit, numai după ce subnivelul $d$ este complet umplut cu zece electroni, subnivelul $p$ va fi umplut din nou: $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$.

Foarte des, structura învelișurilor electronice ale atomilor este descrisă folosind energie sau celule cuantice - așa-numitele formule electronice grafice. Pentru această notație se folosește următoarea notație: fiecare celulă cuantică este desemnată de o celulă care corespunde unui orbital; Fiecare electron este indicat de o săgeată corespunzătoare direcției de spin. Când scrieți o formulă electronică grafică, ar trebui să vă amintiți două reguli: principiul Pauli, conform căreia nu pot exista mai mult de doi electroni într-o celulă (orbital), dar cu spin antiparalel, și F. regula lui Hund, conform căreia electronii ocupă celulele libere întâi pe rând și au aceeași valoare de spin și abia apoi se perechează, dar spinii, conform principiului Pauli, vor fi în direcții opuse.

Popular în categoria: