 |
Заселение атомных орбиталей электронами. Правило минимума энергии, принцип Паули и правило Хунда
|
|
|
|
Строение атома
Атом – мельчайшая, химически неделимая частица.
Атом состоит из ядра и электронов. Ядро очень маленькое, оно находится в центре, вокруг него на семи энергетических уровнях расположены электроны. +)))))) )
Ядро заряжено положительно, электроны отрицательно, они притягиваются. В целом атом нейтрален.
Химический элемент – это вид атомов с одинаковым ядра.
Заряд ядра соответствует порядковому номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева.
Максимальное число электронов на уровне =2n2, где n – номер уровня
+ Z )2) 8 )18) 32 ) 50 ) )
Значит, на первом уровне может находиться не более 2 электронов, на втором — не более 8, на третьем — не более 18 и т. д.
Электроны заражены отрицательно и, как одноименно заряженные частицы, будут отталкиваться, поэтому распределяются по энергетическим подуровням, на которых расположены «квартирки» - орбитали.
Каждый электрон находится на своей орбитали. Чем больше энергия электрона, тем больше по размеру его орбиталь, и тем дальше он находится от ядра.
Энергетические уровни нумеруют, начиная с самого близкого к ядру.
В атоме водорода — один электрон, и он распола-гается на первом энергетическом уровне:
H1)1.
В атоме гелия — два электрона. Первый энергетический уровень у гелия завершён, так как он не может содержать более двух электронов:
He2)2.
В атоме лития — три электрона. Два из них находятся на первом уровне. Третий электрон имеет большую энергию и движется дальше от ядра. В атоме лития появляется второй энергетический уровень:
Li3)2)1.
У следующих элементов второго периода электроны добавляются на второй уровень:
Be4)2)2;
B5)2)3;
C6)2)4;
N7)2)5;
|
|
|
O8)2)6;
F9)2)7;
Ne10)2)8.
У неона второй электронный слой завершён, так как содержит 8 электронов — максимально возможное число.
Заполнение третьего энергетического уровня начинается у атома натрия и завершается у атома аргона:
Na11)2)8)1;
Mg12)2)8)2;
Al13)2)8)3;
Si14)2)8)4;
P15)2)8)5;
S16)2)8)6;
Cl17)2)8)7;
Ar18)2)8)8.
Максимальное количество электронов на третьем слое равно 18, но у элементов третьего периода его заполнение не происходит, потому что внешний электронный слой не может содержать более 8 электронов.
Обрати внимание!
На внешнем электронном слое не может быть более 8 электронов.
У элементов четвёртого периода начинается заполнение четвёртого энергетического уровня:
K19)2)8)8)1;
Ca20)2)8)8)2.
Заселение атомных орбиталей электронами. Правило минимума энергии, принцип Паули и правило Хунда
Заселение атомных орбиталей электронами определяется правилом минимума энергии, принципом Паули и правилом Хунда.
Электроны заселяют атомные орбитали, начиная с подуровня с меньшей энергией. В этом состоит правило минимума энергии. Последовательность в нарастании энергии подуровней такова:
1 s < 2 s < 2 p < 3 s < 3 p < 4 s ≤ 3 d < 4 p < 5 s и так далее…
Согласно расчетам, электрон движется не по какой-то определенной траектории, а может находиться в любой части околоядерного пространства - т.е. можно говорить лишь о вероятности (возможности) его нахождения на определенном расстоянии от ядра.
Электроны в атоме занимают самые энергетически выгодные атомные орбитали (орбитали с минимальной энергией), образуя электронные облака определенной формы.
В случае s -орбитали электронное облако сферическое:
В случае p -орбиталей форма электронного облака гантелеобразная: 
по трем направлениям пространства (вверх-вниз, влево-вправо, вперед-назад)
Внутри атомных орбиталей вероятность нахождения электронов велика; иными словами, имеется высокая электронная плотность. Пространство вне объема орбиталей соответствует малой электронной плотности.
В каждой атомной орбитали может размещаться максимально два электрона (принцип Паули).
|
|
|
При наличии орбиталей с одинаковой энергией (например, трех р -орбиталей одного подуровня) каждая орбиталь заполняется вначале наполовину (и поэтому на р -подуровне не может быть более трех неспаренных электронов), а затем уже полностью, с образованием электронных пар (правило Хунда).
Для изображения электронной конфигурации атома нужно распределить его электроны по подуровням так, чтобы каждой атомной орбитали соответствовала одна квантовая ячейка, и в соответствии с тремя указанными правилами заселения.
|
|
|
