 |
Электронное строение атомов элементов первых четырех периодов таблицы Д.И. Менделеева
|
|
|
|
Строение электронной оболочки атома. Электронное строение атомов элементов первых четырех периодов таблицы Д.И. Менделеева. Расчет количества протонов, нейтронов и электронов в атоме. Квантовые числа, типы электронных орбиталей, правило Хунда, принцип Паули, правила Клечковского.
Сердце атома — это его ядро. Вокруг него располагаются электроны. В начале XX в. была принята планетарная модель строения атома, согласно которой вокруг очень малого по размерам положительного ядра движутся электроны. Электроны, двигаясь вокруг ядра атома, образуют в совокупности его электронную оболочку. Чем ближе электроны к ядру, тем они прочнее связаны с ним, и их труднее вырвать из электронной оболочки, а вот чем дальше они от ядер, тем легче их оторвать. Очевидно, что по мере удаления от ядра атома запас энергии электрона увеличивается. Каждый электронный слой состоит из электронов с близкими значениями энергии; поэтому электронные слои называют еще энергетическими уровнями. Число энергетических уровней равно номеру периода в таблице Д. И. Менделеева, в котором находится химический элемент. Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома равно номеру группы для химических элементов главных подгрупп. Свойства химических элементов периодически повторяются, так как периодически повторяется строение внешних энергетических уровней у их атомов. Максимальное число электронов, которое может находиться на том или ином энергетическом уровне, определяется по формуле: N = 2n2
Электронное строение атомов элементов первых четырех периодов таблицы Д.И. Менделеева
Элементы I периода: Водород и гелий — s-элементы; у этих атомов заполняется электронами s-орбиталь.
|
|
|
Элементы II периода: У всех элементов второго периода первый электронный слой заполнен, и электроны заполняют s- и р-орбитали второго электронного слоя в соответствии с принципом наименьшей энергии (сначала s, а затем р) и правилами Паули и Хунда.
Элементы III периода: У атомов элементов третьего периода первый и второй электронные слои завершены, поэтому заполняется третий электронный слой, в котором электроны могут занимать 3s-, 3р- и 3d-подуровни.
Элементы IV периода: Это d-элементы. Электронами заполняется d-подуровень предвнешнего уровня атома; к d-элементам относятся элементы побочных подгрупп I—VIII групп. Их также называют переходными элементами.
Число протонов = порядковому номеру элемента в таблице Д. И. Менделеева.
Число нейтронов = атомная масса элемента – порядковый номер элемента
Число электронов = числу протонов в ядре атома и определяется порядковым или атомным номером элемента в таблице.
Квантовый числа:
1. Главное квантовое число (n = периоду)
2. Орбитальное (L). Зависит от формы орбитали
s = 0
p = 1
d = 2
f = 3
3. Магнитное (-L ≤ m ≤ L)
4. Спиновое (s). Только два значения +1/2 или -1/2 (зависит от движения)
если по часовой стрелке, то +1/2
если против часовой стрелки, то -1/2
Типы электронных орбиталей.
s -орбиталь -сферическая атомная орбиталь. Она самая устойчивая и располагается довольно близко к ядру.
Чем больше энергия электрона в атоме, тем быстрее он вращается, тем сильнее вытягивается область его пребывания и превращается в p -орбиталь:
Электронное облако такой формы может занимать в атоме три положения вдоль осей координат пространства x, y и z.
d -орбитали (а их может быть уже пять) одинаковы по энергии, но по-разному расположены в пространстве. Да и по форме, напоминающей перевязанную лентами подушечку, одинаковы только четыре.
А пятая - вроде гантели, продетой в бублик.
|
|
|
Электронных облаков с одинаковой энергией, которым присвоено имя f -орбиталей, может быть уже семь. Они тоже различны по форме и по-разному ориентированы в пространстве.
Правило Хунда: наиболее устойчивое состояние атома является такое, при котором в пределах одного подуровня атом обладает максимально возможным числом неспаренных электронов. Такое наиболее устойчивое состояние атома называется основным состоянием.
Принцип Паули: на каждой орбитали может находиться не более двух электронов. Если на орбитали находится один электрон, то он называется неспаренным, а если два, то их называют электронной парой.
Правила Клечковского:
1. Заполнение орбиталей происходит от орбиталей с меньшим значением суммы главного квантового числа и орбитального числа (n+l) к орбиталям с большим значением этой суммы
2. При одинаковых значениях суммы n+l заполнение происходит в направлении возрастания главного квантового числа
|
|
|
