Распределение электрона в многоэлектронном атоме на примере рентгения Rf (111 элемент)

Распределение электронов в многоэлектронных атомах основано на трех положениях: принципе максимальной энергетической выгоды, принципе Паули и правиле Хунда.

Принцип максимальной энергетической выгоды заключается в том, что электрон в первую очередь распределяется в пределах электронной подоболочки с наинизшей (энергия отрицательна) энергией.

Тип электронной подоболочки определяется по правилу Клечковского.

Принцип Паули состоит в том, что в атоме не может быть даже двух электронов, имеющих одинаковый набор всех четырех квантовых чисел. Поскольку электрон может характеризоваться только одним набором квантовых чисел n, l, m и ms, вытекает, что в одной АО (квантовой ячейке), которая задана тремя квантовыми числами n, l и m, может разместиться только два электрона -по числу возможных значений ms = ± 1/2.

Поэтому количество электронов на одной АО - два. Максимальное количество электронов на подоболочке равно 2(2*l+1). Максимальное количество электронов на оболочке равно 2*n2.

Наличие пары электронов на АО или в квантовой ячейке условно изображается стрелками с противоположными направлениями, что отвечает разным значениям ms. Так наличие двух электронов на одной 2p - АО запишется как 2p2, где верхний индекс указывает количество электронов.

Поэтому, как следствие принципа Паули практически используется положение, что в одной квантовой ячейке может разместиться не более двух электронов.

Правило Хунда определяет порядок размещения электронов в пределах электронной подоболочки. Оно, в частности, утверждает, что на электронной подоболочке система электронов стремится распределиться так, чтобы суммарный спин ее по модулю был максимален.

4. Периодическая система Д.И Менделеева и валентные электроны s-, sp-, ds- и f- элементов.

Валентные электроны — электроны, которые участвуют связях, они находятся снаружи.

1 H 1s¹

2 He 1s² 1,2,3,4 - «s» - элементы

3 Li 1s² 2s¹

4 Be 1s² 2s²

5 B 1s² 2s² 2p^{1 –} sp элемент.

21 Sc 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d^{1 –} sd элемент

111 Rg 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s^2..............

к f элементам относятся лантаноиды и актиноиды. Таким образом все элементы таблицы Менделеева с учетом валентных электронов делятся на семейства (s,p,d,f). Отклонения связаны с провалом электронов, с образованием более устойчивой конфигурации.

5. Потенциал ионизации, атомный радиус, относительная электроотрицательность элементов.

2 варианта выражения радиуса атома

1. За R орбитальный принято считать положение главного экстремума на кривой распределения плотности и вероятности нахождения электрона вокруг ядра.

2. Радиус эффективный — в действии (в связи два атома связались в молекулу). За R эффективный считают 1/2 расстояния между центрами двух атомов, связанных в молекулу в ее устойчивом состоянии; выражается А⁰, нм.

I_ион (Е_ион) — потенциал (энергия) ионизация — потенциал (эВ/атом) или энергия (кДж/моль), которые надо приложить к одиночному атому или иону, чтобы оторвать от него электрон.

Al⁰ - 1ẽ → Al¹⁺- 1ẽ → Al²⁺- 1ẽ → Al³⁺

I₁ < I₂ < I₃

Относительная электроотрицательность — показывает способность атома и отдавать и принимать электроны. ЭО=1/2(Е_ион +А) Электроотрицательность определяется относительно Li, для которого электроотрицательность условно принимается равной 0. ОЭО(С)=2,5 (О)=3,5 F=4 — самый ЭО элемент.