Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


«начени€ орбитального квантового числа: 0 1 2 3 4




 

ѕодуровень: s p d f g

 

ѕри n = 1, l = 0, при n = 2, l = 0, 1, при n = 3, l = 0, 1, 2 и так далее. “аким образом,первый уровень имеет один подуровень: s- подуровень; второй Ц два: s- и р-подуровни; третий Ц три: s-, p-, d- подуровни и так далее. ќтсюда €сно, что номер уровн€ указывает на число подуровней, которыми он располагает. ѕоследовательность подуровней на каждом уровне такова: s-, p-, d-подуровни и так далее.

 

Ёнергетический подуровень Ц это совокупность электронных состо€ний, характеризующихс€ определенным набором квантовых чисел n и l.

 

—осто€ние электрона характеризуетс€ определенными значени€ми главного и орбитального квантовых чисел. Ќапример: запись 3р говорит о том, что электрон находитс€ на третьем энергетическом уровне на р-подуровне.

≈сли l = 0, то область пространства (электронное облако), где веро€тность нахождени€ электрона будет наивысшей, представл€ет собой сферу (s-облако). ≈сли l = 1, то область наиболее веро€тного нахождени€ электрона представл€ет собой объемную выт€нутую восьмерку (р-облако); при l = 2 така€ область пространства представл€ет собой объемный четырехлистник (d-облако).

“ретьим квантовым числом €вл€етс€ магнитное квантовое число m, оно характеризует число способов взаимной ориентации электронных облаков (орбиталей) в пространстве. ћагнитное квантовое число зависит от значений орбитального квантового числа: m = -l Е 0 Е+l. —ледовательно, дл€ каждого l магнитное число m принимает (2l + 1) значений (каждому значению l соответствует р€д значений магнитного квантового числа, которые мен€ютс€ от Цl до +l, включа€ 0). „исло значений магнитного квантового числа показывает число ориентаций электронного облака в пространстве, которые равны числу орбиталей на данном подуровне.

≈сли l = 0 (s), то m = 0, магнитное квантовое число имеет одно значение при данном значении орбитального квантового числа, следовательно, на s-подуровне имеетс€ только одна орбиталь. ѕри l = 1 (p), m = -1, 0, 1. “аким образом, р-подуровень состоит из трех орбиталей. јналогичные рассуждени€ можно провести и дл€ других значений орбитального квантового числа. ¬се орбитали, принадлежащие одному подуровню, имеют одинаковую энергию и называютс€ вырожденными.

ќбщее число орбиталей, из которых состоит любой энергетический уровень (квантовый слой), равно n2, а число орбиталей, составл€ющих подуровень, равно (2l + 1).

“еперь мы можем дать следующее определение орбитали:

—осто€ние электрона в атоме, характеризующеес€ определенными значени€ми квантовых чисел n, l и m, т.е. определенными размерами, формой и ориентацией в пространстве электронного облака, называетс€ атомной электронной орбиталью

„етвертым квантовым числом €вл€етс€ спиновое квантовое число (s), которое характеризует собственный механический момент электрона, св€занный с вращением электрона вокруг собственной оси при его движении вокруг €дра. Ёто число может иметь только два значени€ либо +1/2, либо Ц1/2 (электрон может вращатьс€ либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки).

 

 

ѕќ–яƒќ  «јѕќЋЌ≈Ќ»я ЁЋ≈ “–ќЌјћ» ”–ќ¬Ќ≈…, ѕќƒ”–ќ¬Ќ≈… » ќ–Ѕ»“јЋ≈… ј“ќћј

 

—труктура атома с распределенными по уровн€м, подуровн€м и орбитал€м электронами называетс€ электронной конфигурацией атома. Ёлектронную конфигурацию записывают с помощью электронной формулы. Ќапример: запись 1s1 означает, что электрон находитс€ на первом энергетическом уровне (1 это значение главного квантового числа), на s-подуровне (буквой s ''кодируют'' значение орбитального квантового числа равное 0 (l = 0), а цифра 1 над буквой s показывает число электронов. Ёто электронна€ формула атома водорода.  аков же пор€док заселени€ уровней, подуровней и орбиталей атома многоэлектронного? –аспределение электронов в атоме, который находитс€ в основном состо€нии, определ€етс€ зар€дом €дра атома. Ёлектроны засел€ют уровни, подуровни и орбитали атома в соответствии со следующими принципами.

 

1. ѕринцип минимальной энергии.

 

ќсновному (или устойчивому) состо€нию атома соответствует минимальна€ суммарна€ энерги€ электронов.

 

≈сли атому сообщать энергию, то он переходит в возбужденное состо€ние. ¬ возбужденном состо€нии атом неустойчив, в нем он существует примерно 10-8 сек, а затем переходит в основное состо€ние, излуча€ при этом квант энергии. Ёнерги€ уровней и подуровней увеличиваетс€ в соответствии со схемой:

 

E(1s)ЛE(2s)ЛE(2p)ЛE(3s)ЛE(3p)ЛE(4s)ЛE(3d)ЛE(4p)ЛE(5s)ЛE(4d)ЛE(5p)ЛE(6s)ЛE(4f)ЛE(5d).

 

¬ невозбужденном состо€нии атома каждый новый электрон попадает на тот уровень и на тот подуровень, где его энерги€ будет минимальной.

 

2. ѕринцип ѕаули.

 

¬ атоме не может быть электронов, характеризующихс€ четырьм€ одинаковыми квантовыми числами.

 

»з принципа ѕаули вытекает важное следствие, которое определ€ет максимальное число электронов в одной орбитали.  ажда€ орбиталь может вместить только два электрона, имеющих противоположно направленные спины. ƒва таких электрона, располагающиес€ на одной орбитали образуют электронную пару. ѕокажем это на примере заселени€ электронами 1s-орбитали:

 

 вантовые числа n l m s

ѕервый электрон 1 0 0 + ½

¬торой электрон 1 0 0 - ½

 

“еперь мы можем указать максимальное число электронов на подуровн€х: s2, p6, d10, f14. ћаксимальное число электронов на каждом подуровне можно вычислить по формуле: 2(2l + 1).

 

3. “ретий принцип Ц правило ’унда.

 

ѕри заполнении электронами вырожденных орбиталей каждого данного подуровн€ число неспаренных электронов на нем должно быть максимальным.

 

ѕрактически это означает, что, например, у атома азота на р-подуровне находитс€ три электрона и все они должны занимать свою орбиталь (спаренных электронов у атома азота на р-подуровне быть не должно). “олько у атома кислорода, когда уже все три орбитали заселены электронами, четвертый электрон занимает свое место уже в зан€той другим электроном орбитали.

≈сли два электрона занимают две разные орбитали, то взаимодействие между ними будет меньше, меньше будет и общий запас энергии системы. Ёлектрон, который один находитс€ в орбитали, называетс€ неспаренным электроном. “акие электроны согласно спиновой теории валентности определ€ют валентность элемента.

 

 

ЁЋ≈ “–ќЌЌџ≈ ‘ќ–ћ”Ћџ ЁЋ≈ћ≈Ќ“ќ¬ I Ц IV ѕ≈–»ќƒќ¬ ѕ≈–»ќƒ»„≈— ќ…—»—“≈ћџ ЁЋ≈ћ≈Ќ“ќ¬

 

ѕервый период:

1H 1s1, 2He 1s2.

” элементов первого периода один электронный уровень, имеющий один подуровень. ” водорода один электрон, а у гели€ Ц два. ќни заполнили первый электронный уровень Ц гелием закончилс€ первый период.

 

¬торой период.

Ёлементы второго периода имеют уже два электронных уровн€, первый полностью заполнен, а второй подлежит заполнению. ¬торой уровень имеет два подуровн€: s- и р-подуровни. ќни заполн€ютс€ электронами в соответствии с вышеуказанными принципами.

3Li 1s22s1 7N 1s22s22p3

4Be 1s22s2 8O 1s22s22p4

5B 1s22s22p1 9F 1s22s22p5

6C 1s22s22p2 10Ne 1s22s22p6

” неона произошло заполнение электронами второго энергетического уровн€, на неоне заканчиваетс€ второй период. Ќа втором энергетическом уровне 8 электронов и, соответственно, 8 элементов. ќболочку с конфигурацией 1s2 обозначают буквой  , оболочку с конфигурацией 2s22p6 - L.

 

“ретий период.

 

Ёлементы третьего периода имеют три электронных уровн€, внешним €вл€етс€ третий. ќн имеет три подуровн€, которые располагают 9 орбитал€ми. —ледовательно, максимальное число электронов на этом уровне равно 18 (2 электрона на s-подуровне, 6 на р-подуровне и 10 на d-подуровне). ќднако согласно энергетической диаграмме электроны заполн€ют первые два подуровн€ третьего уровн€. —ледующие два электрона засел€ют 4s-подуровень, так как его энерги€ меньше, чем энерги€ 3d-подуровн€.

11Na {K,L}3s1 15P {K,L}3s23p3

12Mg {K,L}3s2 16S {K,L}3s23p4

13Al {K,L}3s23p1 17Cl {K,L}3s23p5

14Si {K,L}3s23p2 18Ar {K,L}3s23p6

јргоном заканчиваетс€ третий период.

 

„етвертый период

 

Ёто первый большой период. Ќачинаетс€ он калием и кальцием, у них электроны заполн€ют 4s-подуровень (он энергетически более выгоден).

19K {K,L}3s23p64s1

20Ca {K,L}3s23p64s2

ƒалее электроны засел€ют 3d-подуровень, следующий по запасу энергии. «десь мы сталкиваемс€ с некоторыми особенност€ми. ќт 21Sc до 23V электроны у каждого следующего элемента поступают по одному на 3d-подуровень.

21Sc 1s22s22p63s23p63d14s2

ѕодуровень 3d записывают перед 4s, так как квантовое число 4 больше квантового числа 3.

22Ti 1s22s22p63s23p63d24s2

23V 1s2s22p63s23p63d34s2

” хрома происходит следующее: очередной электрон по€вл€етс€ на 3d-подуровне и на этот же подуровень переходит электрон с подуровн€ 4s. ќбъ€сн€етс€ это тем, что, как показано физиками-теоретиками, наиболее устойчивыми €вл€ютс€ подуровни заполненные наполовину электронами или полностью. Ёто €вление называют ''провалом'' электрона (электрон с подуровн€ 4s проваливаетс€ на подуровень 3d), оказалось конфигураци€ d5 и d10 более устойчивы, чем конфигурации d4 и d9. ѕоэтому очередной ''провал'' электрона будет еще и у меди.

24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1

25Mn 1s22s22p63s23p63d54s2

26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2

27Co 1s22s22p63s23p63d74s2

28Ni 1s22s22p63s23p63d84s2

29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1

30Zn 1s22s22p63s23p63d104s2

ƒалее электроны заполн€ют 4p-подуровень, на него приход€т шесть электронов.  риптоном заканчиваетс€ четвертый период, оболочку 3s23p63d10 обозначают буквой ћ:

31Ga {K,L,M}4s24p1 и так далее до 36Kr {K,L,M}4s24p6.

јнализиру€ электронные конфигурации различных элементов, мы можем отметить, что конфигурации внешних электронных уровней периодически повтор€ютс€. “ак, литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций имееют один электрон на внешнем электронном уровне; бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий Ц два электрона и так далее. Ёлементы с аналогичной электронной конфигурацией называют электронными аналогами. Ёти элементы имеют сходные химические свойства, но различную химическую активность.

¬ зависимости от того, какой подуровень данного энергетического уровн€ заполн€ют электроны последним, элементы можно разделить на следующие семейства:

1. s-элементы, у этих элементов последним заполн€етс€ s-подуровень внешнего энергетического уровн€;

2. р-Ёлементы, у них электроны заполн€ют р-подуровень внешнего энергетического уровн€;

3. d-Ёлементы, у них электроны заполн€ют d-подуровень предпоследнего {(n Ц 1)d-подуровн€} энергетического уровн€;

4. f-Ёлементы, у них электроны заполн€ют f-подуровень третьего снаружи уровн€ {(n Ц 2)f-подуровень}.

 

 

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2065 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

„еловек, которым вам суждено стать Ц это только тот человек, которым вы сами решите стать. © –альф ”олдо Ёмерсон
==> читать все изречени€...

527 - | 533 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.028 с.