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 2p1 – sp элемент.
21 Sc 1s22s22p63s23p64s23d1 – sd элемент
111 Rg 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s2..............
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.
Iион (Еион) — 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(Еион +А) Электроотрицательность определяется относительно Li, для которого электроотрицательность условно принимается равной 0. ОЭО(С)=2,5 (О)=3,5 F=4 — самый ЭО элемент.