При изучении предыдущей темы мы узнали, чему равно максимальное число электронов на каждой орбитали, на различных энергетических уровнях и подуровнях.
Что еще нужно знать для установления строения электронной оболочки атома любого элемента? Для этого нужно знать порядок заполнения орбиталей электронами.
Порядок заполнения электронами атомных орбиталей определяет принцип наименьшей энергии (принцип минимума энергии):
Основное (устойчивое) состояние атома — это такое состояние, которое характеризуется минимальной энергией. Поэтому электроны заполняют орбитали в порядке увеличения их энергии.
Орбитали одного подуровня имеют одинаковую энергию.
Например, три орбитали данного р-подуровня имеют одинаковую энергию.
Поэтому принцип наименьшей энергии определяет порядок заполнения энергетических подуровней: электроны заполняют энергетические подуровни в порядке увеличения их энергии.
Как показывает рисунок ниже, наименьшую энергию имеет 15-подуровень, который первым заполняется электронами.
8 класс. Распределение электронов в атоме. Электронные формулы.
Затем последовательно заполняется электронами следующие подуровни: 2s, 2р, 3s, 3р. После 3р-подуровня электроны заполняют 4, подуровень, так как он имеет меньшую энергию, чем 3d-подуровень.
Это объясняется тем, что энергия подуровня определяется суммой главного и побочного квантовых чисел, т. е. суммой (n + l). Чем меньше эта сумма, тем меньше энергия подуровня. Если суммы n + l одинаковы для разных подуровней, то их энергия тем меньше, чем меньше главное квантовое число n. Изложенные правила были сформулированы в 1951 г. советским ученым В. М. Клечковским (правила Клечковского).
На подуровнях, которые показаны на рисунке, может разместиться 112 электронов. В атомах известных элементов находится от 1 до 110 электронов. Поэтому другие подуровни в основных состояниях атомов не заполняются электронами.
Наконец, осталось выяснить вопрос, в каком порядке электроны заполняют орбитам одного подуровня. Для этого нужно познакомиться с правилом Гунда:
На одном подуровне электроны располагаются так, чтобы абсолютное значение суммы спиновых квантовых чисел (суммарного спина) было максимальным. Это соответствует устойчивому состоянию атома.
Рассмотрим, например, какое расположение трех электронов на р-подуровне соответствует устойчивому состоянию атома:
Рассчитаем абсолютное значение суммарного спина для каждого состояния:
Строение электронных оболочек (электронные конфигурации) атомов элементов I – IV периодов
Чтобы правильно изобразить электронные конфигурации различных атомов, нужно знать:
1) число электронов в атоме (равно порядковому номеру элемента);
2) максимальное число электронов на уровнях, подуровнях;
3) порядок заполнения подуровней и орбиталей.
Элементы I периода:
БЕЗ ЭТОГО НЕ СДАТЬ ЕГЭ по Химии — Электронная конфигурация атома
В таблицах представлены схемы электронного строения, электронные и электронно-графические формулы атомов элементов II, III и IV периодов.
Источник: al-himik.ru
3. Заполнение электронных оболочек атомов
Рассмотрим строение электронных оболочек атомов. В таблице приведены данные о видах и числе разрешённых орбиталей в атомах, а также максимальное число электронов на энергетических уровнях.
Энергетический
уровень
Разрешённые
орбитали
Число
орбиталей
Максимальное
число электронов
Установлены закономерности заполнения электронами энергетических уровней и подуровней для наиболее устойчивого (основного) состояния атома.
1. Заполнение энергетических уровней, подуровней и орбиталей происходит в порядке увеличения их энергии (принцип минимума энергии).
Последовательность заполнения подуровней на первых пяти уровнях такая:
(1s) → (2s) → (2p) → (3s) → (3p) → (4s) → (3d) → (4p) → (5s) → (4d) → (5p).
Обрати внимание!
Энергия (4s)-орбиталей ниже, чем энергия (3d)-орбиталей, а (5s) — ниже, чем (4d).
У элементов шестого периода начинают заполняться (4f)-орбитали, и здесь порядок другой:
(6s) → (5d) (у лантана) → (4f) → (5d) → (6p).
Такая же последовательность наблюдается и у элементов седьмого периода:
(7s) → (6d) (у актиния) → (5f) → (6d) → (7p).
2. На одной орбитали не может находиться больше двух электронов (принцип Паули).
Спаренные электроны всегда имеют противоположные спины. В графических схемах электроны обозначаются стрелками, направленными вверх и вниз.
3. Электроны заполняют орбитали одного подуровня постепенно: сначала на них размещается по одному электрону, а затем добавляется по второму (правило Хунда).
Источник: www.yaklass.ru
Строение атома. Строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов ПСХЭ
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.
Число протонов равно заряду ядра (порядковому номеру элемента в Периодической системе им. Д.И.Менделеева)
Сумма числа протонов (Z) и нейтронов (n) равна атомной массе
A = Z + n
Физический смысл структурных элементов периодической системы
Равен заряду ядра
Показывает число протонов в ядре
Равен общему числу электронов в атоме
Электроны обладают двойственным (корпускулярно- волновым характером), и их положение в атоме характеризуют понятием «электронная орбиталь» .
Под электронной орбиталью понимают область пространства, в которой вероятность нахождения электрона равна 90-95%.
В многоэлектронном атоме основным принципом заполнения электронной оболочки является принцип наименьшей энергии, т.е. орбитали заполняются по возрастанию энергии системы.
Строение электронных оболочек первых 18 элементов ПСХЭ
Число энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором находится химический элемент в периодической системе им. Д.И.Менделеева.
Для химических элементов главных подгупп число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома равно номеру группы.
Изотопы — это разновидности атомов химических элементов с одинаковым числом протонов (зарядом ядра), но различным числом нейтронов.
Источник: chemistryttl4.jimdofree.com