Электронная структура атомов и периодическая система элементов
В электронно-графической схеме орбитали изображаются в виде клеток. В электронных формулах подуровни обозначаются буквами, а количество электронов на них указано верхним индексом.
В атоме водорода Н единственный электрон находится на самом низком из возможных энергетических состояний, т.е. на s-подуровне первого электронного слоя (на 1s-подуровне). Схема электронной структуры: 
В атоме гелия (порядковый номер в периодической системе (или заряд ядра Z) равен 2, второй электрон тоже находится в состоянии 1s. Электронная структура атома гелия: 
У этого атома завершается заполнение ближайшего к ядру K-слоя и тем самым завершается построение первого периода системы элементов.
У следующего элемента лития (Z =3) третий электрон не может разместиться на орбитали K-слоя: это противоречило бы принципу Паули. Он занимает s-состояние второго энергетического уровня (L-слой, n =2). Формула электронной структуры Li:1s22s1, схема: 
Формирование электронных оболочек у элементов 2-го периода происходит следующим образом:
Для атома углерода можно предположить три возможных схемы заполнения электронных оболочек:
Анализ атомного спектра показывает, что правильна последняя схема. Такой порядок размещения электронов соответствует правилу Хунда: устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально.
|
|
|
По правилу Хунда, схема электронного строения для атома азота (Z =7): 1s22s22p3 
Затем начинается попарное размещение электронов на 2p-орбиталях. Электронные формулы остальных атомов второго периода: O 1s22s22p4 F 1s22s22p5 Ne 1s22s22p6
У атома неона заканчивается заполнение второго энергетического уровня, и завершается построение второго периода системы элементов.
Третий период: у элементов Na и Mg электроны размещаются на s-подуровне внешнего электронного слоя. Такие элементы называются s-элементами. У следующих 6 элементов от Al до Ar происходит формирование p-подуровня внешнего электронного слоя. Это атомы p-элементов. Структура внешнего электронного слоя соответствующих элементов второго и третьего периодов оказывается аналогичной. С увеличением заряда ядра электронная структура внешних слоев атомов периодически повторяется. Электронное строение атомов определяет свойства элементов и их соединений. В этом состоит сущность периодического закона: свойства элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда ядра.
У атома аргона остаются незанятыми все орбитали 3d-подуровня. У следующих за аргоном элементов – калия и кальция – заполнение 3-го электронного слоя временно прекращается, и начинает формироваться s-подуровень 4-го слоя. Такой порядок заполнения вытекает из первого правила Клечковского: при увеличении заряда ядра атомов заполнение энергетических уровней происходит от орбиталей с меньшим значением суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l) к орбиталям с большим значением этой суммы. Следовательно, 4s-подуровень (n + l =4) должен заполняться раньше, чем 3d (n+l =5). Для атома скандия возникает вопрос: какой из подуровней должен заполняться – 3d или 4p, т.к. сумма n+l для них одинакова и равна 5. В подобных случаях порядок заполнения определяется вторым правилом Клечковского, согласно которому при одинаковых значениях суммы (n+l) орбитализаполняются в порядке возрастания главного квантового числа n. Заполнение 3d-подуровня происходит у десяти элементов от Sc до Zn. Это атомы d-элементов. Затем начинается формирование 4p-подуровня (p-элементы от Ga до Kr). Как и атомы предшествующих благородных газов – неона и аргона – атом криптона характеризуется структурой внешнего электронного слоя ns2np6.
|
|
|
Аналогично формируется пятый период.
В шестом периоде после заполнения 6s-подуровня начинается заполнение 4f-подуровня, и следуют атомы f-элементов. В связи с тем, что у них внешним является шестой уровень, а электроны последовательно занимают 4-й уровень, лежащий гораздо ближе к ядру, то химические свойства всех этих f-элементов близки к лантану, поэтому их часто называют лантаноидами (в 7-м периоде f-элементы называются актиноидами). После 4f заполняется 5d и, наконец, 6p-подуровень, заполнением которого заканчивается построение шестого периода. Седьмой период не завершен, т.к. элементы с большим зарядом ядра оказываются очень неустойчивыми (легко протекают ядерные реакции).
|
|
|
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 139; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!