» » Элемент с электронной конфигурацией атома

Элемент с электронной конфигурацией атома

Электронные конфигурации атомов

Так как при химических реакциях ядра реагирующих атомов остаются без изменения (за исключением радиоактивных превращений), то физические и химические свойства атомов зависят прежде всего от строения электронных оболочек атомов. Поэтому мы подробно остановимся на распределении электронов в атоме и, главным образом, тех из них, которые обусловливают химические свойства атомов (так называемые валентные электроны), а следовательно, и периодичность в свойствах атомов и их соединений.

Мы уже знаем, что состояние электронов можно описать набором четырех квантовых чисел, но для объяснения строения электронных оболочек атомов нужно знать еще три следующих основных положения: 1) принцип Паули, 2) принцип наименьшей энергии и 3) правило Гунда.

Принцип Паули.

Следующий элемент – литий, у него 3 электрона, два из которых располагаются на 1s орбитали, а где же располагается третий электрон?

Он занимает следующую по энергии орбиталь – 2s орбиталь . Она также имеет форму сферы, но большего радиуса (1s орбиталь находится внутри 2s орбитали).

Или еще проще:

В зависимости от того, на какой энергетический
подуровень поступает формирующий электрон, элементы делятся на s-, р-, d- и
f-электронные семейства, объединяющие s-, р-, d- и f-элементы соответственно.

Элементы, в атомах которых заполняется
s-подуровень внешнего энергетического уровня, называются s-элементами.

Например, литий и бериллий относятся к s-элементам:

 

Элементы, в атомах которых заполняется
р-подуровень внешнего энергетического уровня, называются р-элементами.

Например, элементы углерод и неон являются
р-элементами:

Очень часто строение электронных оболочек атомов изображают с помощью энергетических или квантовых ячеек — записывают так называемые графические электронные формулы. Для этой записи используют следующие обозначения: каждая квантовая ячейка обозначается клеткой, которая соответствует одной орбитали; каждый электрон обозначается стрелкой, соответствующей направлению спина. При записи графической электронной формулы следует помнить два правила: принцип Паули, согласно которому в ячейке (орбитали) может быть не более двух электронов, но с антипараллельными спинами, и правило Ф. Хунда, согласно которому электроны занимают свободные ячейки (орбитали), располагаются в них сначала по одному и имеют при этом одинаковое значение спина, а лишь затем спариваются, но спины при этом по принципу Паули будут уже противоположно направленными.

В заключение еще раз рассмотрим отображение электронных конфигураций атомов элементов по периодам системы Д. И. Менделеева. Схемы электронного строения атомов показывают распределение электронов по электронным слоям (энергетическим уровням).
Электронные конфигурации атомов химических элементов

В атоме гелия первый электронный слой завершен — в нем 2 электрона.

Водород и гелий — s-элементы, у этих атомов заполняется электронами s-орбиталь.

Элементы второго периода

У всех элементов второго периода первый электронный слой заполнен и электроны заполняют е- и р-орбитали второго электронного слоя в соответствии с принципом наименьшей энергии (сначала s-, а затем р ) и правилами Паули и Хунда (табл. 2).

В атоме неона второй электронный слой завершен — в нем 8 электронов.

физический смысл порядкового номера, номера группы, номера периода.

Строение атома.

Атом – мельчайшая, электронейтральная, химически неделимая частица вещества, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

Электронная оболочка – совокупность движущихся вокруг ядра электронов.

Атомное ядро – центральная часть атома, состоящая из нуклонов – протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами.

Протон р+ Нейтрон n0 Электрон е

Заряд частицы +1 0 -1

Масса частицы 1 а.е.м. 1 а.е.м. 1/1840 от массы протона

Заряд ядра атома соответствует атомному номеру элемента в периодической системе (Z).

[Ar,3d10]4s24p6

4s24p6

Алгоритм составления электронных
формул атомов (на примере атома йода)


операции

Операция

Результат

 

1

Определите
координаты атома в таблице элементов.

Период 5-й, группа
VIIA

2

Составьте
валентную электронную формулу.

5s25p5

3

Допишите
символы внутренних электронов в
последовательности заполнения ими подуровней.

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5

4

Учитывая
уменьшение энергии полностью заполненных d- и
f-подуровней, запишите полную электронную
формулу.

5

Отметьте
валентные электроны.

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5

6

Выделите
электронную конфигурацию предшествующего атома
благородного газа.

7

Запишите сокращенную электронную
формулу, объединив в квадратных скобках все невалентные
электроны.

[Kr, 4d10]5s25p5


операции

Операция

Результат

1

Определите
координаты атома в таблице элементов.

Период 5-й, группа
VIIA

2

Составьте
валентную электронную формулу.

5s25p5

3

Допишите
символы внутренних электронов в
последовательности заполнения ими подуровней.

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5

Энергетические состояния 5 / -, 6d -, / - подуровней близки, поэтому однозначное определение электронной конфигурации атомов элементов, расположенных после Ас ( 290 по 7103), встретило значительные затруднения. В 1945 г. американский ученый Сиборг выдвинул актиноидную гипотезу, согласно которой второе редкоземельное семейство начинается с тория ( 790 - 103), подобно тому как лантаноиды начинаются с церия. Но установление первоначально ожидаемой достаточно глубокой химической аналогии 5 / - элементов с 4 / - элементами оказалось сложной задачей.


­↑↓


­↑↓


­↑↓


­↑↓


­↑↓


­­↑↓


­↑↓

1) ns2np1 2) ns22 3) nз23 4) ns24

27. Конфигурация внешнего электронного слоя атома серы в невозбужденном состоянии

1) 4s2 2) 3s26 3) 3s24 4) 4s24

28. Электронную конфигурацию Is22s22p63s23p64s1 в основном состоянии имеет атом

1) лития

2) натрия

3) калия

4) кальция

Характеристики химических элементов закономерно изменяются в группах и периодах.

В периодах (с увеличением порядкового номера)

  • увеличивается заряд ядра,
  • увеличивается число внешних электронов,
  • уменьшается радиус атомов,
  • увеличивается прочность связи электронов с ядром (энергия ионизации),
  • увеличивается электроотрицательность,
  • усиливаются окислительные свойства простых веществ ("неметалличность"),
  • ослабевают восстановительные свойства простых веществ ("металличность"),
  • ослабевает основный характер гидроксидов и соответствующих оксидов,
  • возрастает кислотный характер гидроксидов и соответствующих оксидов.

В группах (с увеличением порядкового номера)

  • увеличивается заряд ядра,
  • увеличивается радиус атомов (только в А-группах),
  • уменьшается прочность связи электронов с ядром (энергия ионизации; только в А-группах),
  • уменьшается электроотрицательность (только в А-группах),
  • ослабевают окислительные свойства простых веществ ("неметалличность"; только в А-группах),
  • усиливаются восстановительные свойства простых веществ ("металличность"; только в А-группах),
  • возрастает основный характер гидроксидов и соответствующих оксидов (только в А-группах),
  • ослабевает кислотный характер гидроксидов и соответствующих оксидов (только в А-группах),
  • снижается устойчивость водородных соединений (повышается их восстановительная активность; только в А-группах).

Наверх