Атомот на алуминиум во основната состојба содржи. Неспарен електрон. Теорија на задача

Спарени електрони

Ако има еден електрон во орбиталата, тој се нарекува неспарени,а ако има две, тогаш ова спарени електрони.

Четири квантни броеви n, l, m, m s целосно ја карактеризираат енергетската состојба на електронот во атомот.

При разгледување на структурата на електронската обвивка на мултиелектронски атоми на различни елементи, неопходно е да се земат предвид три главни одредби:

· Паули принцип,

· принцип на најмала енергија,

Хундовото правило.

Според Паули принцип Атомот не може да има два електрони со исти вредности на сите четири квантни броеви.

Паули принципот го одредува максималниот број на електрони во една орбитала, ниво и подниво. Бидејќи AO се карактеризира со три квантни броеви n, л, м, тогаш електроните на дадена орбитала може да се разликуваат само во спин квантниот број Госпоѓица. Но спин квантниот број Госпоѓицаможе да има само две вредности + 1/2 и – 1/2. Следствено, една орбитала може да содржи не повеќе од два електрони со различни вредности на спин квантните броеви.

Ориз. 4.6. Максималниот капацитет на една орбитала е 2 електрони.

Максималниот број на електрони на енергетско ниво е дефиниран како 2 n 2, а на поднивото – како 2(2 л+ 1). Максималниот број на електрони лоцирани на различни нивоа и поднивоа е даден во Табела. 4.1.

Табела 4.1.

Максимален број на електрони на квантни нивоа и поднивоа

Ниво на енергија	Подниво на енергија	Можни вредности на магнетниот квантен број м	Број на орбитали по	Максимален број на електрони по
подниво	ниво	подниво	ниво
К (n=1)	с (л=0)
Л (n=2)	с (л=0) стр (л=1)	–1, 0, 1
М (n=3)	с (л=0) стр (л=1) г (л=2)	–1, 0, 1 –2, –1, 0, 1, 2
Н (n=4)	с (л=0) стр (л=1) г (л=2) ѓ (л=3)	–1, 0, 1 –2, –1, 0, 1, 2 –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3

Редоследот на пополнување на орбиталите со електрони се врши во согласност со принцип на најмала енергија .

Според принципот на најмала енергија, електроните ги пополнуваат орбиталите по редослед на зголемување на енергијата.

Се одредува редоследот на пополнување на орбиталите Правилото на Клечковски: зголемувањето на енергијата и, соодветно, пополнувањето на орбиталите се случува по зголемен редослед на збирот на главните и орбиталните квантни броеви (n + l), а ако збирот е еднаков (n + l) - по зголемен редослед на главниот квантен број n.

На пример, енергијата на електронот на поднивото 4s е помала отколку на поднивото 3 г, бидејќи во првиот случај износот n+ l = 4 + 0 = 4 (потсетете се дека за с-вредност на подниво на орбитален квантен број л= = 0), а во втората n+ l = 3 + 2 = 5 ( г- подниво, л= 2). Затоа, прво се пополнува подниво 4 с, а потоа 3 г(види Сл. 4.8).

На 3 поднивоа г (n = 3, л = 2) , 4Р (n = 4, л= 1) и 5 с (n = 5, л= 0) збир на вредности ПИ лсе идентични и еднакви на 5. Во случај на еднакви вредности на збировите nИ лпрво се пополнува поднивото со минимална вредност n, т.е. подниво 3 г.

Во согласност со правилото Клечковски, енергијата на атомските орбитали се зголемува во серијата:

1с < 2с < 2Р < 3с < 3Р < 4с < 3г < 4Р < 5с < 4г < 5стр < 6с < 5г »

„4 ѓ < 6стр < 7с….

Во зависност од тоа кое подниво во атомот е пополнето последно, сите хемиски елементи се поделени на 4 електронско семејство : s-, p-, d-, f-елементи.

4ѓ

4 4г

3 4s

3стр

3с

1 2с

Нивоа Поднивоа

Ориз. 4.8. Енергија на атомските орбитали.

Се нарекуваат елементите чии атоми последни го исполнуваат поднивото s на надворешното ниво s-елементи . У с-валентните елементи се s-електроните на надворешното енергетско ниво.

У p-елементи П-подслојот на надворешниот слој е пополнет последен. Нивните валентни електрони се наоѓаат на стр- И с-поднивоа на надворешното ниво. У г-елементите се пополнуваат последни г-поднивото на преднадворешното ниво и валентноста се с-електрони на надворешниот и г-електрони на преднадворешните енергетски нивоа.

У f-елементи последно што треба да се пополни ѓ-подниво на третото надворешно енергетско ниво.

Се одредува редоследот на поставување на електрони во рамките на едно подниво Хундовото правило:

во рамките на едно подниво, електроните се поставени на таков начин што збирот на нивните спин квантни броеви има максимална апсолутна вредност.

Со други зборови, орбиталите на дадено подниво се пополнуваат прво со еден електрон со иста вредност на спин квантниот број, а потоа со втор електрон со спротивна вредност.

На пример, ако е неопходно да се распределат 3 електрони во три квантни ќелии, тогаш секој од нив ќе биде лоциран во посебна ќелија, т.е. заземаат посебна орбитала:

∑Госпоѓица= ½ – ½ + ½ = ½.

Редоследот на дистрибуција на електрони меѓу енергетските нивоа и поднивоата во обвивката на атомот се нарекува негова електронска конфигурација или електронска формула. Компонирање електронска конфигурацијаброј ниво на енергија (главен квантен број) се означува со броевите 1, 2, 3, 4..., подниво (орбитален квантен број) - со букви с, стр, г, ѓ. Бројот на електрони во поднивото е означен со број, кој е напишан на врвот на симболот на поднивото.

Електронската конфигурација на атомот може да се прикаже како т.н електронска графичка формула. Ова е дијаграм на сместувањето на електроните во квантните ќелии, кои се графички приказ на атомска орбитала. Секоја квантна клетка може да содржи не повеќе од два електрони со различни спин квантни броеви.

За да креирате електронска или електронско-графичка формула за кој било елемент, треба да знаете:

1. Сериски број на елементот, т.е. полнежот на неговото јадро и соодветниот број на електрони во атомот.

2. Бројот на периодот, кој го одредува бројот на енергетските нивоа на атомот.

3. Квантни броеви и врската меѓу нив.

На пример, водороден атом со атомски број 1 има 1 електрон. Водородот е елемент од првиот период, така што единствениот електрон го зазема оној што се наоѓа на првото енергетско ниво с-орбитала која има најмала енергија. Електронската формула на атомот на водород ќе биде:

1 N 1 с 1 .

Електронската графичка формула на водородот ќе изгледа вака:

Електронски и електронско-графички формули на атомот на хелиум:

2 Не 1 с 2

2 Не 1 с

ја одразуваат комплетноста на електронската обвивка, што ја одредува нејзината стабилност. Хелиумот е благороден гас кој се карактеризира со висока хемиска стабилност (инертност).

Атомот на литиум 3 Li има 3 електрони, тој е елемент од периодот II, што значи дека електроните се наоѓаат на 2 енергетски нивоа. Пополнуваат два електрони с- подниво на првото енергетско ниво и третиот електрон се наоѓа на с- подниво на второто енергетско ниво:

3 Ли 1 с 2 2с 1

Валенс I

Атомот на литиум има електрон лоциран на 2 с-подниво, е помалку цврсто врзан за јадрото отколку електроните од првото енергетско ниво, затоа, при хемиски реакции, атом на литиум лесно може да се откаже од овој електрон, претворајќи се во Li + јон ( и тој -електрично наелектризирана честичка ). Во овој случај, јонот на литиум добива стабилна целосна обвивка од благородниот гас хелиум:

3 Li + 1 с 2 .

Треба да се напомене дека, одредува бројот на неспарени (единечни) електронивалентност на елементот , т.е. неговата способност да формира хемиски врски со други елементи.

Така, атом на литиум има еден неспарен електрон, кој ја одредува неговата валентност еднаква на еден.

Електронска формула на атомот на берилиум:

4 Бидете 1s 2 2s 2.

Електронска графичка формула на атомот на берилиум:

2 Валентна главно

Состојбата е 0

Берилиумот има електрони од подниво 2 кои полесно се одвојуваат од другите. с 2, формирајќи го јонот Be +2:

Може да се забележи дека атомот на хелиум и јоните на литиум 3 Li + и берилиум 4 Be +2 имаат иста електронска структура, т.е. се карактеризираат изоелектронска структура.

Хемиски елемент- специфичен тип на атом, означен со име и симбол и се карактеризира со атомски број и релативна атомска маса.

Во табелата Табелата 1 ги наведува вообичаените хемиски елементи, ги дава симболите со кои се означени (изговор во загради), сериски броеви, релативни атомски маси и карактеристични состојби на оксидација.

НулаСостојбата на оксидација на елементот во неговата едноставна супстанција(и) не е наведена во табелата.

Сите атоми на ист елемент имаат ист број на протони во јадрото и ист број на електрони во обвивката. Значи, во атом на елемент водород N е 1 стр +во јадрото и периферијата 1 д- ; во атом на елемент кислородО е 8 стр +во јадрото и 8 д- во школка; елемент атом алуминиумАл содржи 13 Р+ во јадрото и 13 д- во школка.

Атомите на истиот елемент може да се разликуваат по бројот на неутрони во јадрото; таквите атоми се нарекуваат изотопи. Значи, елементот водород H три изотопи: водород-1 (посебно име и симбол протиум 1 H) со 1 стр +во јадрото и 1 д- во школка; водород-2 (деутериум 2 N, или D) со 1 стр +и 1 П 0 во јадрото и 1 д- во школка; водород-3 (тритиум 3 N, или T) со 1 стр +и 2 П 0 во јадрото и 1 д- во школка. Во симболите 1H, 2H и 3H, надписот означува масен број– збирот на броевите на протоните и неутроните во јадрото. Други примери:

Електронска формулаатом на кој било хемиски елемент во согласност со неговата локација во Периодниот систем на елементи на Д.И. Менделеев може да се одреди од табелата. 2.

Електронската обвивка на кој било атом е поделена на нивоа на енергија(1, 2, 3, итн.), Нивоата се поделени на поднивоа(означено со букви s, p, d, f). Поднивоата се состојат од атомски орбитали- области на просторот каде што најверојатно ќе престојуваат електрони. Орбиталите се означени како 1s (орбитала од прво ниво s-подниво), 2 с, 2Р, 3с, 3стр, 3д, 4с... Број на орбитали во поднивоата:

Пополнувањето на атомските орбитали со електрони се случува во согласност со три услови:

1) принцип на минимална енергија

Електроните ги исполнуваат орбиталите, почнувајќи од поднивото со помала енергија.

Редоследот на зголемување на енергијата на поднивоата:

1с < 2в < 2стр < 3с < 3стр < 4с ? 3г < 4стр < 5с ? 4г < 5стр < 6с…

2)правило за исклучување (принцип на Паули)

Секоја орбитала може да прими не повеќе од два електрони.

Еден електрон во орбиталата се нарекува неспарен, два електрони се нарекуваат електронски пар:

3) принцип на максимална множина (Хундовото правило)

Во рамките на едно подниво, електроните прво ги пополнуваат сите орбитали до половина, а потоа целосно.

Секој електрон има своја карактеристика - спин (конвенционално претставен со стрелка нагоре или надолу). Спиновите на електроните се собираат како вектори; збирот на спиновите на даден број електрони на подниво мора да биде максимум(повеќекратност):

Пополнување на нивоа, поднивоа и орбитали на атоми на елементи од H со електрони (Z = 1) до Кр (Z = 36) прикажано во енергетски дијаграм(броевите одговараат на низата за полнење и се совпаѓаат со редните броеви на елементите):

Од пополнетите енергетски дијаграми, електронски формулиатоми на елементи. Бројот на електрони во орбиталите на дадено подниво е означен во надписот десно од буквата (на пример, 3 г 5 е 5 електрони на Z г-подниво); прво доаѓаат електроните од 1-во ниво, потоа 2-то, 3-то итн. Формулите можат да бидат целосни и кратки, а последните во загради го содржат симболот на соодветниот благороден гас, кој ја пренесува неговата формула, а згора на тоа, почнувајќи со Zn , исполнет внатрешен d-подниво. Примери:

3 Li = 1s 2 2s 1 = [ 2 He]2s 1

8 O = 1s 2 2s 2 2p 4= [2 Тој] 2s 2 2p 4

13 Al = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1= [10 Не] 3s 2 3p 1

17 Cl = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5= [10 Не] 3s 2 3p 5

2O Ca = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4s 2= [18Ar] 4s 2

21 Sc = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2= [18Ar] 3d 1 4s 2

25 Mn = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2= [18Ar] 3d 5 4s 2

26 Fe = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2= [18Ar] 3d 6 4s 2

3O Zn = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2= [18 Ar, 3d 10] 4s 2

33 As = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3= [18 Ar, 3d 10] 4s 2 4p 3

36 Kr = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6= [18 Ar, 3d 10] 4s 2 4p 6

Електроните поставени надвор од заградите се нарекуваат валентностТие се оние кои учествуваат во формирањето на хемиските врски.

Исклучоците се:

24 Cr = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1= [18 Ar] Зd 5 4s 1(не 3d 4 4s 2!),

29 Cu = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1= [18Ar] 3d 10 4s 1(не 3d 9 4s 2!).

Примери за задачи од Дел А

1. Наслов, не се релевантнина водородни изотопи, е

1) деутериум

2) оксониум

2. Формулата за валентните поднивоа на металниот атом е

3. Бројот на неспарени електрони во основната состојба на атом на железо е

4. Во возбудена состојба на атом на алуминиум, бројот на непарени електрони е еднаков на

5. Електронската формула 3d 9 4s 0 одговара на катјонот

6. Електронската формула на анјонот E 2- 3s 2 3p 6 одговара на елементот

7. Вкупниот број на електрони во катјонот Mg 2+ и F анјонот е еднаков на

За точен одговор на секоја од задачите 1-8, 12-16, 20, 21, 27-29, се дава 1 поен.

Задачите 9–11, 17–19, 22–26 се сметаат за правилно завршени ако редоследот на броеви е правилно означен. За целосен точен одговор во задачите 9–11, 17–19, 22–26, дадени се 2 поени; ако се направи една грешка - 1 поен; за неточен одговор (повеќе од една грешка) или недостаток - 0 поени.

Теорија на задача:

1) F 2) S 3) I 4) Na 5) Mg

Определи на кои атоми од наведените елементи во основната состојба им недостасува еден електрон пред да се заврши надворешниот електронски слој.

Обвивката од осум електрони одговара на обвивката на инертен гас. За секоја супстанција во периодот во кој се најдени одговара инертен гас, за флуор неон, за сулфурен аргон, за јод ксенон, за натриум и магнезиум аргон, но од наведените елементи само на флуор и јод му недостасува еден електрон. да стигнат до обвивката од осум електрони, бидејќи се во седмата група.

За да ја завршите задачата, користете ја следната серија хемиски елементи. Одговорот во задачата е низа од три броја, под кои се означени хемиските елементи во овој ред.

1) Бидете 2) H 3) N 4) K 5) C

Определи кои атоми од наведените елементи во основната состојба содржат ист број на неспарени електрони.

4 Бидете берилиум: 1s 2 2s 2

7 N азот: 1s 2 2s 2 2p 3

Број на неспарени електрони - 1

6 C Јаглерод: 1s 2 2s 2 2p 2

1s 2	2s 2	2p 3
↓	↓

Број на неспарени електрони - 2

Од ова е очигледно дека за водород и калиум бројот на неспарени електрони е ист.

1) Ge 2) Fe 3) Sn 4) Pb 5) Mn

Определете кои атоми од елементите наведени во серијата имаат валентни електрони и во поднивото s и d.

За да се реши оваа задача, неопходно е да се опише горното електронско ниво на елементите:

32 Ge Germanium: 3d 10 4s 2 4p 2
26 Fe Железо: 3d 6 4s 2
50 Sn Тин: 4d 10 5s 2 5p 2
82 Pb Олово: 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2
25 Mn Манган: 3d 5 4s 2

Во железото и манганот, валентните електрони се наоѓаат во поднивото s и d.

1) Br 2) Si 3) Mg 4) C 5) Ал

Определи кои атоми од елементите означени во серијата во возбудена состојба ја имаат електронската формула на надворешното енергетско ниво ns 1 np 3

За невозбудена состојба, електронската формула е ns 1 np 3ќе претставува ns 2 np 2, токму елементите на оваа конфигурација ни се потребни. Ајде да го запишеме горното електронско ниво на елементите (или едноставно да ги најдеме елементите од четвртата група):

35 Br бром: 3d 10 4s 2 4p 5
14 Силикон: 3s 2 3p 2
12 Mg магнезиум: 3s 2
6 C Јаглерод: 1s 2 2s 2 2p 2
13 Ал алуминиум: 3s 2 3p 1

За силициум и јаглерод, горното ниво на енергија се совпаѓа со посакуваното

1) Si 2) F 3) Al 4) S 5) Li