Електронні конфігурації атомів перших двадцяти елементів періодичної системи Д. І. Менделeєва

Правило Клечковського: Порядок заповнення енергетичних станів визначається прагненням атома до мінімального значення суми головного та побічного квантових чисел. Якщо сума п + l однакова для двох станів, то перевагу віддають тому, для якого п мінімальне.

Правило Хунда: Електрони розміщуються на однакових орбіталях таким чином, щоб сумарний спін був максимальним.

Принцип Паулі: B атомі не може бути електронів з однаковим значенням усіх чотирьох квантових чисел.

Наприклад, розглянемо використання правила Клечковського для визначення розподілу електронів за орбіталями для Калію К (Z= 19) і Скандію S (Z= 21).

1. Елемент Аргон (Z 18) має такий розподіл електронів а орбіталями:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

При розподілі електронів за орбіталями в атомі К у відповідності з правилом Клечковського перевага віддається орбіталі 4s (cума квантових чисел п + l дорівнює 4 + 0 = 4) порівняно з орбіталлю 3d (сума квантових чисел п + l дорівнює 3 + 2 = 5) як орбіталі, що має мінімальне значення п +l

Отже, для атома К: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

2. Елемент Кальцій, що стоїть перед Скандієм, (Z = 20), має такий розподіл електронів за орбіталями: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s².

З орбіталей 3d (п + l дорівнює 3 + 2 = 5) і 4р (п + l дорівнює 4+1 = 5) при розподілі електронів в атомі Sс перевагу слід віддати орбіталі 3d як орбіталі, що має мінімальне значення п = 3 при однакових сумах квантових чисел п + l, які дорівнюють 5.

Скандій характеризується таким розподілом електронів за орбіталями: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹.

В таблиці 2.1.6 представлені електронні конфігурації атомів перших двадцяти елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва.

Таблиця 2.1.6.

Порядковий номер елемента	Шар	К	L	M	N
п
l		0 1	0 1 2	0 1
підрівень	1s	2s 2р	3s 3p 3d	4s 4p
число електронів на даному підрівні
	Н
	Не
	Li
	Ве
	В		2 1
	С		2 2
	N		2 3
	O		2 4
	F		2 5
	Ne		2 6
	Na		2 6
	Мg		2 6
	А1		2 6	2 1
	Sі		2 6	2 2
	Р		2 6	2 3
	S		2 6	2 4
	Cl		2 6	2 5
	Аr		2 6	2 6
	К		2 6	2 6
	Са		2 6	2 6

4. Розміщення електронів по орбіталях.

Будову електронних оболонок атомів елементів прийнято записувати за допомогою електронних формул. Електронну структуру атома Гідрогену, що перебуває в незбудженому стані, можна записати формулою 1s¹ або подати

схемою атома Гелію — формулою 1s² або схемою

У цих електронних формулах арабськими цифрами позначають енергетичні рівні, а латинськими літерами — підрівні.

Вгорі, справа від літери, що позначає тип орбіталі, зазначається арабськими цифрами число електронів на даному підрівні.

В атомі Літію, з якого починається другий період, третій електрон уже не може розміститись на орбіталі першого (К) електронного шару, тому він займає s-орбіталь другого шару (L). Електронна формула атома Літію 1s²2s¹, a схематичне зображення його

Ця схема показує, що електрони Літію (а їх три) розміщені на двох енергетичних рівнях: перший від ядра рівень, який складається з одного підрівня, повністю заповнений електронами; другий рівень, останній, складається з двох підрівнів (2s і 2р),причому 2s-підрівень має тільки одну орбіталь, на якій розміщується один неспарений електрон, три орбіталі 2p-підрівня, яким відповідає вищий рівень енергії, ніж 2 s -підрівню, залишаються вільними від електронів.

Атом Берилію має чотири електрони, його електронна структура записується формулою 1 s ²2s² або зображується схемою

Із збільшенням заряду ядра на одиницю п'ятий електрон заповнює 2p-під-рівень і електронна формула атома Бору матиме вигляд 1s²2s²2p¹ В атома Карбону число електронів на 2p-підрівні зростає до 2; електронна формула атома Карбону 1s²2s²2p². Згідно з правилом Гунда, два p-електрони розміщуються так, щоб спіни їх були паралельними:

Аналіз атомного спектра Карбону показав, що для незбудженого стану атома Карбону справедлива схема, що відповідає найбільшому можливому значенню сумарного спіна атома (сума спінів усіх електронів, що входять до складу атома).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Розподіл електронів за квантовими рівнями	\|	Лекція № 6

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.