Какие частицы входят в состав атома?


Скачать 189.37 Kb.
НазваниеКакие частицы входят в состав атома?
ТипВопрос
filling-form.ru > Туризм > Вопрос
С Е М И Н А Р 2
С Т Р О Е Н И Е А Т О М А
Вопросы


  1. Какие частицы входят в состав атома?

  2. Какими свойствами обладает электрон?

  3. Назовите квантовые числа. Что они характеризуют и какие имеют значения?

  4. Что называется энергетическим уровнем? Как обозначаются энергетические уровни?

Какое максимальное число электронов может располагаться на энергетических уровнях?

  1. Что такое подуровень? Как обозначаются подуровни? Укажите число подуровней на

разных энергетических уровнях? Какое максимальное число электронов на каждом

подуровне?

  1. Что такое орбиталь? Какие геометрические формы могут иметь орбитали?

  1. Какие электроны называются валентными и где они располагаются?

  2. Какие элементы относят к s-, p-, d- элементам?

  3. Что понимают под выражением “ электронные аналоги “?

  4. В чем проявляется периодичность электронного строения?

  5. Что такое стационарное (или невозбужденное, или нормальное) и возбужденное

состояние атома?

  1. Что такое “принцип неопределенности “? Что такое вероятность нахождения

электрона в некоторой области пространства около ядра?

  1. Что такое электронная волна? Какая точка называется узловой?

  2. Что такое волновая функция?

  3. Принцип Паули и правило Гунда.

  4. Напишите электронные формулы атомов элементов I - IV периодов в их стационарном

и возбужденном состояниях.
Х И М И Ч Е С К А Я С В Я З Ь


  1. Каковы характеристики (параметры) химической связи?

  2. Что такое энергия связи? Как она характеризует устойчивость молекулы?

  3. Что такое кратность связи? Чем она определяется? Какая зависимость существует

между кратностью связи и энергией связи?

  1. Что такое длина связи?

  1. Что такое полярность связи и как она измеряется?

  2. Что такое направленность и насыщаемость связи?

  3. Механизм образования ионной связи. Для каких элементов характерно образование

соединений с ионной связью? Назовите примеры.

8. В чем сущность метода валентных связей (МВС)? Каковы механизмы образования

химической связи методом валентных связей?

9. Объясните образование молекул H2, N2, HCl методом валентных связей. Нарисуйте

перекрывание атомных орбиталей.

10.Что такое сигма - и пи - связи (- и -)? Как они образуются?

11. Какая пара электронов называется «неподеленной» парой электронов?

12. Объясните образование молекулы или сложного иона по донорно-акцепторному

механизму.


  1. Что такое гибридизация атомных орбиталей? Какие типы гибридизации возможны при

смешении s- и p- орбиталей?

  1. В чем сущность метода молекулярных орбиталей (ММО)?

  1. Как образуются молекулярные орбитали методом МО и как они называются?

  2. Напишите энергетические диаграммы распределения электронов по молекулярным

орбиталям, образованными атомными орбиталями атомов элементов 1 и 2 периодов.

  1. Что называется водородной связью? Какие виды водородной связи существуют?

  1. Какую пространственную конфигурацию имеют двух-, трех-, четырех-, шестиатомные

молекулы?

19. Чем вызваны магнитные свойства? Как они проявляются?


Следует ответить на следующие вопросы:


  1. Для элемента , например С, напишите число протонов, электронов, нейтронов, заряд ядра, электронную формулу, выделите внешние электроны. Укажите число неспаренных

электронов в стационарном и возбужденном состояниях. Какие степени окисления может

проявлять элемент? Это s-, p-, d- элемент? Это металл или неметалл? Он диамагнитен

или парамагнитен? Какой элемент является его электронным аналогом?

  1. Объясните, у какого из двух элементов C , Si больше радиус атома?

  1. Объясните образование химической связи в молекуле, например H2,:

  1. Методом валентных связей.

  2. Методом молекулярных орбиталей.

  3. Укажите в каждом методе: порядок (кратность) связи, полярность молекулы и полярность связи, геометрию молекулы, магнитные свойства .

  1. Типы гибридизации атома Х в молекулях ......

  1. Какой тип связи имеет место между молекулями HF, H2O, NH3? Как влияет эта связь

на их свойства?

Потенциалы ионизации атомов и молекул с точки зрения ММО
Существование связывающих и разрыхляющих орбиталей подтверждается физическими свойствами молекул.

Если при образовании молекул из атомов электроны в молекуле попадают на связывающие орбитали, то потенциалы ионизации молекул должны быть больше, чем потенциалы ионизации атомов.

Если при образовании молекулы из атомов электроны попадают на разрыхляющие орбитали, то потенциалы ионизации молекул должны быть меньше, чем потенциалы ионизации атомов.


Атом элемента

Потенциал

ионизации

атома

Формула

молекулы

Потенциал

ионизации

молекулы

Нахождение электронов на

молекулярной орбитали






























































Открытие сложной структуры атома


С древних времён считали, что атом является самой простой, неделимой частицей вещества. Название атома произошло от греческого слова «атомос» (неделимый). Прогрессивные учёные предсказывали предположения о сложном строении атома.

Для того, чтобы лучше понять, что же такое атом и электрон в современном научном представлении, необходимо в общих чертах проследить историю развития учения о строении атома.

Катодные лучи


Первые сведения о сложной структуре атомов были получены при изучении катодных лучей при исследовании электрических разрядов в газах. 1879 г. У.Крукс – англ.физик и химик изучал катодные лучи, которые открыл в 1869 г. Вильгельм Гаторф. Катодная трубка содержала сильно разреженный газ (давление меньше 0,01 мм рт.ст.). Если к электродам присоединить источник высокого напряжения, то от катода перпендикулярно ему исходят лучи сами по себе невидимые, которые вызывают свечение стекла в том месте, куда они попали. Путь катодных лучей можно обнаружить с помощью установленного на их пути фосфорисцирующего экрана. В электрическом (магнитном) поле катодные лучи отклоняются от прямолинейного движения в сторону положительно заряженной пластины.

Следовательно, катодные лучи – это поток отрицательно заряженных частиц с очень малой массой. Характер и свойства катодных лучей не зависят от природы катода и газа, наполняющего трубку. Это значит, что субстанция, образующая лучи, входит в состав любого атома и при определённых условиях (например, при действии электрических сил) может высвобождаться из него. Следовательно, атом является сложным образованием.

Рентгеновское излучение


В 1895 г. Рентген открыл новый вид излучения, названного его именем, рентгеновское излучение. Рентгеновские лучи возникают при ударе быстро летящих электронов об атомы, входящих в состав стекла. Рентгеновские лучи ионизируют газы, действуют на фотографическую пластинку, легко проходят сквозь стекло, дерево, но сильно задерживаются большинством металлов.

Рентгеновские лучи – это электромагнитные колебания, аналогичные видимому свету, но характеризуются меньшими длинами волн (0,05 – 20А0).

Радиоактивность


В 1896 г. Беккерель обнаружил, что все соединения урана и сам элементарный уран U испускают лучи высокой проникающей способности. Источником этого излучения является только атом урана.

Явление самопроизвольного распада ядер природных тяжёлых элементов, которое сопровождается выделением лучей высокой проникающей способности и излучением энергии, называется естественной радиоактивностью.

Дальнейшее исследование этого излучения, выполненного Резерфордом, позволило установить его состав: - лучи (рентгеновские лучи); - лучи (быстро летящие свободные электроны); - лучи (положительно заряженные ионы гелия 4Не2+). Причём, - и - лучи обладают ярко выраженным корпускулярным характером, а - лучи обладают волновыми свойствами.

Эти открытия показали, что атомы являются сложными образованиями, состоящими из электрических зарядов обоих типов.

Электрон


В 1891 г. Д.Д. Стони ввёл в науку термин электрон для обозначения единицы электрического заряда одновалентного иона. После открытия Рентгена термин электрон стал применяться для обозначения отрицательно заряженной частицы электричества.

В 1897 г. Дж.Дж. Томсон, директор физического института Кавендиша при Кембриджском университете, смог доказать существование электрона, определил его массу, которая при нулевой скорости, т.е. масса покоя, составляет 1/1848 массы атома водорода или 0,899*10-27г. Масса электрона изменяется с его скоростью. Заряд электрона равен 1,591*10-19 Кулона. Электрон обладает ещё особой количественной характеристикой, которая математически выражается волновой функцией фи . Эта функция связана с движением электрона.

В 1924 г. Луи де Бройль предположил, в 1927 г. американские физики К.Девисон и Л.Джермер доказали, что электрон имеет двойственную корпускулярно-волновую природу. Движущемуся в атоме электрону соответствует распространение некоторой волны.


Модели атома


1902 г – 1904 г. Первая модель атома была предложена Кельвином и Дж.Томсоном: положительный заряд равномерно распределён по всему объёму атома, а электроны, расположенные по концентрическим кольцам, нейтрализуют его.

1911год. Несостоятельность этой модели была показана опытами Резерфорда по исследованию рассеяния - частиц в тонких слоях металлов. Было установлено, что большинство - частиц проходит через металл беспрепятственно прямолинейно и только слегка рассеивается. Незначительное число - частиц (примерно 1 из 10000) довольно резко отклоняется на 120-1500. Это может быть только в том случае, если положительный заряд атома сконцентрирован в очень малом объёме, образуя ядро атома. Расчёт показывает, что диаметр атома имеет порядок 10-8 см, а диаметр ядра равен 10-12 см. В связи с этими выводами в 1911 году Резерфорд предложил планетарную модель атома.

В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее очень малую часть пространства внутри атома. В ядре сосредоточены все положительные заряды и почти вся масса атома.

Вокруг ядра по круговым орбитам вращаются электроны, общее число которых равно положительному заряду ядра.

Сила электростатического притяжения между ядром и электронами уравновешивается центробежной силой вращения электронов, так что электроны удерживаются на своих орбитах и не падают на ядро.

Благодаря некоторой аналогии с Солнечной системой (сила гравитации уравновешена центробежной силой вращения планет), эту модель Резерфорда называют планетарной. Правда, плоскости планетных орбит практически неизменны по своему положению в пространстве, а орбиты электронов сами совершают сложное движение.

Однако, эта модель не была признана. Следует помнить, что скорость движения является векторной величиной и, следовательно, электрон, движущийся по круговой орбите вокруг ядра атома, двигается с переменной скоростью, т.е. с ускорением V. Согласно законам классической электродинамики электрический заряд, движущийся с ускорением, является источником переменного электромагнитного поля, т.е. излучает энергию. Следовательно, модель Резерфорда не может быть устойчивой.

Сведения об излучении атомов


При построении модели атома исключительное значение приобретает исследование излучения атомов. Если при помощи спектрального прибора изучать излучение атомов элемента в газообразном состоянии, то обнаруживается, что спектр излучения состоит из многих узких линий, соответствующих определённым длинам волн. Спектр –латинское spectrum – видимое –совокупность гармонических колебаний или волн, создаваемых каким-либо источником; в зависимости от природы колебаний различают спектры: механические, электрические, оптические.

Наиболее простым является спектр атома водорода. Водород в трубке под действием электрических разрядов испускает атомный спектр. В возбуждённом состоянии атом может существовать ничтожные доли секунды 10-8 – 10-10 с, а затем электрон возвращается на свою основную орбиталь. При этом атом испускает электромагнитные волны с частотой :

-

1/ = (волновое число)

- длина волны.

Все переходы электронов с различных орбит на первую образуют группу частот, называемой серией Лаймана. На спектрограмме ей отвечает группа линий, находящихся в ультрафиолетовой области (менее 3000 А0). Переходы электронов с более удалённых на вторую образуют серию Бальмера – видимую область спектра (7000 – 3000 А0). Переходы электронов с более удалённых орбит на третью образуют серию Пашена, на четвёртую – серию Брекета – инфракрасная область (более 7000 А0).

В 1900 г. Планк установил, что излучение абсолютно чёрного тела может быть объяснено лишь в том предположении, что энергия излучается определёнными порциями – квантами, равными E = h, где h – постоянная Планка, равная 6,62*10-27 эрг.сек.; - частота излучения. Энергия атома водорода может изменяться при излучении лишь квантами, т.е. её значения составляют дискретный, прерывный ряд. Эти данные стали основой теории строения атома Бора. (Дискретная величина – такая величина, между отдельными значениями которой заключено лишь конечное число других её значений)

Модель атома Бора


Теория Бора (физик в Дании) строится на постулатах (утверждение без доказательств).

В микромире атомов и молекул не действуют законы классической механики и электродинамики; в этом мире действуют законы квантовой механики.

1. Электрон может вращаться вокруг атомного ядра не по любым орбиталям, а лишь по таким, на которых момент количества движения равен mvr = nh/2, где m – масса электрона, v – скорость движения электрона, r – радиус орбитали, h – постоянная Планка, n – квантовое число, принимающее только целые значения 1, 2, 3…

Согласно этому постулату Бора разрешены лишь такие орбитали, для которых момент количества движения электрона является величиной n, кратной h/2.

Радиусы разрешённых (стационарных) орбиталей в атоме могут иметь строго определённые значения. Так как энергия атома определяется расстоянием электрон – ядро, т.е. радиусом орбитали, по которой вращается электрон, то значения энергии также составляют дискретный ряд.

2. Электроны, двигаясь по стационарным орбиталям, энергии не излучают и общий запас энергии остаётся постоянным.

3. При переходе электрона с более удалённого состояния на более близкое он теряет квант энергии в виде электромагнитного излучения. Следовательно, энергия может изменяться только скачками.

Удалённая Е2 (n2) - ближняя Е1 (n1) = h

Постулаты позволили вычислить радиусы стационарных электронных орбиталей и значение энергии водородоподобного атома (атома, состоящего из одного электрона и положительно заряженного ядра Ze). Решение этой задачи может быть выполнено следующим образом. При вращении электрона вокруг ядра центробежная сила mv2/r равна центростремительной силе eZe /r2. Решая систему уравнений:

Mv2/r = e Ze /r2 и mvr = nh/2

Получаем

R = h2 n2/ 42me2Ze

Где n = 1. 2, 3… Учитывая, что значения h2 / 42me2 являются постоянными, обозначим это выражение через аo, тогда можно записать r = ao n2 / Ze. Величина ao (0,529 А0) называется радиусом первой боровской орбитали, для которой квантовое число n = 1; эта орбиталь является ближайшей к ядру. Радиусы остальных орбиталей могут быть получены подстановкой в формулу значения n = 2, 3, 4…

Радиусы возможных круговых орбиталей относятся как квадраты натуральных чисел

r1 : r2 : r3 :…rn = 12 : 22 : 32 …n2

Теория Бора прекрасно интерпретировала спектр атома водорода, но не смогла объяснить всех деталей более сложных спектров многоэлектронных атомов. На спектрограммах можно заметить расщепление линий: вместо одной наблюдалось две или даже более линий, близко расположенных друг к другу.

Расщепление спектральных линий на более тонкие компоненты под влиянием электрического (или магнитного) поля называется мультиплетностью. Оно свидетельствует, что в пределах данного энергетического уровня, соответствующего данному квантовому числу n, электроны могут несколько различаться по энергиям. Следовательно, одного квантового числа n недостаточно для характеристики всех возможных энергетических состояний электрона в атоме. Число n характеризует общий запас энергии электрона на данной орбитали.


Модель Зоммерфельда. Квантовые числа


В 1916 г. А Зоммерфельд (немецкий физик-теоретик) предположил, что электрон может двигаться не только по круговым, но и по эллиптическим орбиталям. На разном удалении от ядра, в фокусе эллипса скорость электронов изменяется. Согласно теории относительности, масса движущего тела mv увеличивается с его скоростью и определяется формулой:

mv = mo /

C – скорость света; mo – масса покоящегося тела. Следовательно, изменение скорости движения электрона должно приводить к изменению его массы, а вместе с ней и момента количества движения mvr. Этим можно объяснить различие энергетических характеристик электронов в пределах одного квантового слоя. Если для характеристики круговой орбитали достаточно одного числа, определяющего её радиус, то для эллиптической орбитали нужно знать две величины – большую и малую полуоси. Соотношения между полуосями не могут быть любые, они меняются только скачками, квантуются. Большая полуось отвечает главному квантовому числу n, а малая полуось определяется значением побочного квантового числа k, которое может принимать значения последовательных целых чисел, но не может быть больше главного квантового числа.

В нормальном состоянии атома водорода электрон находится на первом энергетическом уровне. В этом случае орбиталь может иметь только форму круга с одним радиусом.

Для второго квантового слоя L возможны два типа эллипсов с соотношением полуосей 2:1, 2:2. Таким образом, для n = 2, k =1, 2.

Таблица


Главное квантовое число n

1

2

3

4

5

Буквенное обозначение n

K

L

M

N

Q

Побочное квантовое число k

1

1,2

1,2,3

1,2,3,4

1,2,3,4,5

Буквенное обозначение k

s

s,p

s,p,d

s,p,d,f

S,p,d,f,q




















Буквенные обозначения k совпадают с обозначением спектральных линий. S – sharp - резкая, p – principal – главная, d – diffuse – диффузная, f – fundamental - основная. С увеличением главного квантового числа n расстояния между уровнями и подуровнями всё более и более уменьшаются. Наиболее вытянутым орбиталям соответствуют самые низкие уровни энергий. Поэтому в многоэлектронных атомах они и заполняются электронами в первую очередь. При постоянном взаимном отталкивании электронов расположение электронов на разных орбиталях в пределах одного квантового слоя отвечает наименьшему их приближению, и, следовательно, наиболее стабильному состоянию.

Физический смысл второго квантового числа состоит в том, что оно определяет величину углового или вращательного момента количества движения (момент импульса).

Все s – орбитали обладают нулевым угловым моментом. Для них значение малой полуоси близко к нулю, что соответствует вырождению эллипса в линию. Состояния p, d, f и т.д. отвечают не нулевым вращательным моментам, пропорционально числам 1, 2, 3, а потому в этих случаях электронная плотность около самого ядра равна нулю.

В новой квантовой механике вместо побочного квантового числа пользуются азимутальным (орбитальным) квантовым числом l, значение которого на единицу меньше соответствующего значения побочного квантового числа. Азимутальное квантовое число имеет любые целые положительные числа от 0, 1, 2… до (n-1). Подуровни с различными азимутальными квантовыми числами всех атомов обладают неодинаковой энергией; подуровни с одним и тем же квантовым числом l имеют одинаковую энергию.

Азимутальное квантовое число определяет орбитальный момент количества движения в атоме, т.е. величину, связанную с движением электрона вокруг ядра, орбитальное квантовое число характеризует форму электронного облака.

Магнитное квантовое число (ml). Расположение в пространстве электронной орбитали определяется магнитным квантовым числом, которое представляет собой проекцию орбитального момента на произвольно выбранное направление, например, на силовую ось внешнего магнитного поля. Магнитное квантовое число может принимать любые целые числа (положительные и отрицательные) в пределах от - l до + l. Число ориентаций орбиталей m равно (2l +1) значений.

Таблица


l

m

2l + 1

0

0

1

1

-1, 0, + 1

3

2

-2, -1, 0, + 1, + 2

5


Магнитное квантовое число является вектором, т.е. ему соответствует не только определённое числовое значение, но и направление, выражаемое знаками (+) и (-). Эти направления могут быть только такими, чтобы проекция вектора на ось Х выражалась целым числом (это и есть магнитное квантовое число ml).

Электроны с одинаковыми значениями квантовых чисел n и l, но разными значениями m могут обладать одинаковой энергией.Такие состояния электрона называются вырожденными. Если энергия разная, то вырождение исчезает.

Состояние электрона, которое характеризуется определёнными значениями квантовых чисел n, l, ml, т.е. определённой формой и расположением в пространстве электронного облака, получило название орбитали.

Спиновое квантовое число Sl.

Электрон обладает собственным движением, вращение вокруг своей собственной оси. Вследствие этого электрон обладает не только орбитальным, но и собственным моментом количества движения. Спиновое квантовое число может принимать только два значения: + 1/2 и – 1/2. Спин – векторная величина, может ориентироваться только в двух направлениях ( вдоль нормали к плоскости орбиты электрона), поэтому он обозначается стрелкой . Суммарный спин двух электронов с противоположными спинами равен нулю.


Квантовомеханическая теория строения электронных орбиталей атома


Электрон обладает волновыми свойствами. Наилучшим образом описывает движение электрона в атоме уравнение стоячей волны. Стоячие волны можно представить как результат интерференции электронных волн, распространяющихся во все стороны от ядра и возвращающихся к ядру вследствие того, что электрон как бы закреплён в атоме силами электростатического притяжения.

Квантовомеханическая модель атома


Шредингер представил электронную волну в виде особой волновой функции, зависящей от координат трёхмерного пространства = f (x, y, z). Подставив эту функцию в уравнение, характеризующее стоячие волны в трёхмерном пространстве, Шредингер получил своё знаменитое уравнение, являющееся формой математического описания электронной структуры атома. | |2 - электронная плотность, будет в виде положительной величины или равна нулю (в узловых точках) в тех местах, где функция пересекает ось.

Энергия электрона в атоме не может нарастать непрерывно, а только скачками, т.е., чтобы между границами укладывалось целое число полуволн.

Решение уравнения Шредингера возможно только для простого атома водорода в связи с большими математическими трудностями.

Волновая функция определяет форму и энергию области нахождения электрона вокруг ядра (электронное облако, вероятность нахождения электрона в различных точках этого облака), эта область называется орбиталью.

Форма (геометрия) орбиталей или тип орбиталей


S – орбиталь имеет сферическую симметрию; р – орбитали имеют форму восьмёрки или гантели, р-орбитали направлены под прямым углом друг к другу по трём осям координат x, y, z, проходящим через ядро.

Заполнение электронами орбиталей


Принцип Паули – в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа одинаковы.

Правило Гунда – Электроны располагаются на орбиталях таким образом, чтобы суммарный спин был максимален; это достигается при наибольшем числе параллельных спинов.

Правило Клечковского: 1. Заполнение атомных орбиталей идёт в последовательности увеличения суммы (n + l) главного и орбитального квантовых чисел. В первую очередь заселяются электронами орбитали с меньшим значением этой суммы.

Например.

Орбиталь 1s (n + l = 1 + 0 =1) заполняется раньше, чем орбиталь 2s (n + l = 2 + 0 = 2), так как энергетически более выгодна.

2. Если сумма (n + l) для двух орбиталей одинакова, энергетически более выгодной является орбиталь с меньшим значением главного квантового числа n. Например. В рассмотренном случае орбиталь 2p имеет меньшее значение энергии, чем 3s, поэтому орбиталь 3s заселяется электронами только после заполнения ими орбитали 2p. Другой пример. Орбиталь 3d (n + l = 3 + 2 = 5) и орбиталь 4p (n + l = 4 + 1 = 5) имеют одинаковые значения суммы (n+l), но энергетически более выгодной их них будет орбиталь с меньшим значением главного квантового числа, т.е. орбиталь 3d.

Понятие об электронном слое (энергетическом уровне)

На основании принципа Паули можно определить максимально вохможное число электронов. Например. Заданы значения n и l для электронов, которые различаются значениями магнитного квантового числа m, т.е. ориентацией в пространстве. Число таких орбиталей будет (2l + 1), причём на каждой из них может разместиться не более двух электронов. Следовательно, на всех этих орбиталях можно разместить 2(2l +1) электронов.

Так, на s - орбиталях (l = 0) может находиться не более двух электронов. На трёх p - орбиталях, различающихся значениями магнитного квантового числа, может разместиться 6 электронов. На пяти различно ориентированных d - орбиталях можно поместить 10 электронов. На семи f - орбиталях с различными квантовыми числами m располагаются до 14 электронов.

Энергия электрона в атоме в основном определяется значением главного квантового числа (n). В связи с этим принято обозначать совокупность орбиталей, имеющих одно и то же значение главного квантового числа (n) термином «слой» или «энергетический уровень».

В слой ( энергетический уровень) с главным квантовым числом n входит n2 орбиталей. Если на каждой из них может находиться 2 электрона, различающихся спиновыми квантовыми числами, то число электронов на этом энергетическом уровне будет равно 2n2.

На первом энергетическом уровне (n = 1), который состоит из 1s орбитали помещается не более двух электронов. Второй энергетический уровень (n=2) состоит из одной 2s - орбитали и трёх 2p – орбиталей, различающихся магнитным квантовым числом, может содержать до 8 электронов. Третий энергетический уровень (n = 3), который состоит из одной 3s – орбитали, трёх 3p - орбиталей и пяти 3d - орбиталей, может находиться до 18 электронов. На четвёртом энергетическом уровне (n = 4), который включает в себя одну 4s- орбиталь, три 4р – орбитали, пять 4d - орбитали и семь 4f - орбитали, может разместиться до 32 электронов.

В многоэлектронном атоме энергетические уровни атомных орбиталей располагаются последовательно в порядке возрастания энергии: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d = 4f < 6p < 7s < 6d < 5f.

С ростом главного квантового числа различия в энергиях между уровнями становится всё меньше и меньше, и при n = 7 уровни располагаются так густо, что почти неразличимы.

Электронное строение атомов


Заполнение электронами начинается с орбиталей, расположенных наиболее близко к ядру атома, т.к. при этом энергия атома минимальна.

Атом первого элемента водорода H имеет на первом энергетическом уровне (самом близком к ядру) один s - электрон: 1s1.

У атома гелия He на один электрон больше, и этот электрон расположен на певом энергетическом уровне, завершая его (1s2). Находясь в одной и той же квантовой ячейке, электроны атома гелия имеют антипараллельные спины. Так как на первом энергетическом уровне не может быть более двух электронов, первый период завершается (инертным) благородным газом гелием He. Третий электрон должен заполнять второй энергетический уровень.

Литий Li открывает второй период, второй энергетический уровень, который состоит из s – орбиталей и p – орбиталей. Поэтому максимальная ёмкость второго энергетического уровня равна восьми эелектронам. Орбитали заполняются последовательно от конфигурации лития Li ( 1s22s1) до неона Ne (1s22s22p6). Второй период опять завершается благородным газом.

Далее начинается заполнение третьего энергетического уровня. У натрия и магния электронами заполняeтся s - орбитали, от алюминия до аргона p - орбитали. Всего получается восемь элементов с электронной формулой у натрия Na (1s22s22p63s1) до аргона Ar (1s22s22p63s23p6). Третий период завершён, а третий энергетический уровень ещё не заполнен, т.к. кроме s- и p - орбиталей здесь возможны d- орбитали.

Калий первый элемент четвёртого периода, имеет электронную формулу 1s22s22p63s23p64s1, т.е. является s – элементом. Последовательный порядок нарушен, т.к. хотя третий энергетический уровень не завершён, а уже начинает заполняться четвёртый. Это объясняется тем, что это более энергетически выгодно.

Заполнение (n-1)d орбитали начинается после того, как орбиталь ns заполняется двумя электронами.

Начиная со скандия 21Sc до цинка 30Zn идёт заполнение электронами 3d - орбитали третьего энергетического уровня. Следующие шесть элементов от галлия Ga до криптона Kr являются p- элементами, т.к. у них заполняются р- орбитали четвёртого энергетического уровня.


Похожие:

Какие частицы входят в состав атома? iconМетодические указания Общая и неорганическая химия Вопросы и задания...
Составить уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения

Какие частицы входят в состав атома? iconВопросы к экзамену I семестр
Эйнштейном. Фотоны. Спектры атомов. Теория атома водорода по Бору. Постулаты Бора. Объяснение спектра атома водорода. Внутренние...

Какие частицы входят в состав атома? iconПозволяющие идентифицировать его личность, необходимые администрации...
В состав персональных данных воспитанника и родителя (законного представителя) входят

Какие частицы входят в состав атома? iconЧаво (Часто задаваемые вопросы) 24
Добавлены Эмуляторы для тестирования работы ккт. В состав платных обработок также входят эмулятор, но он отличается от тех, что размещены...

Какие частицы входят в состав атома? iconИнструкция по заполнению формы федерального статистического наблюдения...
Нк не составляют, и показатели их деятельности учитываются в отчетах головных музеев или филиалов, в состав которых они входят

Какие частицы входят в состав атома? iconТребования к документам в составе заявки на предоставление субсидии
...

Какие частицы входят в состав атома? icon5. 1 Развитие представлений о сложной структуре атома
Аристотеля. Аристотель и Платон (384322 гг до н э.) полагали, что природа состоит из четырех начал (элементов): огня, земли, воздуха...

Какие частицы входят в состав атома? iconЛ1: Строение атома и периодический закон Д. И. Менделеева. Электронная структура атома
Химия – наука, изучающая вещества, их строение, свойства и превращения. Превращения одних веществ в другие вещества называются химическими...

Какие частицы входят в состав атома? iconДокументирование процессов движения кадров
В состав документации, оформляемой в кадровой службе, входят документы различного функционального назначения: первичные учетные (например,...

Какие частицы входят в состав атома? iconУрок Тема занятия Железо и его соединения
Научатся на основе строения атома прослеживать взаимосвязь атома железа и его свойств и свойств его соединения. Узнают важнейшие...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:


Все бланки и формы на filling-form.ru




При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
filling-form.ru

Поиск