2.3 configurația electronică a atomilor elementelor chimice
fizician elvețian Wolfgang Pauli, în 1925 a constatat că în atom pe un orbital poate fi nu mai mult de doi electroni cu opuse (antiparalel) înapoi (în limba engleză „fus“), care este de o asemenea natură încât pot fi prezentate în sine ca rotația electronilor în jurul axei sale imaginare în sensul acelor de ceasornic sau invers acelor de ceasornic. Acest principiu este cunoscut sub numele de principiul de excluziune al lui Pauli.
În cazul în care un orbitali de electroni este, este numit un nepereche, în cazul în care doi, acesta este asociat electroni, adică electroni cu spin opus.
Figura 5 prezintă diagrama nivelul de energie al diviziunilor în subnivele.
-Uri orbitale, după cum știți, are o formă sferică. atom de hidrogen electronic (s = 1) este situat pe acest orbital și nepereche. Prin urmare, este o formulă electronică sau configurația electronică va fi scris ca: 1s 1. Nivelul de energie de electroni formule desemnate număr de cifre înainte de litera (1), literele latine reprezintă sub-strat (orbitali de tip), iar numărul care este scris pe partea din dreapta sus a literei ( ca exponent) indică numărul de electroni din subnivel.
Pentru atom heliu care nu are doi electroni pereche pe una s-orbitale, această formulă: 1s 2.
Electron coajă de un atom de heliu este complet și foarte stabil. Heliu - un gaz nobil.
Al doilea nivel de energie (n = 2), există patru orbital: e una și trei rânduri. Electronii s-orbital al doilea nivel (2s-orbitali) au o energie mai mare, deoarece acestea sunt mai departe de miez decât electroni 1s-orbital (n = 2).
În general, pentru fiecare valoare a lui n, există o s-orbital, dar cu rezerva de energie de electroni corespondentă și, prin urmare, cu diametrul corespunzător crescând odată cu creșterea valorilor n.
p orbitali are o formă dumbbell sau volum opt. Toate cele trei orbitali p în atomi sunt aranjate perpendicular unul pe altul de-a lungul coordonatele spațiale deținute de nucleul atomic. Trebuie subliniat din nou că fiecare nivel de energie (strat de electroni), începând cu n = 2, are trei orbitali p. Odată cu creșterea valorilor de n electroni animayut p orbitali situate la distanțe mari de nucleu și dirijate de-a lungul axelor x, y,
În elementele a doua perioadă (n = 2) este umplut cu un prim, apoi cele trei orbitali one orbitali p. E 1L formula: 1s 2 2s 1. Electronic mai slab asociat cu nucleul atomic, deci atom de litiu se poate da cu ușurință (cum vă amintiți, acest proces este numit oxidare), transformându-se în ioni de Li +.
Beriliu Be 0 atom patrulea electron este de asemenea situat pe 2s-orbitali: 1s 2 2s 2. Două atom de beriliu electron extern ușor detașat - Ve 0 este oxidat la Be 2+ cation.
La atomul de bor al cincilea electron ocupă 2p orbitale: 1s 2s 2 2 2p 1. Mai departe, la atomi de C, N, D, E este umplută 2p orbitali, care se termină la un neon gaz nobil: 1s 2s 2 2 2p 6.
In elementele a treia perioadă sunt umplute orbitali respectiv Zv- și sp. Cinci d-orbitali al treilea nivel, în același timp, să rămână liber:
Uneori, o diagramă ilustrând distribuția electronilor în atomi, indică doar numărul de electroni la fiecare nivel de energie, adică este scris atomii electronice formula abreviat de elemente chimice, în contrast cu formulele electronice totale de mai sus.
În elementele perioade mari (a patra și a cincea), primii doi electroni ocupa 5 si orbitalii 4ya- 19 K 2, 8, 8, 1; Sr 38 2, 8, 18, 8, 2. Deoarece al treilea element pentru fiecare perioadă majoră, următorii zece electroni merge la orbitali 3D-și 4d- anterioare, respectiv (în elementele laterale ale subgrupe): 23 V 2, 8, 11, 2; 26, Tr 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tr 2, 8, 18, 13, 2. In general, atunci când d-subnivelul anterioară este umplut, începe să se umple cu un extern (respectiv 4R- 5p) p-subnivel.
Elemente lungi perioade - a șasea și a șaptea neterminat - subnivele electronice și niveluri sunt umplute cu electroni este în general după cum urmează: primii doi electroni ajung în subnivelul extern 56 Ba 2, 8, 18, 18, 8, 2; 87Gg 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; următor un electron (y Na și Ac) la anterioară (p-subnivelul 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 și 89. Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2.
Apoi, următoarele 14 electronii ajung la al treilea nivel de energie la 4f- exterior și 5f-orbitali, respectiv la lantanide și actinide.
Apoi, începe din nou, construit în afara al doilea nivel de energie (d-subnivel): elemente laterale y ale subgrupe: Ta 2 73, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8,18, 32, 32,10, 2, - și în final numai după umplerea completă a zece electroni sygodu-peer va fi din nou umplut exterior p-subnivel:
86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8.
Foarte des, structura cochilii de electroni de atomi este reprezentat de celulele energetice sau cuantice - scrie așa-numita formulă grafică electronică. Următoarele denumiri sunt utilizate pentru această înregistrare: fiecare celulă desemnată cutie cuantică care corespunde uneia orbitali; fiecare electron este indicat printr-o săgeată care corespunde direcției de rotire. La înregistrarea formulă grafică electronică ar trebui să ne amintim două reguli: principiul Pauli, potrivit căruia celula (orbital) poate fi nu mai mult de doi electroni, dar cu spini antiparalele, și regula F. Hund, conform căruia electronii ocupă celule libere (Orbitali) sunt situate în primul lor una și au aceeași valoare, în același timp înapoi, și numai apoi se împerechează, dar înapoi în același timp, de principiul lui Pauli ar avea direcția opusă.
In concluzie, consider configurațiile de mapare de electroni de atomi ai elementelor perioadelor sistemului D. I.Mendeleeva. Structura electronică a atomilor diagrame indică distribuția de electroni pentru straturi electronice (nivelurile de energie).
Atomul heliu completează un prim strat electronic - 2 electroni în acesta.
Hidrogen si heliu - elemente-s, acești atomi este umplut electroni s-orbitali.
Elemente de-a doua perioade,
Toate elementele de-a doua perioade primul strat electronic este umplut cu electroni și umple e- și p-orbitalii al doilea strat de electroni, în conformitate cu principiul energiei minime (mai întâi s-, apoi p) și Pauli și Hund reguli (Tabel. 2).
Al doilea strat electronic atom neon este finalizat - 8 electroni în acesta.
Tabelul 2 Structura cochilii de electroni de atomi ai elementelor de-a doua perioade
End Table. 2
Li, fie - în elemente.
B, C, N, O, F, Ne - elemente p, acești atomi sunt umplute cu electronii p orbital.
Elemente de-a treia perioadă
Atomii elementelor din a treia perioadă, primul și al doilea strat electronice sunt completate, astfel încât al treilea strat electronic completat, în care electronii se pot ocupa Zs-, 3R- și ZD-subnivele (Tabel. 3).
Tabelul 3 Structura cochilii de electroni de atomi ai elementelor de-a treia perioadă
In atomul de magneziu este completat de orbitali Zs electroni. Na și-elemente s mg-.
Sub un atom de argon, în stratul exterior (stratul de electroni al treilea) 8 electroni. Pe măsură ce stratul exterior, este complet, dar numai un strat de electroni al treilea, după cum știți deja, electronii pot fi de 18, ceea ce înseamnă că elementele treia perioadă ZD rămân orbitali necompletate.
Toate elementele de Al la Ag - elemente p. p-S și componente formează subgrupa principală a sistemului periodic.
Potasiu și atomii de calciu apare al patrulea strat de subnivel electronic 4s-umplut (tab. 4), deoarece are o energie mai mică decât Wl subnivel. Pentru a simplifica formulele grafice atomii elementelor electronice ale perioadei a patra sunt: 1) condițional electronic formula argon grafic după cum urmează:
Ar;
2) nu va reprezenta subnivele, că acești atomi nu sunt completate.
TABELUL 4 Structura cochilii de electroni de atomi ai elementelor de-a patra perioade
K, Ca --elemente s incluse în principalele subgrupe. Atomii de la Sc la Zn umplut cu electroni Wl subnivel. Acesta elemente wl. Ele fac parte din subgrupurilor, au umplut strat de electroni predvneshny, acestea se face referire la elementele de tranziție.
Acorde o atenție la structura cochilii de electroni de atomi de crom și cupru. În ele există un „eșec“ al unui singur electron cu 4ya- pe WL- că, din cauza substrat mai mare de energie într-un mod durabil, cu configurații electronice ZD 5 și ZD 10:
Atomul de zinc al treilea strat electronic este finalizat - completat în ea toate subniveluri 3s, Sp și ZD, doar 18 electroni pe ele.
Urmînd elementele zinc continuă să umple al patrulea strat electronic 4p subnivelul: Elemente de Ga la Kr - elemente p.
Y strat exterior atom krypton (al patrulea) este completat, are 8 electroni. Dar, în al patrulea strat de electroni, după cum știți, poate fi un electron de 32; atomul de kripton rămân subnivele 4d- și 4f- necompletate.
În elementele cincea perioadă se umple subnivele în următoarea ordine: 5S-> 4d -> 5p. Și, de asemenea, există excepții asociate cu un „eșec“ de electroni, 41 Nb, 42 MO etc.
În perioadele șasea și a șaptea apar elemente, elemente și anume, care sunt umplute, respectiv subnivele electronice 4f- și 5f-al treilea strat exterior.
Elemente-4f denumite lantanide.
Elemente-5F numit actinide.
Procedura pentru umplerea subnivele electronice în a șasea perioadă de atomi de elemente: 55 56 Ba și Cs - Elemente-6s;
57 La. 1 6s 2 5d - 5d element; Ce 58-71 Lu - 4f-elemente; 72 Hf - 80 Hg - Elemente 5d; 81 86 TL Rn - elemente 6p. Dar chiar și aici există elemente care au „rupt“ ordinea de umplere a orbitali de electroni, care, de exemplu, din cauza mai mare până la jumătate durabilității energetice și subnivele f umplut complet, adică nf nf 7 și 14.
În funcție de ce fel de atom este umplut electroni subnivelul cele mai noi, toate elementele, după cum deja înțeles, este împărțit în patru familii sau unitate electronică (fig. 7).
1) s-elemente; umplut cu electroni exterioare atomii de nivel subnivel; la-elemente s includ hidrogen, heliu și principalele elemente ale subgrupurilor I și grupele II;
2) elemente p; umplut cu un atom extern la nivel de electroni p-subnivel; la elementele p includ elemente ale grupului grupele III-VIII principale;
3) d-elemente; umplut cu electroni d-subnivel atomi nivel predvneshnego; la d-elemente includ elemente secundare ale subgrupe grupele I-VIII, adică elementele de inserție decenii perioade mari situate între elementele și p S-. Ele sunt, de asemenea, numite elemente de tranziție;
4) elemente-f, umplute cu electroni f-nivel în afara al treilea atomi de subnivel; acestea includ lantanide și actinide.
1. Ce s-ar întâmpla dacă principiul lui Pauli nu este respectat?
2. Ce s-ar întâmpla dacă regula Hund nu este respectat?
3. Asigurați structura circuit electronic, electronice formule grafice și formulele atomilor următoarele electronice elemente chimice: Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Re.
4. Formula Scriere e-mail № element de 110 folosind un simbol corespunzător gaz nobil.
5. Care este „eșec“ al electronului? Dă exemple de elemente în care se produce acest fenomen, scrie cererile lor electronice.
6. Cum este un element chimic care aparține unui anumit e-familie?
7. Compara grafic atom electronic și electronice formula sulf. Ce informații suplimentare include ultima formula?