Kāda elektroniskā formula atbilst kalcija atomiem. Ķīmisko elementu elektroniskās formulas

Zināšanas par iespējamajiem elektrona stāvokļiem atomā, Klečkovska likumu, Pauli principu un Hunda likumu ļauj apsvērt atoma elektronisko konfigurāciju. Šim nolūkam tiek izmantotas elektroniskās formulas.

Elektroniskā formula apzīmē elektrona stāvokli atomā, ar skaitli norādot galveno kvantu skaitli, kas raksturo tā stāvokli, un ar burtu, kas norāda orbitālo kvantu skaitli. Skaitlis, kas parāda, cik daudz elektronu atrodas šis stāvoklis, ir rakstīti burta augšējā labajā stūrī, kas norāda elektronu mākoņa formu.

Ūdeņraža atomam (n = 1, l = 0, m = 0) elektroniskā formula būs: 1s 1. Abiem nākamā elementa hēlija He elektroniem ir vienādas vērtības n, l, m un tie atšķiras tikai ar spiniem. Hēlija atoma elektroniskā formula ir ls 2. Hēlija atoma elektronu apvalks ir pilnīgs un ļoti stabils. Hēlijs ir cēlgāze.

2. perioda elementiem (n = 2, l = 0 vai l = 1) vispirms tiek aizpildīts 2s stāvoklis un pēc tam otrā enerģijas līmeņa p-apakšlīmenis.

Litija atoma elektroniskā formula: ls 2 2s 1. 2s 1 elektrons ir vājāk saistīts ar atoma kodolu (6. att.), tāpēc litija atoms var viegli no tā atteikties (kā jūs acīmredzot atceraties, šo procesu sauc par oksidāciju), pārvēršoties par Li + jonu.

Rīsi. 6.
1s un 2s elektronu mākoņu sekcijas ar plakni, kas iet caur kodolu

Berilija atomā ceturtais elektrons arī ieņem 2s stāvokli: ls 2 2s 2. Berilija atoma divi ārējie elektroni ir viegli atdalāmi - Be tiek oksidēts Be 2+ katjonā.

Bora atomam ir elektrons 2p stāvoklī: ls 2 2s 2 2p 1. Tālāk oglekļa, slāpekļa, skābekļa un fluora atomiem (saskaņā ar Hunda likumu) tiek aizpildīts 2p apakšlīmenis, kas beidzas pie cēlgāzes neona: ls 2 2s 2 2p 6.

Ja viņi vēlas uzsvērt, ka elektroni noteiktā apakšlīmenī kvantu šūnas aizņem atsevišķi, elektroniskajā formulā indeksam tiek pievienots apakšlīmeņa apzīmējums. Piemēram, oglekļa atoma elektroniskā formula

3. perioda elementiem tiek aizpildīts attiecīgi Zs stāvoklis (n = 3, l = 0) un Zp apakšlīmenis (n = 3, l - 1). 3D apakšlīmenis (n = 3, l = 2) paliek brīvs:

Dažreiz diagrammās, kas attēlo elektronu sadalījumu atomos, norāda tikai elektronu skaitu katrā enerģijas līmenī, t.i., raksta saīsinātas atomu elektroniskās formulas ķīmiskie elementi, atšķirībā no iepriekš norādītajām pilnajām elektroniskajām formulām, piemēram:

Liela perioda elementiem (4. un 5.) saskaņā ar Klečkovska likumu ārējā elektronu slāņa pirmie divi elektroni aizņem 4s stāvokli (n = 4, l = 0) un 5s stāvokli (n = 5, l = 0):

Sākot no katra galvenā perioda trešā elementa, nākamie desmit elektroni nonāk attiecīgi iepriekšējā 3d un 4d apakšlīmenī (sānu apakšgrupu elementiem):

Parasti, kad ir aizpildīts iepriekšējais d-apakšlīmenis, tad sāks aizpildīt ārējo (attiecīgi 4p- un 5p-) p-apakšlīmeni:

Lielu periodu elementiem - 6. un nepilnīgajam 7. - enerģijas līmeņi un apakšlīmeņi ir piepildīti ar elektroniem, kā likums, šādi: pirmie divi elektroni dodas uz ārējo s-apakšlīmeni, piemēram:

nākamais elektrons (La un Ac) pāriet uz iepriekšējo d-apakšlīmeni:

Tad nākamie 14 elektroni nonāk trešajā ārējā enerģijas līmenī attiecīgi lantanīdu un aktinīdu 4f un 5f apakšlīmenī:

Tad atkal sāks veidoties sānu apakšgrupu elementu otrais ārējais enerģijas līmenis (d-apakšlīmenis):

Tikai pēc tam, kad d-apakšlīmenis ir pilnībā piepildīts ar desmit elektroniem, ārējais p-apakšlīmenis atkal tiks piepildīts:

Noslēgumā paskatīsimies vēlreiz dažādos veidos elementu atomu elektroniskās konfigurācijas attēlošana pēc D.I. tabulas periodiem.

Apskatīsim 1. perioda elementus - ūdeņradi un hēliju.

Elektroniskās formulas atomi parāda elektronu sadalījumu pa enerģijas līmeņiem un apakšlīmeņiem.

Atomu grafiskās elektroniskās formulas parāda elektronu sadalījumu ne tikai pa līmeņiem un apakšlīmeņiem, bet arī pa kvantu šūnām (atomu orbitālēm).

Hēlija atomā pirmais elektronu slānis ir pilnīgs – tajā ir 2 elektroni.

Ūdeņradis un hēlijs ir s-elementi, šo atomu ls-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem.

Visiem 2. perioda elementiem pirmais elektronu slānis ir piepildīts, un elektroni aizpilda 2s un 2p stāvokļus saskaņā ar mazākās enerģijas principu (vispirms S- un pēc tam p) un Pauli un Hunda noteikumiem (2. tabula). ).

Neona atomā otrais elektronu slānis ir pabeigts - tajā ir 8 elektroni.

2. tabula
Struktūra elektroniskie apvalki 2. perioda elementu atomi


Litijs Li, berilijs Be - s-elementi.

Bors B, ogleklis C, slāpeklis N, skābeklis O, fluors F, neons Ne ir p-elementi, šo atomu p-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem.

3. perioda elementu atomiem ir pabeigts pirmais un otrais elektroniskais slānis, tātad tiek aizpildīts trešais elektroniskais slānis, kurā elektroni var ieņemt 3s-, 3p- un 3d stāvokļus (3.tabula).

3. tabula
3. perioda elementu atomu elektronisko apvalku uzbūve

3s apakšlīmenis tiek pabeigts pie magnija atoma. Nātrija Na un magnija Mg ir s-elementi.

Alumīnijā un tam sekojošajos elementos 3p apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem.

Argona atoma ārējā slānī (trešais elektronu slānis) ir 8 elektroni. Kā ārējais slānis tas ir pilnīgs, bet kopumā trešajā elektronu slānī, kā jau zināms, var būt 18 elektroni, kas nozīmē, ka 3. perioda elementiem ir nepiepildīts 3d stāvoklis.

Visi elementi no alumīnija Al līdz argonam Ar ir p-elementi.

S- un p-elementi veido galvenās periodiskās tabulas apakšgrupas.

4. perioda elementu - kālija un kalcija - atomiem parādās ceturtais enerģijas līmenis, 48. apakšlīmenis ir piepildīts (4. tabula), jo saskaņā ar Klečkovska likumu tam ir zemāka enerģija nekā 3. apakšlīmenim.

4. tabula
4. perioda elementu atomu elektronisko apvalku uzbūve


Lai vienkāršotu 4. perioda elementu atomu grafiskās elektroniskās formulas:

Kālijs K un kalcijs Ca ir s-elementi, kas iekļauti galvenajās apakšgrupās. Atomos no skandija Sc līdz cinkam Zn 3d apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem. Tie ir 3D elementi. Tie ir iekļauti sekundārajās apakšgrupās, to tālākais elektroniskais slānis ir aizpildīts, un tie tiek klasificēti kā pārejas elementi.

Pievērsiet uzmanību hroma un vara atomu elektronisko apvalku struktūrai. Tajos viens elektrons “neizdodas” no 4s uz 3d apakšlīmeni, kas izskaidrojams ar iegūto elektronisko konfigurāciju 3d 5 un 3d 10 lielāku enerģijas stabilitāti:

Cinka atomā ir pabeigts trešais enerģijas līmenis, tajā ir aizpildīti visi apakšlīmeņi - 3s, 3p un 3d, kopā ar 18 elektroniem.

Elementos, kas seko cinkam, turpina piepildīties ceturtais enerģijas līmenis, 4p-apakšlīmenis.

Elementi no gallija Ga līdz kriptonam Kr ir p-elementi.

Kr kriptona atomam ir ārējais slānis (ceturtais), kas ir pilnīgs un kurā ir 8 elektroni. Bet kopumā ceturtajā elektronu slānī, kā zināms, var būt 32 elektroni; kriptona atomam joprojām ir neaizpildīti 4d un 4f stāvokļi.

5. perioda elementiem saskaņā ar Klečkovska likumu apakšlīmeņi tiek aizpildīti šādā secībā: 5s ​​⇒ 4d ⇒ 5r. Un ir arī izņēmumi, kas saistīti ar elektronu “neveiksmi” 41 Nb, 42 Mo, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

6. un 7. periodā parādās f-elementi, t.i., elementi, kuriem tiek aizpildīti attiecīgi trešā ārējā enerģijas līmeņa 4f- un 5f-apakšlīmeņi.

4f elementus sauc par lantanīdiem.

5f elementus sauc par aktinīdiem.

Elektronisko apakšlīmeņu aizpildīšanas secība 6. perioda elementu atomos: 55 Cs un 56 Babs elementi; 57 La ...6s 2 5d 1 - 5d-elements; 58 Ce - 71 Lu - 4f elementi; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementi; 81 Tl - 86 Rn - br-elementi. Bet arī šeit ir elementi, kuros enerģijas apakšlīmeņu piepildīšanas secība ir “izjaukta”, kas, piemēram, ir saistīta ar lielāku enerģijas stabilitāti daļēji un pilnībā aizpildītiem f-apakšlīmeņiem, t.i., nf 7 un nf 14.

Atkarībā no tā, kurš atoma apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem pēdējais, visi elementi, kā jūs jau sapratāt, ir sadalīti četrās elektronisko saimēs vai blokos (7. att.):

Rīsi. 7.
Periodiskās tabulas (tabulas) sadalīšana elementu blokos

  1. s-elementi; atoma ārējā līmeņa s-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem; s-elementi ietver ūdeņradi, hēliju un I un II grupas galveno apakšgrupu elementus;
  2. p-elementi; atoma ārējā līmeņa p-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem; p-elementi ietver III-VIII grupas galveno apakšgrupu elementus;
  3. d-elementi; atoma pirms-ārējā līmeņa d-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem; d-elementi ietver I-VIII grupas sekundāro apakšgrupu elementus, t.i., spraudņu desmitgades lielu periodu elementus, kas atrodas starp s- un p-elementiem. Tos sauc arī par pārejas elementiem;
  4. f-elementi; atoma trešā ārējā līmeņa f-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem; Tajos ietilpst lantanīdi un aktinīdi.

Jautājumi un uzdevumi 3.§

  1. Izveidojiet šādu ķīmisko elementu atomu elektroniskās struktūras diagrammas, elektroniskās formulas un grafiskās elektroniskās formulas:
        a) kalcijs;
        b) dzelzs;
        c) cirkonijs;
        d) niobijs;
        e) hafnijs;
        e) zelts.
  2. Uzrakstiet elektronisko formulu elementam Nr.110, izmantojot atbilstošās cēlgāzes simbolu.
  3. Kas ir elektronu "iegremdēšana"? Sniedziet piemērus elementiem, kuros šī parādība tiek novērota, pierakstiet to elektroniskās formulas.
  4. Kā tiek noteikta ķīmiskā elementa piederība noteiktai elektronu saimei?
  5. Salīdziniet sēra atoma elektroniskās un grafiskās elektroniskās formulas. Kuras papildu informāciju vai pēdējā formula satur?

Elektroniskā konfigurācija atoms ir tā elektronu orbitāļu skaitlisks attēlojums. Elektronu orbitāles ir reģioni dažādas formas, kas atrodas ap atoma kodolu, kurā ir matemātiski iespējams, ka tiks atrasts elektrons. Elektroniskā konfigurācija palīdz ātri un vienkārši lasītājam pateikt, cik elektronu orbitāļu ir atomam, kā arī noteikt elektronu skaitu katrā orbitālē. Pēc šī raksta izlasīšanas jūs apgūsit elektronisko konfigurāciju noformēšanas metodi.

Soļi

Elektronu sadalījums, izmantojot D. I. Mendeļejeva periodisko sistēmu

    Atrodiet sava atoma atomu skaitu. Katram atomam ir ar to saistīts noteikts elektronu skaits. Atrodiet sava atoma simbolu periodiskajā tabulā. Atomskaitlis ir vesels pozitīvs skaitlis, sākot no 1 (ūdeņradim) un palielinot par vienu katram nākamajam atomam. Atomu skaits ir protonu skaits atomā, un tāpēc tas ir arī elektronu skaits atomā ar nulles lādiņu.

    Nosakiet atoma lādiņu. Neitrāliem atomiem būs tāds pats elektronu skaits, kā parādīts periodiskajā tabulā. Tomēr uzlādētiem atomiem būs vairāk vai mazāk elektronu atkarībā no to lādiņa lieluma. Ja strādājat ar uzlādētu atomu, pievienojiet vai atņemiet elektronus šādi: pievienojiet vienu elektronu katram negatīvajam lādiņam un atņemiet vienu katram pozitīvajam lādiņam.

    • Piemēram, nātrija atomam ar lādiņu -1 būs papildu elektrons turklāt līdz tā bāzes atomskaitlim 11. Citiem vārdiem sakot, atomā kopā būs 12 elektroni.
    • Ja mēs runājam par par nātrija atomu ar lādiņu +1 no bāzes atomskaitļa 11 jāatņem viens elektrons. Tādējādi atomam būs 10 elektroni.

  1. Atcerieties orbitāļu pamata sarakstu. Palielinoties elektronu skaitam atomā, tie aizpilda dažādus atoma elektronu apvalka apakšlīmeņus atbilstoši noteiktai secībai. Katrs elektronu apvalka apakšlīmenis, kad tas ir piepildīts, satur pāra skaitlis elektroni. Ir pieejami šādi apakšlīmeņi:

    Izprast elektroniskās konfigurācijas apzīmējumus. Elektronu konfigurācijas ir rakstītas, lai skaidri parādītu elektronu skaitu katrā orbitālē. Orbitāles raksta secīgi, atomu skaitu katrā orbitālē rakstot kā augšējo indeksu pa labi no orbitāles nosaukuma. Pabeigtā elektroniskā konfigurācija izpaužas kā apakšlīmeņu apzīmējumu un augšējo indeksu secība.

    • Šeit, piemēram, ir vienkāršākā elektroniskā konfigurācija: 1s 2 2s 2 2p 6 .Šī konfigurācija parāda, ka 1. apakšlīmenī ir divi elektroni, 2. apakšlīmenī ir divi elektroni un 2p apakšlīmenī ir seši elektroni. 2 + 2 + 6 = kopā 10 elektroni. Šī ir neitrāla neona atoma elektroniskā konfigurācija (neona atomskaitlis ir 10).

  2. Atcerieties orbitāļu secību. Paturiet prātā, ka elektronu orbitāles ir numurētas elektronu apvalka skaita pieauguma secībā, bet sakārtotas pieaugošā enerģijas secībā. Piemēram, piepildītai 4s 2 orbitālei ir mazāka enerģija (vai mazāka mobilitāte) nekā daļēji piepildītai vai piepildītai 3d 10 orbitālei, tāpēc 4s orbitāle tiek ierakstīta vispirms. Kad zināt orbitāļu secību, varat tās viegli aizpildīt atbilstoši elektronu skaitam atomā. Orbitāļu aizpildīšanas secība ir šāda: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

    • Tāda atoma elektroniskā konfigurācija, kurā ir piepildītas visas orbitāles, būs nākamais skats: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6p 60
    • Ņemiet vērā, ka iepriekš minētais ieraksts, kad visas orbitāles ir piepildītas, ir elementa Uuo (ununoktijs) 118, atoma, elektronu konfigurācija. periodiskā tabula ar lielāko skaitu. Tāpēc šī elektroniskā konfigurācija satur visus pašlaik zināmos neitrāli lādēta atoma elektroniskos apakšlīmeņus.

  3. Aizpildiet orbitāles atbilstoši elektronu skaitam jūsu atomā. Piemēram, ja mēs vēlamies pierakstīt neitrāla kalcija atoma elektronisko konfigurāciju, mums jāsāk ar tā atomu numura meklēšanu periodiskajā tabulā. Tā atomskaitlis ir 20, tāpēc mēs rakstīsim atoma konfigurāciju ar 20 elektroniem saskaņā ar iepriekš minēto secību.

    • Aizpildiet orbitāles atbilstoši iepriekš norādītajai secībai, līdz sasniedzat divdesmito elektronu. Pirmajā 1s orbitālē būs divi elektroni, 2s orbitālē arī būs divi, 2p būs seši, 3s būs divi, 3p būs 6 un 4s būs 2 (2 + 2 + 6 +2 + 6 + 2 = 20 .) Citiem vārdiem sakot, kalcija elektroniskajai konfigurācijai ir šāda forma: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
    • Ņemiet vērā, ka orbitāles ir sakārtotas enerģijas pieauguma secībā. Piemēram, kad esat gatavs pāriet uz 4. enerģijas līmeni, vispirms pierakstiet 4s orbitāli un tad 3d. Pēc ceturtā enerģijas līmeņa jūs pārejat uz piekto, kur atkārtojas tā pati kārtība. Tas notiek tikai pēc trešā enerģijas līmeņa.

  4. Izmantojiet periodisko tabulu kā vizuālu norādi. Jūs droši vien jau esat pamanījuši, ka periodiskās tabulas forma atbilst elektronu apakšlīmeņu secībai elektronu konfigurācijās. Piemēram, atomi otrajā kolonnā no kreisās puses vienmēr beidzas ar "s 2", bet tievās vidusdaļas labajā malā esošie atomi vienmēr beidzas ar "d 10" utt. Izmantojiet periodisko tabulu kā vizuālu ceļvedi konfigurāciju rakstīšanai – kā secība, kādā pievienojat orbitāles, atbilst jūsu pozīcijai tabulā. Skatīt zemāk:

    • Precīzāk, kreisās divas kolonnas satur atomus, kuru elektroniskās konfigurācijas beidzas ar s orbitālēm, tabulas labajā blokā ir atomi, kuru konfigurācijas beidzas ar p orbitālēm, un apakšējā daļā ir atomi, kas beidzas ar f orbitālēm.
    • Piemēram, pierakstot hlora elektronisko konfigurāciju, padomājiet šādi: "Šis atoms atrodas periodiskās tabulas trešajā rindā (jeb "periodā"). Tas atrodas arī p orbitālās bloka piektajā grupā. periodiskās tabulas elektroniskā konfigurācija beigsies ar ..3p 5
    • Ņemiet vērā, ka elementus tabulas d un f orbitālajā apgabalā raksturo enerģijas līmeņi, kas neatbilst periodam, kurā tie atrodas. Piemēram, elementu bloka ar d-orbitālēm pirmā rinda atbilst 3d orbitālēm, lai gan tā atrodas 4. periodā, un pirmā elementu rinda ar f-orbitālēm atbilst 4f orbitālei, neskatoties uz to, ka tā atrodas 6. periodā.

  5. Uzziniet garo elektronu konfigurāciju rakstīšanas saīsinājumus. Tiek saukti atomi, kas atrodas periodiskās tabulas labajā malā cēlgāzes.Šie elementi ir ķīmiski ļoti stabili. Lai saīsinātu garu elektronu konfigurāciju rakstīšanas procesu, kvadrātiekavās vienkārši ierakstiet tuvākās cēlgāzes ķīmisko simbolu, kurā ir mazāk elektronu nekā jūsu atomā, un pēc tam turpiniet rakstīt nākamo orbitālo līmeņu elektronu konfigurāciju. Skatīt zemāk:

    • Lai saprastu šo jēdzienu, būs noderīgi uzrakstīt konfigurācijas piemēru. Uzrakstīsim cinka (atomskaitlis 30) konfigurāciju, izmantojot saīsinājumu, kas ietver cēlgāzi. Pilna cinka konfigurācija izskatās šādi: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10. Tomēr mēs redzam, ka 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ir argona, cēlgāzes, elektronu konfigurācija. Vienkārši nomainiet daļu no cinka elektroniskās konfigurācijas ar argona ķīmisko simbolu kvadrātiekavās (.)
    • Tātad cinka elektroniskajai konfigurācijai, kas rakstīta saīsinātā formā, ir šāda forma: 4s 2 3d 10 .
    • Lūdzu, ņemiet vērā, ka, rakstot cēlgāzes, piemēram, argona, elektronisko konfigurāciju, jūs to nevarat ierakstīt! Pirms šī elementa ir jāizmanto cēlgāzes saīsinājums; argonam tas būs neons ().

    Izmantojot periodisko tabulu ADOMAH

    1. Apgūstiet periodisko tabulu ADOMAH.Šī elektroniskās konfigurācijas ierakstīšanas metode neprasa iegaumēšanu, bet tai ir nepieciešama modificēta periodiskā tabula, jo tradicionālajā periodiskajā tabulā, sākot no ceturtā perioda, perioda numurs neatbilst elektronu apvalkam. Atrodiet periodisko tabulu ADOMAH - īpašu periodiskās tabulas veidu, ko izstrādājis zinātnieks Valērijs Cimmermans. To ir viegli atrast, veicot īsu meklēšanu internetā.

      • IN periodiskā tabula ADOMAH horizontālās rindas attēlo tādu elementu grupas kā halogēni, cēlgāzes, sārmu metāli, sārmzemju metāli utt. Vertikālās kolonnas atbilst elektroniskajiem līmeņiem un tā sauktajām "kaskādēm" (diagonālās līnijas, kas savieno bloki s,p,d un f) atbilst periodiem.
      • Hēlijs tiek pārvietots uz ūdeņradi, jo abiem šiem elementiem ir raksturīga 1s orbitāle. Perioda bloki (s,p,d un f) ir parādīti labajā pusē, un līmeņu numuri ir norādīti apakšā. Elementi ir attēloti lodziņās ar numuru 1 līdz 120. Šie skaitļi ir parastie atomskaitļi, kas apzīmē kopējais daudzums elektroni neitrālā atomā.

    2. Atrodiet savu atomu ADOMAH tabulā. Lai ierakstītu elementa elektronisko konfigurāciju, periodiskajā tabulā ADOMAH atrodiet tā simbolu un izsvītrojiet visus elementus ar lielāku atomskaitli. Piemēram, ja jums ir jāuzraksta erbija elektronu konfigurācija (68), izsvītrojiet visus elementus no 69 līdz 120.

      • Ņemiet vērā skaitļus no 1 līdz 8 tabulas apakšā. Tie ir elektronisko līmeņu vai kolonnu skaits. Ignorēt kolonnas, kurās ir tikai pārsvītroti vienumi. Erbijam paliek kolonnas ar numuru 1,2,3,4,5 un 6.

    3. Saskaitiet orbitālos apakšlīmeņus līdz jūsu elementam. Aplūkojot bloku simbolus, kas parādīti tabulas labajā pusē (s, p, d un f) un kolonnu numurus, kas parādīti pamatnē, ignorējiet diagonālās līnijas starp blokiem un sadaliet kolonnas kolonnu blokos, sarindojot tos secībā. no apakšas uz augšu. Atkal ignorējiet blokus, kuros visi elementi ir izsvītroti. Uzrakstiet kolonnu blokus, sākot no kolonnas numura, kam seko bloka simbols, šādi: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (erbijam).

      • Lūdzu, ņemiet vērā: iepriekš minētā Er elektronu konfigurācija ir uzrakstīta elektronu apakšlīmeņa numura augošā secībā. To var rakstīt arī orbitāļu aizpildīšanas secībā. Lai to izdarītu, rakstot kolonnu blokus, sekojiet kaskādēm no apakšas uz augšu, nevis kolonnām: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12 .

    4. Saskaitiet elektronus katram elektronu apakšlīmenim. Saskaitiet elementus katrā kolonnas blokā, kas nav izsvītroti, pievienojot pa vienam elektronam no katra elementa, un ierakstiet to numuru blakus bloka simbolam katram kolonnas blokam šādi: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . Mūsu piemērā šī ir erbija elektroniskā konfigurācija.

    5. Ņemiet vērā nepareizas elektroniskās konfigurācijas. Ir astoņpadsmit tipiski izņēmumi, kas attiecas uz atomu elektroniskajām konfigurācijām zemākajā enerģijas stāvoklī, ko sauc arī par pamata stāvokli. enerģijas stāvoklis. Viņi nepakļaujas vispārējs noteikums tikai pēdējās divās vai trīs pozīcijās, ko aizņem elektroni. Šajā gadījumā faktiskā elektroniskā konfigurācija pieņem, ka elektroni atrodas stāvoklī ar zemāku enerģiju, salīdzinot ar atoma standarta konfigurāciju. Izņēmuma atomi ietver:

      • Kr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Nb(..., 4d4, 5s1); Mo(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Ag(..., 4d10, 5s1); La(..., 5d1, 6s2); Ce(..., 4f1, 5d1, 6s2); Gd(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); Ak(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); Pa(..., 5f2, 6d1, 7s2); U(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) un Cm(..., 5f7, 6d1, 7s2).
    • Lai atrastu atoma atomu skaitu, kad tas ir uzrakstīts elektronu konfigurācijas formā, vienkārši saskaitiet visus skaitļus, kas seko burtiem (s, p, d un f). Tas darbojas tikai neitrāliem atomiem, ja jums ir darīšana ar jonu, tas nedarbosies — jums būs jāpievieno vai jāatņem papildu vai zaudēto elektronu skaits.
    • Cipars aiz burta ir augšraksts, nekļūdieties testā.
    • Nav "puspilnas" apakšlīmeņa stabilitātes. Tas ir vienkāršojums. Jebkura stabilitāte, kas tiek attiecināta uz "puspildītiem" apakšlīmeņiem, rodas tāpēc, ka katru orbitāli aizņem viens elektrons, tāpēc atgrūšanās starp elektroniem tiek samazināta līdz minimumam.
    • Katram atomam ir tendence uz stabilu stāvokli, un visstabilākajām konfigurācijām ir aizpildīti s un p apakšlīmeņi (s2 un p6). Cēlgāzēm ir šāda konfigurācija, tāpēc tās reti reaģē un atrodas periodiskās tabulas labajā pusē. Tāpēc, ja konfigurācija beidzas ar 3p 4, tad tai ir nepieciešami divi elektroni, lai sasniegtu stabilu stāvokli (lai zaudētu sešus, ieskaitot s-apakšlīmeņa elektronus, ir nepieciešams vairāk enerģijas, tāpēc četrus zaudēt ir vieglāk). Un, ja konfigurācija beidzas ar 4d 3, tad, lai sasniegtu stabilu stāvokli, tai jāzaudē trīs elektroni. Turklāt daļēji aizpildītie apakšlīmeņi (s1, p3, d5..) ir stabilāki nekā, piemēram, p4 vai p2; tomēr s2 un p6 būs vēl stabilāki.
    • Ja jums ir darīšana ar jonu, tas nozīmē, ka protonu skaits nav vienāds ar elektronu skaitu. Atoma lādiņš šajā gadījumā tiks attēlots ķīmiskā simbola augšējā labajā stūrī (parasti). Tāpēc antimona atomam ar lādiņu +2 ir elektroniskā konfigurācija 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Ņemiet vērā, ka 5p 3 ir mainīts uz 5p 1 . Esiet piesardzīgs, ja neitrālā atoma konfigurācija beidzas ar apakšlīmeņiem, kas nav s un p. Kad jūs atņemat elektronus, jūs varat tos ņemt tikai no valences orbitālēm (s un p orbitālēm). Tāpēc, ja konfigurācija beidzas ar 4s 2 3d 7 un atoms saņem lādiņu +2, tad konfigurācija beigsies ar 4s 0 3d 7. Lūdzu, ņemiet vērā, ka 3d 7 Nav mainās, tā vietā tiek zaudēti elektroni no s orbitāles.
    • Ir apstākļi, kad elektrons ir spiests "pāriet uz augstāku enerģijas līmeni". Ja apakšlīmenim pietrūkst viena elektrona, lai tas būtu puse vai pilna, paņemiet vienu elektronu no tuvākā s vai p apakšlīmeņa un pārvietojiet to uz apakšlīmeni, kuram nepieciešams elektrons.
    • Elektroniskās konfigurācijas ierakstīšanai ir divas iespējas. Tos var rakstīt augošā enerģijas līmeņa skaitļu secībā vai elektronu orbitāļu aizpildīšanas secībā, kā tika parādīts iepriekš attiecībā uz erbiju.
    • Varat arī uzrakstīt elementa elektronisko konfigurāciju, ierakstot tikai valences konfigurāciju, kas apzīmē pēdējo s un p apakšlīmeni. Tādējādi antimona valences konfigurācija būs 5s 2 5p 3.
    • Joni nav vienādi. Ar viņiem ir daudz grūtāk. Izlaidiet divus līmeņus un izpildiet to pašu shēmu atkarībā no tā, kur sākāt un cik liels ir elektronu skaits.

>> Ķīmija: ķīmisko elementu atomu elektroniskās konfigurācijas

Šveices fiziķis V. Pauli 1925. gadā konstatēja, ka atomā vienā orbitālē var atrasties ne vairāk kā divi elektroni ar pretējiem (pretparalēliem) spiniem (tulkojumā no angļu valodas "spindle"), tas ir, ar tādām īpašībām, kuras var būt tradicionāli. iztēlojās sevi kā elektrona griešanos ap savu iedomāto asi: pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Šo principu sauc par Pauli principu.

Ja orbitālē ir viens elektrons, tad to sauc par nesapārotu, ja ir divi, tad tie ir pārī savienoti elektroni, tas ir, elektroni ar pretējiem spiniem.

5. attēlā parādīta diagramma par enerģijas līmeņu sadalījumu apakšlīmeņos.

S-orbitālei, kā jūs jau zināt, ir sfēriska forma. Ūdeņraža atoma elektrons (s = 1) atrodas šajā orbitālē un ir nesapārots. Tāpēc tā elektroniskā formula jeb elektroniskā konfigurācija tiks uzrakstīta šādi: 1s 1. Elektroniskajās formulās enerģijas līmeņa numurs tiek norādīts ar skaitli pirms burta (1 ...), Latīņu burts apzīmē apakšlīmeni (orbitāles veidu), un skaitlis, kas ir rakstīts burta augšējā labajā stūrī (kā eksponents), parāda elektronu skaitu apakšlīmenī.

Hēlija atomam He, kuram vienā s-orbitālē ir divi pārī savienoti elektroni, šī formula ir: 1s 2.

Hēlija atoma elektronu apvalks ir pilnīgs un ļoti stabils. Hēlijs ir cēlgāze.

Otrajā enerģijas līmenī (n = 2) ir četras orbitāles: viena s un trīs p. Otrā līmeņa s-orbitāles (2s-orbitāles) elektroniem ir lielāka enerģija, jo tie atrodas lielākā attālumā no kodola nekā 1s-orbitāles elektroniem (n = 2).

Kopumā katrai n vērtībai ir viena s orbitāle, bet ar atbilstošu elektronu enerģijas padevi uz tās un līdz ar to ar atbilstošu diametru, kas pieaug, palielinoties n vērtībai.

P-Orbital ir hanteles vai trīsdimensiju astoņnieka forma. Visas trīs p-orbitāles atrodas atomā savstarpēji perpendikulāri gar telpiskajām koordinātām, kas novilktas caur atoma kodolu. Vēlreiz jāuzsver, ka katram enerģijas līmenim (elektroniskajam slānim), sākot no n = 2, ir trīs p-orbitāles. Palielinoties n vērtībai, elektroni aizņem p-orbitāles, kas atrodas lielos attālumos no kodola un ir vērstas pa x, y, z asīm.

Otrā perioda elementiem (n = 2) vispirms tiek aizpildīta viena b-orbitāle un pēc tam trīs p-orbitāles. Elektroniskā formula 1l: 1s 2 2s 1. Elektrons ir brīvāk saistīts ar atoma kodolu, tāpēc litija atoms var viegli no tā atteikties (kā atceraties, šo procesu sauc par oksidāciju), pārvēršoties par Li+ jonu.

Berilija atomā Be 0 ceturtais elektrons atrodas arī 2s orbitālē: 1s 2 2s 2. Berilija atoma divi ārējie elektroni viegli atdalās - Be 0 tiek oksidēts Be 2+ katjonā.

Bora atomā piektais elektrons aizņem 2p orbitāli: 1s 2 2s 2 2p 1. Tālāk C, N, O, E atomi tiek piepildīti ar 2p orbitālēm, kas beidzas ar cēlgāzes neonu: 1s 2 2s 2 2p 6.

Trešā perioda elementiem tiek aizpildītas attiecīgi Sv un Sr orbitāles. Piecas trešā līmeņa d-orbitāles paliek brīvas:

11 Na 1s 2 2s 2 Sv1; 17С11в22822р63р5; 18Аг П^Ёр^Зр6.

Dažreiz diagrammās, kas attēlo elektronu sadalījumu atomos, ir norādīts tikai elektronu skaits katrā enerģijas līmenī, tas ir, ir uzrakstītas ķīmisko elementu atomu saīsinātās elektroniskās formulas, atšķirībā no iepriekš norādītajām pilnajām elektroniskajām formulām.

Liela perioda elementiem (ceturtais un piektais) pirmie divi elektroni aizņem attiecīgi 4. un 5. orbitāli: 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Sākot no katra galvenā perioda trešā elementa, nākamie desmit elektroni ieies attiecīgi iepriekšējās 3d un 4d orbitālēs (sānu apakšgrupu elementiem): 23 V 2, 8, 11, 2; 26 Tr 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tg 2, 8, 18, 13, 2. Parasti, kad ir aizpildīts iepriekšējais d-apakšlīmenis, sāks pildīties ārējais (attiecīgi 4p- un 5p-) p-apakšlīmenis.

Lielu periodu elementiem - sestajam un nepilnīgajam septītajam - elektroniskie līmeņi un apakšlīmeņi ir piepildīti ar elektroniem, kā likums, šādi: pirmie divi elektroni nonāks ārējā b apakšlīmenī: 56 Va 2, 8, 18, 18, 8, 2; 87Gg 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; nākamais elektrons (Na un Ac) uz iepriekšējo (p-apakšlīmenis: 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 un 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2).

Tad nākamie 14 elektroni ieies trešajā ārējā enerģijas līmenī attiecīgi lantanīdu un aktinīdu 4f un 5f orbitālēs.

Tad atkal sāks veidoties otrais ārējais enerģijas līmenis (d-apakšlīmenis): sekundāro apakšgrupu elementiem: 73 Ta 2, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8,18, 32, 32,10, 2, - un, visbeidzot, tikai pēc tam, kad pašreizējais līmenis ir pilnībā piepildīts ar desmit elektroniem, ārējais p-apakšlīmenis atkal tiks aizpildīts:

86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8.

Ļoti bieži atomu elektronisko apvalku struktūra tiek attēlota, izmantojot enerģijas vai kvantu šūnas - tiek rakstītas tā saucamās grafiskās elektroniskās formulas. Šim apzīmējumam izmanto šādu apzīmējumu: katru kvantu šūnu apzīmē šūna, kas atbilst vienai orbitālei; Katrs elektrons ir norādīts ar bultiņu, kas atbilst griešanās virzienam. Rakstot grafisko elektronisko formulu, jāatceras divi noteikumi: Pauli princips, saskaņā ar kuru šūnā (orbitālē) var būt ne vairāk kā divi elektroni, bet ar pretparalēliem spiniem un F.Hunda likums, saskaņā ar kuru elektroni aizņem brīvās šūnas (orbitāles) un atrodas Sākumā tās ir pa vienai un tām ir vienāda griešanās vērtība, un tikai tad tās sapārojas, bet spini būs pretēji vērsti pēc Pauli principa.

Noslēgumā vēlreiz aplūkosim elementu atomu elektronisko konfigurāciju rādīšanu atbilstoši D.I. Mendeļejeva sistēmas periodiem. Atomu elektroniskās struktūras diagrammas parāda elektronu sadalījumu pa elektroniskajiem slāņiem (enerģijas līmeņiem).

Hēlija atomā pirmais elektronu slānis ir pilnīgs – tajā ir 2 elektroni.

Ūdeņradis un hēlijs ir s-elementi, šo atomu s-orbitāle ir piepildīta ar elektroniem.

Otrā perioda elementi

Visiem otrā perioda elementiem pirmais elektronu slānis ir piepildīts un elektroni aizpilda otrā elektronu slāņa e- un p-orbitāles saskaņā ar mazākās enerģijas principu (vispirms s- un pēc tam p) un Pauli un Huda noteikumi (2. tabula).

Neona atomā otrais elektronu slānis ir pabeigts - tajā ir 8 elektroni.

2. tabula Otrā perioda elementu atomu elektronisko apvalku uzbūve

Tabulas beigas. 2

Li, Be - b-elementi.

B, C, N, O, F, Ne ir p-elementi, šiem atomiem ir p-orbitāles, kas piepildītas ar elektroniem.

Trešā perioda elementi

Trešā perioda elementu atomiem tiek aizpildīts pirmais un otrais elektroniskais slānis, tātad tiek aizpildīts trešais elektroniskais slānis, kurā elektroni var aizņemt 3s, 3p un 3d apakšlīmeni (3.tabula).

3. tabula Trešā perioda elementu atomu elektronisko apvalku uzbūve

Magnija atoms pabeidz savu 3s elektronu orbitāli. Na un Mg-s-elementi.

Argona atoma ārējā slānī (trešais elektronu slānis) ir 8 elektroni. Kā ārējais slānis tas ir pilnīgs, bet kopumā trešajā elektronu slānī, kā jau zināms, var būt 18 elektroni, kas nozīmē, ka trešā perioda elementiem ir neaizpildītas 3d orbitāles.

Visi elementi no Al līdz Ar ir p-elementi. S- un p-elementi veido galvenās periodiskās tabulas apakšgrupas.

Kālija un kalcija atomos parādās ceturtais elektronu slānis, un 4s apakšlīmenis ir piepildīts (4. tabula), jo tam ir zemāka enerģija nekā 3d apakšlīmenim. Lai vienkāršotu ceturtā perioda elementu atomu grafiskās elektroniskās formulas: 1) apzīmēsim argona parasto grafisko elektronisko formulu šādi:
Ar;

2) mēs neattēlosim apakšlīmeņus, kas nav aizpildīti šajos atomos.

4. tabula Ceturtā perioda elementu atomu elektronisko apvalku uzbūve


K, Ca - s-elementi, kas iekļauti galvenajās apakšgrupās. Atomos no Sc līdz Zn 3. apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem. Tie ir Zy elementi. Tie ir iekļauti sekundārajās apakšgrupās, to tālākais elektroniskais slānis ir aizpildīts, un tie tiek klasificēti kā pārejas elementi.

Pievērsiet uzmanību hroma un vara atomu elektronisko apvalku struktūrai. Tajos ir viena elektrona “atteice” no 4. līdz 3. apakšlīmenim, kas izskaidrojams ar iegūto elektronisko konfigurāciju Zd 5 un Zd 10 lielāku enerģijas stabilitāti:

Cinka atomā ir pabeigts trešais elektronu slānis - tajā ir aizpildīti visi apakšlīmeņi 3s, 3p un 3d, kopā ar 18 elektroniem.

Elementos, kas seko cinkam, turpina aizpildīt ceturto elektronu slāni, 4p apakšlīmeni: Elementi no Ga līdz Kr ir p elementi.

Kriptona atomam ir ārējais slānis (ceturtais), kas ir pilnīgs un kurā ir 8 elektroni. Bet kopumā ceturtajā elektronu slānī, kā zināms, var būt 32 elektroni; kriptona atomam joprojām ir neaizpildīti 4d un 4f apakšlīmeņi.

Piektā perioda elementiem apakšlīmeņus aizpilda šādā secībā: 5s-> 4d -> 5p. Un ir arī izņēmumi, kas saistīti ar elektronu “atteici” 41 Nb, 42 MO utt.

Sestajā un septītajā periodā parādās elementi, tas ir, elementi, kuros tiek aizpildīti attiecīgi trešā ārējā elektroniskā slāņa 4f- un 5f-apakšlīmeņi.

4f elementus sauc par lantanīdiem.

5f elementus sauc par aktinīdiem.

Elektronisko apakšlīmeņu aizpildīšanas secība sestā perioda elementu atomos: 55 Сs un 56 Ва - 6s elementi;

57 La... 6s 2 5d 1 - 5d elements; 58 Ce - 71 Lu - 4f elementi; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementi; 81 Tl- 86 Rn - 6p-elementi. Bet arī šeit ir elementi, kuros tiek “pārkāpta” elektronu orbitāļu piepildīšanas secība, kas, piemēram, ir saistīta ar lielāku enerģijas stabilitāti pusi un pilnībā aizpildītu f apakšlīmeņu, tas ir, nf 7 un nf 14. .

Atkarībā no tā, kurš atoma apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem pēdējais, visi elementi, kā jūs jau sapratāt, ir sadalīti četrās elektronu saimēs jeb blokos (7. att.).

1) s-Elements; atoma ārējā līmeņa b-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem; s-elementi ietver ūdeņradi, hēliju un I un II grupas galveno apakšgrupu elementus;

2) p-elementi; atoma ārējā līmeņa p-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem; p elementi ietver III-VIII grupas galveno apakšgrupu elementus;

3) d-elementi; atoma pirms-ārējā līmeņa d-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem; d-elementi ietver I-VIII grupu sekundāro apakšgrupu elementus, tas ir, spraudņu elementi lielu periodu desmitgadēs, kas atrodas starp s- un p-elementiem. Tos sauc arī par pārejas elementiem;

4) f-elementi, atoma trešā ārējā līmeņa f-apakšlīmenis ir piepildīts ar elektroniem; tajos ietilpst lantanīdi un aktinīdi.

1. Kas notiktu, ja Pauli princips netiktu ievērots?

2. Kas notiktu, ja Hunda noteikums netiktu ievērots?

3. Izveidot šādu ķīmisko elementu atomu elektroniskās struktūras diagrammas, elektroniskās formulas un grafiskās elektroniskās formulas: Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Pa.

4. Uzrakstiet elektronisko formulu elementam #110, izmantojot atbilstošo cēlgāzes simbolu.

Nodarbības saturs nodarbību piezīmes atbalsta ietvarstundu prezentācijas paātrināšanas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, gadījumi, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafikas, tabulas, diagrammas, humors, anekdotes, joki, komiksi, līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti triki zinātkārajiem bērnu gultiņas mācību grāmatas pamata un papildu terminu vārdnīca citi Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā fragmenta atjaunināšana mācību grāmatā, inovācijas elementi stundā, novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam metodiskie ieteikumi diskusiju programmas Integrētās nodarbības

Rakstot elementu atomu elektroniskās formulas, tiek norādīti enerģijas līmeņi (galvenā kvantu skaitļa vērtības n skaitļu veidā - 1, 2, 3 utt.), enerģijas apakšlīmeņi (orbitālās kvantu skaitļu vērtības l burtu veidā - s, lpp, d, f) un skaitlis augšpusē norāda elektronu skaitu noteiktā apakšlīmenī.

Pirmais elements tabulā ir D.I. Mendeļejevs ir ūdeņradis, tātad atoma kodola lādiņš N vienāds ar 1, atomam ir tikai viens elektrons s-pirmā līmeņa apakšlīmenis. Tāpēc ūdeņraža atoma elektroniskajai formulai ir šāda forma:


Otrais elements ir hēlijs, tā atomam ir divi elektroni, tāpēc hēlija atoma elektroniskā formula ir 2 Nav 1s 2. Pirmais periods ietver tikai divus elementus, jo pirmais enerģijas līmenis ir piepildīts ar elektroniem, kurus var aizņemt tikai 2 elektroni.

Trešais elements kārtībā - litijs - jau atrodas otrajā periodā, tāpēc tā otrais enerģijas līmenis sāk piepildīties ar elektroniem (par to mēs runājām iepriekš). Otrā līmeņa piepildīšana ar elektroniem sākas ar s-apakšlīmenis, tāpēc litija atoma elektroniskā formula ir 3 Li 1s 2 2s 1. Berilija atoms ir pabeigts, piepildoties ar elektroniem s- apakšlīmenis: 4 Ve 1s 2 2s 2 .

Nākamajos 2. perioda elementos otrais enerģijas līmenis turpina būt piepildīts ar elektroniem, tikai tagad tas ir piepildīts ar elektroniem r- apakšlīmenis: 5 IN 1s 2 2s 2 2r 1 ; 6 AR 1s 2 2s 2 2r 2 … 10 Ne 1s 2 2s 2 2r 6 .

Neona atoms pabeidz piepildīšanos ar elektroniem r-apakšlīmenis, šis elements beidz otro periodu, tam ir astoņi elektroni, kopš s- Un r-apakšlīmeņi var saturēt tikai astoņus elektronus.

3. perioda elementiem ir līdzīga trešā līmeņa enerģijas apakšlīmeņu aizpildīšanas secība ar elektroniem. Dažu šī perioda elementu atomu elektroniskās formulas ir šādas:

11 Na 1s 2 2s 2 2r 6 3s 1 ; 12 Mg 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 ; 13 Al 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 1 ;

14 Si 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 2 ;…; 18 Ar 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 .

Trešais periods, tāpat kā otrais, beidzas ar elementu (argonu), kas ir pilnībā piepildīts ar elektroniem r-apakšlīmenis, lai gan trešais līmenis ietver trīs apakšlīmeņus ( s, r, d). Saskaņā ar iepriekš minēto enerģijas apakšlīmeņu piepildīšanas secību saskaņā ar Klečkovska noteikumiem, 3. apakšlīmeņa enerģija d vairāk 4. apakšlīmeņa enerģijas s tāpēc kālija atoms blakus argonam un kalcija atoms aiz tā ir piepildīti ar elektroniem 3 s– ceturtā līmeņa apakšlīmenis:

19 UZ 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 4s 1 ; 20 Sa 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 4s 2 .

Sākot no 21. elementa - skandija, 3. apakšlīmenis elementu atomos sāk piepildīties ar elektroniem d. Šo elementu atomu elektroniskās formulas ir:


21 Sc 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 4s 2 3d 1 ; 22 Ti 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 4s 2 3d 2 .

24. elementa (hroma) un 29. elementa (vara) atomos tiek novērota parādība, ko sauc par elektrona “noplūdi” vai “atteici”: elektrons no ārējā 4. s– apakšlīmenis “krīt” par 3 d– apakšlīmenis, aizpildot līdz pusei (hromam) vai pilnībā (varam), kas veicina lielāku atoma stabilitāti:

24 Kr 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 4s 1 3d 5 (nevis...4 s 2 3d 4) un

29 Cu 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 4s 1 3d 10 (nevis...4 s 2 3d 9).

Sākot no 31. elementa - gallija, turpinās 4. līmeņa piepildīšanās ar elektroniem, tagad - r- apakšlīmenis:

31 Ga 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 4s 2 3d 10 4lpp 1 …; 36 Kr 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 4s 2 3d 10 4lpp 6 .

Šis elements noslēdz ceturto periodu, kas jau ietver 18 elementus.

Līdzīga enerģijas apakšlīmeņu piepildīšanas kārtība ar elektroniem notiek 5. perioda elementu atomos. Pirmajiem diviem (rubidijs un stroncijs) tas ir piepildīts s– 5. līmeņa apakšlīmenis, tiek aizpildīti nākamie desmit elementi (no itrija līdz kadmijam) d– 4.līmeņa apakšlīmenis; Periodu pabeidz seši elementi (no indija līdz ksenonam), kuru atomi ir piepildīti ar elektroniem r– ārējā, piektā līmeņa apakšlīmenis. Periodā ir arī 18 elementi.

Sestā perioda elementiem šī aizpildīšanas kārtība tiek pārkāpta. Perioda sākumā, kā parasti, ir divi elementi, kuru atomi ir piepildīti ar elektroniem s– ārējā, sestā, līmeņa apakšlīmenis. Nākamais elements aiz tiem, lantāns, sāk piepildīties ar elektroniem d– iepriekšējā līmeņa apakšlīmenis, t.i. 5 d. Tas pabeidz pildījumu ar elektroniem 5 d-apakšlīmenis apstājas un nākamie 14 elementi – no cērija līdz lutecijam – sāk pildīties f-4.līmeņa apakšlīmenis. Visi šie elementi ir iekļauti vienā tabulas šūnā, un tālāk ir izvērsta šo elementu rinda, ko sauc par lantanīdiem.

Sākot no 72. elementa - hafnija - līdz 80. elementam - dzīvsudrabam, piepildīšanās ar elektroniem turpinās 5 d-apakšlīmenis, un periods, kā parasti, beidzas ar sešiem elementiem (no tallija līdz radonam), kuru atomi ir piepildīti ar elektroniem r– ārējā, sestā, līmeņa apakšlīmenis. Šis ir lielākais periods, ieskaitot 32 elementus.

Septītā, nepilnīgā, perioda elementu atomos ir redzama tāda pati apakšlīmeņu aizpildīšanas secība, kā aprakstīts iepriekš. Ļauj studentiem pašiem uzrakstīt 5. – 7. perioda elementu atomu elektroniskās formulas, ņemot vērā visu iepriekš minēto.

Piezīme:dažos mācību grāmatas pieļaujama cita elementu atomu elektronisko formulu rakstīšanas secība: nevis to aizpildīšanas secībā, bet gan atbilstoši tabulā norādītajam elektronu skaitam katrā enerģijas līmenī. Piemēram, arsēna atoma elektroniskā formula var izskatīties šādi: Kā 1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 3lpp 6 3d 10 4s 2 4lpp 3 .

Elektronu izvietojums uz enerģijas apvalkiem vai līmeņiem tiek uzrakstīts, izmantojot ķīmisko elementu elektroniskās formulas. Elektroniskās formulas vai konfigurācijas palīdz attēlot elementa atomu struktūru.

Atomu struktūra

Visu elementu atomi sastāv no pozitīvi lādēta kodola un negatīvi lādētiem elektroniem, kas atrodas ap kodolu.

Elektroni atrodas dažādos enerģijas līmeņos. Jo tālāk elektrons atrodas no kodola, jo vairāk enerģijas tam ir. Enerģijas līmeņa lielumu nosaka atomu orbitālā vai orbitālā mākoņa lielums. Šī ir telpa, kurā pārvietojas elektrons.

Rīsi. 1. Vispārējā struktūra atoms.

Orbitālēm var būt dažādas ģeometriskās konfigurācijas:

  • s-orbitāles- sfērisks;
  • p-, d- un f-orbitāles- hanteles formas, guļ dažādās plaknēs.

Jebkura atoma pirmajā enerģijas līmenī vienmēr atrodas s-orbitāle ar diviem elektroniem (izņēmums ir ūdeņradis). Sākot no otrā līmeņa, s- un p-orbitāles atrodas vienā līmenī.

Rīsi. 2. s-, p-, d un f-orbitāles.

Orbitāles pastāv neatkarīgi no elektronu klātbūtnes tajās un var būt piepildītas vai brīvas.

Formulas rakstīšana

Ķīmisko elementu atomu elektroniskās konfigurācijas tiek rakstītas pēc šādiem principiem:

  • katrs enerģijas līmenis atbilst sērijas numurs, apzīmēts ar arābu cipariem;
  • aiz skaitļa ir burts, kas norāda orbitāli;
  • Virs burta ir uzrakstīts virsraksts, kas atbilst elektronu skaitam orbitālē.

Ierakstu piemēri:

  • kalcijs -

    1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2;

  • skābeklis -

    1s 2 2s 2 2p 4;

  • ogleklis -

    1s 2 2s 2 2p 2.

Periodiskā tabula palīdz pierakstīt elektronisko formulu. Enerģijas līmeņu skaits atbilst perioda skaitlim. Atoma lādiņu un elektronu skaitu norāda elementa atomskaitlis. Grupas numurs norāda, cik valences elektronu atrodas ārējā līmenī.

Ņemsim par piemēru Na. Nātrijs ir pirmajā grupā, trešajā periodā, ar 11. numuru. Tas nozīmē, ka nātrija atomam ir pozitīvi uzlādēts kodols (satur 11 protonus), ap kuru trīs enerģijas līmeņos atrodas 11 elektroni. Ārējā līmenī ir viens elektrons.

Atgādiniet, ka pirmajā enerģijas līmenī ir s orbitāle ar diviem elektroniem, bet otrajā ir s un p orbitāles. Atliek tikai aizpildīt līmeņus un iegūt pilnu ierakstu:

11 Na) 2) 8) 1 vai 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 .

Ērtības labad ir izveidotas īpašas elementa elektronisko formulu tabulas. Garā periodiskajā tabulā formulas ir norādītas arī katrā elementa šūnā.

Rīsi. 3. Elektronisko formulu tabula.

Īsuma labad kvadrātiekavās tiek ierakstīti elementi, kuru elektroniskā formula sakrīt ar elementa formulas sākumu. Piemēram, magnija elektroniskā formula ir 3s 2, neona ir 1s 2 2s 2 2p 6. Tāpēc pilnīga formula magnijs - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2. 4.6. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 195.



Saistītie raksti