Πλήρεις ηλεκτρονικοί τύποι χημικών στοιχείων. Κατάλογος Αρχείων Χημείας

Όταν γράφετε ηλεκτρονικούς τύπους ατόμων στοιχείων, υποδεικνύονται ενεργειακά επίπεδα (τιμές του κύριου κβαντικού αριθμού nμε τη μορφή αριθμών - 1, 2, 3, κ.λπ.), ενεργειακά υποεπίπεδα (τιμές του τροχιακού κβαντικού αριθμού μεγάλομε τη μορφή γραμμάτων μικρό, Π, ρε, φά) και ο αριθμός στην κορυφή δείχνει τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε ένα δεδομένο υποεπίπεδο.

Το πρώτο στοιχείο στο Δ.Ι. Ο Mendeleev είναι υδρογόνο, επομένως, το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου Hίσο με 1, το άτομο έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο ανά μικρόυποεπίπεδο του πρώτου επιπέδου. Επομένως, ο ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου υδρογόνου είναι:

Το δεύτερο στοιχείο είναι το ήλιο, υπάρχουν δύο ηλεκτρόνια στο άτομό του, επομένως ο ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου ηλίου είναι 2 Δεν 1μικρό 2. Η πρώτη περίοδος περιλαμβάνει μόνο δύο στοιχεία, αφού το πρώτο ενεργειακό επίπεδο είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια, τα οποία μπορούν να καταληφθούν μόνο από 2 ηλεκτρόνια.

Το τρίτο κατά σειρά στοιχείο - το λίθιο - βρίσκεται ήδη στη δεύτερη περίοδο, επομένως, το δεύτερο ενεργειακό του επίπεδο αρχίζει να γεμίζει με ηλεκτρόνια (μιλήσαμε για αυτό παραπάνω). Η πλήρωση του δεύτερου επιπέδου με ηλεκτρόνια ξεκινά με μικρό-υποεπίπεδο, άρα ο ηλεκτρονικός τύπος του ατόμου λιθίου είναι 3 Li 1μικρό 2 2μικρό 1 . Στο άτομο του βηρυλλίου ολοκληρώνεται η πλήρωση με ηλεκτρόνια μικρό- υποεπίπεδα: 4 Ve 1μικρό 2 2μικρό 2 .

Για τα επόμενα στοιχεία της 2ης περιόδου, το δεύτερο ενεργειακό επίπεδο συνεχίζει να γεμίζει με ηλεκτρόνια, μόνο που τώρα γεμίζει με ηλεκτρόνια R- υποεπίπεδο: 5 ΣΕ 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 1 ; 6 ΜΕ 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 2 … 10 Ne 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 .

Το άτομο νέον ολοκληρώνει την πλήρωση με ηλεκτρόνια R-υποεπίπεδο, αυτό το στοιχείο τελειώνει τη δεύτερη περίοδο, έχει οκτώ ηλεκτρόνια, από τότε μικρό- Και R-τα υποεπίπεδα μπορούν να περιέχουν μόνο οκτώ ηλεκτρόνια.

Τα στοιχεία της 3ης περιόδου έχουν παρόμοια ακολουθία πλήρωσης των ενεργειακών υποεπιπέδων του τρίτου επιπέδου με ηλεκτρόνια. Οι ηλεκτρονικοί τύποι των ατόμων ορισμένων στοιχείων αυτής της περιόδου είναι:

11 Να 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 1 ; 12 mg 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 ; 13 Ο Αλ 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 1 ;

14 Σι 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 2 ;…; 18 Ar 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 .

Η τρίτη περίοδος, όπως και η δεύτερη, τελειώνει με ένα στοιχείο (αργό), το οποίο ολοκληρώνει την πλήρωσή του με ηλεκτρόνια R–υποεπίπεδο, αν και το τρίτο επίπεδο περιλαμβάνει τρία υποεπίπεδα ( μικρό, R, ρε). Σύμφωνα με την παραπάνω σειρά πλήρωσης των ενεργειακών υποεπιπέδων σύμφωνα με τους κανόνες του Klechkovsky, η ενέργεια του υποεπιπέδου 3 ρεπερισσότερη ενέργεια υποεπίπεδο 4 μικρό, επομένως, το άτομο καλίου που ακολουθεί το αργό και το άτομο ασβεστίου που ακολουθεί είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια 3 μικρό- υποεπίπεδο του τέταρτου επιπέδου:

19 ΠΡΟΣ ΤΗΝ 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 1 ; 20 ΑΝΩΝΥΜΗ ΕΤΑΙΡΙΑ 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 2 .

Ξεκινώντας από το 21ο στοιχείο - σκάνδιο, στα άτομα των στοιχείων, το υποεπίπεδο 3 αρχίζει να γεμίζει με ηλεκτρόνια ρε. Οι ηλεκτρονικοί τύποι των ατόμων αυτών των στοιχείων είναι:

21 sc 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 2 3ρε 1 ; 22 Ti 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 2 3ρε 2 .

Στα άτομα του 24ου στοιχείου (χρώμιο) και του 29ου στοιχείου (χαλκός), παρατηρείται ένα φαινόμενο που ονομάζεται «διάσπαση» ή «αστοχία» ενός ηλεκτρονίου: ένα ηλεκτρόνιο από ένα εξωτερικό 4. μικρό-υποεπίπεδο "αποτυχαίνει" κατά 3 ρε– υποεπίπεδο, συμπληρώνοντας την πλήρωσή του κατά το ήμισυ (για το χρώμιο) ή πλήρως (για τον χαλκό), που συμβάλλει στη μεγαλύτερη σταθερότητα του ατόμου:

24 Cr 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 1 3ρε 5 (αντί για ...4 μικρό 2 3ρε 4) και

29 Cu 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 1 3ρε 10 (αντί για ...4 μικρό 2 3ρε 9).

Ξεκινώντας από το 31ο στοιχείο - το γάλλιο, η πλήρωση του 4ου επιπέδου με ηλεκτρόνια συνεχίζεται, τώρα - R– υποεπίπεδο:

31 Ga 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 2 3ρε 10 4Π 1 …; 36 Κρ 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 2 3ρε 10 4Π 6 .

Αυτό το στοιχείο τελειώνει την τέταρτη περίοδο, η οποία περιλαμβάνει ήδη 18 στοιχεία.

Παρόμοια σειρά πλήρωσης ενεργειακών υποεπιπέδων με ηλεκτρόνια λαμβάνει χώρα στα άτομα των στοιχείων της 5ης περιόδου. Τα δύο πρώτα (ρουβίδιο και στρόντιο) γεμίζονται μικρό- υποεπίπεδο του 5ου επιπέδου, συμπληρώνονται τα επόμενα δέκα στοιχεία (από ύττριο έως κάδμιο) ρε– υποεπίπεδο του 4ου επιπέδου. έξι στοιχεία συμπληρώνουν την περίοδο (από το ίνδιο έως το ξένο), στα άτομα της οποίας γεμίζουν ηλεκτρόνια R-υποεπίπεδο του εξωτερικού, πέμπτο επίπεδο. Υπάρχουν επίσης 18 στοιχεία σε μια περίοδο.

Για στοιχεία της έκτης περιόδου, αυτή η σειρά πλήρωσης παραβιάζεται. Στην αρχή της περιόδου, ως συνήθως, υπάρχουν δύο στοιχεία, στα άτομα των οποίων είναι γεμάτα με ηλεκτρόνια μικρό-υποεπίπεδο του εξωτερικού, έκτο, επίπεδο. Στο επόμενο στοιχείο - το λανθάνιο - αρχίζει να γεμίζει με ηλεκτρόνια ρε–υποεπίπεδο του προηγούμενου επιπέδου, δηλ. 5 ρε. Σε αυτό το γέμισμα με ηλεκτρόνια 5 ρε-σταματάει το υποεπίπεδο και τα επόμενα 14 στοιχεία - από το δημήτριο έως το λουτέτιο - αρχίζουν να γεμίζουν φά- υποεπίπεδο του 4ου επιπέδου. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνονται όλα σε ένα κελί του πίνακα και παρακάτω είναι μια διευρυμένη σειρά αυτών των στοιχείων, που ονομάζονται λανθανίδες.

Ξεκινώντας από το 72ο στοιχείο - άφνιο - έως το 80ο στοιχείο - τον υδράργυρο, η πλήρωση με ηλεκτρόνια συνεχίζεται 5 ρε- υποεπίπεδο και η περίοδος τελειώνει, ως συνήθως, με έξι στοιχεία (από θάλλιο έως ραδόνιο), στα άτομα των οποίων είναι γεμάτη με ηλεκτρόνια R-υποεπίπεδο του εξωτερικού, έκτο, επίπεδο. Αυτή είναι η μεγαλύτερη περίοδος, που περιλαμβάνει 32 στοιχεία.

Στα άτομα των στοιχείων της έβδομης, ημιτελούς, περιόδου, φαίνεται η ίδια σειρά πλήρωσης των υποεπίπεδων, όπως περιγράφηκε παραπάνω. Επιτρέπουμε στους μαθητές να γράψουν ηλεκτρονικούς τύπους ατόμων στοιχείων της 5ης - 7ης περιόδου, λαμβάνοντας υπόψη όλα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω.

Σημείωση:Σε ορισμένες διδακτικά βοηθήματαΕπιτρέπεται μια διαφορετική σειρά γραφής των ηλεκτρονικών τύπων των ατόμων των στοιχείων: όχι με τη σειρά με την οποία γεμίζονται, αλλά σύμφωνα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που δίνονται στον πίνακα σε κάθε ενεργειακό επίπεδο. Για παράδειγμα, ο ηλεκτρονικός τύπος ενός ατόμου αρσενικού μπορεί να μοιάζει με: As 1μικρό 2 2μικρό 2 2R 6 3μικρό 2 3Π 6 3ρε 10 4μικρό 2 4Π 3 .

Ηλεκτρονική διαμόρφωσηένα άτομο είναι μια αριθμητική αναπαράσταση των τροχιακών ηλεκτρονίων του. Τα τροχιακά ηλεκτρονίων είναι περιοχές διάφορα σχήματα, που βρίσκεται γύρω από τον ατομικό πυρήνα, στον οποίο το ηλεκτρόνιο είναι μαθηματικά πιθανό. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση βοηθάει στο να πει γρήγορα και εύκολα στον αναγνώστη πόσα τροχιακά ηλεκτρονίων έχει ένα άτομο, καθώς και να προσδιορίσει τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε κάθε τροχιακό. Αφού διαβάσετε αυτό το άρθρο, θα κατακτήσετε τη μέθοδο σύνταξης ηλεκτρονικών διαμορφώσεων.

Βήματα

Κατανομή ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας το περιοδικό σύστημα του D. I. Mendeleev

Βρείτε τον ατομικό αριθμό του ατόμου σας.Κάθε άτομο έχει έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων που συνδέονται με αυτό. Βρείτε το σύμβολο για το άτομό σας στον περιοδικό πίνακα. Ένας ατομικός αριθμός είναι ένας ακέραιος αριθμός θετικός αριθμός, ξεκινώντας από το 1 (για το υδρογόνο) και αυξάνοντας κατά ένα για κάθε επόμενο άτομο. Ο ατομικός αριθμός είναι ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο και επομένως είναι και ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο με μηδενικό φορτίο.

Προσδιορίστε το φορτίο ενός ατόμου.Τα ουδέτερα άτομα θα έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων όπως φαίνεται στον περιοδικό πίνακα. Ωστόσο, τα φορτισμένα άτομα θα έχουν περισσότερα ή λιγότερα ηλεκτρόνια, ανάλογα με το μέγεθος του φορτίου τους. Εάν εργάζεστε με φορτισμένο άτομο, προσθέστε ή αφαιρέστε ηλεκτρόνια ως εξής: προσθέστε ένα ηλεκτρόνιο για κάθε αρνητικό φορτίο και αφαιρέστε ένα για κάθε θετικό φορτίο.

• Για παράδειγμα, ένα άτομο νατρίου με φορτίο -1 θα έχει ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο επιπλέονμε τον ατομικό του αριθμό βάσης 11. Με άλλα λόγια, ένα άτομο θα έχει 12 ηλεκτρόνια συνολικά.
• Αν μιλαμεγια ένα άτομο νατρίου με φορτίο +1, ένα ηλεκτρόνιο πρέπει να αφαιρεθεί από τον βασικό ατομικό αριθμό 11. Άρα το άτομο θα έχει 10 ηλεκτρόνια.

1. Απομνημονεύστε τη βασική λίστα των τροχιακών.Καθώς ο αριθμός των ηλεκτρονίων αυξάνεται σε ένα άτομο, γεμίζουν τα διάφορα υποεπίπεδα του ηλεκτρονιακού κελύφους του ατόμου σύμφωνα με μια συγκεκριμένη αλληλουχία. Κάθε υποεπίπεδο του κελύφους ηλεκτρονίων, όταν γεμίσει, περιέχει έναν ζυγό αριθμό ηλεκτρονίων. Υπάρχουν τα ακόλουθα υποεπίπεδα:

   Κατανοήστε το ρεκόρ ηλεκτρονική διαμόρφωση. Οι ηλεκτρονικές διαμορφώσεις καταγράφονται για να αντικατοπτρίζουν με σαφήνεια τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε κάθε τροχιακό. Τα τροχιακά γράφονται διαδοχικά, με τον αριθμό των ατόμων σε κάθε τροχιακό να γράφεται ως εκθέτης στα δεξιά του ονόματος του τροχιακού. Η ολοκληρωμένη ηλεκτρονική διαμόρφωση έχει τη μορφή μιας ακολουθίας ονομασιών υποεπιπέδων και εκθέτων.

   • Εδώ, για παράδειγμα, είναι η απλούστερη ηλεκτρονική διαμόρφωση: 1s 2 2s 2 2p 6 .Αυτή η διαμόρφωση δείχνει ότι υπάρχουν δύο ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 1s, δύο ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 2s και έξι ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 2p. 2 + 2 + 6 = 10 ηλεκτρόνια συνολικά. Αυτή είναι η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ουδέτερου ατόμου νέον (ο ατομικός αριθμός νέον είναι 10).

2. Θυμηθείτε τη σειρά των τροχιακών.Λάβετε υπόψη ότι τα τροχιακά ηλεκτρονίων αριθμούνται με αύξουσα σειρά του αριθμού του κελύφους ηλεκτρονίων, αλλά διατάσσονται σε αύξουσα σειρά ενέργειας. Για παράδειγμα, ένα γεμάτο τροχιακό 4s 2 έχει λιγότερη ενέργεια (ή λιγότερη κινητικότητα) από ένα μερικώς γεμάτο ή γεμάτο 3d 10, επομένως το τροχιακό 4s γράφεται πρώτο. Μόλις μάθετε τη σειρά των τροχιακών, μπορείτε εύκολα να τα συμπληρώσετε ανάλογα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο άτομο. Η σειρά με την οποία συμπληρώνονται τα τροχιακά έχει ως εξής: 1δ.

   • Η ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμου στο οποίο είναι γεμάτα όλα τα τροχιακά θα έχει την ακόλουθη μορφή: 10 7p 6
   • Σημειώστε ότι ο παραπάνω συμβολισμός, όταν γεμίζονται όλες οι τροχιές, είναι η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του στοιχείου Uuo (ununoctium) 118, του υψηλότερου αριθμημένου ατόμου στον Περιοδικό Πίνακα. Επομένως, αυτή η ηλεκτρονική διαμόρφωση περιέχει όλα τα επί του παρόντος γνωστά ηλεκτρονικά υποεπίπεδα ενός ουδέτερα φορτισμένου ατόμου.

3. Συμπληρώστε τα τροχιακά σύμφωνα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο άτομό σας.Για παράδειγμα, αν θέλουμε να γράψουμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ουδέτερου ατόμου ασβεστίου, πρέπει να ξεκινήσουμε αναζητώντας τον ατομικό του αριθμό στον περιοδικό πίνακα. Ο ατομικός του αριθμός είναι 20, οπότε θα γράψουμε τη διαμόρφωση ενός ατόμου με 20 ηλεκτρόνια σύμφωνα με την παραπάνω σειρά.

   • Συμπληρώστε τα τροχιακά με την παραπάνω σειρά μέχρι να φτάσετε στο εικοστό ηλεκτρόνιο. Το πρώτο τροχιακό 1s θα έχει δύο ηλεκτρόνια, το τροχιακό 2s θα έχει επίσης δύο, το τροχιακό 2p θα έχει έξι, το τροχιακό 3s θα έχει δύο, το τροχιακό 3p θα έχει 6 και το τροχιακό 4s θα έχει 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20 .) Με άλλα λόγια, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ασβεστίου έχει τη μορφή: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Σημειώστε ότι τα τροχιακά είναι σε αύξουσα σειρά ενέργειας. Για παράδειγμα, όταν είστε έτοιμοι να μετακινηθείτε στο 4ο επίπεδο ενέργειας, τότε πρώτα σημειώστε το τροχιακό 4s και έπειτα 3d. Μετά το τέταρτο ενεργειακό επίπεδο, προχωράτε στο πέμπτο, όπου επαναλαμβάνεται η ίδια σειρά. Αυτό συμβαίνει μόνο μετά το τρίτο επίπεδο ενέργειας.

4. Χρησιμοποιήστε τον περιοδικό πίνακα ως οπτική ένδειξη.Πιθανότατα έχετε ήδη παρατηρήσει ότι το σχήμα του περιοδικού πίνακα αντιστοιχεί στη σειρά των ηλεκτρονικών υποεπιπέδων σε ηλεκτρονικές διαμορφώσεις. Για παράδειγμα, τα άτομα στη δεύτερη στήλη από τα αριστερά τελειώνουν πάντα σε "s 2", ενώ τα άτομα στη δεξιά άκρη του λεπτού μεσαίου τμήματος τελειώνουν πάντα σε "d 10" και ούτω καθεξής. Χρησιμοποιήστε τον περιοδικό πίνακα ως οπτικό οδηγό για τη σύνταξη διαμορφώσεων - καθώς η σειρά με την οποία προσθέτετε στα τροχιακά αντιστοιχεί στη θέση σας στον πίνακα. Δες παρακάτω:

   • Συγκεκριμένα, οι δύο αριστερές στήλες περιέχουν άτομα των οποίων οι ηλεκτρονικές διαμορφώσεις τελειώνουν σε τροχιακά s, το δεξιό μπλοκ του πίνακα περιέχει άτομα των οποίων οι διαμορφώσεις τελειώνουν σε τροχιακά p και στο κάτω μέρος των ατόμων τελειώνουν σε τροχιακά f.
   • Για παράδειγμα, όταν γράφετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του χλωρίου, σκεφτείτε ως εξής: "Αυτό το άτομο βρίσκεται στην τρίτη σειρά (ή "περίοδο") του περιοδικού πίνακα. Βρίσκεται επίσης στην πέμπτη ομάδα του τροχιακού μπλοκ p του περιοδικού πίνακα Επομένως, η ηλεκτρονική του διαμόρφωση θα τελειώσει με..3p 5
   • Σημειώστε ότι τα στοιχεία στις τροχιακές περιοχές d και f του πίνακα έχουν ενεργειακά επίπεδα που δεν αντιστοιχούν στην περίοδο στην οποία βρίσκονται. Για παράδειγμα, η πρώτη σειρά ενός μπλοκ στοιχείων με d-τροχιακά αντιστοιχεί σε 3d τροχιακά, αν και βρίσκεται στην 4η περίοδο, και η πρώτη σειρά στοιχείων με f-τροχιακά αντιστοιχεί στο τροχιακό 4f, παρά το γεγονός ότι βρίσκεται στην 6η περίοδο.

5. Μάθετε τις συντομογραφίες για τη σύνταξη μεγάλων ηλεκτρονικών διαμορφώσεων.Τα άτομα στη δεξιά πλευρά του περιοδικού πίνακα ονομάζονται ευγενή αέρια.Αυτά τα στοιχεία είναι χημικά πολύ σταθερά. Για να συντομεύσετε τη διαδικασία εγγραφής μεγάλων ηλεκτρονικών διαμορφώσεων, απλώς γράψτε σε αγκύλες το χημικό σύμβολο για το πλησιέστερο ευγενές αέριο με λιγότερα ηλεκτρόνια από το άτομό σας και, στη συνέχεια, συνεχίστε να γράφετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση των επόμενων τροχιακών επιπέδων. Δες παρακάτω:

   • Για να κατανοήσετε αυτήν την έννοια, θα είναι χρήσιμο να γράψετε ένα παράδειγμα διαμόρφωσης. Ας γράψουμε τη διαμόρφωση του ψευδαργύρου (ατομικός αριθμός 30) χρησιμοποιώντας τη συντομογραφία του ευγενούς αερίου. Η πλήρης διαμόρφωση ψευδαργύρου μοιάζει με αυτό: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 . Ωστόσο, βλέπουμε ότι το 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 είναι η ηλεκτρονική διαμόρφωση του αργού, ενός ευγενούς αερίου. Απλώς αντικαταστήστε το τμήμα ηλεκτρονικής διαμόρφωσης του ψευδαργύρου με το χημικό σύμβολο για το αργό σε αγκύλες (.)
   • Έτσι, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ψευδαργύρου, γραμμένη σε συντομογραφία, είναι: 4s 2 3d 10 .
   • Σημειώστε ότι αν γράφετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ευγενούς αερίου, ας πούμε αργό, δεν μπορείτε να γράψετε! Κάποιος πρέπει να χρησιμοποιήσει τη συντομογραφία του ευγενούς αερίου μπροστά από αυτό το στοιχείο. για αργόν θα είναι νέον ().

   Χρήση του περιοδικού πίνακα ADOMAH

   1. Κατακτήστε τον περιοδικό πίνακα ADOMAH. Αυτή η μέθοδοςοι εγγραφές της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης δεν απαιτούν απομνημόνευση, ωστόσο, απαιτείται η παρουσία ενός περιοδικού πίνακα που έχει μετατραπεί, καθώς σε παραδοσιακό τραπέζι Mendeleev, ξεκινώντας από τέταρτη περίοδος, ο αριθμός περιόδου δεν ταιριάζει με το φλοιό ηλεκτρονίων. Βρείτε τον περιοδικό πίνακα ADOMAH, έναν ειδικό τύπο περιοδικού πίνακα που σχεδιάστηκε από τον επιστήμονα Valery Zimmerman. Είναι εύκολο να το βρείτε με μια σύντομη αναζήτηση στο Διαδίκτυο.

      • Στον περιοδικό πίνακα ADOMAH, οι οριζόντιες σειρές αντιπροσωπεύουν ομάδες στοιχείων όπως αλογόνα, ευγενή αέρια, μέταλλα αλκαλίων, μέταλλα αλκαλικών γαιών κ.λπ. Οι κάθετες στήλες αντιστοιχούν σε ηλεκτρονικά επίπεδα και οι λεγόμενοι "καταρράκτες" (διαγώνιες γραμμές που συνδέουν μπλοκ s,p,dκαι στ) αντιστοιχούν σε περιόδους.
      • Το ήλιο μετακινείται προς το υδρογόνο, αφού και τα δύο αυτά στοιχεία χαρακτηρίζονται από τροχιακό 1s. Τα μπλοκ τελείας (s,p,d και f) εμφανίζονται στη δεξιά πλευρά και οι αριθμοί επιπέδων δίνονται στο κάτω μέρος. Τα στοιχεία αναπαρίστανται σε κουτιά με αρίθμηση από το 1 έως το 120. Αυτοί οι αριθμοί είναι οι συνηθισμένοι ατομικοί αριθμοί που αντιπροσωπεύουν σύνολοηλεκτρόνια σε ένα ουδέτερο άτομο.

   2. Βρείτε το άτομό σας στον πίνακα ADOMAH.Για να σημειώσετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός στοιχείου, βρείτε το σύμβολο του στον περιοδικό πίνακα ADOMAH και διαγράψτε όλα τα στοιχεία με μεγαλύτερο ατομικό αριθμό. Για παράδειγμα, εάν πρέπει να σημειώσετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του ερβίου (68), διαγράψτε όλα τα στοιχεία από το 69 έως το 120.

      • Δώστε προσοχή στους αριθμούς από το 1 έως το 8 στη βάση του πίνακα. Αυτοί είναι οι αριθμοί ηλεκτρονικών επιπέδων ή οι αριθμοί στηλών. Αγνοήστε τις στήλες που περιέχουν μόνο διαγραμμένα στοιχεία. Για το έρβιο παραμένουν στήλες με αριθμούς 1,2,3,4,5 και 6.

   3. Μετρήστε τα τροχιακά υποεπίπεδα μέχρι το στοιχείο σας.Κοιτάζοντας τα σύμβολα μπλοκ που εμφανίζονται στα δεξιά του πίνακα (s, p, d και f) και τους αριθμούς στηλών που εμφανίζονται στο κάτω μέρος, αγνοήστε τις διαγώνιες γραμμές μεταξύ των μπλοκ και σπάστε τις στήλες σε μπλοκ-στήλες, καταχωρώντας τις σε παραγγελία από κάτω προς τα πάνω. Και πάλι, αγνοήστε τα μπλοκ στα οποία διαγράφονται όλα τα στοιχεία. Γράψτε τα μπλοκ στηλών ξεκινώντας από τον αριθμό της στήλης ακολουθούμενη από το σύμβολο του μπλοκ, έτσι: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (για έρβιο).

      • Σημείωση: Η παραπάνω ηλεκτρονική διαμόρφωση Er γράφεται με αύξουσα σειρά του αριθμού ηλεκτρονικού υποεπίπεδου. Μπορεί επίσης να γραφτεί με τη σειρά με την οποία γεμίζονται τα τροχιακά. Για να το κάνετε αυτό, ακολουθήστε τους καταρράκτες από κάτω προς τα πάνω, όχι στήλες, όταν γράφετε μπλοκ στηλών: 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. Μετρήστε τα ηλεκτρόνια για κάθε ηλεκτρονικό υποεπίπεδο.Μετρήστε τα στοιχεία σε κάθε μπλοκ στήλης που δεν έχουν διαγραφεί συνδέοντας ένα ηλεκτρόνιο από κάθε στοιχείο και γράψτε τον αριθμό τους δίπλα στο σύμβολο του μπλοκ για κάθε μπλοκ στήλης ως εξής: 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 . Στο παράδειγμά μας, αυτή είναι η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ερβίου.

   5. Λάβετε υπόψη τις λανθασμένες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις.Υπάρχουν δεκαοκτώ τυπικές εξαιρέσεις που σχετίζονται με τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των ατόμων στη χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση, που ονομάζεται επίσης κατάσταση βασικής ενέργειας. Δεν υπακούουν στον γενικό κανόνα μόνο στις δύο ή τρεις τελευταίες θέσεις που καταλαμβάνουν τα ηλεκτρόνια. Σε αυτή την περίπτωση, η πραγματική ηλεκτρονική διαμόρφωση προϋποθέτει ότι τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας σε σύγκριση με την τυπική διαμόρφωση του ατόμου. Τα άτομα εξαίρεσης περιλαμβάνουν:

      • Cr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Σημ(..., 4d4, 5s1); Μο(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Αγ(..., 4d10, 5s1); Λα(..., 5d1, 6s2); Ce(..., 4f1, 5d1, 6s2); Gd(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); Pa(..., 5f2, 6d1, 7s2); U(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) και εκ(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Για να βρείτε τον ατομικό αριθμό ενός ατόμου όταν είναι γραμμένο σε ηλεκτρονική μορφή, απλώς προσθέστε όλους τους αριθμούς που ακολουθούν τα γράμματα (s, p, d και f). Αυτό λειτουργεί μόνο για ουδέτερα άτομα, αν έχετε να κάνετε με ένα ιόν δεν θα λειτουργήσει - θα πρέπει να προσθέσετε ή να αφαιρέσετε τον αριθμό των επιπλέον ή χαμένων ηλεκτρονίων.
   • Ο αριθμός που ακολουθεί το γράμμα είναι εκθέτης, μην κάνετε λάθος στον έλεγχο.
   • Η «σταθερότητα ενός μισογεμάτου» υποεπιπέδου δεν υπάρχει. Αυτό είναι μια απλοποίηση. Οποιαδήποτε σταθερότητα που αφορά τα «μισογεμάτα» υποεπίπεδα οφείλεται στο γεγονός ότι κάθε τροχιακό καταλαμβάνεται από ένα ηλεκτρόνιο, επομένως η απώθηση μεταξύ των ηλεκτρονίων ελαχιστοποιείται.
   • Κάθε άτομο τείνει σε μια σταθερή κατάσταση και οι πιο σταθερές διαμορφώσεις έχουν γεμίσει τα υποεπίπεδα s και p (s2 και p6). Τα ευγενή αέρια έχουν αυτή τη διαμόρφωση, επομένως σπάνια αντιδρούν και βρίσκονται στα δεξιά στον περιοδικό πίνακα. Επομένως, εάν μια διαμόρφωση τελειώνει σε 3p 4, τότε χρειάζεται δύο ηλεκτρόνια για να φτάσει σε μια σταθερή κατάσταση (χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να χάσει έξι, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων του επιπέδου s, επομένως τέσσερα είναι πιο εύκολο να χαθούν). Και αν η διαμόρφωση τελειώνει σε 4d 3, τότε χρειάζεται να χάσει τρία ηλεκτρόνια για να φτάσει σε μια σταθερή κατάσταση. Επιπλέον, τα μισογεμισμένα υποεπίπεδα (s1, p3, d5..) είναι πιο σταθερά από, για παράδειγμα, p4 ή p2. Ωστόσο, τα s2 και p6 θα είναι ακόμα πιο σταθερά.
   • Όταν έχετε να κάνετε με ένα ιόν, αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των πρωτονίων δεν είναι ίδιος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Το φορτίο του ατόμου σε αυτήν την περίπτωση θα εμφανίζεται πάνω δεξιά (συνήθως) του χημικού συμβόλου. Επομένως, ένα άτομο αντιμονίου με φορτίο +2 έχει την ηλεκτρονική διαμόρφωση 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Σημειώστε ότι το 5p 3 έχει αλλάξει σε 5p 1 . Να είστε προσεκτικοί όταν η διαμόρφωση ενός ουδέτερου ατόμου τελειώνει σε υποεπίπεδα άλλα από το s και το p.Όταν παίρνετε ηλεκτρόνια, μπορείτε να τα πάρετε μόνο από τροχιακά σθένους (s και p τροχιακά). Επομένως, εάν η διαμόρφωση τελειώσει με 4s 2 3d 7 και το άτομο λάβει +2 φορτίο, τότε η διαμόρφωση θα τελειώσει με 4s 0 3d 7 . Λάβετε υπόψη ότι το 3d 7 Δεναλλάζει, αντίθετα χάνονται ηλεκτρόνια του τροχιακού s.
   • Υπάρχουν συνθήκες όταν ένα ηλεκτρόνιο αναγκάζεται να «μετακομίσει σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο». Όταν ένα υποεπίπεδο δεν έχει ένα ηλεκτρόνιο για να είναι μισό ή πλήρες, πάρτε ένα ηλεκτρόνιο από το πλησιέστερο υποεπίπεδο s ή p και μετακινήστε το στο υποεπίπεδο που χρειάζεται ηλεκτρόνιο.
   • Υπάρχουν δύο επιλογές για τη σύνταξη μιας ηλεκτρονικής διαμόρφωσης. Μπορούν να γραφτούν με αύξουσα σειρά των αριθμών των ενεργειακών επιπέδων ή με τη σειρά με την οποία γεμίζονται τα τροχιακά ηλεκτρονίων, όπως φαίνεται παραπάνω για το έρβιο.
   • Μπορείτε επίσης να γράψετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός στοιχείου γράφοντας μόνο τη διαμόρφωση σθένους, που είναι το τελευταίο υποεπίπεδο s και p. Έτσι, η διαμόρφωση σθένους του αντιμονίου θα είναι 5s 2 5p 3 .
   • Τα ιόντα δεν είναι τα ίδια. Είναι πολύ πιο δύσκολο μαζί τους. Παραλείψτε δύο επίπεδα και ακολουθήστε το ίδιο μοτίβο ανάλογα με το πού ξεκινήσατε και πόσο μεγάλος είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων.

Η δομή των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων των στοιχείων των πρώτων τεσσάρων περιόδων: $s-$, $p-$ και $d-$στοιχεία. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου. Εδαφικές και διεγερμένες καταστάσεις ατόμων

Η έννοια του ατόμου προέκυψε στον αρχαίο κόσμο για να προσδιορίσει τα σωματίδια της ύλης. Στα ελληνικά, άτομο σημαίνει «αδιαίρετο».

Ηλεκτρόνια

Ο Ιρλανδός φυσικός Stoney, με βάση πειράματα, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται από τα μικρότερα σωματίδια που υπάρχουν στα άτομα όλων χημικά στοιχεία. Στα 1891 $, ο Stoney πρότεινε να ονομαστούν αυτά τα σωματίδια ηλεκτρόνια, που στα ελληνικά σημαίνει «κεχριμπαρένιο».

Λίγα χρόνια αφότου το ηλεκτρόνιο πήρε το όνομά του, ο Άγγλος φυσικός Joseph Thomson και ο Γάλλος φυσικός Jean Perrin απέδειξαν ότι τα ηλεκτρόνια φέρουν αρνητικό φορτίο. Αυτό είναι το μικρότερο αρνητικό φορτίο, το οποίο στη χημεία λαμβάνεται ως μονάδα $(–1)$. Ο Thomson κατάφερε μάλιστα να προσδιορίσει την ταχύτητα του ηλεκτρονίου (είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός - $300.000 $ km/s) και τη μάζα του ηλεκτρονίου (είναι $1836 $ φορές μικρότερη από τη μάζα του ατόμου του υδρογόνου).

Οι Thomson και Perrin συνέδεσαν τους πόλους μιας πηγής ρεύματος με δύο μεταλλικές πλάκες - μια κάθοδο και μια άνοδο, συγκολλημένες σε έναν γυάλινο σωλήνα, από τον οποίο εκκενώθηκε ο αέρας. Όταν εφαρμόστηκε τάση περίπου 10 χιλιάδων βολτ στις πλάκες ηλεκτροδίου, μια φωτεινή εκκένωση έλαμψε στον σωλήνα και τα σωματίδια πέταξαν από την κάθοδο (αρνητικός πόλος) στην άνοδο (θετικός πόλος), την οποία οι επιστήμονες ονόμασαν πρώτοι καθοδικές ακτίνες, και μετά ανακάλυψε ότι ήταν ένα ρεύμα ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια, που χτυπούν ειδικές ουσίες που εφαρμόζονται, για παράδειγμα, σε μια οθόνη τηλεόρασης, προκαλούν λάμψη.

Το συμπέρασμα βγήκε: ηλεκτρόνια διαφεύγουν από τα άτομα του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται η κάθοδος.

Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ή η ροή τους μπορούν επίσης να ληφθούν με άλλους τρόπους, για παράδειγμα, με θέρμανση ενός μεταλλικού σύρματος ή με πτώση φωτός σε μέταλλα που σχηματίζονται από στοιχεία της κύριας υποομάδας της ομάδας Ι του περιοδικού πίνακα (για παράδειγμα, καίσιο).

Η κατάσταση των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο

Η κατάσταση ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο νοείται ως ένα σύνολο πληροφοριών σχετικά με ενέργειασυγκεκριμένο ηλεκτρόνιο σε χώροςστο οποίο βρίσκεται. Γνωρίζουμε ήδη ότι ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο δεν έχει τροχιά κίνησης, δηλ. μπορεί μόνο να μιλήσει για πιθανότητεςβρίσκοντάς το στο χώρο γύρω από τον πυρήνα. Μπορεί να βρίσκεται σε οποιοδήποτε μέρος αυτού του χώρου που περιβάλλει τον πυρήνα και το σύνολο των διαφόρων θέσεων του θεωρείται ως ένα νέφος ηλεκτρονίων με μια ορισμένη αρνητική πυκνότητα φορτίου. Μεταφορικά, αυτό μπορεί να φανταστεί ως εξής: εάν ήταν δυνατό να φωτογραφηθεί η θέση ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο σε εκατοστά ή εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, όπως σε ένα φινίρισμα φωτογραφίας, τότε το ηλεκτρόνιο σε τέτοιες φωτογραφίες θα αναπαρασταθεί ως ένα σημείο. Η επικάλυψη αμέτρητων τέτοιων φωτογραφιών θα είχε ως αποτέλεσμα μια εικόνα ενός νέφους ηλεκτρονίων με την υψηλότερη πυκνότητα όπου υπάρχουν τα περισσότερα από αυτά τα σημεία.

Το σχήμα δείχνει μια "κοπή" μιας τέτοιας πυκνότητας ηλεκτρονίου σε ένα άτομο υδρογόνου που διέρχεται από τον πυρήνα, και μια σφαίρα οριοθετείται από μια διακεκομμένη γραμμή, μέσα στην οποία η πιθανότητα να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο είναι $90%$. Το πιο κοντινό περίγραμμα στον πυρήνα καλύπτει την περιοχή του χώρου στην οποία η πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου είναι $10%$, η πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου μέσα στο δεύτερο περίγραμμα από τον πυρήνα είναι $20%$, μέσα στο τρίτο - $≈30 %$, κ.λπ. Υπάρχει κάποια αβεβαιότητα στην κατάσταση του ηλεκτρονίου. Για να χαρακτηρίσει αυτή την ιδιαίτερη κατάσταση, ο Γερμανός φυσικός W. Heisenberg εισήγαγε την έννοια του αρχή της αβεβαιότητας, δηλ. έδειξε ότι είναι αδύνατο να προσδιοριστεί ταυτόχρονα και ακριβώς η ενέργεια και η θέση του ηλεκτρονίου. Όσο ακριβέστερα προσδιορίζεται η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου, τόσο πιο αβέβαιη είναι η θέση του, και αντίστροφα, αφού προσδιορίσετε τη θέση, είναι αδύνατο να προσδιοριστεί η ενέργεια του ηλεκτρονίου. Η περιοχή πιθανότητας ανίχνευσης ηλεκτρονίων δεν έχει σαφή όρια. Ωστόσο, είναι δυνατό να ξεχωρίσουμε το χώρο όπου η πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου είναι μέγιστη.

Ο χώρος γύρω από τον ατομικό πυρήνα, στον οποίο είναι πιο πιθανό να βρεθεί το ηλεκτρόνιο, ονομάζεται τροχιακό.

Περιέχει περίπου $90%$ του νέφους ηλεκτρονίων, που σημαίνει ότι περίπου $90%$ του χρόνου που το ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε αυτό το μέρος του διαστήματος. Σύμφωνα με τη μορφή, διακρίνονται $4$ γνωστών επί του παρόντος τύπων τροχιακών, τα οποία συμβολίζονται με τα λατινικά γράμματα $s, p, d$ και $f$. Γραφική εικόναμερικές μορφές τροχιακών ηλεκτρονίων φαίνονται στο σχήμα.

Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό της κίνησης ενός ηλεκτρονίου σε μια συγκεκριμένη τροχιά είναι η ενέργεια της σύνδεσής του με τον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια με παρόμοιες ενεργειακές τιμές σχηματίζουν ένα ενιαίο ηλεκτρονικό στρώμα, ή επίπεδο ενέργειας. Τα επίπεδα ενέργειας αριθμούνται ξεκινώντας από τον πυρήνα: $1, 2, 3, 4, 5, 6$ και $7$.

Ένας ακέραιος $n$ που δηλώνει τον αριθμό του ενεργειακού επιπέδου ονομάζεται κύριος κβαντικός αριθμός.

Χαρακτηρίζει την ενέργεια των ηλεκτρονίων που καταλαμβάνουν ένα δεδομένο ενεργειακό επίπεδο. Τα ηλεκτρόνια του πρώτου ενεργειακού επιπέδου, που είναι πιο κοντά στον πυρήνα, έχουν τη χαμηλότερη ενέργεια. Σε σύγκριση με τα ηλεκτρόνια του πρώτου επιπέδου, τα ηλεκτρόνια των επόμενων επιπέδων χαρακτηρίζονται από μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Κατά συνέπεια, τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού επιπέδου είναι τα λιγότερο ισχυρά συνδεδεμένα με τον πυρήνα του ατόμου.

Ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων (ηλεκτρονικών στρωμάτων) σε ένα άτομο είναι ίσος με τον αριθμό της περιόδου στο σύστημα του D. I. Mendeleev, στο οποίο ανήκει το χημικό στοιχείο: τα άτομα των στοιχείων της πρώτης περιόδου έχουν ένα επίπεδο ενέργειας. η δεύτερη περίοδος - δύο? έβδομη περίοδος - επτά.

Ο μεγαλύτερος αριθμός ηλεκτρονίων στο ενεργειακό επίπεδο προσδιορίζεται από τον τύπο:

όπου $N$ είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων. Το $n$ είναι ο αριθμός επιπέδου ή ο κύριος κβαντικός αριθμός. Κατά συνέπεια: το πρώτο ενεργειακό επίπεδο που βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα μπορεί να περιέχει όχι περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια. στο δεύτερο - όχι περισσότερο από 8 $. στο τρίτο - όχι περισσότερο από $18 $. στο τέταρτο - όχι περισσότερο από $32 $. Και πώς, με τη σειρά τους, είναι διατεταγμένα τα επίπεδα ενέργειας (ηλεκτρονικά στρώματα);

Ξεκινώντας από το δεύτερο επίπεδο ενέργειας $(n = 2)$, καθένα από τα επίπεδα υποδιαιρείται σε υποεπίπεδα (υποστιβάδες), ελαφρώς διαφορετικά μεταξύ τους λόγω της ενέργειας δέσμευσης με τον πυρήνα.

Ο αριθμός των υποεπιπέδων είναι ίσος με την τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού:το πρώτο επίπεδο ενέργειας έχει ένα υποεπίπεδο. το δεύτερο - δύο? τρίτο - τρία? το τέταρτο είναι τέσσερα. Τα υποεπίπεδα, με τη σειρά τους, σχηματίζονται από τροχιακά.

Κάθε τιμή $n$ αντιστοιχεί στον αριθμό των τροχιακών ίσο με $n^2$. Σύμφωνα με τα δεδομένα που παρουσιάζονται στον πίνακα, είναι δυνατό να εντοπιστεί η σχέση μεταξύ του κύριου κβαντικού αριθμού $n$ και του αριθμού των υποεπίπεδων, του τύπου και του αριθμού των τροχιακών και του μέγιστου αριθμού ηλεκτρονίων ανά υποεπίπεδο και επίπεδο.

Κύριος κβαντικός αριθμός, τύποι και αριθμός τροχιακών, μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε υποεπίπεδα και επίπεδα.

Επίπεδο ενέργειας $(n)$	Αριθμός υποεπιπέδων ίσος με $n$	Τροχιακός τύπος	Αριθμός τροχιακών		Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων
			σε υποεπίπεδο	σε επίπεδο ίσο με $n^2$	σε υποεπίπεδο	σε επίπεδο ίσο με $n^2$
$K(n=1)$	$1$	1$$	$1$	$1$	$2$	$2$
$L(n=2)$	$2$	$2 δολ. $	$1$	$4$	$2$	$8$
		$2p$	$3$		$6$
$M(n=3)$	$3$	$3 δολ. $	$1$	$9$	$2$	$18$
		$3p$	$3$		$6$
		$3d $	$5$		$10$
$N(n=4)$	$4$	$4s$	$1$	$16$	$2$	$32$
		$4p$	$3$		$6$
		$4 δ $	$5$		$10$
		$4f$	$7$		$14$

Συνηθίζεται να ορίζονται υποεπίπεδα με λατινικά γράμματα, καθώς και το σχήμα των τροχιακών από τα οποία αποτελούνται: $s, p, d, f$. Ετσι:

• $s$-υποεπίπεδο - το πρώτο υποεπίπεδο κάθε ενεργειακού επιπέδου που βρίσκεται πιο κοντά στον ατομικό πυρήνα, αποτελείται από ένα $s$-τροχιακό.
• $p$-υποεπίπεδο - το δεύτερο υποεπίπεδο καθενός, εκτός από το πρώτο, επίπεδο ενέργειας, αποτελείται από τρία $p$-τροχιακά.
• $d$-υποεπίπεδο - το τρίτο υποεπίπεδο καθενός, ξεκινώντας από το τρίτο ενεργειακό επίπεδο, αποτελείται από πέντε $d$-τροχιακά.
• Το $f$-υποεπίπεδο καθενός, ξεκινώντας από το τέταρτο ενεργειακό επίπεδο, αποτελείται από επτά $f$-τροχιακά.

πυρήνα ατόμου

Αλλά όχι μόνο τα ηλεκτρόνια αποτελούν μέρος των ατόμων. Ο φυσικός Henri Becquerel ανακάλυψε ότι ένα φυσικό ορυκτό που περιέχει άλας ουρανίου εκπέμπει επίσης άγνωστη ακτινοβολία, φωτίζοντας φωτογραφικά φιλμ που είναι κλειστά από το φως. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε ραδιοενέργεια.

Υπάρχουν τρεις τύποι ραδιενεργών ακτίνων:

1. $α$-ακτίνες, οι οποίες αποτελούνται από $α$-σωματίδια που έχουν φορτίο $2 $ φορές μεγαλύτερο από το φορτίο ενός ηλεκτρονίου, αλλά με θετικό πρόσημο και μάζα $4 $ φορές μεγαλύτερη από τη μάζα ενός ατόμου υδρογόνου.
2. Οι $β$-ακτίνες είναι ένα ρεύμα ηλεκτρονίων.
3. Οι $γ$-ακτίνες είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα με αμελητέα μάζα που δεν φέρουν ηλεκτρικό φορτίο.

Κατά συνέπεια, το άτομο έχει μια πολύπλοκη δομή - αποτελείται από θετικά φορτισμένο πυρήνα και ηλεκτρόνια.

Πώς είναι διατεταγμένο το άτομο;

Το 1910 στο Κέιμπριτζ, κοντά στο Λονδίνο, ο Έρνεστ Ράδερφορντ με τους μαθητές και τους συναδέλφους του μελέτησαν τη διασπορά σωματιδίων $α$ που περνούσαν από λεπτό φύλλο χρυσού και έπεφταν σε μια οθόνη. Τα σωματίδια άλφα συνήθως παρέκκλιναν από την αρχική κατεύθυνση μόνο κατά μία μοίρα, επιβεβαιώνοντας, όπως φαίνεται, την ομοιομορφία και την ομοιομορφία των ιδιοτήτων των ατόμων χρυσού. Και ξαφνικά οι ερευνητές παρατήρησαν ότι μερικά $α$-σωματίδια άλλαξαν απότομα την κατεύθυνση της πορείας τους, σαν να έρχονταν σε κάποιο είδος εμποδίου.

Τοποθετώντας την οθόνη μπροστά από το φύλλο, ο Ράδερφορντ μπόρεσε να ανιχνεύσει ακόμη και εκείνες τις σπάνιες περιπτώσεις όταν σωματίδια $α$, που αντανακλώνται από άτομα χρυσού, πέταξαν προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι τα παρατηρούμενα φαινόμενα θα μπορούσαν να συμβούν εάν ολόκληρη η μάζα του ατόμου και το σύνολο του θετικό φορτίοσυγκεντρώθηκαν σε έναν μικροσκοπικό κεντρικό πυρήνα. Η ακτίνα του πυρήνα, όπως αποδείχθηκε, είναι 100.000 φορές μικρότερη από την ακτίνα ολόκληρου του ατόμου, εκείνης της περιοχής στην οποία υπάρχουν ηλεκτρόνια που έχουν αρνητικό φορτίο. Εάν εφαρμόσουμε μια εικονική σύγκριση, τότε ολόκληρος ο όγκος του ατόμου μπορεί να παρομοιαστεί με το στάδιο Luzhniki και ο πυρήνας μπορεί να παρομοιαστεί με μια μπάλα ποδοσφαίρου που βρίσκεται στο κέντρο του γηπέδου.

Ένα άτομο οποιουδήποτε χημικού στοιχείου είναι συγκρίσιμο με ένα μικροσκοπικό ηλιακό σύστημα. Επομένως, ένα τέτοιο μοντέλο του ατόμου, που προτάθηκε από τον Rutherford, ονομάζεται πλανητικό.

Πρωτόνια και νετρόνια

Αποδεικνύεται ότι ο μικροσκοπικός ατομικός πυρήνας, στον οποίο συγκεντρώνεται ολόκληρη η μάζα του ατόμου, αποτελείται από σωματίδια δύο τύπων - πρωτόνια και νετρόνια.

Πρωτόνιαέχουν φορτίο ίσο με το φορτίο ηλεκτρονίων, αλλά αντίθετο στο πρόσημο $(+1)$, και μάζα ίση με τη μάζα ενός ατόμου υδρογόνου (είναι αποδεκτό στη χημεία ως μονάδα). Τα πρωτόνια συμβολίζονται με $↙(1)↖(1)p$ (ή $р+$). Νετρόνιαδεν φέρουν φορτίο, είναι ουδέτερα και έχουν μάζα ίση με τη μάζα ενός πρωτονίου, δηλ. $1$. Τα νετρόνια συμβολίζονται με $↙(0)↖(1)n$ (ή $n^0$).

Πρωτόνια και νετρόνια ονομάζονται συλλογικά νουκλεόνια(από λατ. πυρήνας- πυρήνας).

Το άθροισμα του αριθμού των πρωτονίων και των νετρονίων σε ένα άτομο ονομάζεται μαζικός αριθμός. Για παράδειγμα, ο αριθμός μάζας ενός ατόμου αλουμινίου:

Δεδομένου ότι η μάζα του ηλεκτρονίου, η οποία είναι αμελητέα, μπορεί να παραμεληθεί, είναι προφανές ότι ολόκληρη η μάζα του ατόμου είναι συγκεντρωμένη στον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια συμβολίζονται ως εξής: $e↖(-)$.

Εφόσον το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, είναι επίσης προφανές ότι ότι ο αριθμός των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι ο ίδιος. Είναι ίσος με τον ατομικό αριθμό του χημικού στοιχείουπου του ανατίθενται στον Περιοδικό Πίνακα. Για παράδειγμα, ο πυρήνας ενός ατόμου σιδήρου περιέχει πρωτόνια $26$ και ηλεκτρόνια $26$ περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα. Και πώς να προσδιορίσετε τον αριθμό των νετρονίων;

Όπως γνωρίζετε, η μάζα ενός ατόμου είναι το άθροισμα της μάζας των πρωτονίων και των νετρονίων. Γνωρίζοντας τον τακτικό αριθμό του στοιχείου $(Z)$, δηλ. τον αριθμό των πρωτονίων και τον αριθμό μάζας $(A)$, ίσο με το άθροισμα των αριθμών των πρωτονίων και των νετρονίων, μπορείτε να βρείτε τον αριθμό των νετρονίων $(N)$ χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Για παράδειγμα, ο αριθμός των νετρονίων σε ένα άτομο σιδήρου είναι:

$56 – 26 = 30$.

Ο πίνακας δείχνει τα κύρια χαρακτηριστικά των στοιχειωδών σωματιδίων.

Βασικά χαρακτηριστικά στοιχειωδών σωματιδίων.

ισότοπα

Οι ποικιλίες των ατόμων του ίδιου στοιχείου που έχουν το ίδιο πυρηνικό φορτίο αλλά διαφορετικούς αριθμούς μάζας ονομάζονται ισότοπα.

Λέξη ισότοποαποτελείται από δύο Ελληνικές λέξεις:isos- το ίδιο και τόπος- τόπος, σημαίνει «κατάληψη μιας θέσης» (κελί) στο Περιοδικό σύστημα στοιχείων.

Τα χημικά στοιχεία που βρίσκονται στη φύση είναι ένα μείγμα ισοτόπων. Έτσι, ο άνθρακας έχει τρία ισότοπα με μάζα $12, 13, 14 $. οξυγόνο - τρία ισότοπα με μάζα $16, 17, 18 $, κ.λπ.

Συνήθως δίνεται στο Περιοδικό σύστημα, η σχετική ατομική μάζα ενός χημικού στοιχείου είναι η μέση τιμή των ατομικών μαζών ενός φυσικού μείγματος ισοτόπων ενός δεδομένου στοιχείου, λαμβάνοντας υπόψη τη σχετική αφθονία τους στη φύση, επομένως, οι τιμές του Οι ατομικές μάζες είναι αρκετά συχνά κλασματικές. Για παράδειγμα, τα φυσικά άτομα χλωρίου είναι ένα μείγμα δύο ισοτόπων - $35$ (υπάρχουν $75%$ στη φύση) και $37$ (υπάρχουν $25%$). Επομένως, η σχετική ατομική μάζα του χλωρίου είναι $35,5 $. Τα ισότοπα του χλωρίου γράφονται ως εξής:

$↖(35)↙(17)(Cl)$ και $↖(37)↙(17)(Cl)$

Οι χημικές ιδιότητες των ισοτόπων του χλωρίου είναι ακριβώς οι ίδιες με τα ισότοπα των περισσότερων χημικών στοιχείων, όπως το κάλιο, το αργό:

$↖(39)↙(19)(K)$ και $↖(40)↙(19)(K)$, $↖(39)↙(18)(Ar)$ και $↖(40)↙(18 )(Αρ)$

Ωστόσο, τα ισότοπα υδρογόνου διαφέρουν πολύ ως προς τις ιδιότητες λόγω της δραματικής αύξησης της πτυχής της σχετικής ατομικής τους μάζας. Τους δόθηκαν ακόμη και μεμονωμένα ονόματα και χημικά σημάδια: protium - $↖(1)↙(1)(H)$; δευτέριο - $↖(2)↙(1)(H)$ ή $↖(2)↙(1)(D)$; τρίτιο - $↖(3)↙(1)(H)$ ή $↖(3)↙(1)(T)$.

Τώρα είναι δυνατό να δοθεί ένας σύγχρονος, πιο αυστηρός και επιστημονικός ορισμός ενός χημικού στοιχείου.

Ένα χημικό στοιχείο είναι μια συλλογή ατόμων με το ίδιο πυρηνικό φορτίο.

Η δομή των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων των στοιχείων των τεσσάρων πρώτων περιόδων

Εξετάστε την αντιστοίχιση των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων των ατόμων των στοιχείων κατά τις περιόδους του συστήματος του D. I. Mendeleev.

Στοιχεία της πρώτης περιόδου.

Τα σχήματα της ηλεκτρονικής δομής των ατόμων δείχνουν την κατανομή των ηλεκτρονίων σε ηλεκτρονικά στρώματα (ενεργειακά επίπεδα).

Οι ηλεκτρονικοί τύποι των ατόμων δείχνουν την κατανομή των ηλεκτρονίων σε ενεργειακά επίπεδα και υποεπίπεδα.

Οι γραφικοί ηλεκτρονικοί τύποι ατόμων δείχνουν την κατανομή των ηλεκτρονίων όχι μόνο σε επίπεδα και υποεπίπεδα, αλλά και σε τροχιακά.

Σε ένα άτομο ηλίου, το πρώτο στρώμα ηλεκτρονίων έχει ολοκληρωθεί - έχει ηλεκτρόνια $2 $.

Το υδρογόνο και το ήλιο είναι $s$-στοιχεία, αυτά τα άτομα έχουν $s$-τροχιακά γεμάτα με ηλεκτρόνια.

Στοιχεία της δεύτερης περιόδου.

Για όλα τα στοιχεία της δεύτερης περιόδου, το πρώτο στρώμα ηλεκτρονίων γεμίζει και τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τα τροχιακά $s-$ και $p$ του δεύτερου στρώματος ηλεκτρονίων σύμφωνα με την αρχή της ελάχιστης ενέργειας (πρώτα $s$, μετά $ p$) και τους κανόνες του Pauli και του Hund.

Στο άτομο νέον, το δεύτερο στρώμα ηλεκτρονίων έχει ολοκληρωθεί - έχει ηλεκτρόνια $8 $.

Στοιχεία τρίτης περιόδου.

Για τα άτομα των στοιχείων της τρίτης περιόδου, η πρώτη και η δεύτερη στοιβάδα ηλεκτρονίων συμπληρώνονται, άρα γεμίζεται η τρίτη στοιβάδα ηλεκτρονίων, στην οποία τα ηλεκτρόνια μπορούν να καταλάβουν υποεπίπεδα 3s-, 3p- και 3d.

Η δομή των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων των στοιχείων της τρίτης περιόδου.

Στο άτομο του μαγνησίου ολοκληρώνεται ένα τροχιακό ηλεκτρονίου $3,5 $. Το $Na$ και το $Mg$ είναι στοιχεία $s$.

Για το αλουμίνιο και τα επόμενα στοιχεία, το υποεπίπεδο $3d$ είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια.

$↙(18)(Ar)$ Argon

$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)s^2(3)p^6$

Σε ένα άτομο αργού, το εξωτερικό στρώμα (το τρίτο στρώμα ηλεκτρονίων) έχει ηλεκτρόνια $8 $. Καθώς η εξωτερική στιβάδα έχει ολοκληρωθεί, αλλά συνολικά, στην τρίτη στιβάδα ηλεκτρονίων, όπως ήδη γνωρίζετε, μπορεί να υπάρχουν 18 ηλεκτρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι τα στοιχεία της τρίτης περιόδου έχουν $3d$-τροχιακά που έχουν μείνει απλήρωτα.

Όλα τα στοιχεία από $Al$ έως $Ar$ - $p$ -στοιχεία.

$s-$ και $r$ -στοιχείαμορφή κύριες υποομάδεςστο Περιοδικό σύστημα.

Στοιχεία της τέταρτης περιόδου.

Τα άτομα καλίου και ασβεστίου έχουν ένα τέταρτο στρώμα ηλεκτρονίων, το υποεπίπεδο $4s$ είναι γεμάτο, επειδή έχει λιγότερη ενέργεια από το υποεπίπεδο $3d$. Για να απλοποιήσουμε τους γραφικούς ηλεκτρονικούς τύπους των ατόμων των στοιχείων της τέταρτης περιόδου:

1. δηλώνουμε υπό όρους τον γραφικό ηλεκτρονικό τύπο του αργού ως εξής: $Ar$;
2. δεν θα απεικονίσουμε τα υποεπίπεδα που δεν είναι γεμάτα για αυτά τα άτομα.

$K, Ca$ - $s$ -στοιχεία,περιλαμβάνονται στις κύριες υποομάδες. Για άτομα από $Sc$ έως $Zn$, το 3d υποεπίπεδο είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια. Αυτά είναι $3d$-στοιχεία. Περιλαμβάνονται σε πλευρικές υποομάδες,γεμίζει το προ-εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων τους, αναφέρονται μεταβατικά στοιχεία.

Δώστε προσοχή στη δομή των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων χρωμίου και χαλκού. Σε αυτά, ένα ηλεκτρόνιο "πέφτει" από το $4s-$ στο υποεπίπεδο $3d$, το οποίο εξηγείται από τη μεγαλύτερη ενεργειακή σταθερότητα των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων $3d^5$ και $3d^(10)$ που προκύπτουν:

$↙(24)(Cr)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(4) 4s^(2)…$

$↙(29)(Cu)$1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(9)4s^(2)…$

Σύμβολο στοιχείου, σειριακός αριθμός, όνομα	Διάγραμμα της ηλεκτρονικής δομής	Ηλεκτρονική φόρμουλα	Γραφικός ηλεκτρονικός τύπος
$↙(19)(K)$ Κάλιο		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$
$↙(20)(C)$ Ασβέστιο		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$
$↙(21)(Sc)$ Scandium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ ή $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$
$↙(22)(Ti)$ Τιτάνιο		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ ή $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$
$↙(23)(V)$ Βανάδιο		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ ή $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$
$↙(24)(Cr)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ ή $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$
$↙(29)(Сu)$ Chromium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ ή $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$
$↙(30)(Zn)$ Ψευδάργυρος		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ ή $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$
$↙(31)(Ga)$ Γάλλιο		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ ή $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$
$↙(36)(Kr)$ Κρύπτον		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ ή $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$

Στο άτομο ψευδαργύρου, το τρίτο στρώμα ηλεκτρονίων έχει ολοκληρωθεί - όλα τα υποεπίπεδα $3, 3p$ και $3d$ είναι γεμάτα σε αυτό, συνολικά υπάρχουν 18 $ ηλεκτρόνια σε αυτά.

Στα στοιχεία που ακολουθούν τον ψευδάργυρο, το τέταρτο στρώμα ηλεκτρονίων, το υποεπίπεδο $4p$, συνεχίζει να γεμίζει. Στοιχεία από $Ga$ έως $Kr$ - $r$ -στοιχεία.

Η εξωτερική (τέταρτη) στιβάδα ενός ατόμου κρυπτών έχει ολοκληρωθεί, έχει 8 $ ηλεκτρόνια. Αλλά μόνο στο τέταρτο στρώμα ηλεκτρονίων, όπως γνωρίζετε, μπορεί να υπάρχουν 32 $ ηλεκτρόνια. το άτομο κρυπτών εξακολουθεί να έχει μη συμπληρωμένα υποεπίπεδα $4d-$ και $4f$.

Τα στοιχεία της πέμπτης περιόδου γεμίζουν τα υποεπίπεδα με την ακόλουθη σειρά: $5s → 4d → 5р$. Και υπάρχουν επίσης εξαιρέσεις που σχετίζονται με την "αστοχία" ηλεκτρονίων, για $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙( 46) Pd$, $↙(47)Ag$. Το $f$ εμφανίζεται στην έκτη και έβδομη περίοδο -στοιχεία, δηλ. στοιχεία των οποίων τα υποεπίπεδα $4f-$ και $5f$ του τρίτου εξωτερικού ηλεκτρονικού στρώματος συμπληρώνονται, αντίστοιχα.

$4f$ -στοιχείαπου ονομάζεται λανθανίδες.

$5f$ -στοιχείαπου ονομάζεται ακτινίδες.

Η σειρά πλήρωσης των ηλεκτρονικών υποεπιπέδων στα άτομα των στοιχείων της έκτης περιόδου: $↙(55)Cs$ και $↙(56)Ba$ - $6s$-στοιχεία. $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-στοιχείο; $↙(58)Ce$ – $↙(71)Lu - 4f$-στοιχεία; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-στοιχεία; $↙(81)Т1$ – $↙(86)Rn - 6d$-στοιχεία. Αλλά και εδώ, υπάρχουν στοιχεία στα οποία παραβιάζεται η σειρά πλήρωσης των τροχιακών ηλεκτρονίων, η οποία, για παράδειγμα, σχετίζεται με μεγαλύτερη ενεργειακή σταθερότητα μισών και πλήρως γεμισμένων $f$-υποεπιπέδων, δηλ. $nf^7$ και $nf^(14)$.

Ανάλογα με το τελευταίο υποεπίπεδο του ατόμου που είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια, όλα τα στοιχεία, όπως ήδη καταλάβατε, χωρίζονται σε τέσσερις ηλεκτρονικές οικογένειες ή μπλοκ:

1. $s$ -στοιχεία;το $s$-υποεπίπεδο του εξωτερικού επιπέδου του ατόμου είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια. Τα $s$-στοιχεία περιλαμβάνουν υδρογόνο, ήλιο και στοιχεία των κύριων υποομάδων των ομάδων I και II.
2. $r$ -στοιχεία;το $p$-υποεπίπεδο του εξωτερικού επιπέδου του ατόμου είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια. Τα στοιχεία $p$ περιλαμβάνουν στοιχεία των κύριων υποομάδων των ομάδων III–VIII.
3. $d$ -στοιχεία;το $d$-υποεπίπεδο του προεξωτερικού επιπέδου του ατόμου είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια. Τα στοιχεία $d$ περιλαμβάνουν στοιχεία δευτερευουσών υποομάδων των ομάδων I–VIII, δηλ. στοιχεία παρεμβαλλόμενων δεκαετιών μεγάλων περιόδων που βρίσκονται μεταξύ $s-$ και $p-$στοιχείων. Καλούνται επίσης μεταβατικά στοιχεία.
4. $f$ -στοιχεία;$f-$υποεπίπεδο του τρίτου επιπέδου του ατόμου έξω είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια. Αυτά περιλαμβάνουν λανθανίδες και ακτινίδες.

Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου. Εδαφικές και διεγερμένες καταστάσεις ατόμων

Ο Ελβετός φυσικός W. Pauli στα $1925 $ το διαπίστωσε αυτό Ένα άτομο μπορεί να έχει το πολύ δύο ηλεκτρόνια σε ένα τροχιακό.έχοντας αντίθετες (αντιπαράλληλες) περιστροφές (που μεταφράζεται από τα αγγλικά ως άξονας), δηλ. έχει τέτοιες ιδιότητες που μπορούν να φανταστούν υπό όρους ως η περιστροφή ενός ηλεκτρονίου γύρω από τον νοητό άξονά του δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα. Αυτή η αρχή ονομάζεται την αρχή Pauli.

Εάν υπάρχει ένα ηλεκτρόνιο σε ένα τροχιακό, τότε ονομάζεται ασύζευκτος, αν δύο, τότε αυτό ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια, δηλ. ηλεκτρόνια με αντίθετα σπιν.

Το σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα της διαίρεσης των επιπέδων ενέργειας σε υποεπίπεδα.

$s-$ Τροχιάς, όπως ήδη γνωρίζετε, έχει σφαιρικό σχήμα. Το ηλεκτρόνιο του ατόμου υδρογόνου $(n = 1)$ βρίσκεται σε αυτό το τροχιακό και είναι ασύζευκτο. Σύμφωνα με αυτό το δικό του ηλεκτρονική φόρμουλα, ή ηλεκτρονική διαμόρφωση, γράφεται ως εξής: $1s^1$. Σε ηλεκτρονικούς τύπους, ο αριθμός ενεργειακής στάθμης υποδεικνύεται από τον αριθμό μπροστά από το γράμμα $ (1 ...) $, Λατινικό γράμμασυμβολίστε το υποεπίπεδο (τύπος τροχιακού) και ο αριθμός, που είναι γραμμένος πάνω δεξιά του γράμματος (ως εκθέτης), δείχνει τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο υποεπίπεδο.

Για ένα άτομο ηλίου He, το οποίο έχει δύο ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στο ίδιο τροχιακό $s-$, αυτός ο τύπος είναι: $1s^2$. Το ηλεκτρονικό κέλυφος του ατόμου ηλίου είναι πλήρες και πολύ σταθερό. Το ήλιο είναι ένα ευγενές αέριο. Το δεύτερο ενεργειακό επίπεδο $(n = 2)$ έχει τέσσερα τροχιακά, ένα $s$ και τρία $p$. Τα ηλεκτρόνια $s$-τροχιακά δεύτερου επιπέδου ($2s$-τροχιακά) έχουν υψηλότερη ενέργεια, επειδή βρίσκονται σε μεγαλύτερη απόσταση από τον πυρήνα από τα ηλεκτρόνια του $1s$-τροχιακού $(n = 2)$. Γενικά, για κάθε τιμή $n$ υπάρχει ένα $s-$τροχιακό, αλλά με αντίστοιχη ποσότητα ενέργειας ηλεκτρονίων πάνω του και, επομένως, με αντίστοιχη διάμετρο, που αυξάνεται ως η τιμή $n$.$s- Οι $τροχιακές αυξήσεις, όπως ήδη γνωρίζετε , έχουν σφαιρικό σχήμα. Το ηλεκτρόνιο του ατόμου υδρογόνου $(n = 1)$ βρίσκεται σε αυτό το τροχιακό και είναι ασύζευκτο. Επομένως, ο ηλεκτρονικός τύπος του, ή η ηλεκτρονική του διαμόρφωση, γράφεται ως εξής: $1s^1$. Σε ηλεκτρονικούς τύπους, ο αριθμός της ενεργειακής στάθμης υποδεικνύεται από τον αριθμό μπροστά από το γράμμα $ (1 ...) $, το υποεπίπεδο (τροχιακός τύπος) συμβολίζεται με το λατινικό γράμμα και ο αριθμός που γράφεται στο δεξιά του γράμματος (ως εκθέτης) δείχνει τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο υποεπίπεδο.

Για ένα άτομο ηλίου $He$, το οποίο έχει δύο ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στο ίδιο τροχιακό $s-$, αυτός ο τύπος είναι: $1s^2$. Το ηλεκτρονικό κέλυφος του ατόμου ηλίου είναι πλήρες και πολύ σταθερό. Το ήλιο είναι ένα ευγενές αέριο. Το δεύτερο ενεργειακό επίπεδο $(n = 2)$ έχει τέσσερα τροχιακά, ένα $s$ και τρία $p$. Τα ηλεκτρόνια των $s-$τροχιακών του δεύτερου επιπέδου ($2s$-τροχιακά) έχουν υψηλότερη ενέργεια, επειδή βρίσκονται σε μεγαλύτερη απόσταση από τον πυρήνα από τα ηλεκτρόνια του $1s$-τροχιακού $(n = 2)$. Γενικά, για κάθε τιμή $n$ υπάρχει ένα $s-$τροχιακό, αλλά με αντίστοιχη ποσότητα ενέργειας ηλεκτρονίων σε αυτό και, επομένως, με αντίστοιχη διάμετρο, που αυξάνεται καθώς αυξάνεται η τιμή των $n$.

$r-$ ΤροχιάςΈχει το σχήμα αλτήρα, ή τόμο όγδοο. Και τα τρία $p$-τροχιακά βρίσκονται στο άτομο αμοιβαία κάθετα κατά μήκος των χωρικών συντεταγμένων που χαράσσονται μέσω του πυρήνα του ατόμου. Θα πρέπει να τονιστεί ξανά ότι κάθε επίπεδο ενέργειας (ηλεκτρονικό στρώμα), ξεκινώντας από $n= 2$, έχει τρία $p$-τροχιακά. Καθώς η τιμή του $n$ αυξάνεται, τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν $p$-τροχιακά που βρίσκονται σε μεγάλες αποστάσεις από τον πυρήνα και κατευθύνονται κατά μήκος των αξόνων $x, y, z$.

Για στοιχεία της δεύτερης περιόδου $(n = 2)$, πρώτα συμπληρώνεται ένα $s$-τροχιακό και μετά τρία $p$-τροχιακά. ηλεκτρονικός τύπος $Li: 1s^(2)2s^(1)$. Το ηλεκτρόνιο $2s^1$ είναι λιγότερο συνδεδεμένο με τον ατομικό πυρήνα, επομένως ένα άτομο λιθίου μπορεί εύκολα να το δώσει μακριά (όπως ίσως θυμάστε, αυτή η διαδικασία ονομάζεται οξείδωση), μετατρέποντας σε ιόν λιθίου $Li^+$.

Στο άτομο του βηρυλλίου Be, το τέταρτο ηλεκτρόνιο τοποθετείται επίσης στο τροχιακό $2s$: $1s^(2)2s^(2)$. Τα δύο εξωτερικά ηλεκτρόνια του ατόμου του βηρυλλίου αποσπώνται εύκολα - το $B^0$ οξειδώνεται στο κατιόν $Be^(2+)$.

Το πέμπτο ηλεκτρόνιο του ατόμου του βορίου καταλαμβάνει το τροχιακό $2p$: $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$. Στη συνέχεια, γεμίζονται τα $2p$-τροχιακά των ατόμων $C, N, O, F$, τα οποία τελειώνουν με το νέο ευγενές αέριο: $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$.

Για στοιχεία της τρίτης περιόδου, συμπληρώνονται τα τροχιακά $3s-$ και $3p$, αντίστοιχα. Πέντε $d$-τροχιακά του τρίτου επιπέδου παραμένουν ελεύθερα:

$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,

$↙(17)Cl 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(5)$,

$↙(18)Ar 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)$.

Μερικές φορές, σε διαγράμματα που απεικονίζουν την κατανομή των ηλεκτρονίων στα άτομα, υποδεικνύεται μόνο ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε κάθε ενεργειακό επίπεδο, δηλ. γράψτε συντομευμένους ηλεκτρονικούς τύπους ατόμων χημικών στοιχείων, σε αντίθεση με τους παραπάνω πλήρεις ηλεκτρονικούς τύπους, για παράδειγμα:

$↙(11)Na 2, 8, 1;$ $↙(17)Cl 2, 8, 7;$ $↙(18)Ar 2, 8, 8$.

Για στοιχεία μεγάλων περιόδων (τέταρτη και πέμπτη), τα δύο πρώτα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν αντίστοιχα τροχιακά $4s-$ και $5s$: $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$ $↙(38)Sr 2 , 8, 18, 8, 2$. Ξεκινώντας από το τρίτο στοιχείο του καθενός μεγάλη περίοδος, τα επόμενα δέκα ηλεκτρόνια θα πάνε στα προηγούμενα $3d-$ και $4d-$ τροχιακά, αντίστοιχα (για στοιχεία πλευρικών υποομάδων): $↙(23)V 2, 8, 11, 2;$ $↙(26) Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2$. Κατά κανόνα, όταν συμπληρωθεί το προηγούμενο υποεπίπεδο $d$, το εξωτερικό (αντίστοιχα $4p-$ και $5p-$) $p-$$ θα αρχίσει να συμπληρώνεται: $↙(33)Σαν 2, 8, 18, 5;$ $ ↙(52)Te 2, 8, 18, 18, 6$.

Για στοιχεία μεγάλων περιόδων - η έκτη και η ατελής έβδομη - τα ηλεκτρονικά επίπεδα και τα υποεπίπεδα γεμίζουν με ηλεκτρόνια, κατά κανόνα, ως εξής: τα δύο πρώτα ηλεκτρόνια εισέρχονται στο εξωτερικό υποεπίπεδο $s-$: $↙(56)Ba 2, 8 , 18, 18, 8, 2;$ $↙(87)Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; το επόμενο ηλεκτρόνιο (για $La$ και $Ca$) στο προηγούμενο υποεπίπεδο $d$: $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ και $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.

Στη συνέχεια, τα επόμενα ηλεκτρόνια $14$ θα εισέλθουν στο τρίτο ενεργειακό επίπεδο από το εξωτερικό, τα τροχιακά $4f$ και $5f$ των λαντονιδών και των ακτινιδών, αντίστοιχα: $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2 ;$ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$.

Στη συνέχεια, το δεύτερο επίπεδο ενέργειας από το εξωτερικό ($d$-υποεπίπεδο) θα αρχίσει να δημιουργείται ξανά για τα στοιχεία των πλευρικών υποομάδων: $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙( 104)Rf 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2$. Και, τέλος, μόνο αφού το $d$-υποεπίπεδο γεμίσει πλήρως με δέκα ηλεκτρόνια, το $p$-υποεπίπεδο θα γεμίσει ξανά: $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$.

Πολύ συχνά, η δομή των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων απεικονίζεται χρησιμοποιώντας ενέργεια ή κβαντικά κύτταρα - γράφουν τα λεγόμενα γραφικοί ηλεκτρονικοί τύποι. Για αυτήν την εγγραφή, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος συμβολισμός: κάθε κβαντικό κύτταρο συμβολίζεται με ένα κελί που αντιστοιχεί σε ένα τροχιακό. κάθε ηλεκτρόνιο υποδεικνύεται με ένα βέλος που αντιστοιχεί στην κατεύθυνση του σπιν. Όταν γράφετε έναν γραφικό ηλεκτρονικό τύπο, πρέπει να θυμάστε δύο κανόνες: Αρχή Pauli, σύμφωνα με την οποία ένα κύτταρο (τροχιακό) δεν μπορεί να έχει περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια, αλλά με αντιπαράλληλα σπιν, και Ο κανόνας του F. Hund, σύμφωνα με την οποία τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν ελεύθερα κύτταρα πρώτα ένα κάθε φορά και ταυτόχρονα έχουν την ίδια τιμή σπιν και μόνο τότε ζευγαρώνουν, αλλά τα σπιν, σύμφωνα με την αρχή Pauli, θα είναι ήδη αντίθετα κατευθυνόμενα.

6.6. Χαρακτηριστικά της ηλεκτρονικής δομής ατόμων χρωμίου, χαλκού και ορισμένων άλλων στοιχείων

Εάν κοιτάξατε προσεκτικά το Παράρτημα 4, πιθανότατα παρατηρήσατε ότι για άτομα ορισμένων στοιχείων, η ακολουθία πλήρωσης τροχιακών με ηλεκτρόνια παραβιάζεται. Μερικές φορές αυτές οι παραβιάσεις ονομάζονται "εξαιρέσεις", αλλά αυτό δεν είναι έτσι - δεν υπάρχουν εξαιρέσεις από τους νόμους της Φύσης!

Το πρώτο στοιχείο με μια τέτοια παραβίαση είναι το χρώμιο. Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα την ηλεκτρονική του δομή (Εικ. 6.16 ΕΝΑ). Το άτομο χρωμίου έχει 4 μικρό-το υποεπίπεδο δεν είναι δύο, όπως θα περίμενε κανείς, αλλά μόνο ένα ηλεκτρόνιο. Αλλά για 3 ρε-υποεπίπεδο πέντε ηλεκτρόνια, αλλά αυτό το υποεπίπεδο συμπληρώνεται μετά το 4 μικρό-υποεπίπεδο (βλ. Εικ. 6.4). Για να καταλάβουμε γιατί συμβαίνει αυτό, ας δούμε ποια είναι τα νέφη ηλεκτρονίων 3 ρευποεπίπεδο αυτού του ατόμου.

Κάθε ένα από τα πέντε 3 ρε-τα σύννεφα σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται από ένα ηλεκτρόνιο. Όπως ήδη γνωρίζετε από την § 4 αυτού του κεφαλαίου, το κοινό νέφος ηλεκτρονίων αυτών των πέντε ηλεκτρονίων είναι σφαιρικό ή, όπως λένε, σφαιρικά συμμετρικό. Από τη φύση της κατανομής της πυκνότητας ηλεκτρονίων σε διαφορετικές κατευθύνσεις, είναι παρόμοια με 1 μικρό-ΕΟ. Η ενέργεια του υποεπίπεδου του οποίου τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα τέτοιο νέφος αποδεικνύεται χαμηλότερη από ό,τι στην περίπτωση ενός λιγότερο συμμετρικού νέφους. ΣΕ αυτή η υπόθεσητροχιακή ενέργεια 3 ρε-το υποεπίπεδο ισούται με την ενέργεια 4 μικρό-τροχιακά. Όταν σπάσει η συμμετρία, για παράδειγμα, όταν εμφανίζεται το έκτο ηλεκτρόνιο, η ενέργεια των τροχιακών είναι 3 ρε- το υποεπίπεδο γίνεται ξανά περισσότερο από ενέργεια 4 μικρό-τροχιακά. Επομένως, το άτομο μαγγανίου έχει πάλι ένα δεύτερο ηλεκτρόνιο για 4 μικρό-ΑΟ.
Η σφαιρική συμμετρία έχει ένα κοινό νέφος οποιουδήποτε υποεπίπεδου γεμάτο με ηλεκτρόνια τόσο κατά το ήμισυ όσο και πλήρως. Η μείωση της ενέργειας σε αυτές τις περιπτώσεις είναι γενικής φύσεως και δεν εξαρτάται από το αν κάποιο υποεπίπεδο είναι κατά το ήμισυ ή πλήρως γεμάτο με ηλεκτρόνια. Και αν ναι, τότε πρέπει να αναζητήσουμε την επόμενη παραβίαση στο άτομο, στο ηλεκτρονιακό κέλυφος του οποίου το ένατο «έρχεται» τελευταίο ρε-ηλεκτρόνιο. Πράγματι, το άτομο χαλκού έχει 3 ρε-υποεπίπεδο 10 ηλεκτρόνια και 4 μικρό- υπάρχει μόνο ένα υποεπίπεδο (Εικ. 6.16 σι).
Η μείωση της ενέργειας των τροχιακών ενός πλήρως ή μισογεμάτου υποεπίπεδου είναι η αιτία μιας σειράς σημαντικών χημικών φαινομένων, μερικά από τα οποία θα εξοικειωθείτε.

6.7. Εξωτερικά ηλεκτρόνια και ηλεκτρόνια σθένους, τροχιακά και υποεπίπεδα

Στη χημεία, οι ιδιότητες των μεμονωμένων ατόμων, κατά κανόνα, δεν μελετώνται, καθώς σχεδόν όλα τα άτομα, ως μέρος διαφόρων ουσιών, σχηματίζουν χημικούς δεσμούς. Οι χημικοί δεσμοί σχηματίζονται κατά την αλληλεπίδραση των ηλεκτρονίων των ατόμων. Για όλα τα άτομα (εκτός από το υδρογόνο), δεν συμμετέχουν όλα τα ηλεκτρόνια στο σχηματισμό χημικών δεσμών: για το βόριο, τρία στα πέντε ηλεκτρόνια, για τον άνθρακα, τέσσερα στα έξι και, για παράδειγμα, για το βάριο, δύο στα πενήντα έξι. Αυτά τα «ενεργά» ηλεκτρόνια ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους.

Μερικές φορές τα ηλεκτρόνια σθένους συγχέονται με εξωτερικόςηλεκτρόνια, αλλά δεν είναι το ίδιο πράγμα.

Τα ηλεκτρονιακά νέφη των εξωτερικών ηλεκτρονίων έχουν τη μέγιστη ακτίνα (και τη μέγιστη τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού).

Είναι τα εξωτερικά ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών στην πρώτη θέση, έστω και μόνο επειδή όταν τα άτομα πλησιάζουν το ένα το άλλο, τα νέφη ηλεκτρονίων που σχηματίζονται από αυτά τα ηλεκτρόνια έρχονται πρώτα από όλα σε επαφή. Μαζί όμως με αυτά, μέρος των ηλεκτρονίων μπορεί επίσης να συμμετάσχει στο σχηματισμό ενός δεσμού. προ-εξωτερικός(προτελευταίο) στρώμα, αλλά μόνο εάν έχουν ενέργεια όχι πολύ διαφορετική από την ενέργεια των εξωτερικών ηλεκτρονίων. Τόσο αυτά όσο και άλλα ηλεκτρόνια του ατόμου είναι σθένους. (Στα λανθανίδες και τις ακτινίδες, ακόμη και ορισμένα «προ-εξωτερικά» ηλεκτρόνια είναι σθένους)
Η ενέργεια των ηλεκτρονίων σθένους είναι πολύ μεγαλύτερη από την ενέργεια άλλων ηλεκτρονίων του ατόμου και τα ηλεκτρόνια σθένους διαφέρουν πολύ λιγότερο σε ενέργεια μεταξύ τους.
Τα εξωτερικά ηλεκτρόνια είναι πάντα σθένους μόνο εάν το άτομο μπορεί να σχηματίσει καθόλου χημικούς δεσμούς. Έτσι, και τα δύο ηλεκτρόνια του ατόμου ηλίου είναι εξωτερικά, αλλά δεν μπορούν να ονομαστούν σθένος, αφού το άτομο ηλίου δεν σχηματίζει καθόλου χημικούς δεσμούς.
Τα ηλεκτρόνια σθένους καταλαμβάνουν τροχιακά σθένους, που με τη σειρά τους σχηματίζουν υποεπίπεδα σθένους.

Ως παράδειγμα, θεωρήστε ένα άτομο σιδήρου του οποίου η ηλεκτρονική διαμόρφωση φαίνεται στο Σχ. 6.17. Από τα ηλεκτρόνια του ατόμου του σιδήρου, ο μέγιστος κύριος κβαντικός αριθμός ( n= 4) έχουν μόνο δύο 4 μικρό-ηλεκτρόνιο. Επομένως, είναι τα εξωτερικά ηλεκτρόνια αυτού του ατόμου. Τα εξωτερικά τροχιακά του ατόμου σιδήρου είναι όλα τροχιακά με n= 4, και τα εξωτερικά υποεπίπεδα είναι όλα τα υποεπίπεδα που σχηματίζονται από αυτά τα τροχιακά, δηλαδή 4 μικρό-, 4Π-, 4ρε- και 4 φά-EPU.
Τα εξωτερικά ηλεκτρόνια είναι πάντα σθένους, επομένως, 4 μικρό-Τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου σιδήρου είναι ηλεκτρόνια σθένους. Και αν ναι, τότε 3 ρε-Τα ηλεκτρόνια με λίγο μεγαλύτερη ενέργεια θα είναι επίσης σθένος. Στο εξωτερικό επίπεδο του ατόμου σιδήρου, εκτός από το γεμάτο 4 μικρό-ΑΟ υπάρχουν ακόμα δωρεάν 4 Π-, 4ρε- και 4 φά-ΑΟ. Όλα είναι εξωτερικά, αλλά μόνο 4 είναι σθένους R-AO, αφού η ενέργεια των υπόλοιπων τροχιακών είναι πολύ μεγαλύτερη και η εμφάνιση ηλεκτρονίων σε αυτά τα τροχιακά δεν είναι ευεργετική για το άτομο του σιδήρου.

Άρα, το άτομο σιδήρου
εξωτερικό ηλεκτρονικό επίπεδο - το τέταρτο,
εξωτερικά υποεπίπεδα - 4 μικρό-, 4Π-, 4ρε- και 4 φά-EPU,
εξωτερικά τροχιακά - 4 μικρό-, 4Π-, 4ρε- και 4 φά-ΑΟ,
εξωτερικά ηλεκτρόνια - δύο 4 μικρό-ηλεκτρόνιο (4 μικρό 2),
το εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων είναι το τέταρτο,
εξωτερικό νέφος ηλεκτρονίων - 4 μικρό-ΕΟ
υποεπίπεδα σθένους - 4 μικρό-, 4Π- και 3 ρε-EPU,
τροχιακά σθένους - 4 μικρό-, 4Π- και 3 ρε-ΑΟ,
ηλεκτρόνια σθένους - δύο 4 μικρό-ηλεκτρόνιο (4 μικρό 2) και έξι 3 ρε-ηλεκτρόνια (3 ρε 6).

Τα υποεπίπεδα σθένους μπορούν να γεμίσουν μερικώς ή πλήρως με ηλεκτρόνια ή μπορούν να παραμείνουν ελεύθερα καθόλου. Με την αύξηση του φορτίου του πυρήνα, οι ενεργειακές τιμές όλων των υποεπιπέδων μειώνονται, αλλά λόγω της αλληλεπίδρασης των ηλεκτρονίων μεταξύ τους, η ενέργεια των διαφορετικών υποεπιπέδων μειώνεται με διαφορετική "ταχύτητα". Η ενέργεια του πλήρως γεμάτη ρε- Και φά-τα υποεπίπεδα μειώνονται τόσο πολύ που παύουν να είναι σθένος.

Ως παράδειγμα, θεωρήστε τα άτομα του τιτανίου και του αρσενικού (Εικ. 6.18).

Στην περίπτωση του ατόμου τιτανίου 3 ρε-Η EPU είναι γεμάτη μόνο μερικώς με ηλεκτρόνια και η ενέργειά της είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια του 4 μικρό-EPU και 3 ρε-Τα ηλεκτρόνια είναι σθένος. Στο άτομο αρσενικού 3 ρε-Η EPU είναι πλήρως γεμάτη με ηλεκτρόνια και η ενέργειά της είναι πολύ μικρότερη από την ενέργεια 4 μικρό-EPU, και επομένως 3 ρε-Τα ηλεκτρόνια δεν είναι σθένος.
Σε αυτά τα παραδείγματα, αναλύσαμε ηλεκτρονική διαμόρφωση σθένουςάτομα τιτανίου και αρσενικού.

Η ηλεκτρονική διαμόρφωση σθένους ενός ατόμου απεικονίζεται ως ηλεκτρονικός τύπος σθένους, ή στη μορφή ενεργειακό διάγραμμα υποεπιπέδων σθένους.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΣΘΕΝΟΥΣ, ΕΞΩΤΕΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ, Σθένος EPU, Σθένος AO, ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ Σθένους ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ, ΤΥΠΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ Σθένους, ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΥΠΟΕΠΙΠΕΔΟΥ Σθένους.

1. Στα ενεργειακά διαγράμματα που έχετε συντάξει και στους πλήρεις ηλεκτρονικούς τύπους των ατόμων Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar, να αναφέρετε τα εξωτερικά ηλεκτρόνια και τα ηλεκτρόνια σθένους. Γράψτε τους ηλεκτρονικούς τύπους σθένους αυτών των ατόμων. Στα ενεργειακά διαγράμματα, επισημάνετε τα μέρη που αντιστοιχούν στα ενεργειακά διαγράμματα των υποεπιπέδων σθένους.
2. Τι είναι κοινό μεταξύ των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων των ατόμων α) Li και Na, B και Al, O και S, Ne και Ar; β) Zn και Mg, Sc και Al, Cr και S, Ti και Si. γ) H και He, Li και O, K και Kr, Sc και Ga. Ποιες είναι οι διαφορές τους
3. Πόσα υποεπίπεδα σθένους υπάρχουν στο ηλεκτρονιακό κέλυφος ενός ατόμου καθενός από τα στοιχεία: α) υδρογόνο, ήλιο και λίθιο, β) άζωτο, νάτριο και θείο, γ) κάλιο, κοβάλτιο και γερμάνιο
4. Πόσα τροχιακά σθένους είναι πλήρως γεμάτα στο άτομο α) βορίου, β) φθορίου, γ) νατρίου;
5. Πόσα τροχιακά με ασύζευκτο ηλεκτρόνιο έχει ένα άτομο α) βόριο, β) φθόριο, γ) σίδηρο
6. Πόσα ελεύθερα εξωτερικά τροχιακά έχει ένα άτομο μαγγανίου; Πόσα ελεύθερα σθένη;
7. Για το επόμενο μάθημα, ετοιμάστε μια λωρίδα χαρτιού πλάτους 20 mm, χωρίστε την σε κελιά (20 × 20 mm) και εφαρμόστε μια φυσική σειρά στοιχείων σε αυτή τη λωρίδα (από υδρογόνο έως μεϊνέριο).
8. Σε κάθε κελί, τοποθετήστε το σύμβολο του στοιχείου, τον αύξοντα αριθμό του και τον ηλεκτρονικό τύπο σθένους, όπως φαίνεται στην εικ. 6.19 (χρησιμοποιήστε το παράρτημα 4).

6.8. Συστηματοποίηση των ατόμων σύμφωνα με τη δομή των ηλεκτρονίων τους

Η συστηματοποίηση των χημικών στοιχείων βασίζεται στη φυσική σειρά στοιχείων Και αρχή της ομοιότητας των κελυφών ηλεκτρονίωντα άτομα τους.
Είστε ήδη εξοικειωμένοι με το φυσικό φάσμα των χημικών στοιχείων. Τώρα ας εξοικειωθούμε με την αρχή της ομοιότητας των φλοιών ηλεκτρονίων.
Λαμβάνοντας υπόψη τους ηλεκτρονικούς τύπους σθένους των ατόμων στο NRE, είναι εύκολο να βρεθεί ότι για ορισμένα άτομα διαφέρουν μόνο στις τιμές του κύριου κβαντικού αριθμού. Για παράδειγμα, 1 μικρό 1 για το υδρογόνο, 2 μικρό 1 για λίθιο, 3 μικρό 1 για νάτριο κ.λπ. Ή 2 μικρό 2 2Π 5 για το φθόριο, 3 μικρό 2 3Π 5 για το χλώριο, 4 μικρό 2 4Π 5 για βρώμιο, κ.λπ. Αυτό σημαίνει ότι οι εξωτερικές περιοχές των νεφών των ηλεκτρονίων σθένους τέτοιων ατόμων είναι πολύ παρόμοια σε σχήμα και διαφέρουν μόνο σε μέγεθος (και, φυσικά, σε πυκνότητα ηλεκτρονίων). Και αν ναι, τότε τα νέφη ηλεκτρονίων τέτοιων ατόμων και οι αντίστοιχες διαμορφώσεις σθένους μπορούν να ονομαστούν παρόμοιος. Για άτομα διαφορετικών στοιχείων με παρόμοιες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις, μπορούμε να γράψουμε ηλεκτρονικοί τύποι κοινού σθένους: ns 1 στην πρώτη περίπτωση και ns 2 np 5 στο δεύτερο. Προχωρώντας κατά μήκος της φυσικής σειράς στοιχείων, μπορεί κανείς να βρει άλλες ομάδες ατόμων με παρόμοιες διαμορφώσεις σθένους.
Ετσι, Στη φυσική σειρά στοιχείων, εμφανίζονται τακτικά άτομα με παρόμοιες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις σθένους. Αυτή είναι η αρχή της ομοιότητας των φλοιών ηλεκτρονίων.
Ας προσπαθήσουμε να αποκαλύψουμε τη μορφή αυτής της κανονικότητας. Για να γίνει αυτό, θα χρησιμοποιήσουμε τη φυσική σειρά στοιχείων που φτιάξατε.

Το NRE ξεκινά με το υδρογόνο, του οποίου ο ηλεκτρονικός τύπος σθένους είναι 1 μικρό 1 . Αναζητώντας παρόμοιες διαμορφώσεις σθένους, κόβουμε τη φυσική σειρά στοιχείων μπροστά από στοιχεία με έναν κοινό ηλεκτρονικό τύπο σθένους ns 1 (δηλαδή πριν από το λίθιο, πριν από το νάτριο κ.λπ.). Έχουμε λάβει τις λεγόμενες «περιόδους» στοιχείων. Ας προσθέσουμε τις προκύπτουσες «περιόδους» ώστε να γίνουν σειρές πίνακα (βλ. Εικόνα 6.20). Ως αποτέλεσμα, μόνο τα άτομα των δύο πρώτων στηλών του πίνακα θα έχουν τέτοιες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις.

Ας προσπαθήσουμε να επιτύχουμε ομοιότητα των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων σθένους σε άλλες στήλες του πίνακα. Για να γίνει αυτό, κόψαμε στοιχεία με αριθμούς 58 - 71 και 90 -103 από την 6η και την 7η περίοδο (έχουν 4 φά- και 5 φά-υποεπίπεδα) και τοποθετήστε τα κάτω από το τραπέζι. Τα σύμβολα των υπολοίπων στοιχείων θα μετακινηθούν οριζόντια όπως φαίνεται στο σχήμα. Μετά από αυτό, τα άτομα των στοιχείων στην ίδια στήλη του πίνακα θα έχουν παρόμοιες διαμορφώσεις σθένους, οι οποίες μπορούν να εκφραστούν σε γενικούς ηλεκτρονικούς τύπους σθένους: ns 1 , ns 2 , ns 2 (n–1)ρε 1 , ns 2 (n–1)ρε 2 και ούτω καθεξής μέχρι ns 2 np 6. Όλες οι αποκλίσεις από τους τύπους γενικού σθένους εξηγούνται από τους ίδιους λόγους όπως στην περίπτωση του χρωμίου και του χαλκού (βλ. παράγραφο 6.6).

Όπως μπορείτε να δείτε, χρησιμοποιώντας το NRE και εφαρμόζοντας την αρχή της ομοιότητας των φλοιών ηλεκτρονίων, καταφέραμε να συστηματοποιήσουμε τα χημικά στοιχεία. Ένα τέτοιο σύστημα χημικών στοιχείων ονομάζεται φυσικός, καθώς βασίζεται αποκλειστικά στους νόμους της Φύσης. Ο πίνακας που λάβαμε (Εικ. 6.21) είναι ένας από τους τρόπους γραφικής απεικόνισης ενός φυσικού συστήματος στοιχείων και ονομάζεται πίνακας μακράς περιόδου χημικών στοιχείων.

ΑΡΧΗ ΟΜΟΙΟΤΗΤΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΕΛΥΦΩΝ, ΦΥΣΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ («ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ» ΣΥΣΤΗΜΑ), ΠΙΝΑΚΑΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ.

6.9. Πίνακας μακράς περιόδου χημικών στοιχείων

Ας εξοικειωθούμε λεπτομερέστερα με τη δομή του πίνακα μακράς περιόδου των χημικών στοιχείων.
Οι σειρές αυτού του πίνακα, όπως ήδη γνωρίζετε, ονομάζονται «περίοδοι» των στοιχείων. Οι περίοδοι αριθμούνται με αραβικούς αριθμούς από το 1 έως το 7. Υπάρχουν μόνο δύο στοιχεία στην πρώτη περίοδο. Η δεύτερη και η τρίτη περίοδος, που περιέχει οκτώ στοιχεία η καθεμία, ονομάζονται μικρόςέμμηνα. Η τέταρτη και η πέμπτη περίοδος, που περιέχει 18 στοιχεία η καθεμία, ονομάζονται μακρύςέμμηνα. Η έκτη και η έβδομη περίοδος, που περιέχει 32 στοιχεία η καθεμία, ονομάζονται επιπλέον μακρύέμμηνα.
Οι στήλες αυτού του πίνακα καλούνται ομάδεςστοιχεία. Οι αριθμοί ομάδας υποδεικνύονται με λατινικούς αριθμούς με λατινικά γράμματα A ή B.
Τα στοιχεία ορισμένων ομάδων έχουν τα δικά τους κοινά (ομαδικά) ονόματα: στοιχεία της ομάδας IA (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) - αλκαλικά στοιχεία(ή στοιχεία αλκαλιμετάλλου) στοιχεία ομάδας IIA (Ca, Sr, Ba και Ra) - στοιχεία αλκαλικής γαίας(ή μεταλλικά στοιχεία αλκαλικής γαίας)(οι ονομασίες "μέταλλα αλκαλίων" και μέταλλα αλκαλικών γαιών" αναφέρονται σε απλές ουσίες που σχηματίζονται από τα αντίστοιχα στοιχεία και δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται ως ονόματα ομάδων στοιχείων) στοιχεία της ομάδας VIA (O, S, Se, Te, Po) - χαλκογόνα, στοιχεία της ομάδας VIIA (F, Cl, Br, I, At) – αλογόνα, στοιχεία της ομάδας VIIIA (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) – στοιχεία ευγενούς αερίου.(Η παραδοσιακή ονομασία "ευγενή αέρια" ισχύει και για απλές ουσίες)
Τα στοιχεία που συνήθως τοποθετούνται στο κάτω μέρος του πίνακα με σειριακούς αριθμούς 58 - 71 (Ce - Lu) ονομάζονται λανθανίδες("following lanthanum") και στοιχεία με σειριακούς αριθμούς 90 - 103 (Th - Lr) - ακτινίδες(«ακολουθώντας το ακτίνιο»). Υπάρχει μια παραλλαγή του πίνακα μακράς περιόδου, στον οποίο οι λανθανίδες και οι ακτινίδες δεν αποκόπτονται από το NRE, αλλά παραμένουν στη θέση τους σε εξαιρετικά μεγάλες περιόδους. Αυτός ο πίνακας ονομάζεται μερικές φορές πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.
Ο πίνακας μεγάλης περιόδου χωρίζεται σε τέσσερα ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ(ή τμήματα).
s-blockπεριλαμβάνει στοιχεία ομάδων ΙΑ και ΙΙΑ με κοινούς ηλεκτρονικούς τύπους σθένους ns 1 και ns 2 (s-στοιχεία).
μπλοκ pπεριλαμβάνει στοιχεία από την ομάδα IIIA έως VIIIA με κοινούς ηλεκτρονικούς τύπους σθένους από ns 2 np 1 έως ns 2 np 6 (p-στοιχεία).
d-blockπεριλαμβάνει στοιχεία από την ομάδα IIIB έως IIB με κοινούς ηλεκτρονικούς τύπους σθένους από ns 2 (n–1)ρε 1 έως ns 2 (n–1)ρε 10 (d-στοιχεία).
f-blockπεριλαμβάνει λανθανίδες και ακτινίδες ( f-στοιχεία).

Στοιχεία μικρό- Και Π-τα μπλοκ σχηματίζουν ομάδες Α και στοιχεία ρε-μπλοκ - Β-ομάδα συστήματος χημικών στοιχείων. Ολα φά-τα στοιχεία περιλαμβάνονται επίσημα στην ομάδα IIIB.
Τα στοιχεία της πρώτης περιόδου - υδρογόνο και ήλιο - είναι μικρό-στοιχεία και μπορούν να τοποθετηθούν σε ομάδες ΙΑ και ΙΙΑ. Αλλά το ήλιο τοποθετείται συχνότερα στην ομάδα VIIIA ως το στοιχείο με το οποίο τελειώνει η περίοδος, το οποίο είναι πλήρως συνεπές με τις ιδιότητές του (το ήλιο, όπως όλες οι άλλες απλές ουσίες που σχηματίζονται από στοιχεία αυτής της ομάδας, είναι ένα ευγενές αέριο). Το υδρογόνο τοποθετείται συχνά στην ομάδα VIIA, καθώς οι ιδιότητές του είναι πολύ πιο κοντά στα αλογόνα παρά στα αλκαλικά στοιχεία.
Κάθε περίοδος του συστήματος ξεκινά με ένα στοιχείο που έχει μια διαμόρφωση σθένους ατόμων ns 1 , αφού από αυτά τα άτομα αρχίζει ο σχηματισμός του επόμενου στρώματος ηλεκτρονίων και τελειώνει με ένα στοιχείο με τη διαμόρφωση σθένους των ατόμων ns 2 np 6 (εκτός από την πρώτη περίοδο). Αυτό καθιστά εύκολο τον εντοπισμό ομάδων υποεπιπέδων στο ενεργειακό διάγραμμα που είναι γεμάτες με ηλεκτρόνια στα άτομα κάθε περιόδου (Εικ. 6.22). Κάντε αυτήν την εργασία με όλα τα υποεπίπεδα που φαίνονται στο αντίγραφο που δημιουργήσατε στην Εικόνα 6.4. Τα υποεπίπεδα που επισημαίνονται στην Εικόνα 6.22 (εκτός από τα πλήρως συμπληρωμένα ρε- Και φά-υποεπίπεδα) είναι σθένος για τα άτομα όλων των στοιχείων μιας δεδομένης περιόδου.
Εμφάνιση σε περιόδους μικρό-, Π-, ρε- ή φά-τα στοιχεία είναι απολύτως συνεπή με τη σειρά πλήρωσης μικρό-, Π-, ρε- ή φά- υποεπίπεδα ηλεκτρονίων. Αυτό το χαρακτηριστικό του συστήματος στοιχείων επιτρέπει, γνωρίζοντας την περίοδο και την ομάδα, η οποία περιλαμβάνει ένα δεδομένο στοιχείο, να καταγράψει αμέσως τον ηλεκτρονικό τύπο σθένους.

ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΑΚΡΗΣ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΧΗΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ, ΜΠΛΟΚΩΝ, ΠΕΡΙΟΔΩΝ, ΟΜΑΔΩΝ, ΑΛΚΑΛΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΑΛΚΑΛΙΚΗΣ ΓΗΣ, ΧΑΛΚΟΓΟΝΙΩΝ, ΑΛΟΓΟΝΩΝ, ΕΥΓΕΝΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ, ΛΑΝΘΑΝΟΕΙΔΩΝ, ΑΚΤΙΝΟΕΙΔΩΝ.
Να γράψετε τους ηλεκτρονικούς τύπους γενικού σθένους των ατόμων των στοιχείων α) ομάδες IVA και IVB, β) ομάδες IIIA και VIIB;
2. Τι είναι κοινό μεταξύ των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων των ατόμων των ομάδων Α και Β των στοιχείων; Πώς διαφέρουν;
3. Πόσες ομάδες στοιχείων περιλαμβάνονται στο α) μικρό-μπλοκ, β) R-μπλοκ, γ) ρε-ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ?
4. Συνεχίστε το Σχήμα 30 προς την κατεύθυνση της αύξησης της ενέργειας των υποεπίπεδων και επιλέξτε τις ομάδες υποεπίπεδων που γεμίζουν με ηλεκτρόνια στην 4η, 5η και 6η περίοδο.
5. Να αναφέρετε τα υποεπίπεδα σθένους των ατόμων α) ασβεστίου, β) φωσφόρου, γ) τιτανίου, δ) χλωρίου, ε) νατρίου. 6. Διατυπώστε πώς διαφέρουν τα στοιχεία s-, p- και d μεταξύ τους.
7. Εξηγήστε γιατί ένα άτομο ανήκει σε οποιοδήποτε στοιχείο καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα και όχι από τη μάζα αυτού του ατόμου.
8. Για άτομα λιθίου, αλουμινίου, στροντίου, σεληνίου, σιδήρου και μολύβδου, φτιάξτε σθένος, πλήρεις και συντομευμένους ηλεκτρονικούς τύπους και σχεδιάστε ενεργειακά διαγράμματα υποεπιπέδων σθένους. 9. Τα άτομα των οποίων τα στοιχεία αντιστοιχούν στους ακόλουθους ηλεκτρονικούς τύπους σθένους: 3 μικρό 1 , 4μικρό 1 3ρε 1 , 2s 2 2 Π 6 , 5μικρό 2 5Π 2 , 5μικρό 2 4ρε 2 ?

6.10. Τύποι ηλεκτρονικών τύπων του ατόμου. Ο αλγόριθμος για τη σύνταξή τους

Για διαφορετικούς σκοπούς, πρέπει να γνωρίζουμε είτε την πλήρη είτε τη διαμόρφωση σθένους ενός ατόμου. Κάθε μία από αυτές τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις μπορεί να αναπαρασταθεί τόσο από έναν τύπο όσο και από ένα ενεργειακό διάγραμμα. Αυτό είναι, πλήρης ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμουεκφράζεται τον πλήρη ηλεκτρονικό τύπο του ατόμου, ή διάγραμμα πλήρους ενέργειας ενός ατόμου. Με τη σειρά του, διαμόρφωση ηλεκτρονίων σθένους ενός ατόμουεκφράζεται σθένος(ή, όπως συχνά αποκαλείται, " σύντομη") τον ηλεκτρονικό τύπο του ατόμου, ή διάγραμμα υποεπιπέδων σθένους ενός ατόμου(Εικ. 6.23).

Προηγουμένως, κάναμε ηλεκτρονικούς τύπους ατόμων χρησιμοποιώντας τους τακτικούς αριθμούς των στοιχείων. Ταυτόχρονα, προσδιορίσαμε την ακολουθία πλήρωσης των υποεπιπέδων με ηλεκτρόνια σύμφωνα με το ενεργειακό διάγραμμα: 1 μικρό, 2μικρό, 2Π, 3μικρό, 3Π, 4μικρό, 3ρε, 4Π, 5μικρό, 4ρε, 5Π, 6μικρό, 4φά, 5ρε, 6Π, 7μικρόκαι ούτω καθεξής. Και μόνο γράφοντας τον πλήρη ηλεκτρονικό τύπο, θα μπορούσαμε επίσης να γράψουμε τον τύπο σθένους.
Είναι πιο βολικό να γράψετε τον ηλεκτρονικό τύπο σθένους του ατόμου, ο οποίος χρησιμοποιείται συχνότερα, με βάση τη θέση του στοιχείου στο σύστημα των χημικών στοιχείων, σύμφωνα με τις συντεταγμένες περιόδου-ομάδας.
Ας εξετάσουμε λεπτομερώς πώς γίνεται αυτό για στοιχεία μικρό-, Π- Και ρε-μπλοκ.
Για στοιχεία μικρό-Ο ηλεκτρονικός τύπος σθένους μπλοκ ενός ατόμου αποτελείται από τρία σύμβολα. Σε γενικές γραμμές, μπορεί να γραφτεί ως εξής:

Στην πρώτη θέση (στη θέση ενός μεγάλου κελιού) είναι ο αριθμός περιόδου (ίσος με τον κύριο κβαντικό αριθμό αυτών μικρό-ηλεκτρόνια), και στο τρίτο (στον εκθέτη) - ο αριθμός της ομάδας (ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους). Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα άτομο μαγνησίου (3η περίοδος, ομάδα ΙΙΑ), παίρνουμε:

Για στοιχεία Π-Ο ηλεκτρονικός τύπος σθένους μπλοκ ενός ατόμου αποτελείται από έξι χαρακτήρες:

Εδώ, στη θέση των μεγάλων κελιών, τίθεται επίσης ο αριθμός περιόδου (ίσος με τον κύριο κβαντικό αριθμό αυτών μικρό- Και Π-ηλεκτρόνια), και ο αριθμός της ομάδας (ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους) αποδεικνύεται ίσος με το άθροισμα των εκθέτων. Για το άτομο οξυγόνου (2η περίοδος, ομάδα VIA) παίρνουμε:

2μικρό 2 2Π 4 .

Ηλεκτρονικός τύπος σθένους των περισσότερων στοιχείων ρεΤο μπλοκ μπορεί να γραφτεί ως εξής:

Όπως σε προηγούμενες περιπτώσεις, εδώ αντί για το πρώτο κελί, τοποθετείται ο αριθμός περιόδου (ίσος με τον κύριο κβαντικό αριθμό αυτών μικρό-ηλεκτρόνια). Ο αριθμός στο δεύτερο κελί αποδεικνύεται ότι είναι ένας λιγότερος, αφού ο κύριος κβαντικός αριθμός αυτών ρε-ηλεκτρόνια. Ο αριθμός της ομάδας εδώ είναι επίσης ίσος με το άθροισμα των δεικτών. Ένα παράδειγμα είναι ο ηλεκτρονικός τύπος σθένους του τιτανίου (4η περίοδος, ομάδα IVB): 4 μικρό 2 3ρε 2 .

Ο αριθμός της ομάδας είναι ίσος με το άθροισμα των δεικτών και για τα στοιχεία της ομάδας VIB, αλλά αυτά, όπως θυμάστε, στο σθένος μικρό-το υποεπίπεδο έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο και ο ηλεκτρονικός τύπος γενικού σθένους ns 1 (n–1)ρε 5 . Επομένως, ο ηλεκτρονικός τύπος σθένους, για παράδειγμα, του μολυβδαινίου (5η περίοδος) είναι 5 μικρό 1 4ρε 5 .
Είναι επίσης εύκολο να φτιάξετε έναν ηλεκτρονικό τύπο σθένους οποιουδήποτε στοιχείου της ομάδας IB, για παράδειγμα, χρυσός (6η περίοδος)>–>6 μικρό 1 5ρε 10, αλλά σε αυτήν την περίπτωση πρέπει να το θυμάστε αυτό ρε- τα ηλεκτρόνια των ατόμων των στοιχείων αυτής της ομάδας εξακολουθούν να παραμένουν σθένος και μερικά από αυτά μπορούν να συμμετέχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών.
Ο ηλεκτρονικός τύπος γενικού σθένους των ατόμων στοιχείων της ομάδας IIB είναι - ns 2 (n – 1)ρε 10 . Επομένως, ο ηλεκτρονικός τύπος σθένους, για παράδειγμα, ενός ατόμου ψευδαργύρου είναι 4 μικρό 2 3ρε 10 .
Γενικοί κανόνεςυπακούουν και οι ηλεκτρονικοί τύποι σθένους των στοιχείων της πρώτης τριάδας (Fe, Co και Ni). Ο σίδηρος, στοιχείο της ομάδας VIII, έχει ηλεκτρονικό τύπο σθένους 4 μικρό 2 3ρε 6. Το άτομο κοβαλτίου έχει ένα ρε-ηλεκτρόνιο περισσότερα (4 μικρό 2 3ρε 7), ενώ το άτομο νικελίου έχει δύο (4 μικρό 2 3ρε 8).
Χρησιμοποιώντας μόνο αυτούς τους κανόνες για τη γραφή ηλεκτρονικών τύπων σθένους, είναι αδύνατο να συνθέσουμε τους ηλεκτρονικούς τύπους ατόμων ορισμένων ρε-στοιχεία (Nb, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt), αφού σε αυτά, λόγω της τάσης για εξαιρετικά συμμετρικά κελύφη ηλεκτρονίων, η πλήρωση των υποεπίπεδων σθένους με ηλεκτρόνια έχει κάποια επιπλέον χαρακτηριστικά.
Γνωρίζοντας τον ηλεκτρονικό τύπο σθένους, μπορεί κανείς να γράψει και τον πλήρη ηλεκτρονικό τύπο του ατόμου (βλ. παρακάτω).
Συχνά, αντί για δυσκίνητες πλήρεις ηλεκτρονικές φόρμουλες, καταγράφουν συντομευμένοι ηλεκτρονικοί τύποιάτομα. Για τη συγκρότησή τους στον ηλεκτρονικό τύπο επιλέγονται όλα τα ηλεκτρόνια του ατόμου εκτός από αυτά σθένους, τα σύμβολά τους τοποθετούνται σε αγκύλες και το τμήμα του ηλεκτρονικού τύπου που αντιστοιχεί στον ηλεκτρονικό τύπο του ατόμου του τελευταίου στοιχείου του προηγούμενου περίοδος (το στοιχείο που σχηματίζει το ευγενές αέριο) αντικαθίσταται από το σύμβολο αυτού του ατόμου.

Παραδείγματα ηλεκτρονικών τύπων διαφορετικών τύπων φαίνονται στον Πίνακα 14.

Πίνακας 14 Παραδείγματα ηλεκτρονικών τύπων ατόμων

	Ηλεκτρονικοί τύποι
		συντομογραφία	Σθένος
	1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 3	2μικρό 2 2Π 3	2μικρό 2 2Π 3
	1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 5	3μικρό 2 3Π 5	3μικρό 2 3Π 5
	1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 2 3ρε 5	4μικρό 2 3ρε 5	4μικρό 2 3ρε 5
	1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 3ρε 10 4μικρό 2 4Π 3	4μικρό 2 4Π 3	4μικρό 2 4Π 3
	1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 3ρε 10 4μικρό 2 4Π 6	4μικρό 2 4Π 6	4μικρό 2 4Π 6

Αλγόριθμος για τη σύνταξη ηλεκτρονικών τύπων ατόμων (στο παράδειγμα ενός ατόμου ιωδίου)

№ επιχειρήσεις	Λειτουργία	Αποτέλεσμα
	Προσδιορίστε τις συντεταγμένες του ατόμου στον πίνακα των στοιχείων.	Περίοδος 5, ομάδα VIIA
	Γράψτε τον ηλεκτρονικό τύπο σθένους.	5μικρό 2 5Π 5
	Προσθέστε τα σύμβολα των εσωτερικών ηλεκτρονίων με τη σειρά με την οποία γεμίζουν τα υποεπίπεδα.	1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 4μικρό 2 3ρε 10 4Π 6 5μικρό 2 4ρε 10 5Π 5
	Λαμβάνοντας υπόψη τη μείωση της ενέργειας του πλήρως γεμάτη ρε- Και φά- υποεπίπεδα, σημειώστε τον πλήρη ηλεκτρονικό τύπο.
	Επισημάνετε τα ηλεκτρόνια σθένους.	1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 3ρε 10 4μικρό 2 4Π 6 4ρε 10 5μικρό 2 5Π 5
	Επιλέξτε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του προηγούμενου ατόμου ευγενούς αερίου.
	Γράψτε τον συντομευμένο ηλεκτρονικό τύπο, συνδυάζοντας όλα σε αγκύλες μη σθένοςηλεκτρόνια.	5μικρό 2 5Π 5

Σημειώσεις
1. Για στοιχεία της 2ης και 3ης περιόδου, η τρίτη πράξη (χωρίς την τέταρτη) οδηγεί αμέσως σε έναν πλήρη ηλεκτρονικό τύπο.
2. (n – 1)ρε 10 - Τα ηλεκτρόνια παραμένουν σθένος στα άτομα των στοιχείων της ομάδας ΙΒ.

ΠΛΗΡΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ, ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ Σθένους, συντομογραφία ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ, ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ ΑΤΟΜΩΝ.
1. Να συνθέσετε τον ηλεκτρονικό τύπο σθένους του ατόμου του στοιχείου α) τη δεύτερη περίοδο της τρίτης ομάδας Α, β) την τρίτη περίοδο της δεύτερης ομάδας Α, γ) την τέταρτη περίοδο της τέταρτης ομάδας Α.
2. Φτιάξτε συντομευμένους ηλεκτρονικούς τύπους ατόμων μαγνησίου, φωσφόρου, καλίου, σιδήρου, βρωμίου και αργού.

6.11. Πίνακας σύντομης περιόδου χημικών στοιχείων

Στα περισσότερα από 100 χρόνια που έχουν περάσει από την ανακάλυψη του φυσικού συστήματος των στοιχείων, έχουν προταθεί αρκετές εκατοντάδες από τους πιο διαφορετικούς πίνακες που αντικατοπτρίζουν γραφικά αυτό το σύστημα. Από αυτούς, εκτός από τον πίνακα μεγάλης περιόδου, ευρύτερα χρησιμοποιείται ο λεγόμενος πίνακας στοιχείων μικρής περιόδου του D. I. Mendeleev. Ένας πίνακας μικρής περιόδου προκύπτει από έναν πίνακα μεγάλης περιόδου, εάν η 4η, 5η, 6η και 7η περίοδος κοπεί μπροστά από τα στοιχεία της ομάδας IB, απομακρυνθεί και οι σειρές που προκύπτουν προστεθούν με τον ίδιο τρόπο όπως εμείς. πρόσθεσε τις προηγούμενες περιόδους. Το αποτέλεσμα φαίνεται στο σχήμα 6.24.

Οι λανθανίδες και οι ακτινίδες τοποθετούνται επίσης κάτω από το κεντρικό τραπέζι εδώ.

ΣΕ ομάδεςαυτός ο πίνακας περιέχει στοιχεία των οποίων τα άτομα έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένουςανεξάρτητα από τα τροχιακά στα οποία βρίσκονται αυτά τα ηλεκτρόνια. Έτσι, τα στοιχεία χλώριο (ένα τυπικό στοιχείο που σχηματίζει ένα μη μέταλλο· 3 μικρό 2 3Π 5) και μαγγάνιο (στοιχείο σχηματισμού μετάλλων· 4 μικρό 2 3ρε 5), που δεν έχουν την ομοιότητα των κελυφών ηλεκτρονίων, εμπίπτουν εδώ στην ίδια έβδομη ομάδα. Η ανάγκη διάκρισης μεταξύ τέτοιων στοιχείων καθιστά απαραίτητο να ξεχωρίσουμε σε ομάδες υποομάδες: κύριος- ανάλογα των Α-ομάδων του πίνακα μακράς περιόδου και παρενέργειεςείναι ανάλογα των Β-ομάδων. Στο Σχήμα 34, τα σύμβολα των στοιχείων των κύριων υποομάδων μετατοπίζονται προς τα αριστερά και τα σύμβολα των στοιχείων των δευτερευουσών υποομάδων μετατοπίζονται προς τα δεξιά.
Είναι αλήθεια ότι μια τέτοια διάταξη στοιχείων στον πίνακα έχει επίσης τα πλεονεκτήματά της, επειδή είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους που καθορίζει πρωτίστως τις δυνατότητες σθένους ενός ατόμου.
Ο πίνακας μακράς περιόδου αντικατοπτρίζει τα μοτίβα της ηλεκτρονικής δομής των ατόμων, την ομοιότητα και τα μοτίβα των αλλαγών στις ιδιότητες απλές ουσίεςκαι ενώσεις ανά ομάδες στοιχείων, μια τακτική αλλαγή σε έναν αριθμό φυσικών μεγεθών που χαρακτηρίζουν τα άτομα, απλές ουσίες και ενώσεις σε ολόκληρο το σύστημα στοιχείων, και πολλά άλλα. Ο πίνακας σύντομης περιόδου είναι λιγότερο βολικός από αυτή την άποψη.

ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΝΤΟΜΗΣ ΠΕΡΙΟΔΟΥ, ΚΥΡΙΕΣ ΥΠΟΟΜΑΔΕΣ, ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΥΣΕΣ ΥΠΟΟΜΑΔΕΣ.
1. Μετατρέψτε τον πίνακα μεγάλης περιόδου που φτιάξατε από τη φυσική σειρά στοιχείων σε πίνακα μικρής περιόδου. Εκτελέστε τον αντίστροφο μετασχηματισμό.
2. Είναι δυνατόν να φτιάξουμε έναν ηλεκτρονικό τύπο γενικού σθένους ατόμων στοιχείων μιας ομάδας ενός πίνακα μικρής περιόδου; Γιατί;

6.12. Μεγέθη ατόμων. Τροχιακές ακτίνες

.

Το άτομο δεν έχει σαφή όρια. Ποιο θεωρείται το μέγεθος ενός απομονωμένου ατόμου; Ο πυρήνας ενός ατόμου περιβάλλεται από ένα κέλυφος ηλεκτρονίων και το κέλυφος αποτελείται από νέφη ηλεκτρονίων. Το μέγεθος του ΕΟ χαρακτηρίζεται από ακτίνα r oo. Όλα τα σύννεφα στο εξωτερικό στρώμα έχουν περίπου την ίδια ακτίνα. Επομένως, το μέγεθος ενός ατόμου μπορεί να χαρακτηριστεί από αυτή την ακτίνα. Ονομάζεται τροχιακή ακτίνα ενός ατόμου(r 0).

Οι τιμές των τροχιακών ακτίνων των ατόμων δίνονται στο Παράρτημα 5.
Η ακτίνα της ΕΟ εξαρτάται από το φορτίο του πυρήνα και από ποιο τροχιακό βρίσκεται το ηλεκτρόνιο που σχηματίζει αυτό το νέφος. Κατά συνέπεια, η τροχιακή ακτίνα ενός ατόμου εξαρτάται επίσης από αυτά τα ίδια χαρακτηριστικά.
Εξετάστε τα ηλεκτρονιακά κελύφη των ατόμων υδρογόνου και ηλίου. Τόσο στο άτομο υδρογόνου όσο και στο άτομο του ηλίου, τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο 1 μικρό-AO, και τα νέφη τους θα είχαν το ίδιο μέγεθος αν τα φορτία των πυρήνων αυτών των ατόμων ήταν τα ίδια. Αλλά το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου ηλίου είναι διπλάσιο από το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου υδρογόνου. Σύμφωνα με το νόμο του Coulomb, η δύναμη έλξης που ασκεί σε καθένα από τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου ηλίου είναι διπλάσια από τη δύναμη έλξης ενός ηλεκτρονίου στον πυρήνα ενός ατόμου υδρογόνου. Επομένως, η ακτίνα ενός ατόμου ηλίου πρέπει να είναι πολύ μικρότερη από την ακτίνα ενός ατόμου υδρογόνου. Αυτό είναι αλήθεια: r 0 (Αυτός) / r 0 (H) \u003d 0,291 E / 0,529 E 0,55.
Το άτομο λιθίου έχει ένα εξωτερικό ηλεκτρόνιο στο 2 μικρό-Το ΑΟ, δηλαδή, σχηματίζει ένα σύννεφο του δεύτερου στρώματος. Φυσικά, η ακτίνα του θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη. Πραγματικά: r 0 (Li) = 1,586 E.
Τα άτομα των υπόλοιπων στοιχείων της δεύτερης περιόδου έχουν εξωτερικά ηλεκτρόνια (και 2 μικρό, και 2 Π) τοποθετούνται στο ίδιο δεύτερο στρώμα ηλεκτρονίων και το φορτίο του πυρήνα αυτών των ατόμων αυξάνεται με την αύξηση του σειριακού αριθμού. Τα ηλεκτρόνια έλκονται πιο έντονα από τον πυρήνα και, φυσικά, οι ακτίνες των ατόμων μειώνονται. Θα μπορούσαμε να επαναλάβουμε αυτά τα επιχειρήματα για τα άτομα των στοιχείων άλλων περιόδων, αλλά με μια διευκρίνιση: η τροχιακή ακτίνα μειώνεται μονοτονικά μόνο όταν γεμίσει καθένα από τα υποεπίπεδα.
Αλλά αν αγνοήσουμε τις λεπτομέρειες, τότε η γενική φύση της αλλαγής του μεγέθους των ατόμων σε ένα σύστημα στοιχείων είναι η εξής: με την αύξηση του σειριακού αριθμού σε μια περίοδο, οι τροχιακές ακτίνες των ατόμων μειώνονται και σε μια ομάδα αυξάνονται. Το μεγαλύτερο άτομο είναι ένα άτομο καισίου και το μικρότερο είναι ένα άτομο ηλίου, αλλά από τα άτομα των στοιχείων που σχηματίζουν χημικές ενώσεις (το ήλιο και το νέο δεν τις σχηματίζουν), το μικρότερο είναι ένα άτομο φθορίου.
Τα περισσότερα από τα άτομα των στοιχείων, που βρίσκονται στη φυσική σειρά μετά τις λανθανίδες, έχουν τροχιακές ακτίνες κάπως μικρότερες από ό,τι θα περίμενε κανείς, βάσει γενικών νόμων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι 14 λανθανίδες βρίσκονται μεταξύ του λανθανίου και του αφνίου στο σύστημα των στοιχείων και, κατά συνέπεια, το πυρηνικό φορτίο του ατόμου του αφνίου είναι 14 μιπερισσότερο από το λανθάνιο. Ως εκ τούτου, τα εξωτερικά ηλεκτρόνια αυτών των ατόμων έλκονται στον πυρήνα πιο έντονα από ό,τι θα έλκονταν απουσία λανθανιδών (αυτό το φαινόμενο ονομάζεται συχνά «σύσπαση λανθανιδών»).
Λάβετε υπόψη ότι κατά τη μετάβαση από άτομα στοιχείων της ομάδας VIIIA σε άτομα στοιχείων της ομάδας ΙΑ, η τροχιακή ακτίνα αυξάνεται απότομα. Κατά συνέπεια, η επιλογή μας για τα πρώτα στοιχεία κάθε περιόδου (βλ. § 7) αποδείχθηκε σωστή.

ΤΡΟΧΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ, Η ΑΛΛΑΓΗ ΤΗΣ ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ.
1. Σύμφωνα με τα δεδομένα που δίνονται στο Παράρτημα 5, σχεδιάστε σε γραφικό χαρτί την εξάρτηση της τροχιακής ακτίνας του ατόμου από τον αύξοντα αριθμό του στοιχείου για στοιχεία με Ζαπό 1 έως 40. Το μήκος του οριζόντιου άξονα είναι 200 ​​mm, το μήκος του κάθετου άξονα είναι 100 mm.
2. Πώς μπορείτε να χαρακτηρίσετε την εμφάνιση της διακεκομμένης γραμμής που προκύπτει;

6.13. Ενέργεια ιοντισμού ενός ατόμου

Εάν δώσετε σε ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο πρόσθετη ενέργεια (θα μάθετε πώς να το κάνετε αυτό από ένα μάθημα φυσικής), τότε το ηλεκτρόνιο μπορεί να πάει σε άλλο ΑΟ, δηλαδή το άτομο θα καταλήξει σε συγκινημένη κατάσταση. Αυτή η κατάσταση είναι ασταθής και το ηλεκτρόνιο θα επιστρέψει σχεδόν αμέσως στην αρχική του κατάσταση και η περίσσεια ενέργειας θα απελευθερωθεί. Αλλά εάν η ενέργεια που μεταδίδεται στο ηλεκτρόνιο είναι αρκετά μεγάλη, το ηλεκτρόνιο μπορεί να αποσπαστεί εντελώς από το άτομο, ενώ το άτομο ιονισμένο, δηλαδή, μετατρέπεται σε θετικά φορτισμένο ιόν ( κατιόν). Η ενέργεια που απαιτείται για να γίνει αυτό ονομάζεται ενέργεια ιοντισμού ενός ατόμου(μιΚαι).

Είναι αρκετά δύσκολο να αποσπαστεί ένα ηλεκτρόνιο από ένα μόνο άτομο και να μετρηθεί η ενέργεια που απαιτείται για αυτό, επομένως, πρακτικά προσδιορίζεται και χρησιμοποιείται μοριακή ενέργεια ιοντισμού(Ε και μ).

Η μοριακή ενέργεια ιοντισμού δείχνει ποια είναι η μικρότερη ενέργεια που απαιτείται για την αποκόλληση 1 mole ηλεκτρονίων από 1 mole ατόμων (ένα ηλεκτρόνιο από κάθε άτομο). Αυτή η τιμή συνήθως μετριέται σε kilojoules ανά mole. Οι τιμές της μοριακής ενέργειας ιοντισμού του πρώτου ηλεκτρονίου για τα περισσότερα στοιχεία δίνονται στο Παράρτημα 6.
Πώς εξαρτάται η ενέργεια ιοντισμού ενός ατόμου από τη θέση του στοιχείου στο σύστημα των στοιχείων, πώς αλλάζει δηλαδή στην ομάδα και την περίοδο;
Σε φυσικούς όρους, η ενέργεια ιονισμού είναι ίση με το έργο που πρέπει να δαπανηθεί για να ξεπεραστεί η δύναμη έλξης ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο όταν μετακινείται ένα ηλεκτρόνιο από ένα άτομο σε μια άπειρη απόσταση από αυτό.

Οπου qείναι το φορτίο ενός ηλεκτρονίου, Qείναι το φορτίο του κατιόντος που παραμένει μετά την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου, και r o είναι η τροχιακή ακτίνα του ατόμου.

ΚΑΙ q, Και Qείναι σταθερές τιμές, και μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι, το έργο της αποκόλλησης ενός ηλεκτρονίου ΕΝΑκαι μαζί της η ενέργεια ιοντισμού μικαι, είναι αντιστρόφως ανάλογα με την τροχιακή ακτίνα του ατόμου.
Αφού αναλύσετε τις τιμές των τροχιακών ακτίνων των ατόμων διαφόρων στοιχείων και τις αντίστοιχες τιμές της ενέργειας ιονισμού που δίνονται στα Παραρτήματα 5 και 6, μπορείτε να δείτε ότι η σχέση μεταξύ αυτών των τιμών είναι κοντά σε αναλογική, αλλά κάπως διαφορετικό από αυτό. Ο λόγος που το συμπέρασμά μας δεν συμφωνεί καλά με τα πειραματικά δεδομένα είναι ότι χρησιμοποιήσαμε ένα πολύ πρόχειρο μοντέλο που δεν λαμβάνει υπόψη πολλούς σημαντικούς παράγοντες. Αλλά ακόμη και αυτό το πρόχειρο μοντέλο μας επέτρεψε να βγάλουμε το σωστό συμπέρασμα ότι με την αύξηση της τροχιακής ακτίνας, η ενέργεια ιονισμού ενός ατόμου μειώνεται και, αντίθετα, με μείωση της ακτίνας, αυξάνεται.
Δεδομένου ότι η τροχιακή ακτίνα των ατόμων μειώνεται σε μια περίοδο με αύξηση του σειριακού αριθμού, η ενέργεια ιονισμού αυξάνεται. Σε μια ομάδα, καθώς αυξάνεται ο ατομικός αριθμός, η τροχιακή ακτίνα των ατόμων, κατά κανόνα, αυξάνεται και η ενέργεια ιοντισμού μειώνεται. Η υψηλότερη μοριακή ενέργεια ιοντισμού βρίσκεται στα μικρότερα άτομα, τα άτομα ηλίου (2372 kJ/mol), και στα άτομα που είναι ικανά να σχηματίσουν χημικούς δεσμούς, στα άτομα φθορίου (1681 kJ/mol). Το μικρότερο είναι για τα μεγαλύτερα άτομα, τα άτομα καισίου (376 kJ/mol). Σε ένα σύστημα στοιχείων, η κατεύθυνση της αύξησης της ενέργειας ιοντισμού μπορεί να παρουσιαστεί σχηματικά ως εξής:

Στη χημεία, είναι σημαντικό η ενέργεια ιοντισμού να χαρακτηρίζει την τάση ενός ατόμου να δωρίσει τα «δικά του» ηλεκτρόνια: όσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια ιοντισμού, τόσο λιγότερο τείνει το άτομο να δώσει ηλεκτρόνια και το αντίστροφο.

Διεγερμένη κατάσταση, ιονισμός, κατιόν, ενέργεια ιοντισμού, μοριακή ενέργεια ιοντισμού, μεταβολή της ενέργειας ιοντισμού σε ένα σύστημα στοιχείων.
1. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που δίνονται στο Παράρτημα 6, καθορίστε πόση ενέργεια πρέπει να ξοδέψετε για να αποκόψετε ένα ηλεκτρόνιο από όλα τα άτομα νατρίου συνολικής μάζας 1 g.
2. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που δίνονται στο Παράρτημα 6, καθορίστε πόσες φορές περισσότερη ενέργεια χρειάζεται να δαπανηθεί για να αποσπαστεί ένα ηλεκτρόνιο από όλα τα άτομα νατρίου με μάζα 3 g από ό,τι από όλα τα άτομα καλίου της ίδιας μάζας. Γιατί αυτή η αναλογία διαφέρει από την αναλογία των μοριακών ενεργειών ιονισμού των ίδιων ατόμων;
3. Σύμφωνα με τα δεδομένα που δίνονται στο Παράρτημα 6, σχεδιάστε την εξάρτηση της μοριακής ενέργειας ιοντισμού από τον σειριακό αριθμό για στοιχεία με Ζαπό 1 έως 40. Οι διαστάσεις του γραφήματος είναι οι ίδιες με την εργασία της προηγούμενης παραγράφου. Δείτε αν αυτό το γράφημα ταιριάζει με την επιλογή των «περιόδων» του συστήματος των στοιχείων.

6.14. Ενέργεια συγγένειας ηλεκτρονίων

.

Το δεύτερο πιο σημαντικό ενεργειακό χαρακτηριστικό ενός ατόμου είναι ενέργεια συγγένειας ηλεκτρονίων(μιΜε).

Στην πράξη, όπως και στην περίπτωση της ενέργειας ιονισμού, χρησιμοποιείται συνήθως η αντίστοιχη μοριακή ποσότητα - μοριακή ενέργεια συγγένειας ηλεκτρονίων().

Η μοριακή ενέργεια συγγένειας ηλεκτρονίων δείχνει ποια είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν προστίθεται ένα γραμμομόριο ηλεκτρονίων σε ένα γραμμομόριο ουδέτερων ατόμων (ένα ηλεκτρόνιο σε κάθε άτομο). Όπως η μοριακή ενέργεια ιονισμού, αυτή η ποσότητα μετριέται επίσης σε kilojoules ανά mole.
Με την πρώτη ματιά, μπορεί να φαίνεται ότι σε αυτή την περίπτωση δεν πρέπει να απελευθερώνεται ενέργεια, επειδή ένα άτομο είναι ένα ουδέτερο σωματίδιο και δεν υπάρχουν ηλεκτροστατικές δυνάμεις έλξης μεταξύ ενός ουδέτερου ατόμου και ενός αρνητικά φορτισμένου ηλεκτρονίου. Αντίθετα, πλησιάζοντας το άτομο, το ηλεκτρόνιο, όπως φαίνεται, θα πρέπει να απωθείται από τα ίδια αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια που σχηματίζουν το ηλεκτρονιακό κέλυφος. Στην πραγματικότητα αυτό δεν είναι αλήθεια. Θυμηθείτε αν έχετε ποτέ ασχοληθεί με το ατομικό χλώριο. Φυσικά και όχι. Άλλωστε, υπάρχει μόνο σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Ακόμη πιο σταθερό μοριακό χλώριο πρακτικά δεν βρίσκεται στη φύση - εάν είναι απαραίτητο, πρέπει να ληφθεί χρησιμοποιώντας χημικές αντιδράσεις. Και πρέπει να αντιμετωπίζετε συνεχώς το χλωριούχο νάτριο (κοινό αλάτι). Άλλωστε, το επιτραπέζιο αλάτι καταναλώνεται από ένα άτομο με φαγητό καθημερινά. Και είναι αρκετά συνηθισμένο στη φύση. Αλλά τελικά, το επιτραπέζιο αλάτι περιέχει ιόντα χλωρίου, δηλαδή άτομα χλωρίου που έχουν προσκολλήσει ένα «επιπλέον» ηλεκτρόνιο το καθένα. Ένας από τους λόγους για αυτόν τον επιπολασμό των ιόντων χλωρίου είναι ότι τα άτομα χλωρίου έχουν την τάση να προσκολλούν ηλεκτρόνια, δηλαδή όταν τα ιόντα χλωρίου σχηματίζονται από άτομα χλωρίου και ηλεκτρόνια, απελευθερώνεται ενέργεια.
Ένας από τους λόγους για την απελευθέρωση ενέργειας είναι ήδη γνωστός σε εσάς - σχετίζεται με την αύξηση της συμμετρίας του κελύφους ηλεκτρονίων του ατόμου χλωρίου κατά τη μετάβαση σε ένα μεμονωμένο φορτίο ανιόν. Ταυτόχρονα, όπως θυμάστε, ενέργεια 3 Π- το υποεπίπεδο μειώνεται. Υπάρχουν και άλλοι πιο περίπλοκοι λόγοι.
Λόγω του γεγονότος ότι αρκετοί παράγοντες επηρεάζουν την τιμή της ενέργειας συγγένειας ηλεκτρονίων, η φύση της αλλαγής αυτής της τιμής σε ένα σύστημα στοιχείων είναι πολύ πιο περίπλοκη από τη φύση της αλλαγής στην ενέργεια ιονισμού. Μπορείτε να πειστείτε για αυτό αναλύοντας τον πίνακα που δίνεται στο Παράρτημα 7. Αλλά επειδή η τιμή αυτής της ποσότητας καθορίζεται, πρώτα απ 'όλα, από την ίδια ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση με τις τιμές της ενέργειας ιονισμού, τότε η αλλαγή της στο σύστημα των στοιχείων (τουλάχιστον σε ομάδες Α-) σε σε γενικές γραμμέςπαρόμοια με μια αλλαγή στην ενέργεια ιονισμού, δηλαδή, η ενέργεια της συγγένειας ηλεκτρονίων στην ομάδα μειώνεται και κατά την περίοδο αυξάνεται. Είναι μέγιστο στα άτομα του φθορίου (328 kJ/mol) και του χλωρίου (349 kJ/mol). Η φύση της αλλαγής της ενέργειας συγγένειας ηλεκτρονίων στο σύστημα στοιχείων μοιάζει με τη φύση της αλλαγής στην ενέργεια ιονισμού, δηλαδή, η κατεύθυνση της αύξησης της ενέργειας συγγένειας ηλεκτρονίων μπορεί να παρουσιαστεί σχηματικά ως εξής:

2. Στην ίδια κλίμακα κατά μήκος του οριζόντιου άξονα όπως και στις προηγούμενες εργασίες, σχεδιάστε την εξάρτηση της μοριακής ενέργειας της συγγένειας ηλεκτρονίων από τον αύξοντα αριθμό για άτομα στοιχείων με Ζαπό 1 έως 40 χρησιμοποιώντας την εφαρμογή 7.
3.Τι φυσική έννοιαέχουν αρνητικές ενέργειες συγγένειας ηλεκτρονίων;
4. Γιατί, από όλα τα άτομα των στοιχείων της 2ης περιόδου, μόνο το βηρύλλιο, το άζωτο και το νέο έχουν αρνητικές τιμές της μοριακής ενέργειας της συγγένειας ηλεκτρονίων;

6.15. Η τάση των ατόμων να δίνουν και να αποκτούν ηλεκτρόνια

Γνωρίζετε ήδη ότι η τάση ενός ατόμου να δωρίζει τα δικά του και να δέχεται ξένα ηλεκτρόνια εξαρτάται από τα ενεργειακά του χαρακτηριστικά (ενέργεια ιονισμού και ενέργεια συγγένειας ηλεκτρονίων). Ποια άτομα είναι πιο διατεθειμένα να δωρίσουν τα ηλεκτρόνια τους και ποια είναι πιο διατεθειμένα να δέχονται ξένους;
Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, ας συνοψίσουμε στον Πίνακα 15 όλα όσα γνωρίζουμε για την αλλαγή σε αυτές τις κλίσεις στο σύστημα των στοιχείων.

Πίνακας 15

Τώρα σκεφτείτε πόσα ηλεκτρόνια μπορεί να δώσει ένα άτομο.
Πρώτον, σε χημικές αντιδράσειςένα άτομο μπορεί να δώσει μόνο ηλεκτρόνια σθένους, αφού είναι ενεργειακά εξαιρετικά δυσμενές να δωρίσει κανείς τα υπόλοιπα. Δεύτερον, το άτομο «εύκολα» δίνει (αν έχει κλίση) μόνο το πρώτο ηλεκτρόνιο, δίνει στο δεύτερο ηλεκτρόνιο πολύ πιο δύσκολο (2-3 φορές) και το τρίτο ακόμα πιο δύσκολο (4-5 φορές). Ετσι, ένα άτομο μπορεί να δώσει ένα, δύο και, πολύ λιγότερο συχνά, τρία ηλεκτρόνια.
Πόσα ηλεκτρόνια μπορεί να δεχτεί ένα άτομο;
Πρώτον, στις χημικές αντιδράσεις, ένα άτομο μπορεί να δεχθεί ηλεκτρόνια μόνο στα υποεπίπεδα σθένους. Δεύτερον, η απελευθέρωση ενέργειας συμβαίνει μόνο όταν το πρώτο ηλεκτρόνιο συνδέεται (και αυτό δεν συμβαίνει πάντα). Η προσθήκη ενός δεύτερου ηλεκτρονίου είναι πάντα ενεργειακά δυσμενής, και ακόμη περισσότερο για ένα τρίτο. Παρ 'όλα αυτά, ένα άτομο μπορεί να προσθέσει ένα, δύο και (πολύ σπάνια) τρία ηλεκτρόνια, κατά κανόνα, όσο του λείπει για να γεμίσει τα υποεπίπεδα σθένους του.
Το ενεργειακό κόστος του ιονισμού ατόμων και της προσάρτησης ενός δεύτερου ή τρίτου ηλεκτρονίου σε αυτά αντισταθμίζεται από την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά το σχηματισμό χημικών δεσμών. 4. Πώς αλλάζει το κέλυφος ηλεκτρονίων των ατόμων καλίου, ασβεστίου και σκανδίου όταν δωρίζουν τα ηλεκτρόνια τους; Να δώσετε τις εξισώσεις για την ανάκρουση ηλεκτρονίων ανά άτομα και τους συντομευμένους ηλεκτρονικούς τύπους ατόμων και ιόντων.
5. Πώς αλλάζει το κέλυφος ηλεκτρονίων των ατόμων χλωρίου, θείου και φωσφόρου όταν προσκολλώνται ξένα ηλεκτρόνια; Να δώσετε τις εξισώσεις της πρόσθεσης ηλεκτρονίων και τους συντομευμένους ηλεκτρονικούς τύπους ατόμων και ιόντων.
6. Χρησιμοποιώντας το Παράρτημα 7, προσδιορίστε ποια ενέργεια θα απελευθερωθεί όταν τα ηλεκτρόνια συνδέονται με όλα τα άτομα νατρίου με συνολική μάζα 1 g.
7. Χρησιμοποιώντας το Παράρτημα 7, προσδιορίστε ποια ενέργεια πρέπει να δαπανηθεί για να αποσπαστούν «επιπλέον» ηλεκτρόνια από 0,1 mole ιόντων Br–;

Η σύνθεση του ατόμου.

Ένα άτομο αποτελείται από ατομικό πυρήναΚαι νέφος ηλεκτρονίων.

Ο πυρήνας ενός ατόμου αποτελείται από πρωτόνια ( p+) και τα νετρόνια ( n 0). Τα περισσότερα άτομα υδρογόνου έχουν έναν μοναδικό πυρήνα πρωτονίου.

Αριθμός πρωτονίων Ν(p+) ισούται με το πυρηνικό φορτίο ( Ζ) και τον τακτικό αριθμό του στοιχείου στη φυσική σειρά στοιχείων (και στο περιοδικό σύστημα στοιχείων).

Ν(Π +) = Ζ

Το άθροισμα του αριθμού των νετρονίων Ν(n 0), που υποδηλώνεται απλώς με το γράμμα Νκαι τον αριθμό των πρωτονίων Ζπου ονομάζεται μαζικός αριθμόςκαι σημειώνεται με το γράμμα ΕΝΑ.

ΕΝΑ = Ζ + Ν

Το ηλεκτρονιακό κέλυφος ενός ατόμου αποτελείται από ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω από τον πυρήνα ( μι -).

Αριθμός ηλεκτρονίων Ν(μι-) στο ηλεκτρονιακό κέλυφος ενός ουδέτερου ατόμου ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων Ζστον πυρήνα του.

Η μάζα ενός πρωτονίου είναι περίπου ίση με τη μάζα ενός νετρονίου και 1840 φορές τη μάζα ενός ηλεκτρονίου, επομένως η μάζα ενός ατόμου είναι πρακτικά ίση με τη μάζα του πυρήνα.

Το σχήμα ενός ατόμου είναι σφαιρικό. Η ακτίνα του πυρήνα είναι περίπου 100.000 φορές μικρότερη από την ακτίνα του ατόμου.

Χημικό στοιχείο- τύπος ατόμων (σύνολο ατόμων) με το ίδιο πυρηνικό φορτίο (με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα).

Ισότοπο- ένα σύνολο ατόμων ενός στοιχείου με τον ίδιο αριθμό νετρονίων στον πυρήνα (ή έναν τύπο ατόμων με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και τον ίδιο αριθμό νετρονίων στον πυρήνα).

Τα διαφορετικά ισότοπα διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τον αριθμό των νετρονίων στους πυρήνες των ατόμων τους.

Ονομασία ενός μεμονωμένου ατόμου ή ισοτόπου: (Σύμβολο E - στοιχείου), για παράδειγμα: .

Η δομή του ηλεκτρονιακού κελύφους του ατόμου

ατομικό τροχιακόείναι η κατάσταση ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο. Τροχιακό σύμβολο - . Κάθε τροχιακό αντιστοιχεί σε ένα νέφος ηλεκτρονίων.

Τα τροχιακά των πραγματικών ατόμων στη θεμελιώδη (μη διεγερμένη) κατάσταση είναι τεσσάρων τύπων: μικρό, Π, ρεΚαι φά.

ηλεκτρονικό σύννεφο- το τμήμα του χώρου στο οποίο μπορεί να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο με πιθανότητα 90 (ή περισσότερο) τοις εκατό.

Σημείωση: μερικές φορές οι έννοιες «ατομικό τροχιακό» και «νέφος ηλεκτρονίων» δεν διακρίνονται, αποκαλώντας και τις δύο «ατομικές τροχιακές».

Το ηλεκτρονιακό κέλυφος ενός ατόμου είναι στρωματοποιημένο. Ηλεκτρονικό στρώμαπου σχηματίζονται από νέφη ηλεκτρονίων ίδιου μεγέθους. Τροχιακά ενός στρώματος μορφή ηλεκτρονικό ("ενεργειακό") επίπεδο, οι ενέργειές τους είναι ίδιες για το άτομο υδρογόνου, αλλά διαφορετικές για άλλα άτομα.

Τα τροχιακά του ίδιου επιπέδου ομαδοποιούνται σε ηλεκτρονική (ενέργεια)υποεπίπεδα:
μικρό- υποεπίπεδο (αποτελείται από ένα μικρό-τροχιακά), σύμβολο - .
Πυποεπίπεδο (αποτελείται από τρία Π
ρευποεπίπεδο (αποτελείται από πέντε ρε-τροχιακά), σύμβολο - .
φάυποεπίπεδο (αποτελείται από επτά φά-τροχιακά), σύμβολο - .

Οι ενέργειες των τροχιακών του ίδιου υποεπίπεδου είναι οι ίδιες.

Κατά τον καθορισμό υποεπίπεδων, ο αριθμός του επιπέδου (ηλεκτρονικό επίπεδο) προστίθεται στο σύμβολο υποεπίπεδου, για παράδειγμα: 2 μικρό, 3Π, 5ρεπου σημαίνει μικρό- υποεπίπεδο του δεύτερου επιπέδου, Π- υποεπίπεδο του τρίτου επιπέδου, ρε- υποεπίπεδο του πέμπτου επιπέδου.

Ο συνολικός αριθμός των υποεπιπέδων σε ένα επίπεδο είναι ίσος με τον αριθμό του επιπέδου n. Ο συνολικός αριθμός των τροχιακών σε ένα επίπεδο είναι n 2. Αναλόγως, συνολικός αριθμόςσύννεφα σε ένα στρώμα είναι επίσης n 2 .

Ονομασίες: - ελεύθερο τροχιακό (χωρίς ηλεκτρόνια), - τροχιακό με ασύζευκτο ηλεκτρόνιο, - τροχιακό με ζεύγος ηλεκτρονίων (με δύο ηλεκτρόνια).

Η σειρά με την οποία τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τα τροχιακά ενός ατόμου καθορίζεται από τρεις νόμους της φύσης (οι συνθέσεις δίνονται με απλοποιημένο τρόπο):

1. Η αρχή της ελάχιστης ενέργειας - τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τα τροχιακά κατά σειρά αυξανόμενης ενέργειας των τροχιακών.

2. Η αρχή του Pauli - δεν μπορούν να υπάρχουν περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια σε ένα τροχιακό.

3. Κανόνας του Hund - μέσα στο υποεπίπεδο, τα ηλεκτρόνια γεμίζουν πρώτα ελεύθερα τροχιακά (ένα κάθε φορά), και μόνο μετά από αυτό σχηματίζουν ζεύγη ηλεκτρονίων.

Ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων στο ηλεκτρονικό επίπεδο (ή στο ηλεκτρονικό στρώμα) είναι 2 n 2 .

Η κατανομή των υποεπιπέδων ανά ενέργεια εκφράζεται στη συνέχεια (με σειρά αύξησης της ενέργειας):

1μικρό, 2μικρό, 2Π, 3μικρό, 3Π, 4μικρό, 3ρε, 4Π, 5μικρό, 4ρε, 5Π, 6μικρό, 4φά, 5ρε, 6Π, 7μικρό, 5φά, 6ρε, 7Π ...

Οπτικά, αυτή η ακολουθία εκφράζεται με το ενεργειακό διάγραμμα:

Η κατανομή των ηλεκτρονίων ενός ατόμου ανά επίπεδα, υποεπίπεδα και τροχιακά (η ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμου) μπορεί να απεικονιστεί ως ηλεκτρονικός τύπος, ενεργειακό διάγραμμα ή, πιο απλά, ως διάγραμμα ηλεκτρονικών στρωμάτων ("ηλεκτρονικό διάγραμμα") .

Παραδείγματα ηλεκτρονικής δομής ατόμων:

ηλεκτρόνια σθένους- ηλεκτρόνια ενός ατόμου που μπορούν να συμμετέχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών. Για οποιοδήποτε άτομο, αυτά είναι όλα τα εξωτερικά ηλεκτρόνια συν τα προ-εξωτερικά ηλεκτρόνια των οποίων η ενέργεια είναι μεγαλύτερη από αυτή των εξωτερικών. Για παράδειγμα: Το άτομο Ca έχει 4 εξωτερικά ηλεκτρόνια μικρό 2, είναι επίσης σθένος? το άτομο Fe έχει εξωτερικά ηλεκτρόνια - 4 μικρό 2 αλλά έχει 3 ρε 6, επομένως το άτομο σιδήρου έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους. Ο ηλεκτρονικός τύπος σθένους του ατόμου ασβεστίου είναι 4 μικρό 2 και άτομα σιδήρου - 4 μικρό 2 3ρε 6 .

Περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev
(φυσικό σύστημα χημικών στοιχείων)

Περιοδικός νόμος των χημικών στοιχείων(σύγχρονο σκεύασμα): ιδιότητες χημικών στοιχείων, καθώς και απλές και σύνθετες ουσίες, που σχηματίζονται από αυτούς, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από την τιμή του φορτίου από τους ατομικούς πυρήνες.

Περιοδικό σύστημα- γραφική έκφραση του περιοδικού νόμου.

Φυσικό φάσμα χημικών στοιχείων- ένας αριθμός χημικών στοιχείων, διατεταγμένων ανάλογα με την αύξηση του αριθμού των πρωτονίων στους πυρήνες των ατόμων τους ή, το ίδιο, σύμφωνα με την αύξηση των φορτίων των πυρήνων αυτών των ατόμων. Ο σειριακός αριθμός ενός στοιχείου αυτής της σειράς είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα οποιουδήποτε ατόμου αυτού του στοιχείου.

Ο πίνακας των χημικών στοιχείων κατασκευάζεται «κόβοντας» τη φυσική σειρά των χημικών στοιχείων σε έμμηνα(οριζόντιες σειρές του πίνακα) και ομαδοποιήσεις (κάθετες στήλες του πίνακα) στοιχείων με παρόμοια ηλεκτρονική δομή ατόμων.

Ανάλογα με το πώς τα στοιχεία συνδυάζονται σε ομάδες, ένας πίνακας μπορεί να είναι μεγάλη περίοδος(στοιχεία με τον ίδιο αριθμό και τον ίδιο τύπο ηλεκτρονίων σθένους συλλέγονται σε ομάδες) και βραχυπρόθεσμα(στοιχεία με τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους συλλέγονται σε ομάδες).

Οι ομάδες του πίνακα σύντομης περιόδου χωρίζονται σε υποομάδες ( κύριοςΚαι παρενέργειες), που συμπίπτει με τις ομάδες του πίνακα μεγάλης περιόδου.

Όλα τα άτομα στοιχείων της ίδιας περιόδου έχουν τον ίδιο αριθμό στιβάδων ηλεκτρονίων, ίσο με τον αριθμό της περιόδου.

Ο αριθμός των στοιχείων στις περιόδους: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Τα περισσότερα από τα στοιχεία της όγδοης περιόδου ελήφθησαν τεχνητά, τα τελευταία στοιχεία αυτής της περιόδου δεν έχουν ακόμη συντεθεί. Όλες οι περίοδοι εκτός από την πρώτη ξεκινούν με ένα στοιχείο σχηματισμού αλκαλιμετάλλου (Li, Na, K, κ.λπ.) και τελειώνουν με ένα στοιχείο σχηματισμού ευγενών αερίων (He, Ne, Ar, Kr, κ.λπ.).

Στον πίνακα σύντομης περιόδου - οκτώ ομάδες, καθεμία από τις οποίες χωρίζεται σε δύο υποομάδες (κύρια και δευτερεύουσα), στον πίνακα μεγάλης περιόδου - δεκαέξι ομάδες, οι οποίες αριθμούνται με λατινικούς αριθμούς με τα γράμματα A ή B, για παράδειγμα: IA, IIIB, VIA, VIIB. Η ομάδα ΙΑ του πίνακα μακράς περιόδου αντιστοιχεί στην κύρια υποομάδα της πρώτης ομάδας του πίνακα βραχείας περιόδου. ομάδα VIIB - δευτερεύουσα υποομάδα της έβδομης ομάδας: τα υπόλοιπα - ομοίως.

Τα χαρακτηριστικά των χημικών στοιχείων αλλάζουν φυσικά σε ομάδες και περιόδους.

Σε περιόδους (με αυξανόμενο αύξοντα αριθμό)

• το πυρηνικό φορτίο αυξάνεται
• ο αριθμός των εξωτερικών ηλεκτρονίων αυξάνεται,
• η ακτίνα των ατόμων μειώνεται,
• η ισχύς του δεσμού των ηλεκτρονίων με τον πυρήνα αυξάνεται (ενέργεια ιονισμού),
• αυξάνεται η ηλεκτραρνητικότητα.
• ενισχύονται οι οξειδωτικές ιδιότητες απλών ουσιών («μη μεταλλικότητα»),
• οι αναγωγικές ιδιότητες των απλών ουσιών ("μεταλλικότητα") εξασθενούν,
• εξασθενεί τον βασικό χαρακτήρα των υδροξειδίων και των αντίστοιχων οξειδίων,
• ο όξινος χαρακτήρας των υδροξειδίων και των αντίστοιχων οξειδίων αυξάνεται.

Σε ομάδες (με αυξανόμενο σειριακό αριθμό)

• το πυρηνικό φορτίο αυξάνεται
• η ακτίνα των ατόμων αυξάνεται (μόνο στις ομάδες Α),
• η ισχύς του δεσμού μεταξύ ηλεκτρονίων και πυρήνα μειώνεται (ενέργεια ιονισμού, μόνο σε ομάδες Α),
• η ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται (μόνο στις ομάδες Α),
• αποδυνάμωση των οξειδωτικών ιδιοτήτων απλών ουσιών ("μη μεταλλικότητα", μόνο σε ομάδες Α),
• οι αναγωγικές ιδιότητες των απλών ουσιών ενισχύονται ("μεταλλικότητα", μόνο σε ομάδες Α),
• ο βασικός χαρακτήρας των υδροξειδίων και των αντίστοιχων οξειδίων αυξάνεται (μόνο στις Α-ομάδες),
• η όξινη φύση των υδροξειδίων και των αντίστοιχων οξειδίων εξασθενεί (μόνο στις ομάδες Α),
• η σταθερότητα των ενώσεων υδρογόνου μειώνεται (αυξάνεται η αναγωγική τους δράση, μόνο στις Α-ομάδες).

Εργασίες και τεστ με θέμα «Θέμα 9. «Η δομή του ατόμου. Περιοδικός νόμος και περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev (PSCE)"."

• Περιοδικός Νόμος - Περιοδικός νόμος και δομή των ατόμων Βαθμός 8–9
  Πρέπει να γνωρίζετε: τους νόμους πλήρωσης τροχιακών με ηλεκτρόνια (αρχή της ελάχιστης ενέργειας, αρχή Pauli, κανόνας Hund), τη δομή του περιοδικού συστήματος στοιχείων.

  Θα πρέπει να είστε σε θέση: να προσδιορίσετε τη σύνθεση ενός ατόμου από τη θέση ενός στοιχείου στο περιοδικό σύστημα και, αντίθετα, να βρείτε ένα στοιχείο στο περιοδικό σύστημα, γνωρίζοντας τη σύστασή του. απεικονίζουν το διάγραμμα δομής, την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμου, ιόντος και, αντιστρόφως, προσδιορίζουν τη θέση ενός χημικού στοιχείου στο PSCE από το διάγραμμα και την ηλεκτρονική διαμόρφωση. χαρακτηρίζει το στοιχείο και τις ουσίες που σχηματίζει σύμφωνα με τη θέση του στο PSCE· προσδιορίζει τις αλλαγές στην ακτίνα των ατόμων, τις ιδιότητες των χημικών στοιχείων και τις ουσίες που σχηματίζουν μέσα σε μια περίοδο και μια κύρια υποομάδα του περιοδικού συστήματος.

  Παράδειγμα 1Προσδιορίστε τον αριθμό των τροχιακών στο τρίτο ηλεκτρονικό επίπεδο. Ποια είναι αυτά τα τροχιακά;
  Για να προσδιορίσουμε τον αριθμό των τροχιακών, χρησιμοποιούμε τον τύπο Ντροχιακά = n 2, όπου n- αριθμός επιπέδου. Ντροχιακά = 3 2 = 9. Ένα 3 μικρό-, τρία 3 Π- και πέντε 3 ρε-τροχιακά.

  Παράδειγμα 2Προσδιορίστε το άτομο ποιου στοιχείου έχει τον ηλεκτρονικό τύπο 1 μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 1 .
  Για να προσδιορίσετε ποιο στοιχείο είναι, πρέπει να μάθετε τον αύξοντα αριθμό του, ο οποίος είναι ίσος με τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων στο άτομο. Σε αυτή την περίπτωση: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Αυτό είναι αλουμίνιο.

  Αφού βεβαιωθείτε ότι όλα όσα χρειάζεστε έχουν μάθει, προχωρήστε στις εργασίες. Σας ευχόμαστε επιτυχία.

  
  Προτεινόμενη βιβλιογραφία:
  • O. S. Gabrielyan και άλλοι Χημεία, 11η τάξη. Μ., Bustard, 2002;
  • Γ. Ε. Ρουτζίτης, Φ. Γ. Φέλντμαν. Χημεία 11 κύτταρα. Μ., Εκπαίδευση, 2001.