Хүхрийн электрон томъёо нь тэг юм. Химийн элементийн атомын электрон тохиргоо - Мэдлэгийн гипермаркет

6.6. Хром, зэс болон бусад зарим элементийн атомын электрон бүтцийн онцлог

Хэрэв та Хавсралт 4-ийг анхааралтай ажиглавал зарим элементийн атомуудын хувьд орбиталуудыг электроноор дүүргэх дараалал зөрчигдөж байгааг анзаарсан байх. Заримдаа эдгээр зөрчлийг "үл хамаарах зүйл" гэж нэрлэдэг боловч энэ нь тийм биш юм - Байгалийн хуулиас үл хамаарах зүйл байхгүй!

Ийм зөрчилтэй эхний элемент бол хром юм. Түүний цахим бүтцийг илүү нарийвчлан авч үзье (Зураг 6.16 А). Хромын атом нь 4 с-Дэд түвшин нь хүний ​​таамаглаж байгаа шиг хоёр биш, зөвхөн нэг электрон юм. Гэхдээ 3-ын хувьд г-дэд түвшний таван электрон, гэхдээ энэ дэд түвшин 4-ийн дараа дүүрдэг с-дэд түвшний (6.4-р зургийг үз). Яагаад ийм зүйл болдгийг ойлгохын тулд электрон үүл 3 гэж юу болохыг харцгаая гЭнэ атомын дэд түвшин.

Таван тус бүр 3 г-энэ тохиолдолд үүл нь нэг электроноор үүсгэгддэг. Та энэ бүлгийн § 4-ээс мэдэж байгаачлан эдгээр таван электроны нийтлэг электрон үүл нь бөмбөрцөг хэлбэртэй, эсвэл тэдний хэлснээр бөмбөрцөг тэгш хэмтэй байдаг. Янз бүрийн чиглэлд электрон нягтын тархалтын шинж чанараар энэ нь 1-тэй төстэй юм с-Э.О. Электронууд нь ийм үүл үүсгэдэг дэд түвшний энерги нь тэгш хэм багатай үүлтэй харьцуулахад бага байдаг. Энэ тохиолдолд орбиталуудын энерги 3 г- дэд түвшин нь энерги 4-тэй тэнцүү с- тойрог замууд. Тэгш хэм эвдэрсэн үед, жишээлбэл, зургаа дахь электрон гарч ирэхэд орбиталуудын энерги 3 байна. г-Дэд түвшин дахин 4-ээс илүү энерги болдог с- тойрог замууд. Тиймээс манганы атом дахин 4-ийн хоёр дахь электронтой байна с-А.О.
Бөмбөрцөг тэгш хэм нь хагас болон бүрэн электроноор дүүрсэн аливаа дэд түвшний нийтлэг үүлтэй байдаг. Эдгээр тохиолдолд энергийн бууралт нь ерөнхий шинж чанартай бөгөөд аль нэг дэд түвшин хагас эсвэл бүрэн электроноор дүүрсэн эсэхээс хамаардаггүй. Хэрэв тийм бол бид атомын дараагийн зөрчлийг хайх ёстой бөгөөд үүний дараа ес дэх нь "ирдэг" электрон бүрхүүлд байдаг. г- электрон. Үнэн хэрэгтээ зэсийн атом нь 3-тай байдаг г- дэд түвшний 10 электрон ба 4 с- зөвхөн нэг дэд түвшин байдаг (Зураг 6.16 б).
Бүрэн эсвэл хагас дүүргэсэн орбиталуудын энергийн бууралт нь хэд хэдэн чухал химийн үзэгдлүүдийн шалтгаан болж байгаа бөгөөд тэдгээрийн зарим нь танд танил болно.

6.7. Гадаад ба валентын электронууд, орбиталууд ба дэд түвшин

Химийн шинжлэх ухаанд тусгаарлагдсан атомуудын шинж чанарыг ихэвчлэн судалдаггүй, учир нь бараг бүх атомууд янз бүрийн бодисын нэг хэсэг болох химийн холбоо үүсгэдэг. Химийн холбоо нь атомуудын электрон бүрхүүлүүдийн харилцан үйлчлэлийн явцад үүсдэг. Бүх атомын хувьд (устөрөгчөөс бусад) бүх электронууд химийн холбоо үүсгэхэд оролцдоггүй: борын хувьд таван электроны гурав, нүүрстөрөгчийн хувьд зургаа, дөрөв нь барийн хувьд, жишээлбэл, барийн хувьд тавин атомын хоёр нь. зургаа. Эдгээр "идэвхтэй" электронуудыг нэрлэдэг валентын электронууд.

Заримдаа валентийн электроныг андуурдаг гаднаэлектронууд боловч тэдгээр нь ижил зүйл биш юм.

Гадаад электронуудын электрон үүл нь хамгийн их радиустай (мөн үндсэн квант тооны хамгийн их утгатай).

Атомууд бие биендээ ойртоход эдгээр электронуудын үүсгэсэн электрон үүлнүүд хамгийн түрүүнд шүргэлцдэг бол энэ нь хамгийн түрүүнд гадаад электронууд нь холбоо үүсэхэд оролцдог. Гэхдээ тэдгээрийн зэрэгцээ электронуудын нэг хэсэг нь холбоо үүсгэхэд оролцож болно. өмнөх гадаад(эцсийн өмнөх) давхарга, гэхдээ тэдгээр нь гаднах электронуудын энергиээс тийм ч их ялгаатай биш энергитэй байвал л болно. Атомын эдгээр болон бусад электронууд хоёулаа валент юм. (Лантанид ба актинидын хувьд зарим "гадны өмнөх" электронууд хүртэл валенттай байдаг)
Валент электронуудын энерги нь атомын бусад электронуудын энергиээс хамаагүй их бөгөөд валентийн электронууд бие биенээсээ энергийн хувьд хамаагүй бага ялгаатай байдаг.
Зөвхөн атом нь химийн холбоог бүрдүүлдэг бол гадаад электронууд үргэлж валент байдаг. Тиймээс гелийн атомын электрон хоёулаа гаднах боловч гелий атом нь ямар ч химийн холбоо үүсгэдэггүй тул тэдгээрийг валент гэж нэрлэх боломжгүй юм.
Валентийн электронууд эзэлдэг валентын орбиталууд, энэ нь эргээд үүсдэг валентын дэд түвшин.

Жишээ болгон электрон тохиргоог Зураг дээр үзүүлсэн төмрийн атомыг авч үзье. 6.17. Төмрийн атомын электронуудаас хамгийн их үндсэн квант тоо ( n= 4) зөвхөн хоёр 4 байна с- электрон. Тиймээс тэдгээр нь энэ атомын гаднах электронууд юм. Төмрийн атомын гаднах тойрог замууд нь бүгдээрээ орбиталууд юм n= 4, гаднах дэд түвшин нь эдгээр орбиталуудын үүсгэсэн бүх дэд түвшин, өөрөөр хэлбэл 4 юм. с-, 4х-, 4г- ба 4 е- EPU.
Гадаад электронууд үргэлж валент байдаг тул 4 с-төмрийн атомын электронууд нь валентийн электронууд юм. Хэрэв тийм бол 3 г-Бага зэрэг өндөр энергитэй электронууд мөн валент байх болно. Төмрийн атомын гадна түвшинд дүүрсэнээс гадна 4 с-АО одоо ч гэсэн үнэгүй 4 байна х-, 4г- ба 4 е-А.О. Эдгээр нь бүгд гадаад шинж чанартай боловч зөвхөн 4 нь валент юм Р-АО, учир нь үлдсэн орбиталуудын энерги хамаагүй өндөр, эдгээр орбиталуудад электронууд харагдах нь төмрийн атомд ашиггүй юм.

Тэгэхээр төмрийн атом
гадаад цахим түвшин - дөрөв дэх,
гадаад дэд түвшин - 4 с-, 4х-, 4г- ба 4 е- EPU,
гадаад тойрог замууд - 4 с-, 4х-, 4г- ба 4 е-АО,
гадаад электронууд - хоёр 4 с- электрон (4 с 2),
гадаад электрон давхарга нь дөрөв дэх,
гадаад электрон үүл - 4 с-Э.О
валентын дэд түвшин - 4 с-, 4х-, ба 3 г- EPU,
валентын орбиталууд - 4 с-, 4х-, ба 3 г-АО,
валентын электрон - хоёр 4 с- электрон (4 с 2) ба зургаан 3 г- электрон (3 г 6).

Валентын дэд түвшин нь электроноор хэсэгчлэн эсвэл бүрэн дүүрэн байж болно, эсвэл огт чөлөөтэй хэвээр үлдэж болно. Цөмийн цэнэг нэмэгдэхийн хэрээр бүх дэд түвшний энергийн утга буурч байгаа боловч электронуудын харилцан үйлчлэлийн улмаас өөр өөр дэд түвшний энерги өөр өөр "хурд" -аар буурдаг. Бүрэн дүүрсэн энерги г- Тэгээд е- дэд түвшин маш их буурч, валент байхаа болино.

Жишээ болгон титан, хүнцлийн атомуудыг авч үзье (Зураг 6.18).

Титан атомын хувьд 3 г-EPU нь электроноор хэсэгчлэн дүүрсэн, энерги нь 4-ээс их с-EPU, ба 3 г- электронууд нь валент юм. Хүнцлийн атом дээр 3 г-EPU нь электроноор бүрэн дүүрсэн, энерги нь 4-р энергиэс хамаагүй бага юм с-EPU, тиймээс 3 г- электронууд валент биш.
Эдгээр жишээн дээр бид дүн шинжилгээ хийсэн валентын электрон тохиргоотитан ба хүнцлийн атомууд.

Атомын валентын электрон тохиргоог дараах байдлаар дүрсэлсэн валентын электрон томъёо, эсвэл хэлбэрээр валентын дэд түвшний энергийн диаграм.

ВАЛЕНЦИЙН ЭЛЕКТРОН, ГАДААД ЭЛЕКТРОН, ВАЛЕНЦИЙН EPU, ВАЛЕНЦ АО, АТОМЫН ВАЛЕНЦИЙН ЭЛЕКТРОНЫ ТОХИРУУЛГА, ВАЛЕНЦИЙН ЭЛЕКТРОНЫ ТОМЪЁОЛ, ВАЛЕНЦИЙН ДЭД ТҮВШНИЙ ДИАГРАМ.

1. Таны эмхэтгэсэн энергийн диаграммууд болон Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar атомуудын бүрэн электрон томьёонд гадаад болон валентийн электронуудыг заана уу. Валентийг бүрдүүлэх электрон томъёоэдгээр атомууд. Энергийн диаграм дээр валентын дэд түвшний энергийн диаграммд харгалзах хэсгүүдийг тодруулна уу.
2. Атомын электрон тохиргоонд юу нийтлэг байдаг вэ a) Li ба Na, B ба Al, O ба S, Ne ба Ar; b) Zn ба Mg, Sc ба Al, Cr ба S, Ti ба Si; в) Н ба Хэ, Ли ба О, К ба Кр, Ск ба Га. Тэдний ялгаа юу вэ
3. Элемент тус бүрийн атомын электрон бүрхүүлд хэдэн валентын дэд түвшин байдаг вэ: а) устөрөгч, гели ба литий, б) азот, натри ба хүхэр, в) кали, кобальт, германи.
4. а) бор, б) фтор, в) натрийн атомууд хэдэн валентын орбитал бүрэн дүүрсэн бэ?
5. Атомд хосгүй электронтой хэдэн орбиталь байдаг вэ a) бор, б) фтор, в) төмөр
6. Манганы атом хэдэн чөлөөт гадна орбитальтай вэ? Хэдэн чөлөөт валент вэ?
7. Дараагийн хичээлд зориулж 20 мм-ийн өргөнтэй цаасан туузыг бэлдэж, эсүүдэд (20 × 20 мм) хувааж, энэ туузанд (устөрөгчөөс мейтнери хүртэл) байгалийн цуврал элементүүдийг хэрэглэнэ.
8. Зурагт үзүүлсэн шиг нүд бүрт элементийн тэмдэг, серийн дугаар, валентын электрон томъёог байрлуул. 6.19 (хавсралт 4-ийг ашиглана).

6.8. Атомуудыг электрон бүрхүүлийн бүтцийн дагуу системчлэх

Химийн элементүүдийг системчлэх нь элементүүдийн байгалийн цуврал дээр суурилдаг Тэгээд электрон бүрхүүлүүдийн ижил төстэй байдлын зарчимтэдний атомууд.
Байгалийн талтай химийн элементүүдчи аль хэдийн танил болсон. Одоо электрон бүрхүүлийн ижил төстэй байдлын зарчимтай танилцацгаая.
NRE дахь атомуудын валентын электрон томъёог авч үзвэл зарим атомын хувьд тэдгээр нь зөвхөн үндсэн квант тооны утгуудад ялгаатай болохыг олж мэдэхэд хялбар байдаг. Жишээлбэл, 1 сУстөрөгчийн хувьд 1, 2 слитийн хувьд 1, 3 сНатри гэх мэт 1. Эсвэл 2 с 2 2хФторын хувьд 5, 3 с 2 3ххлорын хувьд 5, 4 с 2 4хбромын хувьд 5 гэх мэт. Энэ нь ийм атомуудын валентийн электронуудын үүлний гаднах мужууд нь хэлбэрийн хувьд маш төстэй бөгөөд зөвхөн хэмжээгээрээ (мөн мэдээж электроны нягтын хувьд) ялгаатай гэсэн үг юм. Хэрэв тийм бол ийм атомуудын электрон үүл ба тэдгээрийн харгалзах валентийн тохиргоог нэрлэж болно төстэй. Ижил электрон тохиргоотой өөр өөр элементийн атомуудын хувьд бид бичиж болно нийтлэг валентын электрон томъёо: nsЭхний тохиолдолд 1 ба ns 2 npсекундэд 5. Байгалийн цуврал элементийн дагуу хөдөлж, ижил төстэй валентын тохиргоотой атомын бусад бүлгүүдийг олж болно.
Тиймээс, Байгалийн цуврал элементүүдэд ижил валентын электрон тохиргоотой атомууд байнга тохиолддог. Энэ бол электрон бүрхүүлийн ижил төстэй байдлын зарчим юм.
Энэ зүй тогтлын хэлбэрийг илчлэхийг хичээцгээе. Үүнийг хийхийн тулд бид таны хийсэн байгалийн цуврал элементүүдийг ашиглах болно.

NRE нь валентын электрон томъёо нь 1-тэй тэнцүү устөрөгчөөс эхэлдэг с 1 . Ижил төстэй валентийн тохиргоог хайж олохын тулд бид ердийн валентын электрон томъёогоор элементүүдийн урд байрлах байгалийн цуврал элементүүдийг таслав. ns 1 (өөрөөр хэлбэл литийн өмнө, натрийн өмнө гэх мэт). Бид элементүүдийн "үе" гэж нэрлэгддэг зүйлсийг хүлээн авсан. Хүснэгтийн мөрүүд болохын тулд үүссэн "үе"үүдийг нэмье (Зураг 6.20-ыг үз). Үүний үр дүнд хүснэгтийн эхний хоёр баганын атомууд л ийм электрон тохиргоотой байх болно.

Хүснэгтийн бусад баганад валентын электрон тохиргооны ижил төстэй байдалд хүрэхийг хичээцгээе. Үүнийг хийхийн тулд бид 6, 7-р үеийн 58 - 71, 90 -103 тоо бүхий элементүүдийг хайчилж авав (тэдгээр нь 4 байна. е- ба 5 е-дэд түвшний) ба тэдгээрийг ширээн доор байрлуулна. Үлдсэн элементүүдийн тэмдэглэгээг зурагт үзүүлсэн шиг хэвтээ чиглэлд шилжүүлнэ. Үүний дараа хүснэгтийн нэг баганад байгаа элементүүдийн атомууд ижил төстэй валентын тохиргоотой байх бөгөөд үүнийг ерөнхий валентын электрон томъёогоор илэрхийлж болно. ns 1 , ns 2 , ns 2 (n–1)г 1 , ns 2 (n–1)г 2 гэх мэт ns 2 np 6. Валентын ерөнхий томъёоноос гарсан бүх хазайлтыг хром ба зэсийн нэгэн адил шалтгаанаар тайлбарладаг (6.6-р зүйлийг үз).

Таны харж байгаагаар NRE-ийг ашиглан электрон бүрхүүлийн ижил төстэй зарчмыг ашигласнаар бид химийн элементүүдийг системчилж чадсан. Химийн элементүүдийн ийм системийг нэрлэдэг байгалийн, учир нь энэ нь зөвхөн байгалийн хуулиудад тулгуурладаг. Бидний хүлээн авсан хүснэгт (Зураг 6.21) нь элементүүдийн байгалийн системийг графикаар дүрслэх аргуудын нэг бөгөөд үүнийг нэрлэдэг. химийн элементүүдийн урт хугацааны хүснэгт.

ЭЛЕКТРОН БҮРСҮҮДИЙН ТӨСӨЛ БАЙДЛЫН ЗАРЧИМ, ХИМИЙН ЭЛЕМЕНТИЙН БАЙГАЛИЙН ТОГТОЛЦОО ("ҮЛЭГ" СИСТЕМ), ХИМИЙН ЭЛЕМЕНТИЙН ХҮСНЭГТ.

6.9. Химийн элементүүдийн урт хугацааны хүснэгт

Химийн элементүүдийн урт хугацааны хүснэгтийн бүтэцтэй илүү дэлгэрэнгүй танилцацгаая.
Энэ хүснэгтийн мөрүүдийг та аль хэдийн мэдэж байгаачлан элементүүдийн "үе" гэж нэрлэдэг. Цэгүүдийг 1-ээс 7 хүртэлх араб тоогоор дугаарлана. Эхний үед зөвхөн хоёр элемент байна. Тус бүр нь найман элемент агуулсан хоёр ба гурав дахь үеийг дууддаг богиноүеүүд. Тус бүр нь 18 элемент агуулсан дөрөв ба тав дахь үеийг дууддаг уртүеүүд. Тус бүр нь 32 элемент агуулсан зургаа, долдугаар үеийг дууддаг илүү уртүеүүд.
Энэ хүснэгтийн багануудыг дуудаж байна бүлгүүдэлементүүд. Бүлгийн дугаарыг А эсвэл В латин үсэг бүхий ром тоогоор тэмдэглэнэ.
Зарим бүлгийн элементүүд нь өөрийн гэсэн нийтлэг (бүлэг) нэртэй байдаг: IA бүлгийн элементүүд (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) - шүлтлэг элементүүд(эсвэл шүлтлэг металлын элементүүд); IIA бүлгийн элементүүд (Ca, Sr, Ba, Ra) - газрын шүлтлэг элементүүд(эсвэл шүлтлэг шороон металлын элементүүд)("шүлтлэг металл" ба шүлтлэг шороон метал" гэсэн нэрс нь тус тусын элементүүдээс үүссэн энгийн бодисыг хэлдэг бөгөөд элементийн бүлгийн нэр болгон ашиглаж болохгүй); VIA бүлгийн элементүүд (O, S, Se, Te, Po) - халькоген, VIIA бүлгийн элементүүд (F, Cl, Br, I, At) - галоген, VIIIA бүлгийн элементүүд (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) – үнэт хийн элементүүд.("Эрхэм хий" гэсэн уламжлалт нэр нь энгийн бодисуудад ч хамаатай)
58 - 71 (Ce - Lu) серийн дугаар бүхий хүснэгтийн доод хэсэгт ихэвчлэн байрлуулсан элементүүдийг нэрлэдэг. лантанидууд("дараах лантан") ба 90 - 103 серийн дугаартай элементүүд (Th - Lr) - актинид("актинийг дагаж"). Урт хугацааны хүснэгтийн хувилбар байдаг бөгөөд лантанид ба актинидууд нь NRE-ээс таслагдахгүй, харин хэт урт хугацаанд байрандаа үлддэг. Энэ хүснэгтийг заримдаа гэж нэрлэдэг нэмэлт урт хугацаа.
Урт хугацааны хүснэгтийг дөрөв хуваадаг блок(эсвэл хэсэг).
s-блокнийтлэг валентын электрон томъёо бүхий IA ба IIA бүлгийн элементүүдийг багтаасан болно ns 1 ба ns 2 (s-элементүүд).
p-блок-ийн нийтлэг валентын электрон томьёотой IIIA-аас VIIIA хүртэлх элементүүдийг агуулдаг ns 2 np 1-ээс ns 2 np 6 (p-элементүүд).
d-блок-ийн нийтлэг валентын электрон томьёотой IIIB-ээс IIB бүлгийн элементүүдийг багтаана ns 2 (n–1)г 1-ээс ns 2 (n–1)г 10 (d-элементүүд).
f-блоклантанид ба актинид орно. f-элементүүд).

Элементүүд с- Тэгээд х-блокууд нь А бүлэг, элементүүдийг үүсгэдэг г-блок - Химийн элементүүдийн системийн B-бүлэг. Бүгд е-элементүүд албан ёсоор IIIB бүлэгт багтдаг.
Эхний үеийн элементүүд - устөрөгч ба гели с-элементүүд болон IA болон IIA бүлэгт байрлуулж болно. Гэхдээ гелийг ихэвчлэн VIIIA бүлэгт үе дуусах элемент болгон байрлуулдаг бөгөөд энэ нь түүний шинж чанарт бүрэн нийцдэг (бусад бүх төрлийн гелий гэх мэт) энгийн бодисуудЭнэ бүлгийн элементүүдээр үүсгэгдсэн хий юм. Устөрөгчийг ихэвчлэн VIIA бүлэгт оруулдаг, учир нь түүний шинж чанар нь шүлтлэг элементүүдээс илүү галогентэй илүү ойр байдаг.
Системийн үе бүр нь атомуудын валентын тохиргоотой элементээс эхэлдэг ns 1, учир нь эдгээр атомуудаас дараагийн электрон давхарга үүсэх нь эхэлж, атомын валентийн тохиргоотой элементээр төгсдөг. ns 2 np 6 (эхний үеэс бусад). Энэ нь үе бүрийн атомууд дээр электроноор дүүрсэн энергийн диаграмм дахь дэд түвшний бүлгүүдийг тодорхойлоход хялбар болгодог (Зураг 6.22). Зураг 6.4-т хийсэн хуулбарт үзүүлсэн бүх дэд түвшнийг ашиглан энэ ажлыг гүйцэтгээрэй. Зураг 6.22-т онцолсон дэд түвшингүүд (бүрэн бөглөхөөс бусад). г- Тэгээд е-дэд түвшин) нь тухайн үеийн бүх элементийн атомуудын валент юм.
Үе үе дэх харагдах байдал с-, х-, г- эсвэл е-элементүүд нь дүүргэх дараалалд бүрэн нийцдэг с-, х-, г- эсвэл е- электронуудын дэд түвшин. Элементүүдийн системийн энэ онцлог нь тухайн элементийг багтаасан үе ба бүлгийг мэдэхийн тулд түүний валентийн электрон томъёог нэн даруй бичих боломжийг олгодог.

ХИМИЙН ЭЛЕМЕНТ, БЛОК, ҮЕ, БҮЛЭГ, ШҮТЛИЙН ЭЛЕМЕНТ, ДЭЛХИЙН ШҮТЛЭГ ЭЛЕМЕНТ, ХАЛКОГЕН, ГАЛОГЕН, ХИЙГИЙН ЭЛЕМЕНТ, ЛАНТАНОЙД, АКТИНОИДИЙН УРТ ЦАГИЙН ХҮСНЭГТ.
Элементүүдийн атомуудын ерөнхий валентын электрон томьёог бичнэ үү a) IVA ба IVB бүлгүүд, б) IIIA ба VIIB бүлгүүд?
2. А ба В бүлгийн элементүүдийн атомуудын электрон тохиргоонд юу нийтлэг байдаг вэ? Тэд юугаараа ялгаатай вэ?
3. a)-д хэдэн бүлэг элемент орсон бэ? с-блок, б) Р-блок, в) г- блоклох уу?
4. Дэд түвшний энергийг нэмэгдүүлэх чиглэлд 30-р зургийг үргэлжлүүлж, 4, 5, 6-р үед электроноор дүүрсэн дэд түвшний бүлгүүдийг сонго.
5. А) кальци, б) фосфор, в) титан, г) хлор, д) натрийн атомын валентын дэд түвшинг жагсаа. 6. s-, p- ба d-элементүүд бие биенээсээ хэрхэн ялгаатай болохыг томъёол.
7. Атом ямар ч элементэд хамаарах нь яагаад энэ атомын массаар бус харин цөм дэх протоны тоогоор тодорхойлогддогийг тайлбарла.
8. Лити, хөнгөн цагаан, стронци, селен, төмөр, хар тугалганы атомуудын хувьд валент, бүрэн ба товчилсон электрон томьёо гаргаж, валентын дэд түвшний энергийн диаграммыг зурна. 9. Дараах валентын электрон томьёотой ямар элемент тохирдог атомууд: 3 с 1 , 4с 1 3г 1 , 2с 2 2 х 6 , 5с 2 5х 2 , 5с 2 4г 2 ?

6.10. Атомын электрон томъёоны төрлүүд. Тэдний эмхэтгэлийн алгоритм

Өөр өөр зорилгоор бид атомын бүрэн эсвэл валентын тохиргоог мэдэх хэрэгтэй. Эдгээр цахим тохиргоо бүрийг томьёо болон энергийн диаграмаар хоёуланг нь илэрхийлж болно. Тэр бол, атомын бүрэн электрон тохиргооилэрхийлсэн атомын бүрэн электрон томъёо, эсвэл атомын бүрэн энергийн диаграм. Эргээд, атомын валентын электрон тохиргооилэрхийлсэн валент(эсвэл ихэвчлэн нэрлэдэг шиг " богино ") атомын электрон томъёо, эсвэл атомын валентын дэд түвшний диаграмм(Зураг 6.23).

Өмнө нь бид элементүүдийн дарааллын дугаарыг ашиглан атомын электрон томьёог хийдэг байсан. Үүний зэрэгцээ бид эрчим хүчний диаграммын дагуу дэд түвшинг электроноор дүүргэх дарааллыг тодорхойлсон: 1 с, 2с, 2х, 3с, 3х, 4с, 3г, 4х, 5с, 4г, 5х, 6с, 4е, 5г, 6х, 7сгэх мэт. Зөвхөн цахим томьёог бүрэн бичиж авснаар бид валентийн томъёог бичиж болно.
Химийн элементүүдийн систем дэх элементийн байрлалд тулгуурлан, үе бүлгийн координатын дагуу хамгийн их хэрэглэгддэг атомын валентын электрон томъёог бичих нь илүү тохиромжтой.
Үүнийг элементүүдэд хэрхэн яаж хийхийг нарийвчлан авч үзье с-, х- Тэгээд г- блокууд.
Элементүүдийн хувьд с-Атомын блок валентын электрон томъёо нь гурван тэмдэгтээс бүрдэнэ. Ерөнхийдөө үүнийг дараах байдлаар бичиж болно.

Эхний ээлжинд (том эсийн оронд) хугацааны дугаар (эдгээрийн үндсэн квант тоотой тэнцүү) байна. с-электронууд), гурав дахь нь (дээд бичвэрт) - бүлгийн тоо (валент электронуудын тоотой тэнцүү). Магнийн атомыг жишээ болгон авч үзвэл (3-р үе, IIA бүлэг) бид дараахь зүйлийг авна.

Элементүүдийн хувьд х- атомын блок валентын электрон томъёо нь зургаан тэмдэгтээс бүрдэнэ.

Энд том нүднүүдийн оронд хугацааны дугаарыг бас тавьдаг (эдгээрийн үндсэн квант тоотой тэнцүү). с- Тэгээд х-электронууд), бүлгийн дугаар (валент электронуудын тоотой тэнцүү) нь дээд үсгийн нийлбэртэй тэнцүү болж хувирдаг. Хүчилтөрөгчийн атомын хувьд (2-р үе, VIA бүлэг) бид дараахь зүйлийг авна.

2с 2 2х 4 .

Ихэнх элементийн валентын электрон томъёо гблокийг дараах байдлаар бичиж болно.

Өмнөх тохиолдлуудын адил энд эхний нүдний оронд хугацааны дугаарыг (эдгээрийн үндсэн квант тоотой тэнцүү) тавина. с- электронууд). Эдгээрийн үндсэн квант тоо учраас хоёр дахь нүдэнд байгаа тоо нэгээр бага болж байна г- электронууд. Энд байгаа бүлгийн дугаар нь индексүүдийн нийлбэртэй тэнцүү байна. Жишээ нь титаны валентын электрон томъёо (4-р үе, IVB бүлэг): 4 с 2 3г 2 .

Бүлгийн дугаар нь VIB бүлгийн элементүүд болон индексүүдийн нийлбэртэй тэнцүү боловч таны санаж байгаагаар валент дээр байдаг. с-Дэд түвшин нь зөвхөн нэг электронтой, ерөнхий валентийн электрон томъёо ns 1 (n–1)г 5 . Тиймээс, жишээлбэл молибдений (5-р үе) валентын электрон томъёо нь 5 байна с 1 4г 5 .
Мөн алт (6-р үе)>–>6 гэх мэт IB бүлгийн аль ч элементийн валентын электрон томъёог гаргахад хялбар байдаг. с 1 5г 10 , гэхдээ энэ тохиолдолд та үүнийг санах хэрэгтэй г- энэ бүлгийн элементүүдийн атомуудын электронууд валент хэвээр байгаа бөгөөд тэдгээрийн зарим нь химийн холбоо үүсгэхэд оролцдог.
IIB бүлгийн элементийн атомуудын ерөнхий валентын электрон томъёо нь - ns 2 (n – 1)г 10 . Тиймээс цайрын атомын валентын электрон томъёо нь 4 байна с 2 3г 10 .
Ерөнхий дүрмүүдЭхний гурвалын элементүүдийн (Fe, Co, Ni) валентын электрон томъёонууд бас захирагдана. VIIIB бүлгийн элемент болох төмрийн валентийн электрон томъёо 4 байна с 2 3г 6. Кобальт атом нэгтэй г- электрон илүү (4 с 2 3г 7), никель атом нь хоёр (4 с 2 3г 8).
Зөвхөн эдгээр дүрмийг ашиглан валентын электрон томьёо бичихдээ зарим атомын электрон томъёог бүрдүүлэх боломжгүй юм. г-элементүүд (Nb, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt), учир нь тэдгээрт өндөр тэгш хэмтэй электрон бүрхүүлүүд үүсэх хандлагатай байдаг тул валентын дэд түвшинг электроноор дүүргэх нь зарим нэмэлт шинж чанартай байдаг.
Валентын электрон томьёог мэддэг бол атомын бүрэн электрон томъёог бичиж болно (доороос үзнэ үү).
Ихэнхдээ, төвөгтэй бүрэн электрон томъёоны оронд тэд бичдэг товчилсон цахим томъёоатомууд. Тэдгээрийг электрон томъёонд нэгтгэхийн тулд атомын валентаас бусад бүх электроныг сонгож, тэдгээрийн тэмдэглэгээг дөрвөлжин хаалтанд байрлуулж, өмнөх элементийн сүүлийн элементийн атомын электрон томъёонд харгалзах электрон томъёоны хэсгийг байрлуулна. үе (эрхэм хий үүсгэдэг элемент) энэ атомын тэмдэгээр солигдоно.

Төрөл бүрийн электрон томъёоны жишээг 14-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 14 Атомын электрон томъёоны жишээ

Цахим томъёо

товчилсон

Валент

1с 2 2с 2 2х 3

2с 2 2х 3

2с 2 2х 3

1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 5

3с 2 3х 5

3с 2 3х 5

1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 6 4с 2 3г 5

4с 2 3г 5

4с 2 3г 5

1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 6 3г 10 4с 2 4х 3

4с 2 4х 3

4с 2 4х 3

1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 6 3г 10 4с 2 4х 6

4с 2 4х 6

4с 2 4х 6

Атомын электрон томъёог бүрдүүлэх алгоритм (иодын атомын жишээн дээр)


үйл ажиллагаа

Үйл ажиллагаа

Үр дүн

Элементүүдийн хүснэгтэд атомын координатыг тодорхойл.

5-р үе, VIIA бүлэг

Валентын электрон томъёог бичнэ үү.

5с 2 5х 5

Дотоод электронуудын тэмдэглэгээг дэд түвшнийг дүүргэх дарааллаар нэмнэ.

1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 6 4с 2 3г 10 4х 6 5с 2 4г 10 5х 5

Бүрэн дүүргэсэн энергийн бууралтыг харгалзан үзнэ г- Тэгээд е- дэд түвшний, бүрэн цахим томьёог бичнэ үү.

Валент электронуудыг тэмдэглэ.

1с 2 2с 2 2х 6 3с 2 3х 6 3г 10 4с 2 4х 6 4г 10 5с 2 5х 5

Өмнөх үнэт хийн атомын электрон тохиргоог сонгоно уу.

Товчилсон электрон томъёог бүгдийг нь дөрвөлжин хаалтанд нэгтгэн бичнэ үү валент бусэлектронууд.

5с 2 5х 5

Тэмдэглэл
1. 2 ба 3-р үеийн элементүүдийн хувьд гурав дахь үйлдлийг (дөрөв дэхгүйгээр) нэн даруй бүрэн цахим томъёонд хүргэдэг.
2. (n – 1)г 10 - IB бүлгийн элементүүдийн атомуудад электронууд валент хэвээр байна.

БҮРЭН ЦАХИМ ТОМЪЁО, ВАЛЕНЦИЙН ЭЛЕКТРОН ТОМЪЁО, товчилсон ЭЛЕКТРОН ТОМЪЁО, АТОМЫН ЦАХИМ ТОМЪЁОГ БҮРДҮҮЛЭХ АЛГОРИТМ.
1. Элементийн атомын валентын электрон томьёог зохио a) гурав дахь А бүлгийн хоёрдугаар үе, б) хоёрдугаар А бүлгийн гуравдугаар үе, в) дөрөв дэх үедөрөв дэх А бүлэг.
2. Магни, фосфор, кали, төмөр, бром, аргон атомуудын товчилсон электрон томьёо гарга.

6.11. Химийн элементүүдийн богино хугацааны хүснэгт

Байгалийн элементүүдийн системийг нээснээс хойш 100 гаруй жилийн хугацаанд энэ системийг графикаар тусгасан хамгийн олон зуун хүснэгтийг санал болгосон. Эдгээрээс урт хугацааны хүснэгтээс гадна Д.И.Менделеевийн элементүүдийн богино хугацааны хүснэгт гэж нэрлэгддэг хүснэгтийг хамгийн өргөн ашигладаг. Хэрэв IB бүлгийн элементүүдийн өмнө 4, 5, 6, 7-р үеийг зүсэж, салгаж, үүссэн мөрүүдийг бидэнтэй ижил аргаар нэмбэл богино хугацааны хүснэгтийг урт хугацааны хүснэгтээс олж авна. өмнөх үеүүдийг нэмсэн. Үр дүнг Зураг 6.24-т үзүүлэв.

Лантанид ба актинидыг энд үндсэн ширээний доор байрлуулна.

IN бүлгүүдЭнэ хүснэгтэд атомууд нь байдаг элементүүдийг агуулдаг ижил тооны валентийн электронуудЭдгээр электронууд ямар тойрог замд байгаа нь хамаагүй. Тиймээс хлорын элементүүд (метал бус бодис үүсгэдэг ердийн элемент; 3 с 2 3х 5) ба манган (металл үүсгэгч элемент; 4 с 2 3г 5), электрон бүрхүүлийн ижил төстэй байдлыг эзэмшдэггүй тул энд ижил долоо дахь бүлэгт багтана. Ийм элементүүдийг ялгах хэрэгцээ нь бүлгүүдэд ялгах шаардлагатай болдог дэд бүлгүүд: гол- урт хугацааны хүснэгтийн А бүлгийн аналогууд ба сөрөг нөлөөВ бүлгийн аналогууд юм. Зураг 34-т үндсэн дэд бүлгүүдийн элементүүдийн тэмдэглэгээг зүүн тийш, хоёрдогч дэд бүлгүүдийн элементүүдийн тэмдэглэгээг баруун тийш шилжүүлэв.
Үнэн бол хүснэгтэд байгаа элементүүдийн ийм зохицуулалт нь давуу талтай, учир нь энэ нь атомын валентийн чадварыг голчлон тодорхойлдог валентийн электронуудын тоо юм.
Урт хугацааны хүснэгтэд атомын электрон бүтцийн хуулиуд, энгийн бодис, нэгдлүүдийн шинж чанаруудын элементүүдийн бүлгүүдийн өөрчлөлтийн ижил төстэй байдал, зүй тогтол, атом, энгийн бодис, нэгдлүүдийг тодорхойлдог олон тооны физик хэмжигдэхүүний тогтмол өөрчлөлтийг тусгасан болно. бүхэл бүтэн элементүүдийн систем болон бусад олон. Богино хугацааны хүснэгт нь энэ тал дээр тийм ч тохиромжтой биш юм.

БОГИНО ХУГАЦААНЫ ХҮСНЭГТ, ҮНДСЭН ДЭД БҮЛЭГ, ХОЁРДАГЧ ДЭД БҮЛГҮҮД.
1. Байгалийн цуваа элементүүдээс бүтээсэн урт хугацааны хүснэгтээ богино хугацааны хүснэгт болгон хөрвүүл. Урвуу хувиргалтыг гүйцэтгэнэ.
2. Богино хугацааны хүснэгтийн нэг бүлгийн элементийн атомуудын ерөнхий валентын электрон томъёог гаргаж болох уу? Яагаад?

6.12. Атомын хэмжээ. Орбитын радиус

.

Атом нь тодорхой хил хязгааргүй байдаг. Тусгаарлагдсан атомын хэмжээ хэд гэж тооцогддог вэ? Атомын цөм нь электрон бүрхүүлээр хүрээлэгдсэн бөгөөд бүрхүүл нь электрон үүлнээс тогтдог. EO-ийн хэмжээ нь радиусаар тодорхойлогддог r oo. Гаднах давхарга дахь бүх үүл нь ойролцоогоор ижил радиустай байдаг. Тиймээс атомын хэмжээг энэ радиусаар тодорхойлж болно. гэж нэрлэдэг атомын тойрог замын радиус(r 0).

Атомуудын тойрог замын радиусын утгыг Хавсралт 5-д өгсөн болно.
ЭО-ын радиус нь цөмийн цэнэг болон энэ үүлийг үүсгэгч электрон аль тойрог замд байрлаж байгаагаас хамаарна. Иймээс атомын тойрог замын радиус нь мөн эдгээр шинж чанаруудаас хамаардаг.
Устөрөгч ба гелийн атомын электрон бүрхүүлийг авч үзье. Устөрөгчийн атом ба гелийн атомын аль алинд нь электронууд 1 дээр байрладаг с-АО, хэрэв эдгээр атомуудын цөмийн цэнэг ижил байсан бол тэдгээрийн үүл ижил хэмжээтэй байх байсан. Гэхдээ гелийн атомын цөмийн цэнэг устөрөгчийн атомын цөмийн цэнэгээс хоёр дахин их байна. Кулоны хуулийн дагуу гелийн атомын электрон тус бүрд үйлчлэх таталцлын хүч нь устөрөгчийн атомын цөмд электрон татах хүчнээс хоёр дахин их байна. Тиймээс гелийн атомын радиус нь устөрөгчийн атомын радиусаас хамаагүй бага байх ёстой. Энэ бол үнэн: r 0 (Тэр) / r 0 (H) \u003d 0.291 E / 0.529 E 0.55.
Лити атом нь 2-т гаднах электронтой с-АО, өөрөөр хэлбэл, хоёрдугаар давхаргын үүл үүсгэдэг. Мэдээжийн хэрэг, түүний радиус илүү том байх ёстой. Үнэхээр: r 0 (Li) = 1.586 E.
Хоёр дахь үеийн үлдсэн элементүүдийн атомууд нь гадаад электронуудтай (ба 2 с, ба 2 х) нь ижил хоёр дахь электрон давхаргад байрладаг бөгөөд эдгээр атомуудын цөмийн цэнэг серийн дугаар нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Электронууд цөмд илүү хүчтэй татагддаг бөгөөд байгалийн жамаар атомын радиус багасдаг. Бид бусад үеийн элементүүдийн атомуудын хувьд эдгээр аргументуудыг давтаж болох боловч нэг тодруулгатайгаар: тойрог замын радиус нь зөвхөн дэд түвшин бүрийг дүүргэх үед л монотон буурдаг.
Гэхдээ хэрэв бид нарийн ширийн зүйлийг үл тоомсорловол элементүүдийн систем дэх атомын хэмжээ өөрчлөгдөх ерөнхий шинж чанар нь дараах байдалтай байна: цувралын дугаар нэмэгдэхийн хэрээр атомын тойрог замын радиус буурч, бүлгийн хувьд. тэд нэмэгддэг. Хамгийн том атом нь цезийн атом, хамгийн жижиг нь гелий атом боловч химийн нэгдлүүдийг (гели ба неон үүсгэдэггүй) элементүүдийн атомуудаас хамгийн жижиг нь фторын атом юм.
Лантанидын дараа орших байгалийн цувралд багтдаг ихэнх элементийн атомууд нь ерөнхий хуулиудад үндэслэн тойрог замын радиус нь төсөөлж байснаас арай бага байдаг. Энэ нь элементүүдийн системд лантан ба гафни хоёрын хооронд 14 лантанид байрладаг бөгөөд үүний үр дүнд гафни атомын цөмийн цэнэг 14 байдагтай холбоотой юм. длантанаас илүү. Иймээс эдгээр атомын гаднах электронууд нь лантанид байхгүй үед татагдахаас илүү цөмд илүү хүчтэй татагддаг (энэ нөлөөг ихэвчлэн "лантанидын агшилт" гэж нэрлэдэг).
VIIIA бүлгийн элементийн атомаас IA бүлгийн элементийн атом руу шилжих үед тойрог замын радиус огцом нэмэгддэг болохыг анхаарна уу. Үүний үр дүнд бидний үе бүрийн эхний элементүүдийн сонголт (§ 7-г үзнэ үү) зөв болсон.

АТОМЫН ТОГЛОЛТЫН РАДИУС, ЭЛЕМЕНТИЙН СИСТЕМИЙН ӨӨРЧЛӨЛТ.
1. Хавсралт 5-д өгөгдсөн өгөгдлийн дагуу атомын тойрог замын радиус нь элементийн серийн дугаараас хамаарах элементүүдийг график цаасан дээр зурна. З 1-ээс 40. Хэвтээ тэнхлэгийн урт нь 200 мм, босоо тэнхлэгийн урт нь 100 мм.
2. Үүссэн тасархай шугамын харагдах байдлыг хэрхэн тодорхойлох вэ?

6.13. Атомын иончлолын энерги

Хэрэв та атом дахь электронд нэмэлт энерги өгвөл (та үүнийг хэрхэн хийхийг физикийн курсээс сурах болно) электрон өөр AO руу очиж болно, өөрөөр хэлбэл атом нь төгсгөл болно. сэтгэл хөдөлсөн байдал. Энэ төлөв тогтворгүй бөгөөд электрон бараг тэр даруй анхны төлөвтөө буцаж, илүүдэл энерги ялгарах болно. Гэвч хэрэв электронд өгөх энерги хангалттай том бол электрон атомаас бүрэн салж, харин атом ионжуулсан, өөрөөр хэлбэл энэ нь эерэг цэнэгтэй ион болж хувирдаг ( катион). Үүнийг хийхэд шаардагдах энергийг нэрлэдэг атомын иончлолын энерги(ЭМөн).

Нэг атомаас электроныг салгаж, үүнд шаардагдах энергийг хэмжих нь нэлээд хэцүү байдаг тул үүнийг практикт тодорхойлж, ашигладаг. молийн иончлолын энерги(E ба м).

Молийн иончлолын энерги нь 1 моль атомаас (атом бүрээс нэг электрон) 1 моль электроныг салгахад шаардагдах хамгийн бага энерги хэд болохыг харуулдаг. Энэ утгыг ихэвчлэн моль тутамд киложоулаар хэмждэг. Ихэнх элементүүдийн хувьд эхний электроны молийн иончлолын энергийн утгыг Хавсралт 6-д өгсөн болно.
Атомын иончлолын энерги нь элементийн систем дэх элементийн байрлалаас хэрхэн хамаардаг, өөрөөр хэлбэл бүлэг болон хугацаанд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?
Физик утгаараа иончлолын энерги нь атомаас электроныг атомаас хязгааргүй зайд шилжүүлэх үед электроныг атом руу татах хүчийг даван туулахын тулд зарцуулах ёстой ажилтай тэнцүү юм.

Хаана qэлектроны цэнэг, Qэлектроныг зайлуулсны дараа үлдсэн катионы цэнэг ба r o нь атомын тойрог замын радиус юм.

БА q, Мөн Qтогтмол утгууд бөгөөд электроныг салгах ажил гэж дүгнэж болно А, мөн түүнтэй хамт иончлолын энерги Эба, атомын тойрог замын радиустай урвуу пропорциональ байна.
Хавсралт 5 ба 6-д өгөгдсөн янз бүрийн элементийн атомуудын тойрог замын радиус ба иончлолын энергийн харгалзах утгуудад дүн шинжилгээ хийсний дараа эдгээр утгуудын хоорондын хамаарал пропорциональтай ойролцоо боловч бага зэрэг байгааг харж болно. түүнээс ялгаатай. Бидний дүгнэлт туршилтын өгөгдөлтэй таарахгүй байгаагийн шалтгаан нь бид олон чухал хүчин зүйлийг харгалздаггүй маш бүдүүлэг загвар ашигласантай холбоотой юм. Гэхдээ энэ бүдүүлэг загвар ч гэсэн тойрог замын радиус нэмэгдэх тусам атомын иончлох энерги буурч, эсрэгээр радиус буурах тусам нэмэгддэг гэсэн зөв дүгнэлт гаргах боломжийг бидэнд олгосон.
Серийн дугаар нэмэгдэхийн хэрээр атомын тойрог замын радиус багасдаг тул иончлолын энерги нэмэгддэг. Бүлэгт атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр атомуудын тойрог замын радиус нь дүрмээр нэмэгдэж, иончлолын энерги буурдаг. Хамгийн их молийн иончлолын энерги нь хамгийн жижиг атомууд болох гелийн атомуудад (2372 кЖ/моль), химийн холбоо үүсгэх чадвартай атомуудаас фторын атомуудад (1681 кЖ/моль) байдаг. Хамгийн жижиг нь хамгийн том атомууд болох цезийн атомуудад зориулагдсан (376 кЖ/моль). Элементүүдийн системд иончлолын энергийг нэмэгдүүлэх чиглэлийг дараах байдлаар бүдүүвчээр харуулж болно.

Химийн хувьд иончлолын энерги нь атомын "өөрийн" электроныг өгөх хандлагыг тодорхойлох нь чухал юм: иончлолын энерги их байх тусам атом электрон өгөх хандлага бага байдаг ба эсрэгээр.

Элементүүдийн систем дэх өдөөгдсөн төлөв, иончлол, катион, иончлолын энерги, молийн иончлолын энерги, иончлолын энергийн өөрчлөлт.
1. Хавсралт 6-д өгсөн өгөгдлүүдийг ашиглан нийт масс 1 г натрийн атомуудаас нэг электроныг салгахад хэр их энерги зарцуулах шаардлагатайг тодорхойл.
2. Хавсралт 6-д өгсөн өгөгдлүүдийг ашиглан 3 г масстай бүх натрийн атомаас нэг электроныг салгахад ижил масстай бүх калийн атомаас хэд дахин их энерги зарцуулах шаардлагатайг тодорхойл. Энэ харьцаа яагаад ижил атомуудын молийн иончлолын энергийн харьцаанаас ялгаатай вэ?
3. Хавсралт 6-д өгөгдсөн өгөгдлийн дагуу элементийн молийн иончлолын энергийн серийн дугаараас хамаарлыг графикаар зур. З 1-ээс 40 хүртэл. Графикийн хэмжээсүүд нь өмнөх догол мөрийн даалгавартай ижил байна. Энэ график нь элементүүдийн системийн "үе"-ийн сонголттой тохирч байгаа эсэхийг харна уу.

6.14. Электрон ойрын энерги

.

Атомын хоёр дахь чухал энергийн шинж чанар электрон ойрын энерги(ЭХамт).

Практикт иончлолын энергийн нэгэн адил харгалзах молийн хэмжигдэхүүнийг ихэвчлэн ашигладаг. молийн электрон ойрын энерги().

Молийн электрон ойрын энерги нь нэг моль саармаг атомд (атом бүрт нэг электрон) нэг моль электрон нэмэхэд ямар энерги гарахыг харуулдаг. Молийн иончлолын энергийн нэгэн адил энэ хэмжигдэхүүнийг моль тутамд киложоулаар хэмждэг.
Эхлээд харахад энэ тохиолдолд энерги ялгарах ёсгүй юм шиг санагдаж магадгүй, учир нь атом нь төвийг сахисан бөөмс бөгөөд төвийг сахисан атом ба сөрөг цэнэгтэй электронуудын хооронд электростатик таталцлын хүч байдаггүй. Эсрэгээр, атом руу ойртоход электрон нь электрон бүрхүүлийг үүсгэдэг ижил сөрөг цэнэгтэй электронуудаар түлхэгдэх ёстой юм шиг санагддаг. Үнэндээ энэ нь үнэн биш юм. Та атомын хлортой харьцаж байсан эсэхээ санаарай. Мэдээж үгүй. Эцсийн эцэст энэ нь зөвхөн маш өндөр температурт л байдаг. Илүү тогтвортой молекул хлор нь байгальд бараг байдаггүй - шаардлагатай бол химийн урвалын тусламжтайгаар олж авах шаардлагатай. Мөн та натрийн хлорид (нийтлэг давс) -тай байнга харьцах хэрэгтэй. Эцсийн эцэст, хоолны давс нь өдөр бүр хоол хүнсээр хооллодог. Мөн энэ нь байгальд нэлээд түгээмэл байдаг. Эцсийн эцэст, ширээний давс нь хлоридын ион, өөрөөр хэлбэл тус бүр нэг "нэмэлт" электроныг хавсаргасан хлорын атомуудыг агуулдаг. Хлоридын ионы ийм тархалтын нэг шалтгаан нь хлорын атомууд электрон хавсаргах хандлагатай байдаг, өөрөөр хэлбэл хлорын атом ба электронуудаас хлоридын ион үүсэх үед энерги ялгардаг.
Эрчим хүч ялгарах шалтгаануудын нэг нь танд аль хэдийн мэдэгдэж байгаа бөгөөд энэ нь дан цэнэгтэй шилжих үед хлорын атомын электрон бүрхүүлийн тэгш хэмийн өсөлттэй холбоотой юм. анион. Үүний зэрэгцээ, таны санаж байгаагаар эрчим хүч 3 х- дэд түвшний бууралт. Өөр илүү төвөгтэй шалтгаанууд байдаг.
Электрон ойрын энергийн утгад хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлдөг тул элементийн систем дэх энэ утгын өөрчлөлтийн шинж чанар нь иончлолын энергийн өөрчлөлтийн шинж чанараас хамаагүй илүү төвөгтэй байдаг. Хавсралт 7-д өгсөн хүснэгтэд дүн шинжилгээ хийснээр та үүнд итгэлтэй байж болно. Гэхдээ энэ хэмжигдэхүүний утга нь юуны түрүүнд иончлолын энергийн утгатай ижил электростатик харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогддог тул түүний систем дэх өөрчлөлт. элементүүдийн (хамгийн багадаа А- бүлэгт) in ерөнхий утгаарааиончлолын энергийн өөрчлөлттэй төстэй, өөрөөр хэлбэл бүлэг дэх электроны хамаарлын энерги буурч, үе шатанд өсдөг. Энэ нь фтор (328 кЖ/моль) ба хлорын (349 кЖ/моль) атомуудад хамгийн их байдаг. Элементүүдийн систем дэх электрон ойрын энергийн өөрчлөлтийн шинж чанар нь иончлолын энергийн өөрчлөлтийн шинж чанартай төстэй, өөрөөр хэлбэл электрон ойрын энергийн өсөлтийн чиглэлийг схемээр дараах байдлаар илэрхийлж болно.

2. Өмнөх даалгавруудын адил хэвтээ тэнхлэгийн дагуух ижил масштабаар элементийн атомуудын серийн дугаараас электрон ойрын молийн энергийн хамаарлыг зур. З 7 програмыг ашиглан 1-ээс 40 хүртэл.
3. Юу физик утгаэлектроны сөрөг энергитэй юу?
4. Яагаад 2-р үеийн бүх элементийн атомуудаас зөвхөн бериллий, азот, неонууд электрон ойрын молийн энергийн сөрөг утгатай байдаг вэ?

6.15. Атомуудын электрон өгөх, авах хандлага

Атомын өөрийгөө хандивлах, гадаад электрон хүлээн авах хандлага нь түүний энергийн шинж чанараас (иончлолын энерги ба электроны ойрын энерги) хамаардаг гэдгийг та аль хэдийн мэдэж байгаа. Ямар атомууд электроноо өгөх, аль нь үл таних хүмүүсийг хүлээж авах хандлагатай байдаг вэ?
Энэ асуултад хариулахын тулд элементүүдийн систем дэх эдгээр налуугийн өөрчлөлтийн талаар бидний мэддэг бүх зүйлийг 15-р хүснэгтэд нэгтгэн харуулъя.

Хүснэгт 15

Одоо атом хэдэн электрон өгч чадахыг бодоорой.
Нэгдүгээрт, дотор химийн урвалҮлдсэнийг нь өгөх нь энергийн хувьд туйлын тааламжгүй байдаг тул атом зөвхөн валентийн электроныг өгч чадна. Хоёрдугаарт, атом нь зөвхөн эхний электроныг (хэрэв налуу бол) "амархан" өгдөг бол хоёр дахь электроныг илүү хэцүү (2-3 удаа), гурав дахь нь илүү хэцүү (4-5 удаа) өгдөг. Тиймээс, атом нь нэг, хоёр, бүр бага гурван электроныг өгч чаддаг.
Атом хэдэн электрон хүлээн авах боломжтой вэ?
Нэгдүгээрт, химийн урвалын үед атом зөвхөн валентын дэд түвшинд электрон хүлээн авах боломжтой. Хоёрдугаарт, энерги ялгарах нь эхний электроныг залгахад л тохиолддог (мөн энэ нь үргэлж тийм байдаггүй). Хоёр дахь электроныг нэмэх нь энергийн хувьд үргэлж тааламжгүй байдаг бөгөөд гурав дахь нь бүр ч илүү байдаг. Гэсэн хэдий ч, атом нэг, хоёр, (маш ховор) гурван электрон нэмж болно, дүрэм ёсоор, энэ нь түүний валентийн дэд түвшинг нөхөхөд дутагдалтай байдаг.
Атомыг ионжуулж, хоёр, гурав дахь электроныг холбоход зарцуулсан энергийн зардлыг химийн холбоо үүсэх үед ялгарах энергиэр нөхдөг. 4. Кали, кальци, скандийн атомууд электроноо өгөхөд тэдгээрийн электрон бүрхүүл хэрхэн өөрчлөгддөг вэ? Электроныг атомаар эргүүлэх тэгшитгэл, атом, ионы товчилсон электрон томъёог өг.
5. Хлор, хүхэр, фосфорын атомууд гадны электронуудыг хавсаргахад тэдгээрийн электрон бүрхүүл хэрхэн өөрчлөгдөх вэ? Атом, ионы электрон нэмэх тэгшитгэл ба товчилсон электрон томъёог өг.
6. Хавсралт 7-г ашиглан нийт масс 1 г бүх натрийн атомуудад электронууд нэгдэх үед ямар энерги ялгарахыг тодорхойл.
7. Хавсралт 7-г ашиглан 0.1 моль Br– ионоос "нэмэлт" электроныг салгахад ямар энерги зарцуулах ёстойг тодорхойлно уу?

Швейцарийн физикч В.Паули 1925 онд нэг тойрог замд атомын эсрэг (антипараллель) спинтэй хоёроос илүү электрон байж болохгүй, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь эргэлдэж чадах тийм шинж чанартай болохыг тогтоожээ. Цагийн зүүний дагуу эсвэл цагийн зүүний эсрэг электроныг өөрийн төсөөллийн тэнхлэгийн эргэн тойронд эргүүлэх гэж нөхцөлт байдлаар илэрхийлнэ. Энэ зарчмыг Паули зарчим гэж нэрлэдэг.

Хэрэв тойрог замд нэг электрон байгаа бол үүнийг хосгүй гэж нэрлэдэг, хэрэв хоёр байвал эдгээр нь хосолсон электронууд, өөрөөр хэлбэл эсрэг эргэлттэй электронууд юм.

Зураг 5-д энергийн түвшинг дэд түвшинд хуваах диаграммыг үзүүлэв.

S-орбитал нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг. Устөрөгчийн атомын электрон (s = 1) энэ тойрог замд байрладаг бөгөөд хосгүй байна. Тиймээс түүний цахим томьёо буюу цахим тохиргоог дараах байдлаар бичнэ: 1s 1. Цахим томъёонд энергийн түвшний тоог үсгийн өмнөх тоогоор (1 ...) зааж өгдөг. Латин үсэгдэд түвшнийг (орбиталийн төрөл) зааж, үсгийн баруун дээд талд бичигдсэн тоо нь дэд түвшний электронуудын тоог харуулна.

Ижил s-орбитал дээр хос хосолсон хоёр электронтой Гелийн атомын хувьд энэ томъёо нь: 1s 2 байна.

Гелийн атомын электрон бүрхүүл нь бүрэн бөгөөд маш тогтвортой байдаг. Гели бол үнэт хий юм.

Хоёр дахь энергийн түвшин (n = 2) нь дөрвөн тойрог замтай: нэг с ба гурван p. Хоёр дахь түвшний s-орбитал электронууд (2s-орбиталь) нь 1s-орбитал электронуудаас (n = 2) цөмөөс хол зайд байрладаг тул илүү их энергитэй байдаг.

Ерөнхийдөө n-ийн утга бүрт нэг s-орбитал байдаг, гэхдээ түүнд тохирох хэмжээний электрон энергитэй, тиймээс n-ийн утга нэмэгдэх тусам зохих диаметртэй байдаг.

R-орбитал нь дамббелл эсвэл 8-ын дүрс хэлбэртэй байдаг. Гурван p-орбитал нь атомын цөмөөр татсан орон зайн координатын дагуу харилцан перпендикуляр байдлаар атомд байрладаг. n = 2-оос эхлэн энергийн түвшин (цахим давхарга) бүр гурван p-орбиталтай гэдгийг дахин онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. n-ийн утга өсөхөд электронууд цөмөөс хол зайд байрлах, x, y, z тэнхлэгийн дагуу чиглэсэн p-орбиталуудыг эзэлдэг.

Хоёр дахь үеийн элементүүдийн хувьд (n = 2) эхлээд нэг β-орбитал, дараа нь гурван p-орбитал дүүрнэ. Цахим томьёо 1л: 1s 2 2s 1. Электрон нь атомын цөмтэй илүү сул холбогддог тул литийн атом нь түүнийг амархан өгч чаддаг (энэ процессыг исэлдэлт гэж нэрлэдэг нь ойлгомжтой) Li + ион болж хувирдаг.

Бериллий атом Be 0-д дөрөв дэх электрон нь мөн 2s тойрог замд байрладаг: 1s 2 2s 2 . Бериллий атомын хоёр гадаад электрон амархан салдаг - Be 0 нь Be 2+ катион болж исэлддэг.

Борын атом дээр тав дахь электрон нь 2p тойрог замыг эзэлдэг: 1s 2 2s 2 2p 1. Цаашилбал, C, N, O, E атомууд нь 2p орбиталаар дүүрсэн бөгөөд энэ нь сайн хий неоноор төгсдөг: 1s 2 2s 2 2p 6.

Гурав дахь үеийн элементүүдийн хувьд Sv- ба Sp-орбиталууд тус тус дүүрсэн байна. Гурав дахь түвшний таван d-орбитал чөлөөтэй хэвээр байна:

Заримдаа атом дахь электронуудын тархалтыг харуулсан диаграммд зөвхөн энергийн түвшин тус бүрийн электронуудын тоог зааж өгсөн байдаг, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь дээр дурдсан бүрэн электрон томъёоноос ялгаатай нь химийн элементийн атомуудын товчилсон электрон томъёог бичдэг. .

Том хугацааны (дөрөв ба тав дахь) элементүүдийн хувьд эхний хоёр электрон нь 4 ба 5-р орбиталуудыг эзэлдэг: 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Тус бүрийн гурав дахь элементээс эхлэн урт хугацаа, дараагийн арван электрон өмнөх 3d- ба 4d-орбиталууд руу тус тус очно (хоёрдогч дэд бүлгийн элементүүдийн хувьд): 23 V 2, 8, 11, 2; 26 Tr 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tr 2, 8, 18, 13, 2. Дүрмээр бол өмнөх d-дэд түвшнийг дүүргэх үед гаднах (4p- ба 5p тус тус) p-дэд түвшнийг дүүргэж эхэлнэ.

Том хугацааны элементүүдийн хувьд - зургаа ба бүрэн бус долоо дахь - электрон түвшин ба дэд түвшнийг дүрмээр бол дараах байдлаар электроноор дүүргэдэг: эхний хоёр электрон гаднах β-дэд түвшинд очно: 56 Ba 2, 8, 18, 18. , 8, 2; 87Gr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; дараагийн нэг электроныг (Na ба Ac-ийн хувьд) өмнөх (p-дэд түвшин: 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 ба 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2) руу шилжүүлнэ.

Дараа нь дараагийн 14 электрон нь лантанид ба актинидын хувьд 4f ба 5f орбиталд гаднаас гурав дахь энергийн түвшинд очно.

Дараа нь хоёр дахь гаднах энергийн түвшин (d-дэд түвшин) дахин нэмэгдэж эхэлнэ: хоёрдогч дэд бүлгийн элементүүдийн хувьд: 73 Ta 2, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8.18, 32, 32.10, 2 - ба эцэст нь одоогийн түвшинг арван электроноор бүрэн дүүргэсний дараа л гаднах p-дэд түвшнийг дахин дүүргэх болно.

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

Ихэнхдээ атомын электрон бүрхүүлийн бүтцийг энерги эсвэл квант эсийг ашиглан дүрсэлсэн байдаг - тэд график гэж нэрлэгддэг электрон томъёог бичдэг. Энэ бичлэгийн хувьд дараах тэмдэглэгээг ашиглана: квант эс бүрийг нэг тойрог замд тохирох нүдээр тэмдэглэнэ; электрон бүрийг эргүүлэх чиглэлд харгалзах сумаар заана. График электрон томъёог бичихдээ хоёр дүрмийг санах хэрэгтэй: Паули зарчим, үүний дагуу нэг эсэд хоёроос илүүгүй электрон байж болно (орбитал, гэхдээ эсрэг параллель спинтэй) ба Ф.Хундын дүрэм, электронууд. чөлөөт эсүүд (орбиталууд) эзэлдэг бөгөөд тэдгээр нь эхний ээлжинд нэг нэгээр нь байрладаг бөгөөд нэгэн зэрэг ижил эргэлтийн утгатай байдаг бөгөөд зөвхөн дараа нь хосолсон боловч энэ тохиолдолд Паули зарчмын дагуу эргэх нь аль хэдийн байх болно. эсрэгээр чиглэсэн.

Эцэст нь хэлэхэд, Д.И.Менделеевийн системийн үе дэх элементүүдийн атомуудын электрон тохиргооны зураглалыг дахин авч үзье. Атомын электрон бүтцийн схемүүд нь электрон давхаргууд (энергийн түвшин) дээр электронуудын тархалтыг харуулдаг.

Гелийн атомд эхний электрон давхарга дууссан - энэ нь 2 электронтой.

Устөрөгч ба гели нь s-элементүүд бөгөөд эдгээр атомууд нь электроноор дүүрсэн s-орбиталтай байдаг.

Хоёр дахь үеийн элементүүд

Хоёр дахь үеийн бүх элементүүдийн хувьд хамгийн бага энергийн зарчим (эхний s-, дараа нь p) ба дүрмийн дагуу эхний электрон давхаргыг дүүргэж, хоёр дахь электрон давхаргын e- ба p-орбиталуудыг электронууд дүүргэнэ. Паули ба Хунд нарын (Хүснэгт 2).

Неон атомд хоёр дахь электрон давхарга дууссан - энэ нь 8 электронтой.

Хүснэгт 2 Хоёр дахь үеийн элементүүдийн атомуудын электрон бүрхүүлийн бүтэц

Ширээний төгсгөл. 2

Ли, Бе нь β-элементүүд юм.

B, C, N, O, F, Ne p-элементүүд бөгөөд эдгээр атомууд нь электроноор дүүрсэн p-орбиталтай байдаг.

Гурав дахь үеийн элементүүд

Гурав дахь үеийн элементүүдийн атомуудын хувьд эхний ба хоёр дахь электрон давхаргууд дууссан тул электронууд 3s, 3p, 3d дэд түвшнийг эзлэх боломжтой гурав дахь электрон давхарга дүүрсэн байна (Хүснэгт 3).

Хүснэгт 3 Гурав дахь үеийн элементүүдийн атомуудын электрон бүрхүүлийн бүтэц

Магнийн атом дээр 3s-электрон орбитал үүснэ. Na ба Mg нь s-элементүүд юм.

Аргон атомын гаднах давхаргад (гурав дахь электрон давхарга) 8 электрон байдаг. Гаднах давхаргын хувьд энэ нь бүрэн гүйцэд боловч нийтдээ гурав дахь электрон давхаргад та аль хэдийн мэдэж байгаачлан 18 электрон байж болно, энэ нь гурав дахь үеийн элементүүд нь дүүргэгдээгүй 3d орбиталтай гэсэн үг юм.

Al-аас Ar хүртэлх бүх элементүүд нь p-элементүүд юм. s- ба p-элементүүд нь үечилсэн системийн үндсэн дэд бүлгүүдийг бүрдүүлдэг.

Дөрөв дэх электрон давхарга нь кали, кальцийн атомууд дээр гарч ирэх ба 4s дэд түвшин дүүрсэн байна (Хүснэгт 4), учир нь энэ нь 3d дэд түвшнээс бага энергитэй байдаг. Дөрөвдүгээр үеийн элементүүдийн атомуудын график электрон томъёог хялбарчлахын тулд: 1) бид аргоны нөхцөлт график электрон томъёог дараах байдлаар тэмдэглэв.
Ар;

2) бид эдгээр атомуудад дүүргэгдээгүй дэд түвшнийг дүрслэхгүй.

Хүснэгт 4 Дөрөв дэх үеийн элементүүдийн атомуудын электрон бүрхүүлийн бүтэц

K, Ca - үндсэн дэд бүлгүүдэд багтсан s-элементүүд. Sc-ээс Zn хүртэлх атомуудын хувьд 3d дэд түвшин нь электроноор дүүрдэг. Эдгээр нь 3D элементүүд юм. Тэдгээр нь хоёрдогч дэд бүлгүүдэд багтдаг бөгөөд тэдгээр нь өмнөх гадаад электрон давхаргаар дүүрсэн, тэдгээрийг шилжилтийн элементүүд гэж нэрлэдэг.

Хром ба зэсийн атомын электрон бүрхүүлийн бүтцэд анхаарлаа хандуулаарай. Тэдгээрийн дотор 4n-ээс 3d дэд түвшин хүртэлх нэг электрон "бүтэлгүйтэл" үүсдэг бөгөөд энэ нь 3d 5 ба 3d 10 электрон тохиргооны эрчим хүчний тогтвортой байдалтай холбоотой юм.

Цайрын атомд гурав дахь электрон давхарга бүрэн дууссан - бүх 3s, 3p, 3d дэд түвшнийг дүүргэсэн бөгөөд тэдгээрт нийт 18 электрон байдаг.

Цайрын дараах элементүүдэд дөрөв дэх электрон давхарга буюу 4p дэд түвшин дүүргэгдсэн хэвээр байна: Ga-аас Kr хүртэлх элементүүд нь p-элементүүд юм.

Криптон атомын гаднах давхарга (дөрөв дэх) нь бүрэн бөгөөд 8 электронтой. Гэхдээ дөнгөж дөрөв дэх электрон давхаргад 32 электрон байж болохыг та мэдэж байгаа; криптоны атомын 4d ба 4f дэд түвшин дүүргэгдээгүй хэвээр байна.

Тав дахь үеийн элементүүд нь дараах дарааллаар дэд түвшнийг дүүргэж байна: 5s-> 4d -> 5p. Мөн 41 Nb, 42 MO гэх мэт электронуудын "алдаатай" холбоотой үл хамаарах зүйлүүд байдаг.

Зургаа ба долдугаар үеүүдэд элементүүд гарч ирнэ, өөрөөр хэлбэл гурав дахь гаднах электрон давхаргын 4f ба 5f дэд түвшнийг дүүргэж байгаа элементүүд гарч ирнэ.

4f элементүүдийг лантанид гэж нэрлэдэг.

5f-элементүүдийг актинид гэж нэрлэдэг.

Зургаа дахь үеийн элементүүдийн атом дахь электрон дэд түвшинг дүүргэх дараалал: 55 С ба 56 Ва - 6с-элементүүд;

57 Ла... 6s 2 5d 1 - 5d элемент; 58 Ce - 71 Lu - 4f элементүүд; 72 Hf - 80 Hg - 5d элементүүд; 81 Tl - 86 Rn - 6p элементүүд. Гэхдээ энд ч гэсэн электрон тойрог замыг дүүргэх дарааллыг "зөрчсөн" элементүүд байдаг бөгөөд энэ нь жишээлбэл, nf 7 ба nf 14-ийн хагас ба бүрэн дүүргэсэн f дэд түвшний илүү эрчим хүчний тогтвортой байдалтай холбоотой юм.

Атомын аль дэд түвшинд хамгийн сүүлд электронууд дүүрч байгаагаас хамааран бүх элементүүдийг таны ойлгосноор дөрвөн электрон гэр бүл буюу блокт хуваадаг (Зураг 7).

1) s-элементүүд; атомын гаднах түвшний β-дэд түвшин нь электроноор дүүрсэн; s-элементүүд нь устөрөгч, гелий, I ба II бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элементүүд;

2) p-элементүүд; атомын гаднах түвшний p-дэд түвшин нь электроноор дүүрсэн; p элементүүд нь III-VIII бүлгийн үндсэн дэд бүлгүүдийн элементүүдийг агуулдаг;

3) d-элементүүд; атомын өмнөх түвшний d-дэд түвшин электроноор дүүрсэн; d-элементүүд нь I-VIII бүлгийн хоёрдогч дэд бүлгийн элементүүд, өөрөөр хэлбэл s- ба p-элементүүдийн хооронд байрлах том хугацааны интеркалацлагдсан арван жилийн элементүүд орно. Тэдгээрийг мөн шилжилтийн элементүүд гэж нэрлэдэг;

4) f-элементүүд, атомын гурав дахь гаднах түвшний f-дэд түвшин нь электроноор дүүрсэн; Эдгээрт лантанид ба актинид орно.

1. Паули зарчмыг хүндэтгэхгүй бол юу болох вэ?

2. Хундын засаглалыг хүндэтгэхгүй бол юу болох вэ?

3. Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Ra зэрэг химийн элементүүдийн атомын электрон бүтэц, электрон томьёо, график электрон томъёоны диаграммыг хий.

4. 110-р элементийн электрон томьёог харгалзах язгуур хийн тэмдгийг ашиглан бич.

5. Электроны “бүтэлгүйтэл” гэж юу вэ? Энэ үзэгдэл ажиглагдаж буй элементүүдийн жишээг өгч, тэдгээрийн электрон томъёог бич.

6. Химийн элементийн аль нэг электрон гэр бүлд хамаарах нь хэрхэн тодорхойлогддог вэ?

7. Хүхрийн атомын электрон болон график электрон томьёог харьцуул. Юу Нэмэлт мэдээлэлсүүлчийн томъёог агуулсан уу?

Элементийн электрон томъёог бүрдүүлэх алгоритм:

1. Химийн элементүүдийн үечилсэн хүснэгтийг ашиглан атом дахь электронуудын тоог тодорхойлно D.I. Менделеев.

2. Элемент байрлах хугацааны тоогоор эрчим хүчний түвшний тоог тодорхойлох; Сүүлийн электрон түвшний электронуудын тоо нь бүлгийн дугаартай тохирч байна.

3. Орбитал дүүргэх дүрмийн дагуу түвшнийг дэд түвшин болон орбитал болгон хувааж электроноор дүүргэнэ.

Эхний түвшинд хамгийн ихдээ 2 электрон байдаг гэдгийг санах нь зүйтэй. 1s2, хоёр дахь нь - дээд тал нь 8 (хоёр сболон зургаан R: 2с 2 2х 6), гурав дахь нь - дээд тал нь 18 (хоёр с, зургаа х, мөн арав d: 3s 2 3p 6 3d 10).

  • Үндсэн квант тоо nхамгийн бага байх ёстой.
  • Эхлээд бөглөсөн с-дараа нь дэд түвшин p-, d-b f-дэд түвшин.
  • Электронууд тойрог замын энергийг өсөх дарааллаар дүүргэдэг (Клечковскийн дүрэм).
  • Дэд түвшний дотор электронууд эхлээд чөлөөт орбиталуудыг нэг нэгээр нь эзэлдэг ба үүний дараа л хосууд үүсгэдэг (Хундын дүрэм).
  • Нэг тойрог замд хоёроос илүү электрон байж болохгүй (Паули зарчим).

Жишээ.

1. Азотын электрон томъёог зохио. Азот нь үелэх хүснэгтийн 7 дугаарт ордог.

2. Аргоны электрон томьёог зохио. Тогтмол хүснэгтэд аргон 18-р байранд байна.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.

3. Хромын электрон томьёог зохио. Тогтмол хүснэгтэд хром нь 24-т байдаг.

1сек 2 2сек 2 6 3сек 2 6 4сек 1 3d 5

Цайрын энергийн диаграмм.

4. Цайрын электрон томъёог зохио. Тогтмол хүснэгтэд цайр 30 дугаарт ордог.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10

Цахим томьёоны нэг хэсэг болох 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 нь аргоны электрон томьёо гэдгийг анхаарна уу.

Цайрын электрон томъёог дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Атом дахь электроны боломжит төлөв, Клечковскийн дүрэм, Паулигийн зарчим, Хундын дүрмийн талаархи мэдлэг нь атомын электрон тохиргоог авч үзэх боломжийг олгодог. Үүний тулд цахим томъёог ашигладаг.

Цахим томьёо нь атом дахь электроны төлөвийг илэрхийлж, түүний төлөвийг тодорхойлогч үндсэн квант тоог тоогоор, тойрог замын квант тоог үсгээр илэрхийлдэг. Хэдэн электрон байгааг харуулсан тоо өгөгдсөн төлөв, электрон үүлний хэлбэрийг илэрхийлсэн үсгийн дээд талын баруун талд бичигдсэн байна.

Устөрөгчийн атомын хувьд (n \u003d 1, l \u003d 0, m \u003d 0) электрон томъёо нь: 1s 1 байна. Гелийн дараагийн элементийн хоёр электрон хоёулаа n, l, m-ийн ижил утгуудаар тодорхойлогддог бөгөөд зөвхөн спинээр ялгаатай байдаг. Гелийн атомын электрон томъёо нь ls 2 юм. Гелийн атомын электрон бүрхүүл нь бүрэн бөгөөд маш тогтвортой байдаг. Гели бол үнэт хий юм.

2-р үеийн элементүүдийн хувьд (n = 2, l = 0 эсвэл l = 1) эхлээд 2s төлөвийг, дараа нь хоёр дахь энергийн түвшний p-дэд түвшнийг дүүргэнэ.

Лити атомын электрон томъёо нь: ls 2 2s 1. 2s 1 электрон нь атомын цөмтэй бага холбогддог (Зураг 6), тиймээс литийн атом нь үүнийг амархан өгч чаддаг (энэ процессыг исэлдэлт гэж нэрлэдэг нь ойлгомжтой) Li + ион болж хувирдаг.

Цагаан будаа. 6.
Цөмөөр дамжин өнгөрөх хавтгайгаар 1s ба 2s электрон үүлний хөндлөн огтлол

Бериллий атомд дөрөв дэх электрон нь мөн 2s төлөвийг эзэлдэг: ls 2 2s 2 . Бериллий атомын гаднах хоёр электрон амархан салдаг - энэ тохиолдолд Be нь Be 2+ катион болж исэлддэг.

Борын атом нь 2p төлөвт электронтой: ls 2 2s 2 2p 1 . Дараа нь нүүрстөрөгч, азот, хүчилтөрөгч, фторын атомууд дээр (Хундын дүрмийн дагуу) 2p дэд давхарга дүүргэгдсэн бөгөөд энэ нь сайн хий неоноор төгсдөг: ls 2 2s 2 2p 6 .

Хэрэв бид тухайн дэд түвшний электронууд квант эсүүдийг нэг нэгээр нь эзэлдэг гэдгийг онцлон тэмдэглэхийг хүсвэл электрон томъёонд дэд түвшний тэмдэглэгээ нь индексийг дагалддаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн атомын электрон томъёо

3-р үеийн элементүүдийн хувьд 3s-төлөв (n = 3, l = 0) болон 3p-дэд түвшний (n = 3, l - 1) тус тус дүүргэгдсэн байна. 3d дэд түвшин (n = 3, l = 2) чөлөөтэй хэвээр байна:

Заримдаа атом дахь электронуудын тархалтыг харуулсан диаграммд зөвхөн энергийн түвшин тус бүрийн электронуудын тоог зааж өгсөн байдаг, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь дээр дурдсан бүрэн электрон томъёоноос ялгаатай нь химийн элементийн атомуудын товчилсон электрон томъёог бичдэг. Жишээлбэл:

Том хугацааны элементүүдэд (4 ба 5-р) Клечковскийн дүрмийн дагуу гаднах электрон давхаргын эхний хоёр электрон нь 4s-(n = 4, l = 0) ба 5s-төлөв (n =) -ийг тус тус эзэлдэг. 5, l = 0):

Том үе бүрийн гурав дахь элементээс эхлэн дараагийн арван электрон нь өмнөх 3d ба 4d дэд түвшинд (хажуугийн дэд бүлгийн элементүүдэд) орно.

Дүрмээр бол өмнөх d-дэд түвшнийг дүүргэх үед гаднах (4p ба 5p тус тус) p-дэд түвшнийг дүүргэж эхэлнэ.

Том хугацааны элементүүдийн хувьд - 6-р ба бүрэн бус 7-р - энергийн түвшин ба дэд түвшингүүд нь дүрмээр бол дараах байдлаар электроноор дүүрдэг: эхний хоёр электрон нь гадаад s-дэд түвшинд ордог, жишээлбэл:

дараагийн нэг электрон (La ба Ac-ийн хувьд) - өмнөх d-дэд түвшинд:

Дараа нь дараагийн 14 электрон нь лантанид ба актинидын хувьд гаднаасаа 4f ба 5f дэд түвшний гурав дахь энергийн түвшинд ордог.

Дараа нь хажуугийн дэд бүлгийн элементүүдийн хувьд гаднах энергийн хоёр дахь түвшин (d-дэд түвшин) дахин нэмэгдэж эхэлнэ.

Зөвхөн d-дэд түвшнийг арван электроноор бүрэн дүүргэсний дараа гаднах p-дэдэвшин дахин дүүрнэ.

Эцэст нь хэлэхэд, дахин бодож үзээрэй янз бүрийн арга замуудД.И.Менделеевийн хүснэгтийн үеээр элементийн атомын электрон тохиргоог харуулах.

1-р үеийн элементүүдийг авч үзье - устөрөгч ба гели.

Атомын электрон томьёо нь энергийн түвшин болон дэд түвшний электронуудын тархалтыг харуулдаг.

Атомын график электрон томьёо нь электронуудын тархалтыг зөвхөн түвшин ба дэд түвшинд төдийгүй квант эсүүдэд (атомын тойрог замд) харуулдаг.

Гелийн атомд эхний электрон давхарга дууссан - энэ нь 2 электронтой.

Устөрөгч ба гели нь s-элементүүд бөгөөд эдгээр атомуудын ls-дэд түвшин нь электроноор дүүрсэн байдаг.

2-р үеийн бүх элементүүдийн хувьд эхний электрон давхаргыг дүүргэж, электронууд нь хамгийн бага энергийн зарчим (эхний S-, дараа нь p) ба Паули ба Хундын дүрмийн дагуу 2s- ба 2p-төлөвийг дүүргэдэг. Хүснэгт 2).

Неон атомд хоёр дахь электрон давхарга дууссан - энэ нь 8 электронтой.

хүснэгт 2
2-р үеийн элементүүдийн атомуудын электрон бүрхүүлийн бүтэц


Лити Ли, бериллий Be - s-элементүүд.

Бор B, нүүрстөрөгч C, азот N, хүчилтөрөгч O, фтор F, неон Ne нь p-элементүүд бөгөөд эдгээр атомуудын p-дэд түвшин нь электроноор дүүрсэн байдаг.

3-р үеийн элементүүдийн атомуудын хувьд эхний ба хоёр дахь электрон давхаргууд дууссан тул электронууд 3s, 3p, 3d төлөвийг эзлэх боломжтой гурав дахь электрон давхарга дүүрсэн байна (Хүснэгт 3).

Хүснэгт 3
3-р үеийн элементүүдийн атомуудын электрон бүрхүүлийн бүтэц

Магнийн атомын хувьд 3-р дэд түвшин дуусна. Натри Na, магнийн Mg нь s-элементүүд юм.

Хөнгөн цагааны болон түүнийг дагасан элементүүдийн хувьд 3p дэд түвшин нь электроноор дүүрдэг.

Аргон атомын гаднах давхаргад (гурав дахь электрон давхарга) 8 электрон байдаг. Гаднах давхаргын хувьд энэ нь бүрэн, гэхдээ нийтдээ гурав дахь электрон давхаргад та аль хэдийн мэдэж байгаачлан 18 электрон байж болно, энэ нь 3-р үеийн элементүүд хоосон 3d төлөвтэй байна гэсэн үг юм.

Хөнгөн цагааны Al-аас аргон Ар хүртэлх бүх элементүүд нь p-элементүүд юм.

s- ба p-элементүүд нь үечилсэн системийн үндсэн дэд бүлгүүдийг бүрдүүлдэг.

4-р үеийн элементүүдийн атомууд - кали, кальци нь дөрөв дэх энергийн түвшинтэй, 48-дэд түвшнийг дүүргэсэн (Хүснэгт 4), учир нь Клечковскийн дүрмийн дагуу энэ нь 3d-дэд түвшнийхээс бага энергитэй байдаг.

Хүснэгт 4
4-р үеийн элементүүдийн атомуудын электрон бүрхүүлийн бүтэц


4-р үеийн элементүүдийн атомуудын график электрон томъёог хялбарчлахын тулд:

Кали К ба кальцийн Ca нь үндсэн дэд бүлгүүдэд багтдаг s-элементүүд юм. Скандиум Sc-ээс цайрын Zn хүртэлх атомуудад 3d дэд түвшин электроноор дүүрдэг. Эдгээр нь 3D элементүүд юм. Тэдгээр нь хоёрдогч дэд бүлгүүдэд багтдаг бөгөөд тэдгээр нь өмнөх гадаад электрон давхаргаар дүүрсэн, тэдгээрийг шилжилтийн элементүүд гэж нэрлэдэг.

Хром ба зэсийн атомын электрон бүрхүүлийн бүтцэд анхаарлаа хандуулаарай. Тэдгээрийн дотор 4s-ээс 3d-дэд түвшний нэг электрон "бүтэлгүйтэл" тохиолддог бөгөөд энэ нь 3d 5 ба 3d 10 электрон тохиргооны эрчим хүчний тогтвортой байдалаар тайлбарлагддаг.

Цайрын атомд энергийн гурав дахь түвшин дуусч, бүх дэд түвшнийг дүүргэсэн - 3s, 3p, 3d, нийтдээ 18 электронтой.

Цайрыг дагасан элементүүдэд эрчим хүчний дөрөв дэх түвшин буюу 4p дэд түвшин үргэлжлэн дүүрсээр байна.

Галли Га-аас криптон Kr хүртэлх элементүүд нь p-элементүүд юм.

Криптон атомын гаднах давхарга (дөрөв дэх) нь бүрэн бөгөөд 8 электронтой. Гэхдээ дөнгөж дөрөв дэх электрон давхаргад 32 электрон байж болохыг та мэдэж байгаа; криптон атомын 4d ба 4f төлөвүүд эзгүй хэвээр байна.

5-р үеийн элементүүдийн хувьд Клечковскийн дүрмийн дагуу дэд түвшнийг дараах дарааллаар бөглөнө: 5s ⇒ 4d ⇒ 5p. Мөн 41 Nb, 42 Mo, 44 ​​Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag дахь электронуудын "алдаатай" холбоотой үл хамаарах зүйлүүд байдаг.

6 ба 7-р үед f-элементүүд гарч ирдэг, өөрөөр хэлбэл гаднах энергийн гурав дахь түвшний 4f ба 5f-дэд түвшнийг тус тус дүүргэж байгаа элементүүд гарч ирдэг.

4f элементүүдийг лантанид гэж нэрлэдэг.

5f-элементүүдийг актинид гэж нэрлэдэг.

6-р үеийн элементүүдийн атом дахь электрон дэд түвшнийг дүүргэх дараалал: 55 Cs ба 56 Ba - bs-элементүүд; 57 La ...6s 2 5d 1 - 5d элемент; 58 Ce - 71 Lu - 4f элементүүд; 72 Hf - 80 Hg - 5d элементүүд; 81 Tl - 86 Rn - br элементүүд. Гэхдээ энд ч гэсэн эрчим хүчний дэд түвшинг дүүргэх дарааллыг "зөрчсөн" элементүүд байдаг бөгөөд энэ нь жишээлбэл, хагас ба бүрэн дүүргэсэн f-дэд түвшний эрчим хүчний тогтвортой байдал, тухайлбал nf 7 ба nf 14-тэй холбоотой байдаг.

Атомын аль дэд түвшинд хамгийн сүүлд электронууд дүүрч байгаагаас хамааран бүх элементүүдийг таны ойлгосноор дөрвөн электрон бүлэг буюу блокт хуваадаг (Зураг 7):

Цагаан будаа. 7.
Үелэх системийг (хүснэгт) элементийн блок болгон хуваах

  1. s-элементүүд; атомын гаднах түвшний s-дэд түвшин нь электроноор дүүрсэн; s-элементүүд нь устөрөгч, гелий, I ба II бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элементүүд;
  2. p-элементүүд; атомын гаднах түвшний p-дэд түвшин нь электроноор дүүрсэн; p-элементүүд нь III-VIII бүлгийн үндсэн дэд бүлгүүдийн элементүүдийг агуулдаг;
  3. d-элементүүд; атомын өмнөх түвшний d-дэд түвшин электроноор дүүрсэн; d-элементүүд нь I-VIII бүлгийн хоёрдогч дэд бүлгүүдийн элементүүд, өөрөөр хэлбэл s- ба p-элементүүдийн хооронд байрлах том хугацааны интеркаляр арван жилийн элементүүд орно. Тэдгээрийг мөн шилжилтийн элементүүд гэж нэрлэдэг;
  4. f-элементүүд; атомын гурав дахь гаднах түвшний f-дэд түвшин нь электроноор дүүрсэн; Эдгээрт лантанид ба актинид орно.

§ 3 дахь асуулт, даалгавар

  1. Дараах химийн элементүүдийн атомын электрон бүтэц, электрон томъёо, график электрон томъёоны диаграммыг хий.
        а) кальци;
        б) төмөр;
        в) циркони;
        г) ниоби;
        д) гафни;
        д) алт.
  2. Харгалзах сайн хийн тэмдгийг ашиглан №110 элементийн электрон томьёог бич.
  3. Электроны "уналт" гэж юу вэ? Энэ үзэгдэл ажиглагдаж буй элементүүдийн жишээг өгч, тэдгээрийн электрон томъёог бич.
  4. Химийн элементийн тодорхой электрон гэр бүлд хамаарахыг хэрхэн тодорхойлдог вэ?
  5. Хүхрийн атомын электрон ба график электрон томъёог харьцуул. Сүүлийн томъёонд ямар нэмэлт мэдээлэл орсон бэ?

Эрчим хүчний бүрхүүлүүд эсвэл түвшний электронуудын байршлыг химийн элементүүдийн электрон томъёог ашиглан бүртгэдэг. Электрон томъёо эсвэл тохиргоо нь элементийн атомын бүтцийг илэрхийлэхэд тусалдаг.

Атомын бүтэц

Бүх элементийн атомууд нь цөмийн эргэн тойронд байрлах эерэг цэнэгтэй цөм ба сөрөг цэнэгтэй электронуудаас бүрддэг.

Электронууд өөр өөр энергийн түвшинд байдаг. Электрон цөмөөс хэдий чинээ хол байна төдий чинээ их энергитэй байдаг. Эрчим хүчний түвшний хэмжээ нь атомын тойрог зам эсвэл тойрог замын үүлний хэмжээгээр тодорхойлогддог. Энэ бол электрон хөдөлдөг орон зай юм.

Цагаан будаа. 1. Ерөнхий бүтэцатом.

Орбиталууд өөр өөр геометрийн тохиргоотой байж болно.

  • s-орбиталууд- бөмбөрцөг;
  • p-, d ба f-орбиталууд- дамббелл хэлбэртэй, янз бүрийн хавтгайд хэвтэж байна.

Аливаа атомын энергийн эхний түвшинд хоёр электронтой s-орбитал үргэлж байдаг (үл хамаарах зүйл бол устөрөгч юм). Хоёр дахь түвшнээс эхлэн s- ба p-орбиталууд ижил түвшинд байна.

Цагаан будаа. 2. s-, p-, d ба f-орбиталууд.

Орбиталууд нь электронуудын байршлаас үл хамааран оршдог бөгөөд дүүрсэн эсвэл хоосон байж болно.

Томъёоны оруулга

Химийн элементийн атомын электрон тохиргоог дараах зарчмын дагуу бичнэ.

  • эрчим хүчний түвшин бүр нь араб тоогоор тэмдэглэгдсэн серийн дугаартай тохирч байна;
  • тоон араас тойрог замыг тэмдэглэсэн үсэг байна;
  • Орбитал дахь электронуудын тоонд харгалзах үсгийн дээр дээд тэмдэг бичигдсэн байна.

Бичлэг хийх жишээ:

  • кальци -

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

  • хүчилтөрөгч -

    1s 2 2s 2 2p 4 ;

  • нүүрстөрөгч-

    1s 2 2s 2 2p 2 .

Тогтмол хүснэгт нь электрон томъёог бичихэд тусалдаг. Эрчим хүчний түвшний тоо нь тухайн үеийн тоотой тохирч байна. Элементийн тоо нь атомын цэнэг ба электронуудын тоог илэрхийлдэг. Бүлгийн дугаар нь гадаад түвшинд хэдэн валентийн электрон байгааг илтгэнэ.

На-г жишээ болгон авч үзье. Натри нь эхний бүлэгт, гуравдугаар үед 11-р байранд ордог. Энэ нь натрийн атом нь эерэг цэнэгтэй цөмтэй (11 протон агуулдаг) гэсэн үг бөгөөд түүний эргэн тойронд 11 электрон гурван энергийн түвшинд байрладаг. Гаднах түвшинд нэг электрон байдаг.

Эхний энергийн түвшинд хоёр электронтой s-орбитал, хоёр дахь нь s- ба p-орбиталуудыг агуулдаг гэдгийг санаарай. Түвшинг дүүргэж, бүрэн бичлэгийг авахад л үлддэг.

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

Тохиромжтой болгохын тулд элементийн цахим томьёоны тусгай хүснэгтүүдийг бүтээсэн. Урт үечилсэн хүснэгтэд томъёог элементийн нүд бүрт зааж өгсөн болно.

Цагаан будаа. 3. Электрон томъёоны хүснэгт.

Товчхондоо элементүүдийг дөрвөлжин хаалтанд бичсэн бөгөөд электрон томъёо нь элементийн томъёоны эхлэлтэй давхцдаг. Жишээлбэл, магнийн электрон томъёо нь 3s 2, неон нь 1s 2 2s 2 2p 6 юм. Тиймээс, бүрэн томъёомагни - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2. 4.6. Хүлээн авсан нийт үнэлгээ: 195.


Топ