Приклади розв’язання типових задач. При рівних значеннях (n + l) заповнюються спочатку енергетичні підрівень з меншим значенням n

При рівних значеннях (n + l) заповнюються спочатку енергетичні підрівень з меншим значенням n.

Послідовність заповнення енергетичних рівнів і підрівнів наступна:

1s→ 2s→2p→ 3s→3p→ 4s→ 3d→ 4p→5s→ 4d→5p→ 6s→ (5d¹) → 4f → →5d→ 6p →7s→ (6d¹) →5f→6d→7p.

Електронна структура атома може бути зображена також у вигляді схем розміщення електронів у квантові (енергетичних) ячійках, які є схематичним зображенням атомних орбіталей. Розміщення електронів по атомним орбіталям у межах одного енергетичного рівня визначається правилом Хунда (Гунда): електрони в межах енергетичного підрівня розташовуються спочатку по одному, а потім якщо електронів більше ніж орбіталей вони заповнюються вже двома електронами або щоб сумарний спин був максимальним.

Приклад 20. Складіть електронні й електронно-графічні формули атомів елементів з порядковими номерами 16 і 22.

Рішення:

Число електронів в атомі елемента дорівнює його порядковому номеру в таблиці Д. І. Менделєєва. Для сірки Z = 16, для титану Z = 22. Електронні формули мають вигляд:

₁₆S 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴;

₂₂Ti 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d².

Електронно-графічні формули цих атомів:

₁₆S

n = 3

↑↓

↑↓

↑

↑

n = 2

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

d

n = 1

↑↓

p

s

₂₂Ti

n = 4

↑↓

n = 3

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

↑

f

n = 2

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

d

n = 1

↑↓

p

s

Приклад 21. Який енергетичний підрівень буде заповнюватися раніше 3d або 4s?

Рішення:

Відповідно до принципу найменшої енергії (правило Клечковского) енергетичному підрівню 3d відповідає сума n+l = 3 + 2 = 5, а 4s відповідає сума 4 + 0 = 4. Отже, спочатку заповниться підрівень 4s, а потім 3d.

Приклад 22. Складіть електронну й електронно-графічну формули атома силіцію в нормальному й збудженому станах.

Рішення:

Для Si число електронів дорівнює 14, електронна формула має вигляд: 1s²2s²2p⁶3s²3p².

Електронно-графічна формула атома силіцію:

₁₄Si

n = 3

↑↓

↑

↑

n = 2

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

d

n = 1

↑↓

p

s

При витраті деякої енергії (hν) один з 3 s-електронів атома силіцію може бути переведений на вакантну 3 р-орбіталь; при цьому енергія атома зростає, тому що виникаюча електронна конфігурація (1s²2s²2p⁶3s¹3p³) відповідає збудженому стану атома силіцію (Si^*):

14Si^*

n = 3

↑

↑

↑

↑

n = 2

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

d

n = 1

↑↓

p

s

Приклад 23. На якій підставі хлор і манган розташовують в одній групі періодичної системи елементів Д.І. Менделєєва? Чому їх розміщують у різних підгрупах?

Рішення:

Число електронів в атомі, відповідно до порядкового номеру в таблиці Д.І. Менделєєва, хлору Z = 17, мангану Z = 25. Електронні формули мають вигляд:

₁₇Сl 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵;

₂₅Mn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵.

Електронно-графічні формули цих атомів:

₁₇Cl

n = 3

↑↓

↑↓

↑↓

↑

n = 2

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

d

n = 1

↑↓

p

s

₂₅Mn

n = 4

↑↓

n = 3

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

↑

↑

↑

↑

f

n = 2

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

d

n = 1

↑↓

p

s

Валентні електрони хлору – 3s²3p⁵, а мангану – 4s²3d⁵. Таким чином, ці елементи не є електронними аналогами й не повинні розташовуватися в одній і тій же підгрупі. Але на валентних орбіталях атомів цих елементів перебуває однакове число електронів – 7. Тому обидва елементи знаходяться в одній групі періодичної системи Д. І. Менделєєва.

Дата добавления: 2014-11-07