Максимальное число электронов находят по формуле

Примеры:

1) (т.е. на первом слое находится число );

2) (на втором слое может быть );

3) (на третьем слое - ).

Орбитальное (азимутальное) квантовое число l. Характеризует форму электронного облака. Принимает цифровые и буквенные значения (см. табл. 2).

Таблица 2

Цифровые и буквенные значения орбитального квантового числа

l	n
Цифровые значения		0, 1	0, 1, 2	0, 1, 2, 3
Буквенные значения	s	s, p	s, p, d	s, p, d, f
Форма орбитали	«сфера»	«гантель»	«четырёх-лепестковая»	«шести-лепестковая»

Буквенные значения орбитального числа совпадают с названием энергетического подуровня.

Цифровые значения находят по формуле: lmax = n – 1. Анализ табл.2 показывает, что на каждом новом электронном слое имеются орбитали уже известной формы и появляются новые орбитали. Размер атомных орбиталей разной формы возрастает с увеличением n.

Магнитное квантовое число m. Указывает на ориентацию облаков в пространстве. Для каждого конкретного l принимает ряд целых значений.

m: - l, …-2, -1, 0, +1, +2, …+ l, т.е. всего (2 l + 1) значений – это число говорит о количестве одинаковых орбиталей в подуровне. Из этого следует, что m = 2 l + 1.

Примеры:

1) n = 1, l = 0 (s-облако) – сколько их на каждом слое?

m = 2×0 + 1 = 1 – т.е. s-орбиталь всегда одна.

.

2) n = 2, l = 0, 1

s-орб. р-орбитали – сколько их?

m = 2×1 + 1 = 3 – т.е. р-орбиталей три.

.

3) n = 3, l = 0, 1, 2;

1 s-орб. 3 р-орб. d-орбитали – сколько их?

m = 2×2 + 1 = 5.

.

4) n = 4, l = 0, 1, 2, 3

1 s-орб. 3 р-орб. 5d-орб. f-орбитали – сколько их?

m = 2l + 1 = 2×3 + 1 = 7.

.

Спиновое квантовое число s. Характеризует собственное вращение электрона, которое имеет место наряду с его вращением по орбитали.”spin” – англ. «веретено, вращение». Величина векторная, принимает значения: ;

.

Т.к. на каждой орбитали может находиться не более 2-х электронов, отличающихся спинами, то максимальное число электронов на энергетическом подуровне находят по формуле: .

Принцип (запрет) Паули: в атоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковый набор всех четырех квантовых чисел;

следствие – на одной орбитали может находиться не более двух электронов.

Правило Гунда учитывают при составлении электронно-графических формул:

1)При заполнении подуровня с несколькими одинаковыми орбиталями эти орбитали вначале заполняются по одному электрону, а когда не останется свободных – по второму электрону.

2)При заполнении орбиталей по одному электрону их спиновые числа должны быть одинаковы.

а)

­¯

­

суммарное спиновое число = ,

б)

­

­

­

суммарное спиновое число = ,

в) правильные схемы:

При составлении электронных формул следует помнить, что d-орбитали заполняются электронами с отставанием на один период, а f-орбитали – с отставанием на два периода:

- в 1 периоде 2 элемента, т.к. на первом электронном слое имеются только 2 электрона (s);

- во 11 периоде 8 элементов, что соответствует восьми электронам на втором электронном слое (s,p);

- в 111 периоде 8 элементов, хотя должно бы быть 18, т.к. на третьем слое может быть восемнадцать электронов (s, p, d). То есть d-орбитали на третьем слое не заполняются. Почему? Это отставание объясняется принципом минимальной энергии или правилом Клечковского: электроны заполняют подуровни в порядке постепенного увеличения суммы главного и орбитального квантовых чисел (n + l); если для нескольких подуровней эти суммы принимают одинаковые значения, то вначале заполняются подуровни с меньшим значением числа n. Рассмотрим порядок заполнения орбиталей по всей Периодической таблице и сопоставим это со значениями сумм (n+l); для l берем цифровые значения (у орбиталей s –формы l = 0; у p -орбиталей l = 1; у d –орбиталей l = 2; у f –орбиталей l = 3):

Порядок заполнения

1s

2s

2р

3s

3p

4s

3d

4р

5s

4d

5p

6s

4f

å (n + l)

Валентные электроны – такие, которые могут принимать участие в образовании химической связи.

Все элементы Периодической системы можно разделить на 4 группы (семейства):

s-элементы: их валентные электроны находятся на s-орбиталях внешнего слоя; это первые два элемента каждого периода (например, ₃Li: 1s² 2s¹)

p-элементы: их валентные электроны находятся на s- и p-орбиталях внешнего слоя; это последние шесть элементов каждого периода (например,

₉F: 1s² 2s²2p⁵)

d-элементы: их валентные электроны находятся на s–орбиталях внешнего слоя и d–орбиталях предпоследнего слоя; это вставные десять элементов

больших периодов (например, ₂₅Mn: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 4s²3d⁵)

f-элементы: их валентные электроны находятся на s-орбиталях внешнего слоя, d-орбиталях предпоследнего слоя и f-орбиталях третьего снаружи слоя (лантаноиды и актиноиды, например ₅₉Pr: 1s ² 2s ² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 5d¹ 4f²).

Дата добавления: 2015-05-26