Принципы заполнения атомных орбиталей электронами

Распределение электронов в атомах подчиняется 3-м основным принципам:

1. принцип наименьшей энергии

2. принцип Пауле

3. принцип Гунда

1) Принцип наименьшей энергии – электроны в невозбужденном атоме распределяются по энергетическим уровням и подуровням так, чтобы их суммарная энергия была минимальной. В соответствии с этим принципом электроны в атомах заполняют энергетические уровни и подуровни следующим образом:

1s< 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s <4f <5d < 6p < 7s <5f <6d

Строгая последовательность заполнения электронных оболочек после 3-го слоя нарушается. В 4,5 слоях после заполнения s – оболочек заполняются d – оболочки предыдущего слоя, в 6 и 7 слоях происходит заполнение f – оболочек 4 и 5 слоя.

2) Принцип Паули – в атоме не может быть 2-х электронов с одинаковым набором значений всех 4-х квантовых чисел. Т.е. на орбитали не может быть более 2-х электронов, причем их спины обязательно противоположны.

Число электронов в одной оболочке зависит от квантового числа l и определяется выражением 2(2l + 1)

S – подуровень l =0 2е (электроны)

р – подуровень l = 1 =6

d – подуровень l = 2 =10

f – подуровень l = 3 = 14

Максимальное число электронов на энергетическом уровне равно 2n²

n
е^-

3) Правило Гунда (Хунда) – в пределах данного подуровня электроны стремятся занять максимальное число свободных орбиталей, так чтобы суммарный спин был максимальным. Согласно правилу вначале происходит заполнение по 1 электрону всех орбиталей данного подуровня, причем их спины параллельны. Только после этого происходит заполнение орбиталей другими электронами

В ряде случаев порядок заполнения d – оболочек происходит по правилу Клечковского:

Заполнение электронных оболочек атомов происходит в соответствии с возрастанием суммы n + l. При равенстве сумм первой заполняется оболочка с меньшим n.

Таким образом, квантово – механическая модель атома полностью описывает строение атома, определяет основные принципы заполнения электронных оболочек многоэлектронных атомов. Основным элементом описания состояния электрона в атоме является орбиталь, которая определяется набором 3-х квантовых чисел. Полностью состояние электрона описывается набором 4-х квантовых чисел.

ЛЕКЦИЯ № 2

Периодический закон и система элементов Д.И.Менделеева

Периодический закон сформулирован Д.И. Менделеевым в 1869 г.

Дата добавления: 2013-12-13