ПЗ и ПС элементов в свете теории строения атомов

Суммарное спиновое число электронов данной орбитали должно быть максимальным.

В атоме не может быть двух электронов с одинаковым значением всех четырех квантовых чисел. На одной орбитали может находиться не более двух электронов и эти электроны имеют противоположные (антипараллельные) спины.

Орбиталь с двумя электронами, спины которых антипараллельны (квантовая ячейка), схематически изображают так:

Расположение электронов по слоям и орбиталям изображают в виде электронных конфигураций. Большая цифра показывает номер слоя (главное квантовое число). Буква(s, p, d, f) обозначает форму орбитали (орбитальное квантовое число). Маленькая цифранадбуквой справавверхупоказывает число электронов наданнойорбитали.Например, 2s² показывает, чтона втором электронном слое на s -орбитали находится два электрона.

Ниже показана схемамаксимального заполнения электронами орбиталей четырех электрических слоевK, L, М, N:

Электронный слой	K	L	M	N
Схематическое изображение орбитали	s^2	p^6	d^10	f^14
Электронная конфигурация	1s^2	2s^22p^6	3s^23p^63d^10	4s^24p^64d^104f^14
Максимальное число электронов в слое	2	8	18	32

Как мы видим, максимальное число электронов на одной s -орбитали – 2,на трех p -орбиталях– 6, на пяти d - орбиталях– 10 и на семи f –орбиталях – 14.

Максимальное число электронов (N) в электронном слое можно определитьпоформуле

N = 2n²,

где п - номер слоя (значение главногоквантового числа). Но в атомах многих элементов электронные слоине заполняются полностью.

Последовательность заполнения электронныхслоев определяется правилом наименьшего запаса энергии:

Орбитали заполняются электронами в порядке возрастания их энергии, которая характеризуется суммой n + l. При этом если сумма
п + l двух разных орбиталей одинакова, то раньше заполняется орбиталь, у которой n меньше.

Как видно из табл. 6, порядок заполнения электронных орбиталей по сумме п + 1 следующий:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴….

Поэтому, например, в атоме элемента скандия Sc после заполнения 4s- орбиталей заполняются 3d -орбитали, а не 4р.

При заполнении электронами орбиталей соблюдается также и правило Гунда (наибольшего суммарного спинового числа):

Например, при заполнении 2p-орбиталей атома углерода возможны два варианта:

₁₂С 1s² 2s² 2p²

		Суммарный спин 2p-электронов
I.	n = 2 n = 1 p s
II/	n = 2 n = 1 p s

Так как суммарныйспин двух p - электронов в варианте II больше, то заполнение орбиталей происходит по этому варианту.

Теория строения атомов объясняет периодическое изменение свойств элементов. Возрастание заряда ядер атомов обуславливает периодическое повторение строения внешнего энергетического уровня и свойств химических элементов.

В периодах слева направо просматривается тенденция к увеличению электроотрицательности, уменьшению радиуса атома (вследствие увеличения заряда ядра). Поэтому увеличиваются энергии ионизации и окислительная способность (принимать электроны) и ослабевает восстановительная способность (отдавать электроны). Металлические свойства элементов ослабевают, а неметаллические усиливаются.

Энергия ионизации – энергия, которая затрачивается на отрыв электрона с образованием положительно заряженного иона.

В больших периодах с ростом заряда ядер заполнение электронами энергетических уровней идет сложнее, чем в малых, что и объясняет более сложное изменение свойств элементов. В четных рядах с ростом заряда ядра число электронов на внешнем энергетическом уровне остается постоянным (1, 2). Поэтому, пока идет заполнение предвнешнего энергетического уровня, свойства элементов изменяются крайне медленно.

Номер периода соответствует числу энергетических уровней атома.

В каждой группе (главной подгруппе) ПС сверху вниз происходит увеличение радиуса атома и уменьшение электроотрицательности элемента, а, следовательно, снижается окислительная способность и увеличивается восстановительная способность. Происходит усиление металлических и ослабление неметаллических свойств, уменьшение энергии ионизации и сродства к электрону.

Сродство к электрону – энергия, которая выделяется при присоединении электрона, т.е. уменьшается способность принимать электроны.

Радиус атома – важная его характреистика. Чем больше атомный радиус, тем слабее удерживаются внешние электроны и наоборот.

Номер группы указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей.

Все элементы ПС делятся на 4 семейства, в зависимости от того какой подуровень заполняется электронами последним (s. p. d. f-семейства).

Дата добавления: 2014-01-07