double arrow

Строение электронной оболочки атома. Заполнение орбиталей электронами. Электронные конфигурации атомов элементов I—IV периодов

Таблица 3

Два электрона, которые находятся на одной орбита­ли, называются спаренными (или неподеленной элек­тронной парой).

Спаренные электроны являются электронами с проти­воположными (антипараллельными) спинами.

Общее число электронов на энергетическом уровне Nэл =2n2.

Главное квантовое число, типы и число орбиталей и максимальное число электронов на подуровнях и уровнях

Энер­гетиче­ский уро­вень, п Число поду­ровней, равное n Орбитали Число орбиталей Максимальное число электро­нов
            в по­ду­ровне в уров­не, рав­ное n2 на поду­ровне на уровне
К (n = 1) 1s
L (n= 2) 2s 2p
М (n= 3) 3s 3p 3d   6 10
N (п = 4) 4s 4p 4d 4f 6 10 14

Порядок заполнения электронами атомных орбиталей определяет принцип наименьшей энергии (принцип ми­нимума энергии):

· Основное (устойчивое) состояние атома — это та­кое состояние, которое характеризуется мини­мальной энергией. Поэтому электроны заполня­ют орбитали в порядке увеличения их энергии.

Сравнить энергии орбиталей можно пользуясь прави­лами В. Клечковского.

Согласно первому правилу советского ученого В.М. Клеч­ковского (1954 г.), энергия подуровня тем больше, чем больше сумма главного и орбитального квантовых чи­сел (п+l).

Например: энергия 2s-подуровня больше, чем энергия ls-подуровня, так как для ls-подуровня: п + l= 1 + 0 = 1; для 2s-подуровня: п + l= 2 + 0 = 2; следовательно E2s> Els.

Согласно второму правилу В.М. Клечковского: если для разных подуровней суммы (п + l) одинаковы, то энергия подуровня тем больше, чем больше главное квантовое число (п).

Например: энергия 4р-подуровня больше, чем энергия 3d-подуровня, так как для 4р-подуровня: п + l= 4+1= 5 (n=4); для 3d-подуровня: п +l= 3+ 2 = 5 (n = 3); следовательно Е4p > E3d.

В пределах одного подуровня электроны заполняют свои орбитали согласно правилу Гунда:

На одном подуровне электроны располагаются так, чтобы абсолютное значение суммы спиновых квантовых чисел (суммарного спина) было максимальным. Это соответствует устойчивому состоянию атома.

Например, какое расположение трех электронов на р-подуровне соответствует устойчивому состоянию атома:

1) ­ ¯ ¯ 2) ­ ­ ­ 3) ­¯ ­ 4) ­¯ ¯ 5) ¯ ¯ ¯


Максимальным абсолютным значением суммарного спина характеризуются состояния 2 и 5. Поэтому именно они соответствуют устойчивым состояниям атома.

Строение атома описывается с помощью схемы элект­ронного строения атома, электронной формулы атома, электронно-графической формулы атома.

Схемы электронного строения атомов показывают распределение электронов по энергетическим уровням.

Например,

Элементы I периода:

+1 )1 ® Схема электронного строения атома

Водород


Сейчас читают про: