S 4f 5d 6p

Строение многоэлектронных атомов.

Лекция 2

Распределение электронов в атоме, или его ионе определяется зарядом ядра. Запись распределения электронов в атоме по оболочкам, подоболочкам и орбиталям получила название электронной конфигурации. При записи электронной конфигурации вначале цифрами указывают главное квантовое число n (оболочка), затем буквами побочное l (подоболочка) и в виде показателя степени число электронов на подоболочке. В многоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. Поэтому последовательность заполнения электронами орбиталей в них усложняется. Она подчиняется следующим закономерностям.

Принцип запрета Паули (1925г.) В атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором 4-х квантовых чисел n, l, m_l, m_s. Из него следует, что на каждой орбитали может быть не более 2-х электронов причем с противоположными (или антипараллельными) спинами: допускается ­¯, и не допускаются­­ или¯¯.

Принцип минимальной энергии. Наиболее устойчивое состояние электрона в атоме соответствует минимально возможному значению его полной энергии из незанятых состояний (при этом энергия связи е с ядром max). Согласно этому принципу электроны в основном состоянии заполняют орбитали с наименьшим значением n из незанятых состояний. Конкретная реализация этого принципа может быть осуществлена на основе правила Клечковского: При заполнении электронной оболочки в атоме наиболее выгодные состояния для электрона - те незанятые АО, для которых сумма квантовых чисел ( n+ l)→ min. При одинаковых значениях ( n+l ) раньше заполняется АО с меньшим n.

n+ l = 6+0=6 4+3=7 5+2=7 6+1=7

Ответ: 1) 6s; 2) 4f; 3) 5d; 4) 6p.

При наличии свободных однотипных орбиталей (например, 2р- 3 свободных 2р-АО) их заполнение происходит в соответствии с правилом Гунда: В пределах энергетического подуровня электроны располагаются так, чтобы их суммарный спин Σ m_s →max.

Пример. В соответствии с правилом Гунда правильно расположите 6 е на d-подуровне.

Существует 2 способа составления схем распределения электронов в атоме: 1) в виде формул электронных конфигураций, например для ₁₉К - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹, где показатель степени равен числу электронов на данном подуровне; 2) в виде квантовых ячеек (клетка, кружок или черточка) - для изображения электронной орбитали и стрелок, направление которых указывает на ориентацию спинов электронов, например: (изобразить в ячейках 19 е ₁₉К).