1 p
s
На втором энергетическом уровне у атома бора 3 электрона, поэтому он образует ион В+3.
Электронная и электронно-графические формулы атома углерода 6С в нормальном состоянии имеют вид:
6С 1s22 s 22 р 2.
2 Валентность II
1 р
s
В возбужденном состоянии атом углерода 6С٭ за счет перехода электрона с орбитали 2 s на орбиталь 2 р будет иметь следующие электронные и электронно-графические формулы:
Электронная формула:
6С٭ 1 s 22 s 12 р 3
Электронно-графическая формула:
2 Валентность IV
1 р
s
Поэтому, углерод в своих соединениях может быть либо двух-, либо четырехвалентен.
Следует обратить внимание на то, что при возбуждении
могут распариваться электроны только внешнего электронного уровня, если на нем есть свободные орбитали.
У атома углерода внешний энергетический уровень наполовину заполнен, поэтому возможна и отдача 4-х электронов с образованием иона С+4 (1 s 2 2 s 2 2 р 0) и присоединение электронов для максимального заполнения p -подуровня второго энергетического уровня с образованием иона С-4 (I s 2 2 s 2 2 р 6).
|
|
Атом кислорода 8 О 1 s 22 s 22 р 4 имеет на внешнем энергетическом уровне два неспаренных электрона, что обусловливает его валентность, равную двум. Это видно изэлектронно-графической формулы атома кислорода в нормальном состоянии:
1 p Валентность II
s
Атому кислорода 8О, имеющему на внешнем энергетическом уровне 6 электронов (1 s 22 s 22 р 4) легче достроить внешнюю электронную оболочку, приняв два электрона. При этом у иона кислорода О-2 появляется устойчивая завершенная электронная оболочка благородного газа неона - 1 s 22 s 22 р 6:
2
p
1
s
Второй энергетический уровень имеет два подуровня, поэтому возбуждение для атома кислорода невозможно и валентность атома кислорода имеет постоянное значение, равное двум.
Aтом фтора, образуя соединения с другими элементами, способен принимать только один электрон:
9F 1 s 22 s 22 р 5.
Атом неона имеет на внешнем энергетическом уровне 8 электронов:
10Ne 1 s 22 s 22 р 6.
Такая полностью завершенная (s 2 р 6) оболочка (октет) характеризуется высокой инертностью, поэтому неон - малоактивное вещество, «благородный газ».
Начиная с III периода, у атомов идет заполнение третьего энергетического уровня, имеющего уже три подуровня – s, p и d.
Электронная конфигурация атома натрия, открывающего III период, который характеризуется наличием трех подуровней, будет иметь вид:
11Na 1 s 22 s 22 р 63 s 1.
d
p
s
Атом натрия имеет один неспаренный электрон на s подуровне, т.е. является s – элементом и проявляет валентность, равную I.
|
|
Электронная и электронно-графические формулы атома фосфора (p -электронное семейство) имеют вид:
15 P 1 s 22 s 22 p 63 s 23 p 3,
3
2 d
1 p
Электронная конфигурация атома кальция (s-электронное семейство):
20Ca 1 s 22 s 22 p 6 3 s 23 p 64 s 2.
Электронно-графическая формула атома кальция:
4
3
2 d
p
1 s
s
Следует заметить, что у атома кальция, в соответствии с принципом наименьшей энергии, сначала заполняется подуровень 4 s, а лишь затем подуровень 3 р.
Химические свойства атомов определяются, в основном, строением внешних энергетических уровней, которые называются валентными. На подуровнях этих уровней находятся или неспаренные электроны, или электроны, которые могут стать неспаренными в возбужденном состоянии.
Полностью завершенные энергетические уровни обусловливает малую химическую активность обладающих ими атомов.
Часто графически изображают не всю электронную формулу, а лишь те подуровни, на которых находятся валентные электроны (сокращенные электронные и электронно-графические формулы).
Например, для атома серы краткая электронная формула:
16 S …3 s 2 3 p 4
Сокращенная электронно-графическая формула атома серы:
S p
Краткая электронная формула для атома ванадия:
23 V …3 d 34 s 2.
При графическом изображении электронной конфигурации атома в возбужденном состоянии, наряду с заполненными, изображают вакантные валентные орбитали.
Например, в атоме фосфора на третьем энергетическом уровне имеются одна s -атомная орбиталь, три р -АО и пять d -АО. Электронная конфигурация атома фосфора в основном состоянии имеет вид:
Электронно-графическая формула атома фосфора (p -электронное семейство) имеет вид:
15P 1 s 22 s 22 p 63 s 23 p 3,
3 s 3 p 3 d
Валентность фосфора, определяемая числом неспаренных электронов, в основном состоянии равна 3. При переходе атома в возбужденное состояние происходит распаривание электронов состояния 3 s и один из электронов с s-подуровня может перейти на 3 d -подуровень:
Р *… 3 s 2 3 p 3 3 d 1.
S p d
При этом валентность фосфора меняется с трех в основном состоянии до пяти в возбужденном.