- •«Строение атома» история представлений о строении атома
- •Модели строения атома
- •Двойственная природа света и материи
- •Понятие о квантовой механике
- •Квантовомеханическая модель атома
- •Количество и типы орбиталей, разрешенных для отдельных электронных подоболочек
- •Распределение электронов в многоэлектронных атомах
- •Способы записи электронных конфигураций атомов и ионов
- •Главная причина периодичности свойств химических элементов
- •Периодические свойства атомов и ионов элементов
Количество и типы орбиталей, разрешенных для отдельных электронных подоболочек
Распределение электронов в многоэлектронных атомах
Распределение электронов в многоэлектронных атомах основано на трех положениях: принципе максимальной энергетической выгоды, принципе Паули и правиле Хунда.
Принцип максимальной энергетической выгоды заключается в том, что электрон в первую очередь распределяется в пределах электронной подоболочки с наинизшей (энергия отрицательна) энергией.
Тип электронной подоболочки определяется по правилу Всеволода Маврикиевича Клечковского.
Принцип Вольфганга Паули
состоит в том, что в атоме не может быть даже двух электронов, имеющих одинаковый набор всех четырех квантовых чисел. Поскольку электрон может характеризоваться только одним набором квантовых чисел n, l, m и ms , вытекает, что в одной АО (квантовой ячейке), которая задана тремя квантовыми числами n, l и m, может разместиться только два электрона - по числу возможных значений ms = 1/2.
Поэтому, как следствие принципа Паули практически используется положение, что в одной квантовой ячейке может разместиться не более двух электронов.
Правило Фридриха Хунда
определяет порядок размещения электронов в пределах электронной подоболочки. Оно, в частности, утверждает, что на электронной подоболочке система электронов стремится распределиться так, чтобы суммарный спин ее по модулю был максимален.
Способы записи электронных конфигураций атомов и ионов
Запись по электронным оболочкам и подоболочкам используют наиболее часто. Номер электронной оболочки (главное квантовое число) указывают цифрой, а тип подоболочки - символом s, p, d или f, в зависимости от значения орбитального квантового числа. Количество электронов указывается цифрой справа вверху у символа подоболочки. Для атома и иона азота данная запись имеет следующий вид:
7N 1s22s22p3
В соответствии с максимальной емкостью s- подоболочек, равной 2, первые четыре электрона полностью заполняют первую и вторую s- подоболочки. Оставшиеся электроны размещаются на p- подоболочке.
Главная причина периодичности свойств химических элементов
В ряду атомов с последовательно возрастающим количеством электронов (зарядом ядра) периодически повторяются структуры с подобными конфигурациями электронных оболочек. Это свойство имеет большие физические и химические следствия: периодический характер изменения электронных структур в ряду атомов объясняет периодическое изменение свойств атомов, которые сильно зависят от электронных конфигураций.
Таким образом, периодический закон, состоящий в том, что строение и свойства атомов элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов и связаны с периодически повторяющимися однотипными электронными конфигурациями атомов элементов.
Периодические свойства атомов и ионов элементов
Итак, сходство физико-химических и химических свойств атомов обусловлено сходством их электронных конфигураций, причем, в первую очередь, важно сходство в распределении электронов по внешним АО.
Среди важнейших периодических свойств атома выделим следующие:
k - количество электронов на внешней электронной оболочке;
Eи энергия ионизации, определяется количеством энергии, необходимой для отрыва электрона от атома;
Eе- сродство к электрону, определяется количеством энергии, выделяющейся при присоединении дополнительного электрона к атому;
В.А. - восстановительная активность, определяется способностью атома отдавать электрон другому атому. Если Еи, то В.А. и наоборот;
О.А. - окислительная активность, определяется способностью атома присоединять электрон от другого атома. Если Ее, то О.А. , и наоборот;
С.О. - степень окисления, определяется условным зарядом, который возник бы на атоме, если все его связи в соединении считать ионными;
- электроотрицательность, определяется способностью атома оттягивать к себе поделенную электронную пару.