5.Принципы заполнения атомных орбиталей
.docxЭлектронов, вращающихся вокруг ядра атома, соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе. Электроны расположены по слоям, т.е. каждому слою принадлежит определенное заполняющие или как бы насыщающее его число электронов. Электроны одного и того же слоя характеризуются почти одинаковым запасом энергии, т.е. находятся примерно на одинаковом энергетическом уровне. Вся оболочка атома распадается на несколько энергетических уровней. Электроны каждого следующего слоя находятся на более высоком энергетическом уровне, чем электроны предыдущего слоя. Наибольшее число электронов N, могущих находиться на данном энергетическом уровне, равно удвоенному квадрату номера слоя:
N=2n2 ,
где n-номер слоя.
Кроме того, установлено, что число электронов в наружном слое для всех элементов, кроме палладия, не превышает восьми, а в предпоследнем - восемнадцати.
Принципы заполнения атомных орбиталей:
1. Принцип минимума энергии. Электроны стремятся прежде всего занять ближние к ядру орбитали с наименьшей энергией (1s).
2. Принцип Паули: в системе (атоме) не может быть двух электронов, характеризующихся одним и тем же набором четырех квантовых чисел. Или: на одной орбитали могут находиться только два электрона (они отличаются по спину).
3. Правило Гунда: каждая система стремится иметь максимальный спин (максимальное число неспаренных электронов).
4. Правило Клечковского. Заполнение орбиталей происходит не по возрастанию n, а по возрастанию n+l, при одинаковых n+l в порядке возрастания n:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ≈ 3d < 4p < 5s ≈ 4d < 5p < 6s ≈ 4f ≈ 5d < 6p < 7s ≈ 5f ≈ 6d < 7p
Исключение составляют d- и f-элементы с полностью или наполовину заполненными подоболочками, у которых наблюдается так называемый провал электронов, например: Cu, Ag, Cr, Mo, Pd, Pt. Следует обратить внимание на неопределенность записи 4f ≈ 5d и 5f ≈ 6d. Оказалось, что у одних элементов более низкую энергию имеет 4f-подуровень, а у других – 5d-подуровень. То же самое наблюдается для 5f- и 6d-подуровней. Атом элемента описывается определенной электронной конфигурацией (электронной формулой), зная которую, можно сделать предположения о химических свойствах этого элемента.
|
(n+l) |
n |
l |
Атомные орбитали |
|
|
1 |
1 |
0 |
1s |
Первый период |
|
2 |
2 |
0 |
2s |
Второй период |
|
3 |
2 |
1 |
2p |
|
|
3 |
0 |
3s |
Третий период |
|
|
4 |
3 |
1 |
3p |
|
|
4 |
0 |
4s |
Четвёртый период |
|
|
5 |
3 |
2 |
3d |
|
|
4 |
1 |
4p |
||
|
5 |
0 |
5s |
Пятый период |
|
|
6 |
4 |
2 |
4d |
|
|
5 |
1 |
5p |
||
|
6 |
0 |
6s |
Шестой период |
|
|
7 |
4 |
3 |
4f |
|
|
5 |
2 |
5d |
||
|
6 |
1 |
6p |
||
|
7 |
0 |
7s |
Седьмой период |
|
|
8 |
5 |
3 |
5f |
|
|
6 |
2 |
6d |
||
|
7 |
1 |
7p |
||
|
8 |
0 |
8s |
Начало восьмого периода |
|