Строение атома | CHEMEGE.RU

Строение атома | CHEMEGE.RU Кислород

Основное и возбужденное состояние атома

Электронные формулы, которые мы составляли до этого, соответствуют основному энергетическому состоянию атома. Это наиболее выгодное энергетически состояние атома.

Однако, чтобы образовывать химические связи, атому в большинстве ситуаций необходимо наличие неспаренных (одиночных) электронов.  А химические связи энергетически очень для атома выгодны.

Поэтому при наличии свободных энергетических орбиталей на данном уровне спаренные пары  электронов могут распариваться, и один из электронов спаренной пары может переходить на вакантную орбиталь.

Таким образом число неспаренных электронов увеличивается, и атом может образовать больше химических связей, что очень выгодно с точки зрения энергии. Такое состояние атома называют возбуждённым и обозначают звёздочкой.

Например, в основном состоянии боримеет следующую конфигурацию энергетического уровня:

5B 1s22s22p1      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU

На втором уровне (внешнем) одна спаренная электронная пара, один одиночный электрон и пара свободных (вакантных) орбиталей. Следовательно, есть возможность для перехода электрона из пары на вакантную орбиталь, получаем возбуждённое состояние атома бора (обозначается звёздочкой):

5B* 1s22s12p2      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU

Попробуйте самостоятельно составить электронную формулу, соответствующую возбуждённому состоянию атомов. Не забываем проверять себя по ответам!

15. Углерода

16. Бериллия

17. Кислорода

Где искать электрон?


Наблюдая поведение электрона были выведены определённые закономерности, они описываются
квантовыми числами, всего их четыре:

Главное квантовое число n

Главное квантовое число — это уровень энергии, на данный момент известны семь энергетических уровней,
каждый обозначается арабской цифрой: 1,2,3,…7. Количество оболочек на каждом уровне равно номеру уровня:
на первом уровне одна оболочка, на втором две и т.д.

Для чего изучать электронную конфигурацию элементов?

Атомы как конструктор: есть определённое количество деталей, они отличаются друг от друга, но две детали
одного типа абсолютно одинаковы. Но этот конструктор куда интереснее, чем пластмассовый и вот почему.
Конфигурация меняется в зависимости от того, кто есть рядом.

Например, кислород рядом с водородом может
превратиться в воду, рядом с натрием в газ, а находясь рядом с железом вовсе превращает его в ржавчину.
Что бы ответить на вопрос почему так происходит и предугадать поведение атома рядом с другим необходимо
изучить электронную конфигурацию, о чём и пойдёт речь ниже.

Изобразите электронные конфигурации атомов кислорода и фтора с помощью электронных и…

Изобразите электронные конфигурации атомов кислорода и фтора с помощью электронных и графических электронных формул

Магнитное квантовое число ml


На p-оболочке находится три орбитали, они обозначаются цифрами
от -L, до L, то есть, для p-оболочки (L=1) существуют орбитали «-1», «0» и «1».
Магнитное квантовое число обозначается буквой ml.

Внутри оболочки электронам легче
располагаться на разных орбиталях, поэтому первые электроны заполняют по одному на каждую
орбиталь, а затем уже к каждому присоединяется его пара.


Рассмотрим d-оболочку:
d-оболочке соответствует значение L=2, то есть пять орбиталей (-2,-1,0,1 и 2), первые пять
электронов заполняют оболочку принимая значения Ml=-2,Ml=-1,Ml=0,
Ml=1,Ml=2.

Номер электрона

Расположение электронов в атоме, электронная конфигурация атома

Итак, любой электрон можно описать четырьмя квантовыми числами, комбинация из этих чисел уникальна для каждой
позиции электрона, возьмём первый электрон, самый низкий энергетический уровень это N=1, на первом уровне
распологается одна оболочка, первая оболочка на любом уровне имеет форму шара (s-оболочка), т.е.


Энергетические уровни с подуровнями для наглядности изображены ниже, сверху вниз расположены уровни
и цветом разделены подуровни:

Орбиталь


Далее, вместо слова орбита, мы будем использовать термин «орбиталь», орбиталь — это волновая функция электрона,
грубо — это область, в которой электрон проводит 90% времени.

N — уровень
L — оболочка
Ml — номер орбитали
Ms — первый или второй электрон на орбитали

Орбитальное квантовое число l

В результате исследования электронного облака, обнаружили, что в зависимости от уровня энергии,
облако принимает четыре основных формы: шар, гантели и другие две, более сложные.
В порядке возрастания энергии, эти формы называются s-,p-,d- и f-оболочкой.

На каждой из таких оболочек может располагаться 1 (на s), 3 (на p), 5 (на d) и 7 (на f)
орбиталей. Орбитальное квантовое число — это оболочка, на которой находятся
орбитали. Орбитальное квантовое число для s,p,d и f-орбиталей соответственно
принимает значения 0,1,2 или 3.

Как выглядят орбитали в атоме, формы орбиталей
На s-оболочке одна орбиталь (L=0) — два электрона
На p-оболочке три орбитали (L=1) — шесть электронов
На d-оболочке пять орбиталей (L=2) — десять электронов
На f-оболочке семь орбиталей (L=3) — четырнадцать электронов

Провал электрона

Подобное явление характерно лишь для некоторых элементов: медь, хром, серебро, золото, молибден. Для примера выберем хром, и рассмотрим
две электронных конфигурации: первую «неправильную» (сделаем вид, будто мы не знаем про провал электрона) и вторую правильную, написанную
с учетом провала электрона.

Теперь вы понимаете, что кроется под явлением провала электрона. Запишите электронные конфигурации хрома и меди самостоятельно еще раз и
сверьте с представленными ниже.

Составьте схемы электронного строения атомов кислорода и серы? — химия

На этой странице сайта вы найдете ответы на вопрос Составьте схемы электронного строения атомов кислорода и серы?,
относящийся к категории Химия. Сложность вопроса соответствует базовым
знаниям учеников 5 — 9 классов. Для получения дополнительной информации
найдите другие вопросы, относящимися к данной тематике, с помощью поисковой
системы. Или сформулируйте новый вопрос: нажмите кнопку вверху страницы, и
задайте нужный запрос с помощью ключевых слов, отвечающих вашим критериям.
Общайтесь с посетителями страницы, обсуждайте тему. Возможно, их ответы
помогут найти нужную информацию.

Спиновое квантовое число ms

Спин — это направление вращения электрона вокруг своей оси, направлений два, поэтому спиновое квантовое число
имеет два значения: 1/2 и -1/2. На одном энергетическом подуровне могут находиться два электрона только с
противоположными спинами. Спиновое квантовое число обозначается ms

Строение

Сера в периодической таблице находится под 16 номером в третьем периоде, VI группе. Относительная атомная масса элемента – 32.

Положение в периодической таблице
Рис. 1. Положение в периодической таблице.

Природная сера имеет несколько изотопов:

Кроме этого, искусственно получено 20 радиоактивных изотопов.

Сера – элемент р-семейства. Атом серы включает ядро с положительным зарядом 16 (16 протонов, 16 нейронов) и 16 электронов, расположенных на трёх электронных оболочках. На внешнем энергетическом уровне находится 6 электронов, которые определяют валентность элемента. До завершения внешнего р-уровня не хватает двух электронов, что определяет степень окисления серы как -2.

Атом серы может переходить в возбуждённое состояние за счёт вакантных 3d-орбиталей (всего пять d-орбиталей). Поэтому атом может проявлять степень окисления 4 и 6.

Строение атома
Рис. 2. Строение атома.

Отрицательную степень окисления сера проявляет в составе солей – Al2S3, SiS2, Na2S. Четвёртая степень окисления проявляется в реакциях с галогенами (SCl4, SBr4, SF4) и при взаимодействии с кислородом (SO2).

Строение  электронной оболочки

Согласно квантовой модели строение атома Нильса Бора, электроны в атоме могут двигаться только по определенным (стационарным) орбитам, удаленным от ядра на определенное расстояние и характеризующиеся определенной энергией.

Электронные уровни можно обозначать цифрами — 1, 2, 3, …, n. Номер слоя увеличивается мере удаления его от ядра. Номер уровня соответствует главному квантовому числу n.

В одном слое электроны могут двигаться по разным траекториям. Траекторию орбиты характеризует электронный подуровень. Тип подуровня характеризует орбитальное квантовое число l = 0,1, 2, 3 …, либо соответствующие буквы — s, p, d, g и др.

В рамках одного подуровня (электронных орбиталей одного типа) возможны варианты расположения орбиталей в пространстве. Чем сложнее геометрия орбиталей данного подуровня, тем больше вариантов их расположения в пространстве. Общее число орбиталей подуровня данного типа l можно определить по формуле: 2l 1. На каждой орбитали может находиться не более двух электронов.

Тип орбиталиspdfg
Значение орбитального квантового числа l01234
Число атомных орбиталей данного типа 2l 113579
Максимальное количество электронов на орбиталях данного типа26101418

Получаем сводную таблицу:

Заполнение электронами энергетических орбиталей происходит согласно некоторым основным правилам. Давайте остановимся на них подробно.

Принцип Паули (запрет Паули): на одной атомной орбитали могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами (спин — это квантовомеханическая характеристика движения электрона).

Правило Хунда.На атомных орбиталях с одинаковой энергией электроны располагаются по одному с параллельными спинами. Т.е. орбитали одного подуровня заполняются так: сначала на каждую орбиталь распределяется по одному электрону.

Таким образом, сумма спиновых квантовых чисел таких электронов на одном энергетическом подуровне (оболочке) будет максимальной.

Например, заполнение 2р-орбитали тремя электронами будет происходить так: Строение атома | CHEMEGE.RU, а не так: Строение атома | CHEMEGE.RU, а не так: Строение атома | CHEMEGE.RU

Принцип минимума энергии. Электроны заполняют сначала орбитали с наименьшей энергией. Энергия атомной орбитали эквивалентна сумме главного и орбитального квантовых чисел: n l. Если сумма одинаковая, то заполняется первой та орбиталь, у которой меньше главное квантовое число n.

АО1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5g
n122333444455555
l001012012301234
n l123345456756789

Таким образом,энергетический ряд орбиталей выглядит так:

1s < 2s < 2 p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p <

5s < 4d < 5p < 6s < 4f~5d < 6p < 7s <5f~6d …

Электронную структуру атома можно представлять в разных формах — энергетическая диаграмма, электронная формула и др. Разберем основные.

Энергетическая диаграмма атома — это схематическое изображение орбиталей с учетом их энергии. Диаграмма показывает расположение электронов на энергетических уровнях и подуровнях. Заполнение орбиталей происходит согласно квантовым принципам.

Например,энергетическая диаграмма для атома углерода:

Электронная формула — это запись распределения электронов по орбиталям атома или иона. Сначала указывается номер уровня, затем тип орбитали. Верхний индекс справа от буквы показывает число электронов на орбитали. Орбитали указываются в порядке заполнения. Запись 1s2 означает, что на 1 уровне s-подуровне расположено 2 электрона.

Например, электронная формула углерода выглядит так: 1s22s22p2.

Для краткости записи, вместо энергетических орбиталей, полностью заполненных электронами, иногда используют символ ближайшего благородного газа (элемента VIIIА группы), имеющего соответствующую  электронную конфигурацию.

Например, электронную формулу азотаможно записать так: 1s22s22p3 или так: [He]2s22p3.

1s2 = [He]

1s22s22p6 = [Ne]

1s22s22p63s23p6 = [Ar] и так далее.

Тренировка


Потренируйтесь и сами составьте электронную конфигурацию для магния и скандия. Определите число электронов на внешнем (валентном) уровне и число неспаренных
электронов. Ниже будет дано наглядное объяснение этой задаче.

Запишем получившиеся электронные конфигурации магния и фтора:

  • Магний — 1s22s22p63s2
  • Скандий — 1s22s22p63s23p64s23d1

В целом несложная и интересная тема электронных конфигураций отягощена небольшим исключением — провалом электрона, которое только подтверждает общее
правило: любая система стремится занять наименее энергозатратное состояние.

Физические свойства

Сера – кристаллическое соединение, которое при нагревании приобретает пластичную форму. Цвет неметалла варьирует от ярко-жёлтого до коричневого. Модификации серы зависят от количества атомов серы в молекуле.

Сера
Рис. 3. Сера.

Сера – слабый проводник тепла и электрического тока. Не взаимодействует с водой, но хорошо растворяется в органических растворителях – феноле, бензоле, аммиаке, сероуглероде.

Химические свойства

Сера – активный элемент, реагирующий при нагревании практически со всеми элементами, кроме инертных газов и N2, I2, Au, Pt. Сера не взаимодействует с соляной кислотой. Основные реакции серы с элементами описаны в таблице.

Взаимодействие

Продукты реакции

Пример

С металлами

Сульфиды

Cu S → CuS

С кислородом при 280°С

Оксид серы

– S O2 → SO2;

– 2S 3O2 → 2SO3

С водородом при нагревании

Сероводород

H2 S → H2S

С фосфором при нагревании в отсутствии воздуха

Сульфид фосфора

2P 3S → P2S3

С фтором

Фторид серы

S 3F2 → SF6

С углеродом

Сероуглерод

2S C → CS2

С кислотами

Кислота

S 2HNO3 → 2NO H2SO4

Со щёлочью

Сульфиды и сульфиты

3S 6KOH → K2SO3 2K2S 3H2O

Электронные формулы ионов

Атомы могут отдавать и принимать электроны. Отдавая или принимая электроны, они превращаются в ионы.

Ионы— это заряженные частицы. Избыточный заряд обозначается индексом в правом верхнем углу.

Если атом отдаётэлектроны, то общий заряд образовавшейся частицы будет положительный(вспомним, что число протонов в атоме равно числу электронов, а при отдаче электронов число протонов будет больше числа электронов).

11Na 1s22s22p63s1      -1е =  11Na  1s22s22p63s0

Если атом принимаетэлектроны, то приобретает отрицательныйзаряд. Отрицательно заряженные частицы — это анионы. Например, анион хлора образуется так:

17Cl 1s22s22p63s23p5    1e =  17Cl— 1s22s22p63s23p6

Таким образом, электронные формулы ионов можно получить добавив или отняв электроны у атома. Обратите внимание, при образовании катионов электроны уходят с внешнего энергетического уровня. При образовании анионов электроны приходят на внешний энергетический уровень.

Попробуйте составить самостоятельно электронный формулы ионов. Не забывайте проверять себя по ключам!

18. Ион Са2

19. Ион S2-

20. Ион Ni2

В некоторых случаях совершенно разные атомы образуют ионы с одинаковой электронной конфигурацией. Частицы с одинаковой электронной конфигурацией и одинаковым числом электронов называют изоэлектронными частицами.

Например, ионы Na и F—.

Электронная формула катиона натрия: Na   1s22s22p6, всего 10 электронов.

Электронная формула аниона фтора: F—   1s22s22p6, всего 10 электронов.

Таким образом, ионы Na и F— — изоэлектронные. Также они изоэлектронны атому неона.

Тренажер по теме «Строение атома» — 10 вопросов, при каждом прохождении новые.

Ответы на вопросы:

1. У изотопов одного химического элемента массовое число всегда разное, т.к. массовое число складывается из числа протонов и нейтронов. А у изотопов различается число нейтронов.

2. У изотопов одного элемента число протонов всегда одинаковое, т.к. число протонов характеризует химический элемент.

3. Массовое число изотопа брома-81 равно 81. Атомный номер = заряд ядра брома = число протонов в ядре = 35. Вычитаем из массового числа число протонов, получаем 81-35=46 нейтронов.

4. Массовое число изотопа хлораравно 37. Атомный номер, заряд ядра и число протонов в ядре равно 17. Получаем число нейтронов = 37-17 =20.

5. Электронная формула азота:

7N 1s22s22p3      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU

6. Электронная формула кислорода:

8О 1s22s22p1s Строение атома | CHEMEGE.RU 2s Строение атома | CHEMEGE.RU 2s Строение атома | CHEMEGE.RU 2p Строение атома | CHEMEGE.RU

7. Электронная формула фтора:

8. Электронная формула магния:

12Mg 1s22s22p63s2      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU     3s Строение атома | CHEMEGE.RU     3s Строение атома | CHEMEGE.RU

9. Электронная формула алюминия:

13Al 1s22s22p63s23p1     1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU  2p Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU  3p Строение атома | CHEMEGE.RU

10. Электронная формула кремния:

14Si 1s22s22p63s23p2     1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU  2p Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU  3p Строение атома | CHEMEGE.RU

11. Электронная формула фосфора:

15P 1s22s22p63s23p3     1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU  2p Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU  3p Строение атома | CHEMEGE.RU

12. Электронная формула серы:

16S 1s22s22p63s23p4     1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU  2p Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU  3p Строение атома | CHEMEGE.RU

13. Электронная формула хлора:

14. Электронная формула аргона:

18Ar 1s22s22p63s23p6     1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU  2p Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU   3s Строение атома | CHEMEGE.RU  3p Строение атома | CHEMEGE.RU

15. Электронная формула углеродав возбуждённом состоянии:

6C* 1s22s12p3   1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU

16. Электронная формула бериллияв возбуждённом состоянии:

4Be 1s22s12p1      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2p Строение атома | CHEMEGE.RU

17. Электронная формула кислорода в возбуждённом энергетическом состоянии соответствует формуле кислорода в основном энергетическом состоянии, т.к. нет условий для перехода электрона — отсутствуют вакантные энергетические орбитали.

18. Электронная формула иона кальция Са2 :  20Ca2   1s22s22p63s23p6 

19. Электронная формула аниона серы S2-:  16S2- 1s22s22p63s23p6

20. Электронная формула катиона никеля Ni2 :  28Ni2   1s22s22p63s23p63d84s0. Обратите внимание! Атомы отдают электроны всегда сначала с внешнего энергетического уровня. Поэтому никель отдаёт электроны сначала с внешнего 4s-подуровня.

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Строение атома» (задание 1 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

Электронные формулы элементов первых четырех периодов

Рассмотрим заполнение электронами оболочки элементов первых четырех периодов. У водородазаполняется самый первый энергетический уровень, s-подуровень, на нем расположен 1 электрон:

1H 1s1      1s Строение атома | CHEMEGE.RU

У гелия1s-орбиталь полностью заполнена:

2He 1s2      1s  Строение атома | CHEMEGE.RU

Поскольку первый энергетический уровень вмещает максимально 2 электрона, у литияначинается заполнение второго энергетического уровня, начиная с орбитали с минимальной энергией — 2s. При этом сначала заполняется первый энергетический уровень:

3Li 1s22s1      1s  Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU

У бериллия2s-подуровень заполнен:

4Be 1s22s2      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU

Далее, у боразаполняется p-подуровень второго уровня:

5B 1s22s22p1      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU

У следующего элемента, углерода, очередной электрон, согласно правилу Хунда, заполняет вакантную орбиталь, а не заполняет частично занятую:

6C 1s22s22p2      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU

Попробуйте составить электронную и электронно-графическую формулы для следующих элементов, а затем можете проверить себя  по ответам конце статьи:

5. Азот

6. Кислород

7. Фтор

У неона завершено заполнение второго энергетического уровня: 

10Ne 1s22s22p6      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU

У натрияначинается заполнение третьего энергетического уровня:

11Na 1s22s22p63s1      1s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU   2s Строение атома | CHEMEGE.RU    2p Строение атома | CHEMEGE.RU     3s Строение атома | CHEMEGE.RU     3s Строение атома | CHEMEGE.RU

От натрия до аргона заполнение 3-го уровня происходит в том же порядке, что и заполнение 2-го энергетического уровня. Предлагаю составить электронные формулы элементов от магния до аргонасамостоятельно, проверить по ответам.

8. Магний

9. Алюминий

10. Кремний

11. Фосфор

12. Сера

13. Хлор

14. Аргон

А вот начиная с 19-го элемента, калия, иногда начинается путаница — заполняется не 3d-орбиталь, а 4s. Ранее мы упоминали в этой статье, что заполнение энергетических уровней и подуровней электронами происходит по энергетическому ряду орбиталей, а не по порядку. Рекомендую повторить его еще раз. Таким образом, формула калия:

19K 1s22s22p63s23p64s11sСтроение атома | CHEMEGE.RU 2sСтроение атома | CHEMEGE.RU 2sСтроение атома | CHEMEGE.RU 2pСтроение атома | CHEMEGE.RU3sСтроение атома | CHEMEGE.RU3sСтроение атома | CHEMEGE.RU 3pСтроение атома | CHEMEGE.RU4sСтроение атома | CHEMEGE.RU4sСтроение атома | CHEMEGE.RU

Для записи дальнейших электронных формул в статье будем использовать сокращенную форму:

  19K   [Ar]4s1    [Ar] 4s Строение атома | CHEMEGE.RU

У кальция4s-подуровень заполнен:

20Ca   [Ar]4s2    [Ar] 4s Строение атома | CHEMEGE.RU

У элемента 21, скандия, согласно энергетическому ряду орбиталей, начинается заполнение 3d-подуровня:

21Sc   [Ar]3d14s2    [Ar] 4s Строение атома | CHEMEGE.RU   3d Строение атома | CHEMEGE.RU   3d Строение атома | CHEMEGE.RU

Дальнейшее заполнение 3d-подуровня происходит согласно квантовым правилам, от титанадо ванадия:

22Ti   [Ar]3d24s2    [Ar] 4s Строение атома | CHEMEGE.RU   3d Строение атома | CHEMEGE.RU   3d Строение атома | CHEMEGE.RU 23V   [Ar]3d34s2      [Ar] 4s Строение атома | CHEMEGE.RU   3d Строение атома | CHEMEGE.RU   3d Строение атома | CHEMEGE.RU

Однако, у следующего элемента порядок заполнения орбиталей нарушается. Электронная конфигурация хроматакая:

24Cr   [Ar]3d54s1      [Ar] 4s Строение атома | CHEMEGE.RU  3d Строение атома | CHEMEGE.RU  3d Строение атома | CHEMEGE.RU

В чём же дело? А дело в том, что при «традиционном» порядке заполнения орбиталей (соответственно, неверном в данном случае —

 3d44s2

) ровно одна ячейка в

d

-подуровне оставалась бы незаполненной. Оказалось, что такое заполнение энергетически

менее выгодно

. А

более выгодно

, когда

d

-орбиталь заполнена полностью, хотя бы единичными электронами. Этот лишний электрон переходит с

4s

-подуровня. И небольшие затраты энергии на перескок электрона с

4s

-подуровня с лихвой покрывает энергетический эффект от заполнения всех

3d-

орбиталей. Этот эффект так

и называется

— «провал»

или

«проскок»электрона

. И наблюдается он, когда

d

-орбиталь недозаполнена на 1 электрон (по одному электрону в ячейке или по два).

У следующих элементов «традиционный» порядок заполнения орбиталей снова возвращается. Конфигурация марганца:

25Mn   [Ar]3d54s2

Аналогично у кобальтаи никеля. А вот у медимы снова наблюдаем провал (проскок) электрона— электрон опять проскакивает с 4s-подуровня на 3d-подуровень:

29Cu   [Ar]3d104s1

На цинке завершается заполнение 3d-подуровня:

30Zn   [Ar]3d104s2

У следующих элементов, от галлиядо криптона, происходит заполнение 4p-подуровня по квантовым правилам. Например, электронная формула галлия:

31Ga   [Ar]3d104s24p1

Формулы остальных элементов мы приводить не будем, можете составить их самостоятельно.

Некоторые важные понятия:

Внешний энергетический уровень — это энергетический уровень в атоме с максимальным номером, на котором есть электроны.

Например, у меди   ([Ar]3d104s1) внешний энергетический уровень — четвёртый.

Валентные электроны — электроны в атоме, которые могут участвовать в образовании химической связи. Например, у хрома ( 24Cr   [Ar]3d54s1) валентными являются не только электроны внешнего энергетического уровня (4s1), но и неспаренные электроны на 3d-подуровне, т.к. они могут образовывать химические связи.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий