les2 (Лекции по Химии 1 курс 1 семестр Ланская И.И. (2017))

Лекция 2Электронные структуры многоэлектронных атомовПлан лекции1.Основные принципы распределения электронов в атоме (принцип Паули,правило Клечковского, правило Гунда).2.Формирующий электрон. Валентная конфигурация.3.Валентность в возбужденном и основном состоянии.В многоэлектронном атоме состояние электрона определяется 1) принципомПаули:– в атоме не может быть двух электронов, у которых всечетыре квантовых числа были бы одинаковы.Следствия из принципа Паули:1. На одной орбитали могут находиться не более двух электронов,отличающихся друг от друга спинами.2.

Максимальное число электронов на энергетическом подуровне:2(2l+1)3. Максимальное число электронов на энергетическом уровне:2n22. Принцип минимальной энергии:Электроны занимают наиболее низкое энергетическоесостояние, отвечающее наиболее устойчивому егосостоянию.3.

Правило Клечковского:Электроны размещаются последовательно на орбиталях,характеризуемых возрастанием суммы главного иорбитального квантовых чисел (n+l); при одинаковыхзначениях этой суммы раньше заполняется орбиталь сменьшим значением главного квантового числа n4. Правило Хунда:В пределах энергетического подуровня электронырасполагаются так, чтобы их суммарный спин былмаксимальным.Способы составления схем распределения электронов в атоме:– в виде формул электронных конфигураций1s22s22p63s23p64s119К– в виде графических формул АОЕpsn=28Оsn=1Электрон, который завершает электронную конфигурацию данного элемента,отличает его от предшествующего, называется формирующим.По формирующему электрону элементы подразделяются на:s-, p- , d- и f- элементы.Пример:для атома кислорода 8О формирующим является 2р4электрон;для атома кальция 20Ca формирующим является 4s2электрон;для атома скандия 21Sc формирующим является 3d1электрон.Электронные конфигурации элементов первых двух периодовдля основного состояния*Атомный номерЭлементЭлектроннаяконфигурация123ВодородГелийЛитий1s12s21s22s145БериллийБор1s22s21s22s22p1ЭлектроннаяАтомныЭлемент конфигураций номеря2 26Углерод1s 2s 2p27Азот1s22s22p38Кислоро1s22s22p4д9Фтор1s22s22p510Неон1s22s22p6*Основное состояние – наиболее устойчивое состояние атома.Возбужденное состояние – с повышенной энергией.При переходе атома в возбужденное состояние электроны поглощаюткванты энергии и переходят на орбитали с более высокой энергией.Пример: атом магнияОсновное состояниеВозбужденное состояние«Провал электрона»:для ряда d и f –элементов имеет место «проскок» или «провал» электрона сподуровня ns в (n-1)d : (Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Cr, Mo, Nb).Например, экспериментально установлено, чтоосновная конфигурация атома меди Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 ,а не …3d94s2Причина - более низкая энергия конфигурации 3d104s1 по сравнению с 3d94s2 .Повышенная устойчивость 3d10состояния.Валентная конфигурация илисокращенная электронная формула– содержит только валентные электроны (наиболее активные, которыемогут участвовать в образовании химических связей).

Это – все внешниеэлектроны и электроны формирующихся подуровней.ПримерПолная: 21Sc 1s22s22p63s23p6 3d14s2 или [Ar] 3d14s2Сокращенная: 21Sc …3d14s2Элементы-аналоги – элементы, имеющие аналогичную валентнуюконфигурацию, расположенные в одной подгруппе периодической таблицы.ВАЛЕНТНОСТЬСпособность атома присоединять или замещатьопределенное число других атомов с образованиемхимических связейКоличественная мера валентности - число неспаренных электронов восновном или возбужденном состоянии атома.Валентность Мg – в основном состоянии равна 0, в возбужденномсостоянии = 2Кислород и фтор – возбужденного состояния не имеют.Хлор Cl (аналог фтора) – в основном состоянии проявляет валентность 1, ввозбужденном – 3, 5, 7.3s3pB=13s3p3dB=3B=5B=7Наличие свободных d-орбиталей на третьем энергетическом уровнепозволяет хлору иметь возбужденное состояние и проявлять валентности 3,5, 7.Валентность кобальта Cо в основном состоянии:Валентность Cо в возбужденном состоянии:.