Методичка к третей РК (1018523), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Итак, для определения очерёдности заполнения энергетических подуровней атома электронами необходи­мо подсчитать значения сумм (п+1) для всех подуровней и, сопоставив эти суммы, расположить подуровни в ряд в порядке возрастания энергии:

Очерёдность заполнения. . . ls<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f и т.д. Сумма (n+l|u..........................……….l 2 3 3 4 4 555 666 7 7 7 7 8

Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням атома выражается его элек­тронной формулой³. Во избежание ошибок при записи электронной формулы атома первоначально рекомендует­ся производить размещение электронов в порядке следования подуровней, отвечающего правилу Клечковского⁴, и лишь затем группировать подуровни по энергетическим уровням.

¹ Для атомной орбитали и электронов в ней приняты следующие условные графические обозначения: [] - вакантная АО; [f] - АО с неспаренным электроном; fj] - АО со спаренными электронами.

² Цифрой обозначается энергетический уровень, которому принадлежит подуровень, затем следует буквенное обо­значение подуровня. Например, запись 3d означает, что речь идёт о d-подуровне третьего энергетического уровня.

³ Количество электронов в подуровне указывается надстрочным индексом, следующим за буквенным обозначени­ем подуровня. Например, запись Зр" означает, что в р - подуровне 3-го энергетического уровня находятся 4 элек­трона.

⁴ Электронная формула атома, отвечающая принципу наименьшей энергии (правилу Клечковского), отражает его электронную конфигурацию в наиболее устойчивом - стационарном состоянии; все остальные состояния атома являются возбуждёнными.

4 Контрольная работа по химии: Строение вещества.

Пример 2.3.2. Электронная формула атома железа.

В соответствии с правилом Клечковского и принципом Паули, 26 электронов атома железа будут заполнять его энергетические уровни и подуровни в следующей последовательности: Is²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

Производим группировку подуровней по энергетическим уровням, после чего получаем электронную фор* мулу в окончательном виде: 2₆Fe[ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s³].

Электронная формула показывает, что подуровни Is (n=l, 1=0), 2s (п=2, 1=0), 3s (n=3, 1=0), 4s (п=4, 1=0) содержат по 2 электрона и являются насыщенными; подуровни 2р (п=2, 1=1), Зр (п=3, 1=1) содержат по б элек­тронов и также являются насыщенными; подуровень 3d (п=3, 1=2) со своими б электронами ненасыщен. Из электронной формулы видно также, что в атоме железа его 26 электронов образуют 4 электронных слоя, причем, последним заполняется d -подуровень предвнешнего слоя. По этому признаку железо как химический элемент относят Kd~ электронному семейству⁵ (относится к числу d- элементов).

Наибольшее влияние на химические свойства атома оказывает не его электронная конфигурация в целом, а электронное строение валентных подуровней. Валентными являются все подуровни внешнего слоя плюс не­завершённые подуровни внутренних слоев. В рассмотренном атоме железа валентными являются подуровни 3d⁶4s². При этом следует иметь в виду, что в незавершённых подуровнях внутренних слоев валентными, как правило, являются лишь неспаренные электроны. Исходя из этого, по электронной формуле атома можно легко определить его максимальную валентность (максимальную степень окисления), для чего, пользуясь правилом Хунда (см. ниже п. 2.4.), необходимо изобразить графически распределение электронов по АО незавершённого валентного подуровня. Так, в атоме железа в соответствии с правилом Хунда из шести d - электронов неспарен­ными являются только четыре:

Fe... .................................... .....3d⁶

|t |t |t

С учетом двух внешних электронов, суммарное количество валентных электронов в атоме железа и, сле­довательно, его максимальная валентность равны 6, а максимальная степень окисления имеет значение, равное +6.

2.4. Правило Хунда.

Правило Хунда используется для определения порядка заполнения АО энергетических подуровней атома: атомные орбнтали энергетического подуровня заполняются электронами так, чтобы было обеспечено мак­симальное значение суммарного спина. Например, в вышерассмотренном атоме железа для обеспечения макси­мального значения суммарного спина электронов 3d-пoдypoвня вначале происходит последовательное заполнение пяти АО данного подуровня электронами с параллельными спинами и лишь после этого остающийся последний электрон поступает в одну из уже занятых АО. Данной электронной конфигурации 3d-no,zrypoBmi отвечает значе­ние суммарного спина, равное по абсолютной величине двум; при всех прочих электронных конфигурациях 3d-подуровня значение суммарного спина меньше двух.

3. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.

(Задачи №№21--40) 3.1. Связь между строением атомов и периодической системой химических элементов.

Периодическая система включает все известные химические элементы, расположенные в порядке возрас­тания величины заряда их атомных ядер (в порядке возрастания числа электронов). Таким образом, порядковый номер химического элемента в периодической системе определяет число электронов в его атомах.

Графическим выражением периодической системы химических элементов является периодическая табли­ца в её двух основных формах: короткой и длинной. Структурно периодическая таблица состоит из горизон­тальных радов элементов - периодов и вертикальных - групп. Периоды с 1-го по 3-й называются малыми, с 4-го по 6-й - большими; 7-й период является незаконченным. Группы, в свою очередь, делятся на глав­ные подгруппы (А-группы) и побочные (В-группы). В периодической таблице элементы одной и той же под­группы расположены строго по вертикали. Отличительным признаком главных подгрупп является нахождение в них т.н. "типических" элементов - элементов малых периодов. Например, в группе II главная подгруппа (НА-группа) включает Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra; остальные элементы - Zn, Cd, Hg - образуют побочную подгруппу (ПВ-группу).

Положение элемента в периодической таблице и электронное строение его атомов взаимосвязаны. Номер периода однозначно указывает на число электронных слоев в атомах его элементов; номер группы для мно­гих химических элементов соответствует количеству валентные электронов, т.е. определяет значение мак­симальной валентности (максимальной степени окисления).

Пример 3.1.1. Связь между периодической системой и строением атомов элементов 4-го периода Ca. Sc. gil

Записываем электронные формулы атомов:

,₍Cafls²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²J; i,$c[b2s²2p⁶3s23p⁶3d¹4s²L „Gafls*2s^:'2p⁶3s²3p⁶3d'°4/4p'j.

⁵ Все известные химические элементы образую.- 4 электронных семейства: s-, p-, d-, f-.

Характеристики

Список файлов книги