Електронна оболонка атомів. Правила розподілу електронів на енергетичних рівнях і підрівнях

 

Формування електронної оболонки атома відбувається за трьома принципами: принципом Паулі, правилом Гунда, правилом Клечковського (принципом мінімуму енергії).

Стан електрона в атомі визначають чотирма квантовими числами, де n, l, m_l - характеризують АО, а m_s - спінове - визначає можливу напрямленість вектора власного магнітного моменту електрона відносно напрямленості вектора власного магнітного моменту ядра атома.

Можливі значення m_s : +1/2 та -1/2.

Електрон з певним спіновим числом на АО позначається:

 або

 

Принцип Паулі:

В атомі не може бути двох електронів з однаковим набором чотирьох квантових чисел.

Наслідок: Місткість кожної АО - два електрони з різними значеннями m_s:

Правило Гунда:

Під час заповнення електронами вироджених АО за абсолютною величиною сумарне значення спінового квантового числа має бути максимальним.

Орбіталі одного підрівня, що характеризуються однаковим значенням енергії та формою (однакові значення n та l) називають виродженими.

Приклад.

Для тричі виродженого р-підрівня згідно з правилом Гунда для трьох електронів заповнимо АО:

або Правильні варіанти заповнення ½S ms½= 3/2

або Неправильні варіанти заповнення ½S ms½= 1/2

 

Послідовність заповнення енергетичних підрівнів електронами у багатоелектронному атомі відповідає виконанню принципу найменшої енергії: доки не заповниться підрівень з меншим запасом енергії, доти не буде заповнюватись підрівень з більшим енергетичним запасом. Послідовность підрівнів у порядку зростання енергій для атома водню та багатоелектронних атомів, яку визначають за правилом Клечковського наведено в Табл. 5.

 

Таблиця 5. Розташування рівнів та підрівнів у порядку
зростання енергії

Зростання енергії електрона	Одноелектронни атом Гідрогену				Багатоелектронні атоми
	Підрівень	n	l	n+ l	Правило Клечковського (принцип мінімуму енергії): Рівні та підрівні атомів заповнюються електронами у порядку зростання суми головного і орбітального квантових чисел (n+l). За однакового значення суми    (n+l) для двох підрівнів першим заповнюється підрівень з меншим значенням головного квантового числа n.
	1s	1	0	1
	2s	2	0	2
	2p	2	1	3
	3s	3	0	3
	3p	3	1	4
	3d	3	2	5
	4s	4	0	4
	4p	4	1	5
	4d	4	2	6	1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p
	4f	4	3	7
	5s	5	0	5
	5p	5	1	6
	5d	5	2	7
	5f	5	3	8
	5g	5	4	9

1.2.1. Електронні формули атомів.
Валентність у стаціонарному і збудженому станах

Електронна формула відображає розподіл електронів на орбіталях в атомі:

15Р 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Електронна формула атома Фосфору

Електронно-графічна формула зовнішнього електронного шару атома Фосфору

 

Валентність у стаціонарному стані (стан з мінімальною енергією) визначають за кількістю неспарених електронів на зовнішньому енергетичному рівні.

Найвищу валентність атом виявляє під час збудження. Збудження - це поглинання квантів енергії, роз’єднання спарених валентних електронів та перехід їх на вільні від електронів АО того ж самого енергетичного рівня.

,

 

Приклад. Записати електронні формули атомів Алюмінію і Сульфуру в стаціонарному та збудженому станах, а також визначити їх валентність.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: