Файл: Столярчук В.Г. Строение атома и периодическая система элементов Д. И. Менделеева.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 02.07.2024

Просмотров: 134

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

- 89 -

 

 

 

Возможные

хомбанацжа

четырех

квантовых

чмсел для

~

/ 7 - 2 , ff»

3 1 / / = 4

уровней

показаны

в таблжпе

7.

Таблица 7 ВОЗЮЖНЫЕ КОмБЙВАДИа ЧЕТЫРЁХ КВАНТОВЫХ ЧИСЕЛ

 

 

 

 

 

Числа e Состояние Формула

п

 

 

 

 

$подурЖэлектрона

ураёней

 

 

 

 

 

нег(гён)

 

 

 

1

0

о

t</2

2

s

 

fS*

г

0

0

HI г

г

 

2$г

 

(

+ <

i'/z

6

р

*/>'

 

 

0

t

¥г

3 v.

 

-t

it/г

 

 

 

 

0

0

HI2

2

8

 

 

 

i

 

*

*/2

 

 

 

 

 

 

-{

я/г

S

Р

-

V

 

 

i Пг

 

*

 

 

 

 

*2

t

'/г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ /

t</2

ft

i

и »

 

 

а

Н/в

 

 

-/

it/2

 

 

 

 

4 •

0

-г

i

i/2

2'

S

40*

0

t

t/2

 

 

в

i

Чг

6

 

 

 

 

1

t

i/2

Р

 

 

 

 

t . 4 i

 

 

 

 

 

 

*г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

*t

ft/2

 

 

 

 

 

s

Ш

 

 

 

 

 

t Нг

 

4

Г

 

 

- i

 

 

 

t

42

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iff г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число ё 6 йдомчке е денным п2пг.

г

8

*г

i

4

t

 

 

 

i - « t

 

 

i

* i

 

 

ifa

 

 

 

 

 

 

14

 

 

0

tVi

 

4 f "

32

- /

Hit

 

 

 

 

-2

i

i(2

 

f

 

-3

$ Hi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

-

90

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как следует

и з

тайлицч

7,

$ -

состояние

есть

д л я

каждо*

го уровня и в атом состоянии может Ьыть не более двух

элек­

тронов. Для второго • последующих имеется р - состояние,

причём,в

р

- ооотоянин

может быть

только

6

электронов,

т . е .

на каждой, р

- орбитали может также лаходятьоя

только д в а

электрона о

антипараллельными

спинами.

 

 

 

 

 

 

d - состояние появляется впервые

для т р е т ь е г о ,

a

f -

с о ­

стояние для четвёртого уровня.

 

 

 

 

 

 

 

 

Из таблицы

также видно, что для данного

главного

квантового

'числа

не

может

быть

больше

двух

S

- , шести

Р ~ , десяти </-

и четырнадцати

f

-

электронов.

 

 

 

 

 

 

 

 

В любой

замкнутой

оболочке слоя

находится

2 ( 2 ^ +

I )

элек­

тронов,

где

(20

+

I )

есть

члсло

значений

 

rfig

при

данном

С

, а

множитель

2

обусловлен

т е м ^ ч т о п ^ -

 

 

 

 

Таким образом,максимальн ое число электронов в любом

а т о ­

ме с главным квантовым числом п

определяется

следующей

оуммо|:_

 

 

п 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1'°

 

'

 

 

 

Совокупно»» в атоме электронов, обладающих одинаковым

значением л , ,

называют электронным слоем ( К , t , М

, М ,

О i

Р »

0

> ) и л и

энергетическим

уровнем.

 

В общем,

энергетические

уровни

в

многоэлектронных

атомах

описываются

следующей

закономерностью:

 

/ровни n i t

( я

- Hd

и ( ft-

2 ) f

близки по энергии друг к

Другу

и в с е г д а

имеют более

низкую

энергию, чем уровни

пр .

Последовательность расположения состояний электронов в реаль­ ных атомах, основанная на экспериментальных значениях

о

анергии спектроскопических

термов (.Уровней) монет быть

iif чд'-тавлена р и с . 2 0

[26,

с т р . 3 3 ] .

« о

 

 

 

 

 

 

 

М М

 

 

 

 

 

6SQ

 

л

т

п

" I N

m

 

1 1 1 1

 

 

 

 

 

5SQ

Sp

J . I

1

I

i

 

 

М М

 

 

 

 

 

4SO

*/>

 

л /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М М

 

 

 

 

 

jso

Зр

 

 

 

 

 

 

у Г" т

•>

 

 

 

 

2SQ

11. и

 

 

 

 

«•

Рис, 20. Порядок заполнения атомных орбиталей

'Это можно представить и таким образом: / S * 2 S <

 

*6S*

0~i

*Ц

±6р

*7S

* 6ct^

Sf

.'

 

Такой неожиданный

порядок

заполнения

электронных с о с т о я ­

ний

объясняется расщеплением электронных уровней энергии, по

мэре т о г о ,

как

в атома накапливается воё

больше электронов .

;1то

растепление

показано

на

р и с . 21.

 

 

 

 

Pno.

21# Зависимое г* ^энергия

атомных орбвталеЙ

 

*

4

 

 

от порядкового номера элемента.

 

 

 

 

 

 

 

о

 

Шли

на

f

-

орбитоли могут быть только два электрона,

то

на трёх

р -

орбмталях -

их чиоло

равно шеоти. На каа-

д о |

оголтел я д м

мижтрона могут находиться о протияополо

тик

оликаыя,

я

«том случае

суммарный

спмн Судет равен ну

м».

Р«оомотрям,"квк будут располагаться три электрша я

р - ооотояикн (схематично).

- 9 3 _

 

t

о -I

 

 

 

 

/

0

-I •

 

 

 

 

 

М М »

 

или

 

щи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В первой

схеме ( а )

в с е

р - электроны имеют разные

значения mg( 1,0-1) , во второй ( б ) -

у д в у х

р - э л а к т р о н о в

ши

одинаковы.

Какому

 

из

этих

двух

вариантов

с л е д у е т

о т д а т ь предпочтение?

 

Это

в а я н о ,

особенно

д л я

ш о г о э л е к -

тронных атомов,

т а к

как в

i -

состоянии

имеется

п я т ь

а

- о р б и т а л е й ,

а в

j

-

состоянии -

семь

i

~ о р б и т а л е й .

На

э т о т вопрос

отвечает

правило

Гунда [ 1 9 , 2 0 , 2 2 ]

:

Заполнение электронных орбиталей электронами происходит таким о б р а з о м , чтобы суммарный спин их был максимальным.

Исходя из правила Гунда,первая схема

( а )

- б о л е е в е - -

р о я т я а ,

так

как суммарный спин

равен 3/2,

а

во - втором

случае

( б )

1/2,

 

 

 

2,

Построение электронных

оболочэк

элементов

[ 1 6 , 1 7 , 1 8 , 1 9 ]

Механизм распределения электронов в атоые основан на

двух важных принципах:

з а о р е т е

Паула и п р а в и л е

Гунда, . .

При изучении распределения электронов в

атоме

удобно и с ­

ходить

из " г о л о г о " я д р а ( б е з

окружающих

э л е к т р о н о в ) .

Тогда

последовательно

увеличивая заряд

ядра

на

единицу

 

 

 

 

 

-

94

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и д о б а в л я я

по

одному электрону

( д л я

образования

нейтрально ­

г о

а т о м а ) ,

ш

можем построить

 

электронные конфигурации

всех

элементов

периодической

системы . При э т о м должен

соблюдать ­

с я

также следующий

принцип:

при

переходе

от

д а н н о г о

э л е м е н ­

та

к

следующему, с

более

высоким

порядковым

номером,

д о п о л ­

нительный

электрон

должен занимать

положение,

с о о т в е т с т в у ю ­

щее

наиболее

прочной с в я з и

данного

электрона

со

всей

о с т а л ь ­

ной

с и с т е м о й .

Критерием

такой

 

прочной с в я з и

я в л я е т с я

п р а в и -

 

-

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ло

Гунда.-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первым

элементом

в периодической

системе

я в л я е т с я

в о д о - 4

р о д ,

е г о атом

имеет

один

э л е к т р с н .

Самой

глубокой

орбиталью

его

электрона

б у д е т

орбиталь

1 ^ ( п р и # =

0 ) .

Увеличивая

заряд

на

единицу

и

д о б а в л я я один

э л е к т р о н , получаем

атом

г е л и я

( # f l ) .

На

оонованин

принципа Паули оба электрона с

антипараллельны -

ци спинами могут находиться в первой оболочке

( К - о б о л о ч к е ) .

максимальное

число

э л е к т р о н о в ,

которое может

быть

на

t

-

о р ­

б и т а л и , р а в н о

д в у м .

В периодической

сизтеме

э л е м е н т о в

( т а б л и -

ца)водород

и

гелий

образуют

первый

пер изд .

Схематическое

и з о ­

бражение. основного,

состояния

элементов п е р в о г о периода

можно

представить в

оледующем

в и д е :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I . .

н

Ш i$'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.

Не

Ш

 

is"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Смотрите также файлы