Строение электронных оболочек атомов
Состояние электрона в многоэлектронных атомах всегда отвечает закону, сформулированному Паули : в атоме не может быть даже двух электронов, обладающих одинаковым набором всех четырех квантовых чисел. Это говорит о том, что на атомной орбитале может находится не более двух электронов.
Электронная оболочка имеет упорядоченное строение. Она состоит из электронных уровней (слоев), число которых равно номеру периода. В соответствии с принципом Паули максимальное число электронов на энергетическом уровне равно 2n2.
Каждый уровень, кроме первого, делится на подуровни. Число подуровней равно номеру уровня, максимальное число электронов на подуровне-2( 2l +1).
Чем выше расположен уровень, тем больше энергия его электронов.
Наименьшей энергией обладают электроны первого уровня а наибольшей -внешнего уровня. Наиболее устойчиво состояние атома, в котором электроны имеют наименьшую энергию.
Заполнение электронной оболочки происходит в соответствии с тремя правилами:
1. Заполнение электронной оболочки происходит в порядке возрастания энергии уровней (принцип наименьших энергий) .
2. Заполнение подуровней происходит в соответствии с правилом Клечковского :
- электроны заполняют тот подуровень для которого сумма значений главного и орбитального квантовых числе наименьшая;
- если сумма значений главного и орбитального квантовых чисел одинакова, то электроны заполняют тот подуровень для которого меньше значение главного квантового числа.
Отсюда следует следующий порядок заполнения уровней и подуровней : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
3. Порядок заполнения атомных орбиталей происходит в соответствии с правилом Хунда : электроны заполняют атомные орбитали таким образом чтобы спин был максимальным.
Например:
+15 Р 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
+25 Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d5 4s2
Приведённые формулы называются полными электронными формулами элемента. В зависимости от того электроны какого подуровня заполняются у данного элемента, они делятся на s-,p-,d- , f- элементы.
К s-элементам относятся элементы главных подгрупп первой и второй групп, р-элементы - это элементы главных подгрупп всех остальных групп. К d-элементам относятся элементы побочных подгрупп, а к f-элементам - лантаноиды и актиноиды.
Обычно используют сокращённые электронные формулы, содержащие только электроны валентного уровня, число которых равно номеру группы. ( для элементов главных подгрупп валентными являются электроны последнего энергетического уровня, для элементов побочных подгрупп последнего s и предпоследнего d).
Эти формулы используют для определения валентных возможностей атома. Их легко составить, зная период и группу атома. Например, бром-это элемент четвертого периода седьмой группы главной подгруппы, поэтому его сокращенная электронная формула: +35Вr...4s2 4p5 ; ванадий элемент четвертого периода пятой группы побочной подгрупп : +23V …3d3 4s2
2. Электронно-графические формулы
Эти схемы используют для определения валентных возможностей
атома. Уровни и подуровни должны располагаться в соответствии с их энергией: чем выше подуровень, тем выше его располагают. Орбитали изоб-ражают квадратиком или черточкой .
Например: Е 3d
17Cl...3s2 3p5
3p
3s