Строение электронных оболочек атомов химических элементов

Строение электронных оболочек атомов химических элементов

Зная строение электронных слоев, можно представить структуру всей электронной оболочки атома. Для этого необходимо пользоваться следующими правилами:

· Заполнять электронные слои электронами необходимо от первого слоя к следующим в порядке ослабления их притяжения к ядру;

· Заполнять орбитали электронами необходимо также в порядке ослабления их связи с ядром: сначала необходимо заполнить  орбитали, затем  орбитали, а затем  и  орбитали;

· На каждой из орбиталей можно разместить только два электрона;

· На каждой из орбиталей изначально содержится по одному электрону, а затем, если число электронов превышает количество орбиталей, размещают по второму электрону, при этом образуются электронные пары.

Строение электронной оболочки атома изображается электронной формуле, которая показывает распределение электронов по энергетическим уровням и подуровнями. В этих формулах энергетические уровни обозначаются цифрами один, два, три, четыре ..., а подуровни - буквами . Число электронов на подуровне обозначается цифрой, которая записывается справа вверху от буквы, показывает подуровень.

Составим электронные формулы атомов химических элементов первого периода. Например, атом водорода имеет один электрон, который размещен на -подуровне первого энергетического уровня. Электронная формула атома водорода:  .

Электронная формула атома гелия, содержащий два электрона:  .

Первый электронный слой в атоме гелия является завершенным, поскольку на первом энергетическом уровне может находиться только два электрона.


Составим электронные формулы атомов некоторых химических элементов второго периода. После заполнения первого энергетического уровня электроны заполняют второй уровень, на котором может размещаться не более, чем восемь электронов. На втором уровне сначала электроны заполняют -подуровень, а затем -подуровень. Например, электронная формула азота:  .

Электронная формула неона:  .

На втором энергетическом уровне атома не может находиться более, чем восемь электронов, поэтому второй энергетический уровень атома неона является завершенным.

Составим электронные формулы атомов некоторых химических элементов третьего периода. В атомах элементов третьего периода формируется третий энергетический уровень, на котором размещаются до восемнадцати электронов. Сначала электроны заполняют -подуровень, затем -подуровень, заполнения -подуровня не происходит. Например, электронная формула кремния:  .

Электронная формула Аргона:  . В атоме Аргона последний энергетический уровень является завершенным.

В первых двух элементов четвертого периода начинает заполняться Четвертого Энергетического уровень. Электронная формула калия:  .

Электронная формула Кальция:  .

Начиная с элемента скандия (порядковый номер 21) происходит заполнение электронами -подуровня третьего энергетического уровня. Электронная формула скандия:  .

Часто пользуются сокращенным электронными формулами. Например, сокращена электронная формула серы:   где  означает завершенную электронную оболочку неона. Сокращенная электронная формула позволяет выделить «валентные» электроны, которые не входят в оболочки инертного газа.

Подуровень, что заполняется электронами последним, является признаком, по которому все химические элементы делятся на четыре семейства: -, -, - и -элементы. Например, Калий относится к -элементов, кремний до -элементов, а Скандий - до -элементов.

Электронные формулы часто изображают графически, используя графические обозначения орбиталей (квадрат или клетка) и электронов (стрелка). Электронно-графические формулы показывают распределение электронов не только по уровням и подуровнями, а за орбиталями. Записывают снизу вверх, начиная с первого энергетического уровня, на котором находится одна клетка (одна -орбиталь), затем изображают второй энергетический уровень, который содержит четыре клетки (одна -орбиталь и три -орбитали), а затем - третий энергетический уровень, содержащий девять клеток (одна -орбиталь, три -орбитали и пять -орбиталей). Часто записывают не всю графическую формулу, а только ее окончания, то есть подуровни, на которых размещены валентные электроны.

Зная положение элемента в периодической системе, можно определить его электронную конфигурацию и составить электронную формулу. Для этого надо помнить следующие закономерности:

· Номер периода равен числу электронных слоев (энергетических уровней) в атоме;

· Номер группы равен числу валентных электронов (электронов внешнего уровня);

· Для элементов побочных подгрупп третьей - седьмой групп номер группы также равна числу валентных электронов, которые расположены как на внешнем, так и на передзовнишньому электронном слое.


Лекция добавлена 27.02.2014 в 17:54:13