Распределение электронов по энергетическим уровням таблица

Новая страница 1 4. Вспомним с троение атомов Атом — электронейтральная частица, неделимая химическим путем. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, образующих электронную оболочку. Ядро атома состоит из положительно заряженных частиц — протонов p + и электрически нейтральных частиц — нейтронов n 0. Электрон в атоме не имеет привычной для классической механике траектории движения. Квантовая механика рассматривает вероятность нахождения электрона в пространстве вокруг ядра. Быстро движущийся электрон может находиться в любой части пространства, окружающего ядро, и различные положения его рассматриваются как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Поскольку движение электрона имеет волновой характер, квантовая механика описывает его движение в атоме при помощи волновой функции ψ. В разных точках атомного пространства эта функция принимает разные значения. Для выражения законов движения частиц используется уравнение Шредингера. Шредингер вывел уравнение, которое связывает энергию электронной системы с волновой функцией. Волновое уравнение Шредингера для движения одной частицы, например электрона в атоме водорода, в общем виде выглядит следующим образом: где j - волновая функция, U — потенциальная энергия электрона, E — полная энергия электрона. Решения уравнения показывают вероятности нахождения электрона в той или иной точке пространства вокруг ядра атома и никак не связывают эту вероятность с траекторией движения электрона. Решение уравнения для многоэлектронных систем сложно; в настоящее время его можно точно решить только для атома водорода и водородоподобных, т. Орбиталь — пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона. Применительно к электрону можно сказать, распределение электронов по энергетическим уровням таблица он ведет себя и как частица, и как волна, т. С одной стороны, электроны как частицы производят давление, с другой стороны, движущийся поток электронов обнаруживает волновые явления, например дифракцию электронов. Атомные орбитали отличаются энергией, размером, формой и положением в пространстве относительно ядра. Согласно квантово-механическим расчетам s-орбитали имеют форму шара рис. Возможные формы f-орбиталей Орбиталь можно описать с помощью набора квантовых чисел: n — главное квантовое число, l — орбитальное квантовое число, m l — магнитное квантовое число, m s — спиновое квантовое число. Главное квантовое число обозначает номер энергетического уровня, на котором находится атомная орбиталь. Орбитальное квантовое число l введено для характеристики формы орбитали, а следовательно, и формы электронного облака атома. Для характеристики пространственного расположения орбиталей применяется распределение электронов по энергетическим уровням таблица квантовое число m l. Число значений магнитного квантового числа зависит от орбитального квантового числа и равно распределение электронов по энергетическим уровням таблица + 1. Спин можно представить как веретенообразное вращение электрона вокруг своей оси. Для характеристики спина электрона вводится четвертое квантовое число m s, называемое спиновым. Электроны, которые движутся в орбиталях близкого размера, образуют электронный слой или энергетический уровень. Существует несколько видов энергетических уровней: s, p, d, f, g и т. Для каждого из них характерна своя форма орбиталей. На одной атомной орбитали могут находиться не более 2 электронов. Электроны на одной орбитали распределение электронов по энергетическим уровням таблица разные спины. Это обосновывается правилом Паули. Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковый набор всех распределение электронов по энергетическим уровням таблица квантовых чисел. Номер группы химического элемента в Периодической системе химических элементов Менделеева соответствует количеству электронов на его внешнем энергетическом уровне. Как уже было сказано, на каждой из орбиталей могут находиться два электрона. Таким образом, возможное число s-электронов в данном энергетическом уровне распределение электронов по энергетическим уровням таблица 2, p электронов — 6, d-электронов — 10 и f-электронов — 14. Если в орбитали находится один электрон, то он называется неспаренным, если два, то это спаренные электроны. Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням и подуровням изображают в виде электронных формул. Покажем, как они составляются. Орбиталь с минимальной энергие — это 1 s-орбиталь. У атома водорода она занята единственным электроном атома. Поэтому электронная формула, или электронная конфигурация, атома водорода имеет вид: 1 s 1. В электронной формуле число впереди означает номер энергетического уровня, буквой выражается подуровень тип орбиталииндекс справа вверху обозначает число электронов на подуровне. Поскольку на одной орбитали могут находиться два электрона, то оба электрона атома гелия размещаются в 1 s-орбитали. Следовательно, электронная формула гелия: 1 s 2. Электронная оболочка гелия завершена и весьма устойчива. У элементов II периода заполняется второй энергетический уровень, причем сначала одна орбиталь s-подуровня, а затем три орбитали p-подуровня. Так, третий электрон в атоме лития занимает 2 s-орбиталь. Электронная формула Li: 1 s 22 s 1. В атоме бериллия четвертый электрон так же размещается на 2 s-орбитали: 1 s 22 s 2. Распределение электронов по энергетическим уровням таблица 2 s-орбиталь заполнена, то пятый электрон у атома бора занимает 2 p-орбиталь. Электронная формула атома распределение электронов по энергетическим уровням таблица 1 s 22 s 22 p 1. Далее у атомов С, N, O, F идет заполнение 2 p-орбиталей, которое заканчивается у атома Ne. Начиная с элементов III периода, у атомов идет заполнение третьего энергетического уровня, состоящего из 3 s- 3 p- и 3 d-подуровней. Очень часто структуру электронных оболочек изображают с помощью энергетических, или квантовых, ячеек — это так называемые графические электронные формулы рис. Каждая такая ячейка обозначается клеткой: клетка — орбиталь, стрелка — электрон, направление стрелки — направление спина, свободная клетка — свободная орбиталь, которую может занимать электрон при возбуждении. Спин — это свойство электрона, которое упрощенно можно представить как вращение электрона вокруг собственной оси — по часовой и против часовой стрелки. Пример графической электронной формулы Рассмотрим графическую электронную формулу внешнего распределение электронов по энергетическим уровням таблица уровня атома углерода рис. Графическая электронная формула внешнего энергетического уровня атома углерода Орбитали подуровня заполняются так: сначала по одному электрону с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами. Поскольку в 2 p-подуровне три орбитали с одинаковой энергией, то каждый из двух 2 p-электронов занял по одной орбитали. У атома углерода распределение электронов по энергетическим уровням таблица неспаренных электрона. В атоме азота все три 2 p-орбитали заняты одиночными электронами рис. Следовательно, у него три неспаренных электрона. Графическая электронная формула внешнего энергетического уровня атома азота Начиная с атома кислорода, 2 p-орбитали заполняются вторым электроном с противоположным спином рис. У атома кислорода два распределение электронов по энергетическим уровням таблица электрона. Графическая электронная формула внешнего энергетического уровня атома кислорода Таким образом, распределяя электроны по квантовым ячейкам, можно выявлять число неспаренных электронов в атоме. У атома Ne завершается заполнение второго уровня. Восемь внешних электронов s 2 p 6 образуют очень устойчивую электронную оболочку, неон — благородный газ.