Порядок заполнения электронов в атоме

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

порядок заполнения

Правило Клечковского порядок заполнения энергетических состояний определяется стремлением атома к минимальному значению суммы главного и побочного квантовых чисел, причем в пределах фиксированного значения л + / в первую очередь заполняются состояния, отвечающие минимальным значениям п. [c.27]

Приведите графическую электронную формулу атома железа. Как располагаются -электроны в атоме железа Объясните порядок заполнения -орбиталей. [c.21]

Порядок заполнения орбиталей данного подслоя подчиняется пр а в и л X н д а суммарное спиновое число электронов данного подслоя должно быть максимальным. [c.23]

Устойчивому (невозбужденному) состоянию многоэлектронного атома отвечает такое распределение электронов по АО, при котором энергия атома минимальна. Поэтому АО заполняются в порядке последовательного возрастания их энергии (прн этом не должен нарушаться принцип Паули ). Порядок заполнения электронами АО определяется правилами Клечковского, которые учитывают зависи- [c.40]

Итак, у атома кальция завершается построение 45-подуровня. Однако при переходе к следующему элементу — скандию 2 = 21) — возникает вопрос какой из подуровней с одинаковой суммой п + I) — 3с1 п = 3, I = 2), 4р (тг = 4, / = 1) или 5з (п = 5, / = 0) — должен заполняться В подобных случаях порядок заполнения электронами энергетических подуровней определяется вторым правилом Клечковского, согласно которому при одинаковых значениях суммы (тг +1) заполнение орбиталей происходит последовательно в направлении возрастания значения главного квантового числа п. В соответствии с этим правилом в случае п + 1) = 5 сначала должен заполняться подуровень 3 (п = 3), затем — [c.67]

Понятно, что эффект проникновения увеличивает прочность связи внешних электронов с ядром. Этим, в частности, определяется порядок заполнения в многоэлектронных атомах 5-, р-, докумен-тации. [c.275]

Очевидно, что при нормальном состоянии атома первые два электрона заполняют первый энергетический уровень (п=1). В атомах элементов с атомным номером больше двух электроны должны размещаться уже во втором уровне. Второй уровень содержит два подуровня —5 и р, энергетическое состояние которых неодинаково электроны сначала размещаются на з- (/ = 0), а затем на р- (/=1) подуровне. Такой именно порядок заполнения электронных уровней предусмотрен правилом последовательного заполнения электронами (п-1-/)-групп Всеволода Маврикиевича Клечковского с ростом атомного номера элемента электроны размещаются последовательно на орбиталях, характеризуемых возрастанием суммы главного и орбитального квантовых чисел (п + 1)-, [c.30]

Сформулируйте правила, которыми опрелоляетсн порядок заполнения электронами орбиталей атома. Приведите электронные конфигурации невозбужденных. нгомои н ионон а) Г н F б) Ва и в) О, г) Fe и Ре д) Ht и ИС . [c.34]

Какими правилами определяется порядок заполнения элек-Т ронами оболочки атома Приведите электронные конфигурации невозбужденных атомов Ое, Вг, Мп, и ионов Ва +, РеЗ+, Се +. [c.6]

В которой стоят по два элемента, а это значит, что 19-й электрон находится в состоянии з, а не в состоянии Электронная формула калия 1з 2з 2р Зз ЗрЧ5 . Кальций, 20-й элемент, находится в той же секции и дополняет 4з-состоя ние, образуя конфигурацию. . 4з Следующий элемент будет первым в той секции периодической системы, где размещается по 10 элементов это указывает на начало заполнения электронами -подуровней. Так как -электроны появляются только в третьем уровне, то это должен быть 3 -элeктpoн, и электронная формула скандия будет 1з 2я 2р 3з 3р 4з 3 . Как видно, простой порядок заполнения не соблюдается и состояние 45 заполняется раньше, чем Зd. Таким образом, в электронной структуре всех трех переходных рядов [c.100]

При рассмотрении гомонуклеарных двухатомных молекул 2-го периода отмечалось, что порядок заполнения МО у молекул и О, различен в первом случае орбиталь о2р заполняется после того, как заняты к2р-орбитали, а во втором — наоборот. Этот факт связан с взаимодействием орбиталей. В атоме водорода энергия АО определяется только величиной главного квантового числа. Поэтому энергия атомных орбиталей 2s, 2р , 2ру и 2р в атоме водорода одинакова. Проследим за образованием в молекуле молекулярных орбиталей из АО второго квантового уровня. МО должна быть образована линейной комбинацией АО одной и той же энергии и одинаковой симметрии относительно оси молекулы — оси 2. В атоме водорода все АО второго уровня ю.1еют одну и ту же энергию, но одинаковую симметрию относительно оси г имеют только 2д. — и 2л-орбитали (см. рис. 33). АО р и ру ориентированы соответственно вокруг осей xviy. Поэтому можно ожидать следующие ЛКАО второго квантового слоя атомов водорода А и В [c.125]

Смотреть страницы где упоминается термин порядок заполнения: [c.54] [c.94] [c.36] [c.86] [c.24] [c.170] [c.58] [c.36] [c.65] [c.187] Теоретическая неорганическая химия Издание 3 (1976) — [ c.184 ]

Смотрите так же:  Консервация основных средств образец приказа

Порядок заполнения электронов в атоме

Таким образом, с учетом правил Клечковского энергия атомных орбиталей возрастает согласно ряду

по энергетическим уровням, подуровням и орбиталям

Максимальное число электронов

1

2

3

4. Два правила Хунда описывают порядок заполнения электронами АО одного подуровня:

Первое правило: в данном подуровне электроны стремятся заполнять энергетические состояния (АО) таким образом, чтобы сумма их спинов по абсолютной величине была максимальна. При этом энергия системы минимальна.

Например, рассмотрим электронную конфигурацию атома углерода. Атомный номер этого элемента равен 6. Это означает, что в атоме 6 электронов и они расположены на 2-х энергетических уровнях (атом углерода находится во втором периоде), т.е. 1s 2 2s 2 2p 2 . Графически 2р-подуровень можно изобразить тремя способами:

m 0 0 +1 0 1 0 0 +1 0 1 0 0 +1 0 1

Сумма спинов в варианте а равна нулю. В вариантах б и в сумма спинов равна: ½ +½ = 1 (два спаренных электрона в сумме всегда дают ноль, поэтому учитываем неспаренные электроны).

При выборе между вариантами б и в руководствуемся вторым правилом Хунда: минимальной энергией обладает состояние с максимальной (по абсолютной величине) суммой магнитных квантовых чисел.

В соответствии с правилом Гунда, преимуществом обладает вариант б (сумма |1+ 0| равна 1) , так как в варианте в сумма |+1–1| равна 0.

Определим, например, электронную формулу элемента ванадия (V). Так как его атомный номер Z = 23, то нужно разместить на подуровнях и уровнях (их четыре, так как ванадий находится в четвертом периоде) 23 электрона. Последовательно заполняем: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 (подчеркнуты незаконченные уровни и подуровни). Размещение электронов на 3d –АО по правилу Гунда будет:

Для селена (Z = 34) полная электронная формула: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 , незаконченным является четвёртый уровень.

Заполнение этого подуровня по правилу Гунда: 4p

Особую роль в химии играют электроны последних незаполненных уровней и подуровней, которые называются валентными (в формулах V, Se – подчеркнуты). Например, у ванадия это электроны незаполненного четвертого уровня 4s 2 и незаполненного подуровня 3d 3 , т.е. валентными будет 5 электронов 4s 2 3d 3 ; у селена 6 электронов  4s 2 4p 4 .

По названию последнего заполняемого подуровня элементы называются s-элементами, р-элементами, d-элементами и f-элементами.

Найденные по описанным правилам формулы валентных электронов называются каноническими. В действительности реальные формулы, определяемые из эксперимента или квантовомеханическим расчетом, несколько отличаются от канонических, т.к. правила Клечковского, принцип Паули и правила Гунда иногда нарушаются. Причины этих нарушений рассмотрены ниже.

Пример 1. Записать электронную формулу атома элемента с атомным номером 16. Валентные электроны изобразить графически и один из них охарактеризовать квантовыми числами.

Решение. Атомный номер 16 имеет атом серы. Следовательно, заряд ядра равен 16, в целом атом серы содержит 16 электронов. Электронная формула атома серы записывается: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 . (Подчеркнуты валентные электроны).

Графическая формула валентных электронов:

Состояние каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами. Электронная формула дает значения главного квантового числа и орбитального квантового числа. Так, для отмеченного электрона состояние 3p означает, что n = 3 и l = 1(р). Графическая формула дает значение еще двух квантовых чисел  магнитного и спинового. Для отмеченного электрона m = 1 и s = 1 /2.

Пример 2. Охарактеризовать валентные электроны атома скандия четырьмя квантовыми числами.

Решение. Скандий находится в 4-м периоде, т.е. последний квантовый слой  четвертый, в 3-й группе, т.е. три валентных электрона.

Электронная формула валентных электронов: 4s 2 3d 1 .

Графическая формула:

m 0 +2 +1 0 1 2

№ электрона 1 2 3

Значения квантовых чисел валентных электронов Sc

Порядок заполнения электронами уровней, подуровней, орбиталей в многоэлектронных атомах;

Последовательность заполнения электронами уровней, подуровней, орбиталей в многоэлектронных атомах определяют:

1. принцип наименьшей энергии;

2. правило Клечковского;

3. принцип запрета Паули;

4. правило Гунда.

Принцип наименьшей энергии:максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.
Следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.

В многоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. Поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.

Порядок возрастания энергии атомных орбиталей в сложных атомах описывается правилом Клечковского: при увеличении заряда ядра атома заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l), а при равных значениях суммы (n+l) – в порядке возрастания n.

Соответственно этому правилу подуровни выстраиваются в следующий ряд (рис. 2.4.): 1s 2 , емкость энергетического уровня составляет 2n 2 электронов, где n – соответствующее значение главного квантового числа.
Правило Гунда:устойчивому (невозбужденному) состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спинового числа их (│∑ms│) максимально.
Другими словами: заполнение орбиталей одного подуровня в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. После того как одиночные электроны займут все орбитали в данном подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.

Смотрите так же:  Имущественный вычет налоговый кодекс 2019

1.8. Электронные семейства элементов

В зависимости от того, какой подуровень последним заполняется электронами, все элементы делятся на четыре типа – электронные семейства:

1. s – элементы; заполняется электронами s – подуровень внешнего уровня. К ним относятся первые два элемента каждого периода. Валентными 1 являются электроны внешнего уровня.

2. p – элементы; заполняется электронами р – подуровень внешнего уровня. Это последние шесть элементов каждого периода (кроме I и VII). Валентными являются s- и p- электроны внешнего уровня.

3. d – элементы; заполняется электронами d – подуровень второго снаружи уровня, а на внешнем уровне – один или два электрона (y 46Pd – нуль). К ним относятся элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s – и p – элементами (их также называют переходными элементами). Валентными являются s – электроны внешнего уровня и d – электроны предвнешнего уровня (второго снаружи).

4. f – элементы; заполняется электронами f – подуровень третьего снаружи уровня, а на внешнем уровне остается два электрона. Они расположены в 6 – м (4f – элементы) и 7 – м (5f – элементы) периодах периодической системы. 4f – элементы объединяют в семейство лантаноидов, а 5f – элементы – семейство актиноидов.

В периодической системе s – элементов 14, p – элементов 30, d – элементов 38, f – элементов 28.

Порядок заполнения электронами уровней, подуровней, орбиталей в многоэлектронных атомах

Последовательность заполнения электронами уровней, подуровней, орбиталей в многоэлектронных атомах определяют:

1) принцип наименьшей энергии;

2) правило Клечковского;

3) принцип запрета Паули;

4) правило Гунда.

Принцип наименьшей энергии:максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.

Следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.

В многоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. Поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.

Порядок возрастания энергии атомных орбиталей в сложных атомах описывается правилом Клечковского: при увеличении заряда ядра атома заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l), а при равных значениях суммы (n+l) – в порядке возрастания n.

Соответственно этому правилу подуровни выстраиваются в следующий ряд (рис. 2.4.): 1s

Заполнение и не допускается.

Принцип запрета Паули определяет электронную емкость энергетических уровней и подуровней. На s – подуровне (одна орбиталь) может быть лишь два электрона, на p – подуровне (три орбитали) – шесть, на d подуровне (пять орбиталей) – десять, на f – подуровне (семь орбиталей) – четырнадцать электронов. Вообще, максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом l равно 2(2l+1). Поскольку число орбиталей данного энергетического уровня равно n 2 , емкость энергетического уровня составляет 2n 2 электронов, где n – соответствующее значение главного квантового числа.

Правило Гунда:устойчивому (невозбужденному) состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спинового числа их (│∑ms│) максимально.

Рассмотрим распределение электронов по энергетическим ячейкам в атоме углерода, электронная конфигурация которого 1s 2 2s 2 2p 2 . Возможны три варианта:

а) б) в)

1s 2s 2p 1s 2s 2p 1s 2s 2p

∑ms= ∑ms =+ ∑ms=0

Во всех вариантах спиновое число 1s 2 и 2s 2 – электронов равно 0 (спины электронов антипараллельны в каждой энергетической ячейке). Суммарное спиновое число p – электронов в вариантах a), в) равно нулю (∑ms =0), в варианте (б) ∑ms=1. В соответствии с правилом Гунда реализуется только вариант (б).

Другими словами: заполнение орбиталей одного подуровня в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. После того как одиночные электроны займут все орбитали в данном подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.

185.238.139.36 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Заполнение орбиталей.

Наборы значений квантовых чисел для различных атомных орбиталей:

Квантовое число

Атомные орбитали

Количество

Обозначение

При заполнении электронами атомных орбиталей соблюдаются следующие три правила:

1. Принцип устойчивости (принцип минимальной энергии). Орбитали заполняются начиная с имеющих самую низкую энергию и далее в порядке её повышения. В этом случае энергия атома является минимальной, а устойчивость – максимальной.

энергетическая последовательность легко может быть описана при помощи правила суммы двух первых квантовых чисел n+l. Это правило носит название правила Клечковского (1951 г.):

При заполнении орбитальных оболочек атома более предпочтительны (более энергетически выгодны), и, значит, заполняются раньше те состояния, для которых сумма главного квантового числа n и побочного (орбитального) квантового числа l, т.е. n+l, имеет меньшее значение.

Например, орбиталь 4s, для которой n+l = 4+0 = 4, заполняется раньше, чем орбиталь 3d, где сумма n+l = 3+2 = 5.

При равенстве сумм ниже по энергии находится орбиталь с меньшим значением главного кантового числа. Так, орбиталь 3d имеет более низкую энергию, чем .

Обычный порядок заполнения атомных орбиталей:

Смотрите так же:  Внж растаможка авто

Объясните порядок заполнения энергетических уровней.

Хочешь пользоваться сайтом без рекламы?
Подключи Знания Плюс, чтобы не смотреть ролики

Больше никакой рекламы

Хочешь пользоваться сайтом без рекламы?
Подключи Знания Плюс, чтобы не смотреть ролики

Больше никакой рекламы

Ответы и объяснения

Ответы и объяснения

  • polinanikulina
  • хорошист

Сначала по номеру элемента в таблице Д. И. Менделеева определяют общее число электронов в атоме. Затем по номеру периода, в котором расположен элемент, определяют число энергетических уровней. Уровни разбивают на подуровни и орбитали, и заполняют их электронами.

На первом уровне 2е, на втором уровне 8е, на третьем 18е.

Например K с зарядом +19. он из 4 периода это значит у него 4 энер.уровня и он в первой группе значит на последней уровне у него будет 1е.
1уровень 2е
2уровень 8е
3уровень 8е
4 уровень 1е

Возьмем С с зарядом +6, он из 2 периода ( 2 энер.уровня ) группа у него 4 ( на последнем уровне 4е)

Порядок заполнения электронов в атоме

Билет №2. Электронное строение атома, квантовые числа, типы орбиталей. Порядок заполнения энергетических уровней и подуровней (минимум энергии, принцип Паули, правило Хунда, правило Клечковского, вырожденные орбитали). Электронные формулы элементов. Формулы в виде энергетических ячеек. Валентность элемента для основного и возбужденного состояний атома.

Атом – наименьшая частица химического элемента, носитель его свойств. Является самой простой электро енйтральной химической микросистемой, подчиняющейся законам квантовой механики.

Для электрона в атоме справедлив принцип двойственности: электрон является одновременно и материальной частицей малой массы и электромагнитной волной.

Принцип неопределнности Гейзенберга: В каждый конкретный момент времени нельзя с одинаковой точностью определить место нахождения электронов (координаты x,y,z) и его скорость (или импульс).

Движение электорона в атоме может быть представлено в виде электронного облака.

Область электронного облака, в которой электрон проводит более 95% времени нывается электронной орбиталью (Э.О.). Больший размер орбитали характеризует большую энергию электрона. Орбитали близкого размера образуют энергетические уровни, которые состоят из подуровней.

Для описания состояния электрона в атоме используются 4 квантовых числа (n,l,m,s). Первые три соответствуют трем степеням свободы электрона в трехмерном пространстве, а четвертое соответсвует вероятности вращения электрона вокруг воображаемой собственной оси. Квантовые числа:

  1. “n” – главное квантовое число. Характеризует уровень энергии электрона в поле атома (удаленность от ядра). Математическая зависимость энергии связи с ядром: Ea=-13,6/n 2 Эв, n=1,2,… Для реальных элементов n=1,…,7. n=номеру периода.
  2. “l” – орбитальное квантовое число. Характризует тип подуровня (форма электронного облака). l=0,1,2,…,(n-1). Обозначается буквами. При этом l=0 соответствует s, 1-p, 2-d, 3-f, 4-q, 5-h.
  3. “m” – магнитное квантовое число. Характеризует пространственное расположение орбитали. m= ± 0, ± 1, ± 2,…, ± l. Cумма орбиталей на подуровне: е =2l+1.
  4. “s” – спиновое квантовое число. Характеризует вероятность вращения электрона вокруг своей оси в двух противоположенных направлениях. s= ± 1/2. “+” – по часовой стрелке, “-“ – против часовой стрелке. Вращение сообщает электрону собственный магнитный момент, который называется спином электрона.

Принцип Паули (запрет): у атомов, имеющих больше одного электрна не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел. Или так: на одной орбитали могут находится только два электрона, причем с противоположенными спинами.

Принцип минимума энергии: последовательное заполенние электронов в атоме должно отвечать как минимому энергии самого электрона, так и минимому энерги атома в целом. Или так: минимум энергии соответствует максимому устойчивости. Заполение идет в соответсвии с уравнением энергии орбитали: ns<(n-1)d » (n-2)f

Правило Клечковского: сначала заполняются те подуровни, сумма n+l которых наименьшая. Если для двух подуровней сумма n+l равна, то сначала заполняется подуровень с меньшим n.

Правило Хунда: в основном (невозбужденном) состоянии атома на подуровнях np, nd и nf всегда имеется максимальное количество неспаренных электронов (максимальный неспаренный спин).

Подуровни p, d и f состоят из нескольких орбиталей, энергия которых одинакова, поэтому эти подуровни называются “вырожденными”: p подуровень вырожден трехкратно, d пятикратно и f семикратно. Для электронов этих подуровней соблюдается правило Хунда.

Валентность – способность образовывать химические связи.

Основное состояние – состояние с минимальной энергией, т.е электроны находятся ближе к ядру.

Возбужденное состояние – состояние, при котором все или часть электронов в атоме распарены и находятся на подуровне с большей энергией, т.е дальше от ядра.

Максимальная валентность наблюдается в возбужденном состоянии и как правило совпадает с номером группы, в которой находится элемент.