Energie de subnivel. Nivel de energie, subnivel, orbital, tipuri de orbitali. Reguli pentru umplerea învelișurilor de electroni
2. Structura nucleelor și a învelișurilor de electroni ale atomilor
2.6. Niveluri și subniveluri de energie
Cea mai importantă caracteristică a stării unui electron într-un atom este energia electronului, care, conform legilor mecanica cuantică nu se schimba continuu, ci brusc, i.e. nu poate lua decât valori bine definite. Astfel, putem vorbi despre prezența unui set de niveluri de energie în atom.
Nivel de energie- set de AO cu valori energetice apropiate.
Nivelurile de energie sunt numerotate cu număr cuantic principal n, care poate lua numai valori întregi pozitive (n = 1, 2, 3, ...). Cu cât valoarea lui n este mai mare, cu atât este mai mare energia electronului și nivelul de energie dat. Fiecare atom conține un număr infinit de niveluri de energie, dintre care unele sunt populate de electroni în starea fundamentală a atomului, iar altele nu (aceste niveluri de energie sunt populate în starea excitată a atomului).
Stratul electronic- un set de electroni care se află la un anumit nivel de energie.
Cu alte cuvinte, stratul de electroni este nivel de energie conţinând electroni.
Setul de straturi de electroni formează învelișul de electroni a unui atom.
În cadrul aceluiași strat de electroni, electronii pot diferi oarecum ca energie și, prin urmare, ei spun asta nivelurile de energie sunt împărțite în subniveluri de energie(substraturi). Numărul de subniveluri în care este împărțit un anumit nivel de energie este egal cu numărul numărului cuantic principal al nivelului de energie:
N (subur) \u003d n (nivel) . (2,4)
Subnivelurile sunt descrise folosind numere și litere: numărul corespunde numărului nivelului de energie (stratul electronic), litera corespunde naturii AO care formează subnivelurile (s -, p -, d -, f -), de exemplu: 2p - subnivel (2p - AO, 2p -electron).
Astfel, primul nivel de energie (Fig. 2.5) constă dintr-un subnivel (1s), al doilea - din doi (2s și 2p), al treilea - din trei (3s, 3p și 3d), al patrulea din patru (4s, 4p, 4d și 4f), etc. Fiecare subnivel conține un anumit număr de AO:
N (AO) = n2. (2,5)
Orez. 2.5. Schema nivelurilor și subnivelurilor de energie pentru primele trei straturi de electroni
1. AO de tip s sunt prezente la toate nivelurile energetice, tipul p apar începând cu al doilea nivel energetic, tipul d - de la al treilea, tipul f - de la al patrulea etc.
2. La un nivel de energie dat, pot exista un orbitali s -, trei p -, cinci d -, șapte f -.
3. Cu cât numărul cuantic principal este mai mare, cu atât dimensiunea AO este mai mare.
Deoarece nu pot exista mai mult de doi electroni pe o AO, numărul total (maxim) de electroni la un anumit nivel de energie este de 2 ori mai mare decât numărul de AO și este egal cu:
N (e) = 2n2. (2,6)
Astfel, la un nivel de energie dat, pot exista maximum 2 electroni de tip s, 6 electroni de tip p și 10 electroni de tip d. În total, la primul nivel de energie, numărul maxim de electroni este de 2, la al doilea - 8 (2 de tip s și 6 de tip p), la al treilea - 18 (2 de tip s, 6 de tip p și 10 d-tip). Aceste constatări sunt rezumate convenabil în Tabelul 1. 2.2.
Tabelul 2.2
Relația dintre numărul cuantic principal, numărul e
Nivel de energie este mulțimea tuturor orbitalilor cu aceeași valoare a lui n. Numărul de niveluri la care electronii se află în starea fundamentală a atomului coincide cu numărul perioadei în care se află elementul: 1, 2, 3 ...
Subnivelul energetic- un set de stări energetice ale unui electron dintr-un atom, caracterizate prin aceleași valori ale numerelor cuantice n și l. Subnivelurile sunt desemnate: s, p, d, f ...
I nivel energetic - 1 subnivel
Nivelul II de energie - 2 subniveluri
Nivelul III de energie - 3 subniveluri
Orbitală- zona spațiului, cea mai probabilă ședere a unui electron în electr. Câmpul nucleului unui atom. Orbitalii sunt caracterizați de numere cuantice.
Tipuri orbitale:
Principiul Pauli și corolarul său:
Un atom nu poate avea 2 electroni care ar avea același set de toate cele 4 numere cuantice.
O consecință a acestui principiu este faptul că toți orbitalii dintr-un atom sunt umpluți secvențial.
Principiul energiei minime:
Principiul determină succesiunea de umplere a orbitalilor cu electroni, în starea fundamentală a atomului, fiecare electron este situat astfel încât energia sa să fie minimă.
Starea fundamentală este cea mai stabilă stare a unui atom, în care electronii ocupă orbitalii cu cea mai mică energie.
Regula lui Gund:
În starea fundamentală, un atom are numărul maxim posibil de electroni nepereche într-un anumit subnivel. De exemplu, dacă există trei electroni pe subnivelul 2p. Apoi trebuie să fie în 3 orbiti diferiți:
În acest caz, rotirea totală este maximă și egală cu 3/2.
Formule electronice(configurații) atomilor:
Configurație electronică - formula pentru aranjarea electronilor în diverse învelișuri de electroni atom element chimic sau molecule.
Pentru orbitalii ușori, orice perioadă începe cu un orbital s și se termină cu un orbital p (cu excepția primului). Dacă sunt prezenți mai mulți orbitali grei, atunci cel cu p i cel mai mic este umplut mai întâi.
Secvența de umplere a orbitalilor cu electroni este determinată de principiul energiei minime: în starea fundamentală a unui atom, fiecare electron este situat astfel încât energia sa să fie minimă.
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p
N char \u003d n i + l i
BILET
Legea periodică a elementelor chimice și semnificația sa fizică:
Legea periodică, formată de Mendeleev în 1869, este următoarea:
Proprietățile corpurilor simple, precum și formele și proprietățile compușilor elementelor, sunt într-o dependență periodică de mărimea greutăților atomice ale elementelor.
Astfel, modificarea proprietăților elementelor chimice pe măsură ce masa lor atomică crește nu are loc continuu în aceeași direcție, ci are un caracter periodic.
Semnificația fizică a legii periodice este că, odată cu creșterea succesivă a sarcinilor nucleelor numărului cuantic principal, structurile electronice de valență similare ale atomilor se repetă periodic și, ca urmare, proprietățile chimice ale elementelor se repetă periodic.
Sistem periodic de elemente:
Sistemul periodic al elementelor este o clasificare a elementelor chimice, reprezentată grafic sub forma unui tabel periodic. Este format din șapte perioade (zece una lângă alta) și opt grupe.
În acest sistem, Mendeleev a împărțit toate elementele în perioade și a aranjat o perioadă sub alta, astfel încât elementele similare ca proprietăți și tipul de compuși formați să cadă unul sub celălalt.
În funcție de limitele modificărilor numărului cuantic orbital de la 0 la (n-1), un număr strict limitat de subniveluri este posibil în fiecare nivel de energie și anume: numărul de subniveluri este egal cu numărul nivelului:
Combinația numerelor cuantice principale (n) și orbitale (l) caracterizează complet energia unui electron. Rezerva de energie a unui electron este reflectată de suma (n+l).
Deci, de exemplu, electronii subnivelului 3d au o energie mai mare decât electronii subnivelului 4s:
Ordinea în care nivelurile și subnivelurile dintr-un atom sunt umplute cu electroni este determinată de regula V.M. Klechkovsky: umplerea nivelurilor electronice ale atomului are loc secvenţial în ordinea sumei crescătoare (n + 1).
În conformitate cu aceasta, se determină scara de energie reală a subnivelurilor, conform căreia sunt construite învelișurile de electroni ale tuturor atomilor:
1s ï 2s2p ï 3s3p ï 4s3d4p ï 5s4d5p ï 6s4f5d6p ï 7s5f6d...
3. Numărul cuantic magnetic (m l) caracterizează direcția norului de electroni (orbital) în spațiu.
Cu cât forma norului de electroni este mai complexă (adică, cu cât valoarea lui l este mai mare), cu atât mai multe variații în orientarea acestui nor în spațiu și există mai multe stări individuale de energie ale electronului, caracterizate printr-o anumită valoare a magneticului. număr cuantic.
Matematic m l ia valori întregi de la -1 la +1, inclusiv 0, adică valori totale (21+1).
Să desemnăm fiecare orbital atomic individual din spațiu ca o celulă energetică ð, atunci numărul de astfel de celule din subniveluri va fi:
| subnivel | Valori posibile m l | Numărul de stări individuale de energie (orbitali, celule) din subnivel | |
| s (l=0) | unu | ||
| p (l=1) | -1, 0, +1 | Trei | |
| d (l=2) | -2, -1, 0, +1, +2 | cinci |  |
| f (l=3) | -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 | Șapte |  |
De exemplu, un orbital s sferic este direcționat în mod unic în spațiu. Orbitalii în formă de gantere ai fiecărui subnivel p sunt orientați de-a lungul a trei axe de coordonate
4. Spin numărul cuantic m s caracterizează rotația proprie a electronului în jurul axei sale și ia doar două valori: + 1 / 2 și - 1 / 2, în funcție de sensul de rotație într-un sens sau altul. Conform principiului Pauli, nu pot fi localizați mai mult de 2 electroni într-un orbital cu direcție opusă (antiparalelă)
p- rotiri de subnivel: .
Astfel de electroni se numesc pereche.Un electron nepereche este reprezentat schematic printr-o singura sageata: .
Cunoscând capacitatea unui orbital (2 electroni) și numărul de stări de energie din subnivel (m s), putem determina numărul de electroni din subnivelurile:
Rezultatul se poate scrie altfel: s 2 p 6 d 10 f 14 .
Aceste numere trebuie bine amintite pentru scrierea corectă a formulelor electronice ale atomului.
Deci, patru numere cuantice - n, l, m l, m s - determină complet starea fiecărui electron dintr-un atom. Toți electronii dintr-un atom cu aceeași valoare a lui n alcătuiesc un nivel de energie, cu aceleași valori ale lui n și l - un subnivel de energie, cu aceleași valori ale lui n, l și m l- un orbital atomic separat (celula cuantică). Electronii din același orbital au spinuri diferite.
Luând în considerare valorile tuturor celor patru numere cuantice, determinăm numărul maxim de electroni în nivelurile de energie (straturi electronice):
Număr mare de electroni (18.32) sunt conținute numai în straturile de electroni profunde ale atomilor, stratul de electroni exterior poate conține de la 1 (pentru hidrogen și metale alcaline) la 8 electroni (gaze inerte).
Este important de reținut că umplerea învelișurilor de electroni cu electroni are loc conform principiul energiei minime: Se completează mai întâi subnivelurile cu cea mai mică valoare energetică, apoi cele cu valori mai mari. Această secvență corespunde scalei de energie a lui V.M. Klechkovsky.
Structura electronică a unui atom este afișată prin formule electronice, care indică nivelurile de energie, subnivelurile și numărul de electroni din subniveluri.
De exemplu, atomul de hidrogen 1 H are doar 1 electron, care este situat în primul strat din nucleu la subnivelul s; formula electronică a atomului de hidrogen este 1s 1.
Atomul de litiu 3 Li are doar 3 electroni, dintre care 2 sunt în subnivelul s al primului strat, iar 1 este plasat în al doilea strat, care începe tot cu subnivelul s. Formula electronică a atomului de litiu este 1s 2 2s 1.
Atomul de fosfor 15 P are 15 electroni situati in trei straturi de electroni. Reținând că subnivelul s nu conține mai mult de 2 electroni, iar subnivelul p nu conține mai mult de 6, plasăm treptat toți electronii în subniveluri și întocmim formula electronică a atomului de fosfor: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.
La compilarea formulei electronice a atomului de mangan 25 Mn, este necesar să se țină cont de secvența de creștere a energiei subnivelului: 1s2s2p3s3p4s3d...
Distribuim treptat toți cei 25 de electroni Mn: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5 .
Formula electronică finală a atomului de mangan (ținând cont de distanța electronilor de la nucleu) arată astfel:
| 1s2 | 2s 2 2p 6 | 3s 2 3p 6 3d 5 | 4s 2 |
Formula electronică a manganului corespunde pe deplin cu poziția sa în sistemul periodic: numărul de straturi electronice (niveluri de energie) - 4 este egal cu numărul perioadei; există 2 electroni în stratul exterior, penultimul strat nu este finalizat, ceea ce este tipic pentru metalele subgrupurilor secundare; numărul total de electroni mobili de valență (3d 5 4s 2) - 7 este egal cu numărul grupului.
În funcție de care dintre subnivelurile de energie din atom -s-, p-, d- sau f- este construit ultimul, toate elementele chimice sunt împărțite în familii electronice: s-elemente(H, He, metale alcaline, metale din subgrupa principală a grupei a 2-a a sistemului periodic); p-elemente(elementele principalelor subgrupe 3, 4, 5, 6, 7, a 8-a grupe ale sistemului periodic); d-elemente(toate metalele subgrupurilor secundare); elemente f(lantanide și actinide).
Structurile electronice ale atomilor sunt o justificare teoretică profundă a structurii sistemului periodic, lungimea perioadelor (adică numărul de elemente în perioade) decurge direct din capacitatea straturilor electronice și din succesiunea energiei în creștere a subnivelurilor:
Fiecare perioadă începe cu un element s cu o structură a stratului exterior de s 1 (metal alcalin) și se termină cu un element p cu o structură a stratului exterior de … s 2 p 6 (gaz inert). Prima perioadă conține doar două s-elemente (H și He), a 2-a și a 3-a perioade mici conțin fiecare două s-elemente și șase p-elemente. În a 4-a și a 5-a perioade mari dintre elementele s și p, câte 10 elemente d sunt „pene” - metale de tranziție, alocate subgrupurilor laterale. În perioadele VI și VII, la structura analogă se adaugă încă 14 elemente f, care au proprietăți similare lantanului și, respectiv, actiniului și izolate ca subgrupe de lantanide și actinide.
Când studiați structurile electronice ale atomilor, acordați atenție reprezentării lor grafice, de exemplu:
13 Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
N=2 1s 2s 2p 3s 3p
sunt utilizate ambele versiuni ale imaginii: a) și b):
Pentru aranjarea corectă a electronilor în orbitali, este necesar să se cunoască Regula lui Gund: electronii din subnivel sunt aranjați astfel încât spinul lor total să fie maxim. Cu alte cuvinte, electronii ocupă mai întâi toate celulele libere ale subnivelului dat una câte una.
De exemplu, dacă este necesar să plasați trei electroni p (p 3) în subnivelul p, care are întotdeauna trei orbitali, atunci dintre cele două opțiuni posibile, prima opțiune corespunde regulii lui Hund:
Ca exemplu, luați în considerare circuitul electronic grafic al unui atom de carbon:
6 C 1s 2 2s 2 2p 2
Numărul de electroni nepereche dintr-un atom este o caracteristică foarte importantă. Conform teoriei legăturii covalente, numai electronii nepereche pot forma legături chimice și pot determina capacitățile de valență ale unui atom.
Dacă există stări de energie liberă (orbitali neocupați) în subnivel, atomul, la excitare, „aburește”, separă electronii perechi, iar capacitățile sale de valență cresc:
6 C 1s 2 2s 2 2p 3
Carbonul în stare normală este 2-valent, în stare excitată este 4-valent. Atomul de fluor nu are oportunități de excitare (deoarece toți orbitalii stratului de electroni exterior sunt ocupați), prin urmare fluorul din compușii săi este monovalent.
Exemplul 1 Ce sunt numerele cuantice? Ce valori pot lua?
Soluţie. Mișcarea unui electron într-un atom are un caracter probabilistic. Spațiul circumnuclear, în care un electron poate fi localizat cu cea mai mare probabilitate (0,9-0,95), se numește orbital atomic (AO). Un orbital atomic, ca orice figură geometrică, este caracterizat de trei parametri (coordonate), numiți numere cuantice (n, l, m l). Numerele cuantice nu iau nici o valoare, ci anumite, discrete (discontinue). Valorile învecinate ale numerelor cuantice diferă cu unul. Numerele cuantice determină dimensiunea (n), forma (l) și orientarea (m l) a unui orbital atomic în spațiu. Ocupând unul sau altul orbital atomic, un electron formează un nor de electroni, care poate avea o formă diferită pentru electronii aceluiași atom (Fig. 1). Formele norilor de electroni sunt similare cu AO. Se mai numesc orbitali electroni sau atomici. Norul de electroni este caracterizat de patru numere (n, l, m 1 și m 5).
Ansamblul stărilor unui electron dintr-un atom cu aceeași valoare n numit nivel de energie. Numărul de niveluri la care electronii se află în starea fundamentală a atomului coincide cu numărul perioadei în care se află elementul. Numerele acestor niveluri sunt indicate prin cifre: 1, 2, 3, ... (mai rar - prin litere K, L, M, ...).
Subnivelul energetic- un set de stări energetice ale unui electron dintr-un atom, caracterizate prin aceleași valori ale numerelor cuantice nȘi l. Subnivelurile sunt notate cu litere: s, p, d, f... Primul nivel de energie are un subnivel, al doilea - două subniveluri, al treilea - trei subniveluri și așa mai departe.
Dacă orbitalii sunt desemnați în diagramă ca celule (cadre pătrate), iar electronii ca săgeți (sau ↓), atunci puteți vedea că numărul cuantic principal caracterizează nivelul de energie (EU), combinația cuantumului principal și orbital. numere - subnivelul energetic (EPL), un set de numere cuantice principale, orbitale și magnetice - orbital atomic, iar toate cele patru numere cuantice sunt un electron.
Fiecărui orbital îi corespunde o anumită energie. Denumirea orbitalului include numărul nivelului de energie și litera corespunzătoare subnivelului corespunzător: 1 s, 3p, 4d etc. Pentru fiecare nivel de energie, începând cu al doilea, existența a trei egale în energie p orbitali situati in trei directii reciproc perpendiculare. La fiecare nivel de energie, începând cu al treilea, sunt cinci d-orbitali cu o formă mai complexă de patru foi. Începând de la al patrulea nivel de energie apar forme și mai complexe. f-orbitali; Sunt șapte la fiecare nivel. Un orbital atomic cu o sarcină de electroni distribuită peste el este adesea numit nor de electroni.
Întrebarea 12.
Periodicitate orizontală
În proprietăți fizice precum energia de ionizare și afinitatea electronică, se manifestă și periodicitatea orizontală, asociată cu o modificare periodică a numărului de electroni la ultimele subniveluri energetice:
Întrebarea 13.
Întrebarea 14.
Caracteristicile magnetice ale unui atom
Electronul are propriul său moment magnetic, care este cuantificat în direcția paralelă sau opusă câmpului magnetic aplicat. Dacă doi electroni care ocupă același orbital au spini direcționați opus (conform principiului Pauli), atunci se anulează reciproc. În acest caz, se spune că electronii sunt perechi. Atomii cu doar electroni perechi sunt împinși în afara câmpului magnetic. Astfel de atomi sunt numiți diamagnetici. Atomii care au unul sau mai mulți electroni nepereche sunt atrași într-un câmp magnetic. Se numesc diamagnetice.
Momentul magnetic al unui atom, care caracterizează intensitatea interacțiunii unui atom cu un câmp magnetic, este practic proporțional cu numărul de electroni nepereche.
Caracteristicile structurii electronice a atomilor diferitelor elemente se reflectă în caracteristici energetice precum energia de ionizare și afinitatea electronică.
Energie de ionizare
Energia (potenţialul) de ionizare a unui atom Ei este energia minimă necesară pentru a îndepărta un electron dintr-un atom la infinit conform ecuației
X = X + + e− . Valorile sale sunt cunoscute pentru atomii tuturor elementelor sistemului periodic. De exemplu, energia de ionizare a unui atom de hidrogen corespunde tranziției unui electron de la 1 s- subnivelul energetic (−1312,1 kJ/mol) până la subnivelul cu energie zero și este egal cu +1312,1 kJ/mol.
În schimbarea primelor potențiale de ionizare, corespunzătoare îndepărtării unui electron, a atomilor, periodicitatea se exprimă clar cu o creștere a numărului ordinal al atomului:
Când se deplasează de la stânga la dreapta de-a lungul perioadei, energia de ionizare, în general, crește treptat, în timp ce crește numărul de serie în cadrul grupului, aceasta scade. Metalele alcaline au potentialele minime de prima ionizare, gazele nobile au cele maxime.
Pentru același atom, a doua, a treia și următoarele energii de ionizare cresc întotdeauna, deoarece electronul trebuie să fie detașat de un ion încărcat pozitiv. De exemplu, pentru un atom de litiu, prima, a doua și a treia energie de ionizare sunt 520,3, 7298,1 și, respectiv, 11814,9 kJ/mol.
Secvența de detașare a electronilor este de obicei inversa secvenței populației de orbitali de electroni în conformitate cu principiul energiei minime. Cu toate acestea, elementele care sunt populate d-orbitalii sunt exceptii - in primul rand nu pierd d-, dar s-electroni.
afinitate electronică
Afinitatea unui atom pentru un electron A e - capacitatea atomilor de a atasa un electron suplimentar si de a se transforma intr-un ion negativ. Măsura afinității electronice este energia eliberată sau absorbită în proces. Afinitatea electronică este egală cu energia de ionizare a ionului negativ X − : X − = X + e −
Atomii de halogen au cea mai mare afinitate electronică. De exemplu, pentru un atom de fluor, adăugarea unui electron este însoțită de eliberarea a 327,9 kJ/mol de energie. Pentru un număr de elemente, afinitatea electronilor este aproape de zero sau negativă, ceea ce înseamnă că nu există un anion stabil pentru acest element.
De obicei, afinitatea electronilor pentru atomii diferitelor elemente scade în paralel cu creșterea energiei lor de ionizare. Cu toate acestea, există excepții pentru unele perechi de elemente:
O explicație pentru aceasta poate fi dată pe baza dimensiunilor mai mici ale primilor atomi și a respingerii electron-electron mai mari din ei.
Întrebarea 15.
Întrebarea 16.
Periodicitate orizontală
Periodicitatea orizontală constă în apariția valorilor maxime și minime ale proprietăților substanțelor și compușilor simpli în fiecare perioadă. Este vizibil mai ales pentru elementele grupului VIIIB și lantanide (de exemplu, lantanidele cu numere de serie pare sunt mai frecvente decât cele cu numere impare).
În proprietăți fizice precum energia de ionizare și afinitatea electronică se manifestă și periodicitatea orizontală, asociată cu o modificare periodică a numărului de electroni la ultimele subniveluri energetice.
atom multi-electron
| Nivel energetic n | Subnivelul energetic | Notație orbitală | Numărul de orbitali n | Numărul de electroni 2n | |
| l | tip de orbital | ||||
| s | 1s | ||||
| 2 | s p | 2s 2p | 3 4 | 2 8 | |
| 3 | s p d | 3s 3p 3d | 3 9 | 6 18 | |
| 4 | s p d f | 4s 4p 4d 4f | 3 16 | 6 32 |
Număr cuantic magnetic m lîn cadrul acestui subnivel ( n, l = const) ia toate valorile întregi de la + l inainte de - eu inclusiv zero. Pentru subnivelul s ( n = const, l = 0) este posibilă o singură valoare ml = 0, de unde rezultă că subnivelul s al oricărui nivel de energie (de la primul până la al șaptelea) conține un s-AO.
Pentru subnivelul p ( n> 1, l = 1) m l poate lua trei valori +1, 0, -1, prin urmare, subnivelul p al oricărui nivel de energie (de la al doilea la al șaptelea) conține trei p-AO.
Pentru subnivelul d ( n> 2, l = 2) m l are cinci valori +2, +1, 0, -1, -2 și, ca rezultat, d- subnivelul oricărui nivel de energie (de la al treilea la al șaptelea) conține în mod necesar cinci d- AO.
La fel, pentru fiecare f- subnivel ( n> 3, l = 3) m are șapte valori +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 și, prin urmare, orice f- subnivelul conține șapte f- AO.
În acest fel, fiecare orbital atomic este determinat în mod unic de trei numere cuantice - principalul n, orbital l si magnetice m l.
La n = const toate valorile legate de un anumit nivel de energie sunt strict definite l, și atunci când l = const - toate valorile legate de un anumit subnivel de energie m l.
Datorită faptului că fiecare orbital poate fi umplut cu maximum doi electroni, numărul de electroni care pot fi adăpostiți în fiecare nivel de energie și subnivel este de două ori mai mare decât numărul de orbitali dintr-un anumit nivel sau subnivel. Deoarece electronii din același orbital atomic au aceleași numere cuantice n, lȘi m l, apoi pentru doi electroni într-un orbital, se folosește al patrulea, spin numărul cuantic s, care este determinat de spinul electronilor.
Conform principiului Pauli, se poate argumenta că fiecare electron dintr-un atom este caracterizat în mod unic de propriul său set de patru numere cuantice - principalul n, orbital l, magnetic mși spin s.
Populația de niveluri energetice, subniveluri și orbitali atomici de către electroni respectă următoarea regulă (principiul energiei minime): În starea neexcitată, toți electronii au cea mai mică energie.
Aceasta înseamnă că fiecare dintre electronii care umple învelișul unui atom ocupă un astfel de orbital încât atomul în ansamblu are o energie minimă. O creștere cuantică succesivă a energiei subnivelurilor are loc în următoarea ordine:
1s- 2s- 2p- 3s- 3p- 4s- 3d- 4p- 5s-…..
Umplerea orbitalilor atomici în cadrul unui subnivel energetic are loc în conformitate cu regula formulată de fizicianul german F. Hund (1927).
regula lui Hund: orbitalii atomici aparținând aceluiași subnivel sunt umpluți fiecare mai întâi cu un electron, apoi sunt umpluți cu al doilea electroni.
Regula lui Hund se mai numește și principiul multiplicității maxime, adică. direcția paralelă maximă posibilă a spinurilor electronilor dintr-un subnivel de energie.
La cel mai înalt nivel de energie al unui atom liber, nu pot exista mai mult de opt electroni.
Se numesc electronii situati la cel mai inalt nivel de energie al unui atom (in stratul exterior de electroni). extern; Numărul de electroni exteriori dintr-un atom al oricărui element nu este niciodată mai mare de opt. Pentru multe elemente, numărul de electroni exteriori (cu subniveluri interioare pline) este cel care determină în mare măsură proprietățile lor chimice. Pentru alți electroni ai căror atomi au un subnivel interior neumplut, cum ar fi 3 d- subnivelul atomilor unor elemente precum Sc, Ti, Cr, Mn etc., proprietățile chimice depind de numărul de electroni interni și externi. Toți acești electroni sunt numiți valenţă; în formulele electronice prescurtate ale atomilor, ele sunt scrise după simbolul pentru nucleul atomic, adică după expresia dintre paranteze drepte.
Informații similare.
