Radyum atomunun elektronik formülü. İnorganik kimyada bir kimyasal elementin elektronik formülü nasıl yazılır

Bir elementin elektronik formülünü derlemek için algoritma:

1. Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunu kullanarak bir atomdaki elektron sayısını belirleyin D.I. Mendeleyev.

2. Elementin bulunduğu periyot sayısına göre, enerji seviyelerinin sayısını belirleyin; son elektronik seviyedeki elektron sayısı grup numarasına karşılık gelir.

3. Seviyeleri alt seviyelere ve yörüngelere bölün ve yörüngeleri doldurma kurallarına uygun olarak elektronlarla doldurun:

Birinci seviyenin maksimum 2 elektrona sahip olduğu unutulmamalıdır. 1s2, saniyede - maksimum 8 (iki s ve altı R: 2s 2 2p 6), üçüncüde - maksimum 18 (iki s, altı P, ve on d: 3s 2 3p 6 3d 10).

Ana kuantum sayısı n minimal olmalıdır.
İlk doldurulmuş s- alt düzey, daha sonra p-, d-b f- alt düzeyler.
Elektronlar yörüngeleri artan yörünge enerjisi sırasına göre doldurur (Klechkovsky'nin kuralı).
Alt düzey içinde, elektronlar önce birer birer serbest yörüngeleri işgal eder ve ancak bundan sonra çiftler oluştururlar (Hund kuralı).
Bir yörüngede ikiden fazla elektron bulunamaz (Pauli ilkesi).

Örnekler

1. Azotun elektronik formülünü oluşturun. İÇİNDE periyodik tablo nitrojen 7 numaradadır.

2. Argonun elektronik formülünü oluşturun. Periyodik tabloda argon 18 numaradadır.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.

3. Kromun elektronik formülünü oluşturun. Periyodik tabloda krom 24 numaradır.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3 boyutlu 5

Çinko enerji diyagramı.

4. Çinkonun elektronik formülünü oluşturun. Periyodik tabloda çinko 30 numaradır.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10

Elektronik formülün bir kısmının, yani 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6'nın argonun elektronik formülü olduğuna dikkat edin.

Çinkonun elektronik formülü şu şekilde temsil edilebilir.

Elektronik konfigürasyon bir atom, elektron yörüngelerinin sayısal bir temsilidir. Elektron orbitalleri alanlardır çeşitli şekiller etrafında bulunan atom çekirdeği bir elektron bulmanın matematiksel olarak muhtemel olduğu. Elektronik konfigürasyon, okuyucuya bir atomun kaç elektron orbitaline sahip olduğunu hızlı ve kolay bir şekilde söylemeye ve her orbitaldeki elektron sayısını belirlemeye yardımcı olur. Bu makaleyi okuduktan sonra, elektronik konfigürasyonları derleme yöntemine hakim olacaksınız.

adımlar

D. I. Mendeleev'in periyodik sistemini kullanarak elektronların dağılımı

Bulmak atomik numara senin atomun. Her atomun kendisiyle ilişkili belirli sayıda elektronu vardır. Periyodik tablodaki atomunuzun sembolünü bulun. Atom numarası, 1'den (hidrojen için) başlayan ve sonraki her atom için bir artan pozitif bir tamsayıdır. Atom numarası, bir atomdaki proton sayısıdır ve bu nedenle, aynı zamanda sıfır yüklü bir atomdaki elektronların sayısıdır.

Bir atomun yükünü belirleyin. Nötr atomlar, periyodik tabloda gösterildiği gibi aynı sayıda elektrona sahip olacaktır. Bununla birlikte, yüklü atomlar, yüklerinin büyüklüğüne bağlı olarak daha fazla veya daha az elektrona sahip olacaktır. Yüklü bir atomla çalışıyorsanız, elektronları ekleyin veya çıkarın Aşağıdaki şekilde: her negatif yük için bir elektron ekleyin ve her pozitif yük için bir çıkarın.

Örneğin, yükü -1 olan bir sodyum atomunun fazladan bir elektronu olacaktır. ek olarak temel atom numarası 11'e eşittir. Başka bir deyişle, bir atomun toplamda 12 elektronu olacaktır.
Eğer Konuşuyoruz+1 yüklü bir sodyum atomu hakkında, temel atom numarası 11'den bir elektron çıkarılmalıdır. Yani atomun 10 elektronu olacaktır.

Temel yörünge listesini ezberleyin. Bir atomda elektron sayısı arttıkça, atomun elektron kabuğunun çeşitli alt seviyelerini belirli bir sıraya göre doldururlar. Elektron kabuğunun her alt seviyesi, doldurulduğunda çift sayıda elektron içerir. Aşağıdaki alt düzeyler vardır:

Elektronik konfigürasyon kaydını anlayın. Elektronik konfigürasyonlar, her orbitaldeki elektron sayısını net bir şekilde yansıtmak için yazılmıştır. Yörüngeler sırayla yazılır ve her yörüngedeki atom sayısı yörünge adının sağına bir üst simge olarak yazılır. Tamamlanmış elektronik konfigürasyon, bir dizi alt seviye atamaları ve üst simgeler şeklindedir.
- Burada, örneğin, en basit elektronik konfigürasyon: 1s 2 2s 2 2p 6 . Bu konfigürasyon, 1s alt seviyesinde iki elektron, 2s alt seviyesinde iki elektron ve 2p alt seviyesinde altı elektron olduğunu gösterir. 2 + 2 + 6 = toplamda 10 elektron. Bu, nötr neon atomunun elektronik konfigürasyonudur (neon atom numarası 10'dur).
Yörüngelerin sırasını hatırla. Elektron yörüngelerinin artan elektron kabuğu numarası sırasına göre numaralandırıldığını, ancak artan enerji sırasına göre düzenlendiğini unutmayın. Örneğin, doldurulmuş bir 4s 2 yörüngesi, kısmen doldurulmuş veya doldurulmuş bir 3d 10'dan daha az enerjiye (veya daha az hareketliliğe) sahiptir, bu nedenle önce 4s yörüngesi yazılır. Yörüngelerin sırasını öğrendikten sonra, atomdaki elektron sayısına göre bunları kolayca doldurabilirsiniz. Yörüngelerin doldurulma sırası aşağıdaki gibidir: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.
- Tüm yörüngelerin doldurulduğu bir atomun elektronik konfigürasyonu aşağıdaki forma sahip olacaktır: 10 7p 6
- Yukarıdaki gösterimin, tüm yörüngeler dolduğunda, Periyodik Tablodaki en yüksek numaralı atom olan Uuo (ununoktiyum) 118 elementinin elektron konfigürasyonu olduğuna dikkat edin. Bu nedenle, bu elektronik konfigürasyon, nötr olarak yüklü bir atomun şu anda bilinen tüm elektronik alt seviyelerini içerir.
Atomunuzdaki elektron sayısına göre orbitalleri doldurun.Örneğin, nötr bir kalsiyum atomunun elektronik konfigürasyonunu yazmak istiyorsak, periyodik tablodaki atom numarasına bakarak başlamalıyız. Atom numarası 20'dir, bu yüzden 20 elektronlu bir atomun konfigürasyonunu yukarıdaki sıraya göre yazacağız.
- Yirminci elektrona ulaşana kadar orbitalleri yukarıdaki sırayla doldurun. İlk 1s orbitalinin iki elektronu olacak, 2s orbitalinin de iki elektronu olacak, 2p orbitalinin altısı, 3s orbitalinin iki elektronu olacak, 3p orbitalinin 6 ve 4s orbitalinin 2 (2 + 2 +) olacak. 6 +2 +6 + 2 = 20.) Başka bir deyişle, kalsiyumun elektronik konfigürasyonu şu şekildedir: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
- Yörüngelerin artan enerji düzeninde olduğuna dikkat edin. Örneğin, 4. enerji seviyesine geçmeye hazır olduğunuzda, önce 4s yörüngesini yazın ve sonra 3 boyutlu. Dördüncü enerji seviyesinden sonra, aynı düzenin tekrarlandığı beşinci seviyeye geçersiniz. Bu ancak üçüncü enerji seviyesinden sonra olur.
Periyodik tabloyu görsel bir ipucu olarak kullanın. Periyodik tablonun şeklinin elektronik konfigürasyonlardaki elektronik alt seviyelerin sırasına karşılık geldiğini muhtemelen fark etmişsinizdir. Örneğin, soldan ikinci sütundaki atomlar her zaman "s 2" ile biterken, ince orta bölümün sağ kenarındaki atomlar her zaman "d 10" ile biter, vb. Periyodik tabloyu şu şekilde kullanın: görsel rehber konfigürasyonları yazmak için - orbitallere eklediğiniz sıra gibi tablodaki konumunuza karşılık gelir. Aşağıya bakınız:
- Özellikle, en soldaki iki sütun, elektronik konfigürasyonları s orbitalleriyle biten atomları, tablonun sağ bloğu, konfigürasyonları p orbitalleriyle biten atomları ve atomların alt kısmında f orbitalleriyle biten atomları içerir.
- Örneğin, klorun elektronik konfigürasyonunu yazarken şöyle düşünün: "Bu atom periyodik tablonun üçüncü satırında (veya "döneminde") bulunur. Ayrıca p yörünge bloğunun beşinci grubunda da bulunur. periyodik tablonun Bu nedenle, elektronik konfigürasyonu sona erecektir. ..3p 5
- Tablonun d ve f yörünge bölgelerindeki elementlerin bulundukları periyoda karşılık gelmeyen enerji seviyelerine sahip olduğuna dikkat edin. Örneğin, d-orbitalleri olan bir element bloğunun ilk sırası, 4. periyotta yer almasına rağmen 3d orbitallerine karşılık gelir ve f-orbitalleri olan ilk element sırası, 4f orbitaline karşılık gelmesine rağmen, 4f orbitaline karşılık gelir. 6. periyotta yer almaktadır.
Uzun elektronik konfigürasyonlar yazmak için kullanılan kısaltmaları öğrenin. Periyodik tablonun sağ tarafında bulunan atomlara denir. soy gazlar. Bu elementler kimyasal olarak çok kararlıdır. Uzun elektron konfigürasyonları yazma sürecini kısaltmak için, atomunuzdan daha az elektrona sahip en yakın soy gazın kimyasal sembolünü köşeli parantezler içinde yazmanız ve ardından sonraki yörünge seviyelerinin elektronik konfigürasyonunu yazmaya devam etmeniz yeterlidir. Aşağıya bakınız:
- Bu kavramı anlamak için örnek bir konfigürasyon yazmak faydalı olacaktır. Asil gaz kısaltmasını kullanarak çinkonun (atom numarası 30) konfigürasyonunu yazalım. Tam çinko konfigürasyonu şöyle görünür: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 . Ancak 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6'nın bir soy gaz olan argonun elektronik konfigürasyonu olduğunu görüyoruz. Basitçe çinkonun elektronik konfigürasyon kısmını köşeli parantez (.) içindeki argonun kimyasal sembolü ile değiştirin.
- Bu nedenle, kısaltılmış biçimde yazılmış çinkonun elektronik konfigürasyonu: 4s 2 3d 10 .
- Bir soy gazın elektronik konfigürasyonunu yazıyorsanız, argon deyin, yazamazsınız! Bu elementin önünde soygazın kısaltması kullanılmalıdır; argon için neon () olacaktır.
ADOMAH Periyodik Tablosunu Kullanma
1. ADOMAH periyodik tablosunda ustalaşın. Bu method elektronik konfigürasyonun kaydedilmesi ezberleme gerektirmez, ancak yeniden tasarlanmış bir periyodik tablo gerektirir, çünkü geleneksel periyodik tabloda dördüncü periyottan başlayarak periyot numarası elektron kabuğuna karşılık gelmez. ADOMAH Periyodik Tablosunu Bul - özel Tip bilim adamı Valery Zimmerman tarafından geliştirilen periyodik tablo. Kısa bir internet araması ile bulmak kolaydır.
  - ADOMAH periyodik tablosunda, yatay sıralar halojenler, soy gazlar, alkali metaller, toprak alkali metaller vb. gibi element gruplarını temsil eder. Dikey sütunlar elektronik seviyelere karşılık gelir ve sözde "kaskadlar" (birbirine bağlanan çapraz çizgiler) s,p,d blokları ve f) dönemlere karşılık gelir.
  - Helyum hidrojene taşınır, çünkü bu elementlerin her ikisi de 1s orbitaliyle karakterize edilir. Periyot blokları (s,p,d ve f) ile gösterilir Sağ Taraf, ve seviye numaraları tabanda verilmiştir. Elementler, 1'den 120'ye kadar numaralandırılmış kutularda temsil edilir. Bu sayılar, nötr bir atomdaki toplam elektron sayısını temsil eden olağan atom numaralarıdır.
2. ADOMAH tablosunda atomunuzu bulun. Bir elementin elektronik konfigürasyonunu yazmak için ADOMAH periyodik tablosundaki sembolünü bulun ve atom numarası daha yüksek olan tüm elementlerin üzerini çizin. Örneğin, erbiyumun (68) elektronik konfigürasyonunu yazmanız gerekiyorsa, 69'dan 120'ye kadar tüm öğelerin üzerini çizin.
  - Tablonun tabanında 1'den 8'e kadar olan sayılara dikkat edin. Bunlar elektronik seviye numaraları veya sütun numaralarıdır. Yalnızca üstü çizili öğeleri içeren sütunları yoksay. Erbiyum için 1,2,3,4,5 ve 6 numaralı sütunlar kalır.
3. Öğenize kadar yörünge alt seviyelerini sayın. Tablonun sağında gösterilen blok sembollerine (s, p, d ve f) ve altta gösterilen sütun numaralarına bakıldığında, bloklar arasındaki diyagonal çizgileri yok sayın ve sütunları blok sütunlara bölerek bunları listeleyin. aşağıdan yukarıya sıralayın. Ve yine, tüm öğelerin üzerinin çizildiği blokları görmezden gelin. Sütun bloklarını sütun numarasından başlayarak ve ardından blok sembolü ile yazın: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (erbium için).
  - Lütfen dikkat: Yukarıdaki elektronik konfigürasyon Er, elektronik alt seviye numarasının artan sırasına göre yazılmıştır. Yörüngelerin doldurulma sırasına göre de yazılabilir. Bunu yapmak için sütun bloklarını yazarken sütunları değil aşağıdan yukarıya doğru basamakları izleyin: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12 .
4. Her elektronik alt seviye için elektronları sayın. Her bir sütun bloğunda, her bir elementten bir elektron bağlayarak üzeri çizilmemiş elementleri sayın ve numaralarını her sütun bloğu için blok sembolünün yanına aşağıdaki gibi yazın: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . Örneğimizde bu, erbiyumun elektronik konfigürasyonudur.
5. Yanlış elektronik konfigürasyonların farkında olun. Temel enerji durumu olarak da adlandırılan en düşük enerji durumundaki atomların elektronik konfigürasyonlarıyla ilgili on sekiz tipik istisna vardır. onlar itaat etmiyorlar Genel kural sadece elektronlar tarafından işgal edilen son iki veya üç pozisyonda. Bu durumda, gerçek elektronik konfigürasyon, elektronların, atomun standart konfigürasyonuna kıyasla daha düşük bir enerji durumunda olduğunu varsayar. İstisna atomları şunları içerir:
  - cr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); not(..., 4d4, 5s1); ay(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); PD(..., 4d10, 5s0); Ag(..., 4d10, 5s1); La(..., 5d1, 6s2); CE(..., 4f1, 5d1, 6s2); gd(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); AC(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); baba(..., 5f2, 6d1, 7s2); sen(..., 5f3, 6d1, 7s2); np(..., 5f4, 6d1, 7s2) ve santimetre(..., 5f7, 6d1, 7s2).
- Bir atomun atom numarasını elektronik biçimde yazıldığında bulmak için (s, p, d ve f) harflerinden sonra gelen tüm sayıları toplamanız yeterlidir. Bu sadece nötr atomlar için işe yarar, eğer bir iyonla uğraşıyorsanız, o zaman hiçbir şey işe yaramaz - fazladan veya kayıp elektronların sayısını eklemeniz veya çıkarmanız gerekir.
- Harfi takip eden sayı bir üst simgedir, kontrolde hata yapmayın.
- "Yarı dolu bir alt seviyenin kararlılığı" mevcut değil. Bu bir sadeleştirmedir. "Yarı-dolu" alt düzeylerle ilgili herhangi bir kararlılık, her yörüngenin bir elektron tarafından işgal edilmesi gerçeğinden kaynaklanır, bu nedenle elektronlar arasındaki itme en aza indirilir.
- Her atom kararlı bir duruma eğilim gösterir ve en kararlı konfigürasyonlar s ve p (s2 ve p6) alt seviyelerini doldurmuştur. Soy gazlar bu konfigürasyona sahiptir, bu nedenle nadiren reaksiyona girerler ve periyodik tablonun sağında bulunurlar. Bu nedenle, bir konfigürasyon 3p 4 ile biterse, o zaman kararlı bir duruma ulaşmak için iki elektrona ihtiyacı vardır (s-seviyesi elektronları da dahil olmak üzere altı tanesini kaybetmek daha fazla enerji gerektirir, bu nedenle dördü kaybetmek daha kolaydır). Ve konfigürasyon 4d 3'te sona ererse, kararlı bir duruma ulaşmak için üç elektron kaybetmesi gerekir. Ek olarak, yarı dolu alt düzeyler (s1, p3, d5..), örneğin p4 veya p2'den daha kararlıdır; ancak, s2 ve p6 daha da kararlı olacaktır.
- Bir iyonla uğraşırken, bu, proton sayısının elektron sayısıyla aynı olmadığı anlamına gelir. Bu durumda atomun yükü, kimyasal sembolün sağ üst köşesinde (genellikle) gösterilecektir. Bu nedenle +2 yüklü bir antimon atomu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 elektronik konfigürasyonuna sahiptir. 5p 3'ün 5p 1 olarak değiştiğini unutmayın. Nötr bir atomun konfigürasyonu s ve p dışındaki alt seviyelerde sona erdiğinde dikkatli olun. Elektronları aldığınızda, onları yalnızca değerlik orbitallerinden (s ve p orbitalleri) alabilirsiniz. Dolayısıyla konfigürasyon 4s 2 3d 7 ile biter ve atom +2 yük alırsa konfigürasyon 4s 0 3d 7 ile biter. Lütfen unutmayın ki 3d 7 olumsuzluk değişir, bunun yerine s-orbitalinin elektronları kaybolur.
- Bir elektronun "daha yüksek bir enerji düzeyine geçmeye" zorlandığı durumlar vardır. Bir alt seviyede yarım veya tam olmak için bir elektron eksik olduğunda, en yakın s veya p alt seviyesinden bir elektron alın ve onu bir elektrona ihtiyaç duyan alt seviyeye taşıyın.
- Elektronik konfigürasyon yazmak için iki seçenek vardır. Yukarıda erbiyum için gösterildiği gibi, enerji seviyelerinin artan sırasına göre veya elektron orbitallerinin doldurulduğu sıraya göre yazılabilirler.
- Bir elemanın elektronik konfigürasyonunu sadece son s ve p alt seviyesi olan değerlik konfigürasyonunu yazarak da yazabilirsiniz. Böylece antimonun değerlik konfigürasyonu 5s 2 5p 3 olacaktır.
- İyonlar aynı değildir. Onlarla çok daha zor. İki seviye atlayın ve başladığınız yere ve elektron sayısının ne kadar yüksek olduğuna bağlı olarak aynı modeli takip edin.

Atomun bileşimi.

Bir atom oluşur atom çekirdeği Ve elektron kabuğu.

Bir atomun çekirdeği protonlardan oluşur ( p+) ve nötronlar ( n 0). Çoğu hidrojen atomunun tek bir proton çekirdeği vardır.

proton sayısı n(p+) nükleer yüke eşittir ( Z) ve elementlerin doğal serisindeki (ve periyodik elementler sistemindeki) elementin sıra sayısı.

n(P +) = Z

nötron sayısı toplamı n(n 0) sadece harfle gösterilir n ve proton sayısı Z isminde kütle Numarası ve harfle işaretlenmiştir FAKAT.

A = Z + n

Bir atomun elektron kabuğu, çekirdeğin etrafında hareket eden elektronlardan oluşur ( e -).

elektron sayısı n(e-) nötr bir atomun elektron kabuğundaki proton sayısına eşittir Z onun çekirdeğinde.

Bir protonun kütlesi yaklaşık olarak bir nötronun kütlesine ve bir elektronun kütlesinin 1840 katına eşittir, bu nedenle bir atomun kütlesi pratik olarak çekirdeğin kütlesine eşittir.

Atomun şekli küreseldir. Çekirdeğin yarıçapı, atomun yarıçapından yaklaşık 100.000 kat daha küçüktür.

Kimyasal element- aynı nükleer yüke sahip (çekirdekte aynı sayıda protona sahip) atom türü (atom kümesi).

İzotop- çekirdekte aynı sayıda nötron bulunan bir elementin atomları (veya çekirdekte aynı sayıda proton ve aynı sayıda nötron bulunan bir atom türü).

Farklı izotoplar, atomlarının çekirdeğindeki nötron sayısı bakımından birbirinden farklıdır.

Tek bir atom veya izotopun tanımı: (E - element sembolü), örneğin: .

Atomun elektron kabuğunun yapısı

atomik yörünge elektronun atomdaki halidir. Yörünge sembolü - . Her yörünge bir elektron bulutuna karşılık gelir.

Zemin (uyarılmamış) durumdaki gerçek atomların yörüngeleri dört tiptir: s, P, D Ve F.

elektronik bulut- bir elektronun yüzde 90 (veya daha fazla) olasılıkla bulunabileceği uzayın parçası.

Not: bazen "atomik yörünge" ve "elektron bulutu" kavramları ayırt edilmez ve her ikisine de "atomik yörünge" denir.

Bir atomun elektron kabuğu katmanlıdır. elektronik katman aynı büyüklükteki elektron bulutlarından oluşur. Tek katmanlı formun yörüngeleri elektronik ("enerji") seviyesi, enerjileri hidrojen atomu için aynıdır, ancak diğer atomlar için farklıdır.

Aynı seviyedeki yörüngeler şu şekilde gruplandırılır: elektronik (enerji) alt düzeyler:
s- alt düzey (birinden oluşur s-orbitaller), sembol - .
P alt düzey (üç bölümden oluşur) P
D alt düzey (beş bölümden oluşur) D-yörüngeler), sembol - .
F alt düzey (yedi F-yörüngeler), sembol - .

Aynı alt seviyedeki yörüngelerin enerjileri aynıdır.

Alt seviyeler belirlenirken, alt seviye sembolüne katman numarası (elektronik seviye) eklenir, örneğin: 2 s, 3P, 5D anlamına geliyor s- ikinci seviyenin alt seviyesi, P- üçüncü seviyenin alt seviyesi, D- beşinci seviyenin alt seviyesi.

Bir düzeydeki toplam alt düzey sayısı, düzey numarasına eşittir. n. Bir seviyedeki toplam yörünge sayısı n 2. Buna göre, toplam sayısı bir katmandaki bulutlar da n 2 .

Tanımlamalar: - serbest yörünge (elektronlar olmadan), - ile yörünge eşleşmemiş elektron, - elektron çiftli yörünge (iki elektronlu).

Elektronların bir atomun yörüngelerini doldurma sırası, üç doğa kanunu tarafından belirlenir (formülasyonlar basitleştirilmiş bir şekilde verilmiştir):

1. En az enerji ilkesi - elektronlar orbitalleri artan enerji sırasına göre doldurur.

2. Pauli ilkesi - bir yörüngede ikiden fazla elektron olamaz.

3. Hund kuralı - alt düzeyde, elektronlar önce serbest yörüngeleri (her seferinde bir tane) doldurur ve ancak bundan sonra elektron çiftleri oluştururlar.

Elektronik düzeydeki (veya elektronik katmandaki) toplam elektron sayısı 2'dir. n 2 .

Alt seviyelerin enerjiye göre dağılımı daha sonra (artan enerji sırasına göre) ifade edilir:

1s, 2s, 2P, 3s, 3P, 4s, 3D, 4P, 5s, 4D, 5P, 6s, 4F, 5D, 6P, 7s, 5F, 6D, 7P ...

Görsel olarak, bu dizi enerji diyagramı ile ifade edilir:

Bir atomun elektronlarının seviyelere, alt seviyelere ve yörüngelere göre dağılımı (bir atomun elektronik konfigürasyonu) bir elektronik formül, bir enerji diyagramı veya daha basit bir şekilde elektronik katmanların bir diyagramı ("elektronik diyagram") olarak tasvir edilebilir. .

Atomların elektronik yapısına örnekler:

değerlik elektronları- kimyasal bağların oluşumunda yer alabilen bir atomun elektronları. Herhangi bir atom için, bunlar tüm dış elektronlar artı enerjisi dıştakilerden daha büyük olan ön dış elektronlardır. Örneğin: Ca atomunun 4 dış elektronu vardır. s 2, onlar da değerliktir; Fe atomunun dış elektronları vardır - 4 s 2 ama 3'ü var D 6, dolayısıyla demir atomunun 8 değerlik elektronu vardır. Kalsiyum atomunun değerlik elektronik formülü 4'tür. s 2 ve demir atomları - 4 s 2 3D 6 .

D. I. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik sistemi
(doğal kimyasal elementler sistemi)

kimyasal elementlerin periyodik kanunu(modern formülasyon): kimyasal elementlerin özelliklerinin yanı sıra basit ve karmaşık maddeler onlar tarafından oluşturulan, atom çekirdeğinden gelen yükün değerine periyodik olarak bağımlıdır.

Periyodik sistem- periyodik yasanın grafiksel ifadesi.

Kimyasal elementlerin doğal aralığı- atomlarının çekirdeğindeki proton sayısındaki artışa göre veya bu atomların çekirdeklerinin yüklerindeki artışa göre aynı olan bir dizi kimyasal element. Bu dizideki bir elementin seri numarası, bu elementin herhangi bir atomunun çekirdeğindeki proton sayısına eşittir.

Kimyasal elementler tablosu, doğal kimyasal element serisinin "kesilmesi" ile oluşturulur. dönemler(tablonun yatay sıraları) ve benzer elektronik atom yapısına sahip elementlerin grupları (tablonun dikey sütunları).

Öğelerin gruplar halinde nasıl birleştirildiğine bağlı olarak, bir tablo uzun dönem(aynı sayıda ve tipte değerlik elektronlarına sahip elementler gruplar halinde toplanır) ve kısa vadeli(aynı sayıda değerlik elektronuna sahip elementler gruplar halinde toplanır).

Kısa dönem tablosunun grupları alt gruplara ayrılır ( ana Ve yan etkiler), uzun dönem tablosunun gruplarıyla çakışmaktadır.

Aynı periyodun tüm atomları aynı numara elektronik katmanlar, periyot sayısına eşittir.

Dönemlerdeki element sayısı: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Sekizinci dönemin elementlerinin çoğu yapay olarak elde edilmiş olup, bu dönemin son elementleri henüz sentezlenmemiştir. İlk periyot dışındaki tüm periyotlar bir alkali metal oluşturucu element (Li, Na, K, vb.) ile başlar ve bir soy gaz oluşturan element (He, Ne, Ar, Kr, vb.) ile biter.

Kısa dönem tablosunda - her biri iki alt gruba (ana ve ikincil) bölünmüş sekiz grup, uzun dönem tablosunda - A veya B harfleriyle Romen rakamlarıyla numaralandırılmış on altı grup, örneğin: IA, IIIB, VIA, VIIB. Uzun dönem tablosunun IA Grubu, kısa dönem tablosunun birinci grubunun ana alt grubuna karşılık gelir; grup VIIB - yedinci grubun ikincil alt grubu: gerisi - benzer şekilde.

Kimyasal elementlerin özellikleri gruplar ve periyotlar halinde doğal olarak değişir.

Periyotlarda (artan seri numarası ile)

nükleer yük artar
dış elektronların sayısı artar,
atomların yarıçapı azalır,
elektronların çekirdek ile bağ kuvveti artar (iyonlaşma enerjisi),
elektronegatiflik artar.
basit maddelerin oksitleyici özellikleri geliştirilir ("metalik olmama"),
basit maddelerin indirgeme özellikleri ("metallik") zayıflar,
hidroksitlerin ve ilgili oksitlerin temel karakterini zayıflatır,
hidroksitlerin ve karşılık gelen oksitlerin asidik karakteri artar.

Gruplar halinde (artan seri numarası ile)

nükleer yük artar
atomların yarıçapı artar (sadece A gruplarında),
elektronlar ve çekirdek arasındaki bağın gücü azalır (iyonlaşma enerjisi; sadece A gruplarında),
elektronegatiflik azalır (sadece A gruplarında),
basit maddelerin oksitleyici özelliklerini zayıflatır ("metalik olmayan"; sadece A gruplarında),
basit maddelerin indirgeme özellikleri artar ("metallik"; sadece A gruplarında),
hidroksitlerin temel karakteri ve karşılık gelen oksitler artar (sadece A gruplarında),
hidroksitlerin asidik yapısı ve karşılık gelen oksitler zayıflar (sadece A gruplarında),
stabilite azalır hidrojen bileşikleri(indirgeme aktiviteleri artar; sadece A gruplarında).

"Konu 9. "Atomun yapısı" konulu görevler ve testler. D. I. Mendeleev'in (PSCE) kimyasal elementlerinin periyodik kanunu ve periyodik sistemi".

Periyodik Kanun - Periyodik yasa ve atomların yapısı Sınıf 8-9
Bilmelisiniz: orbitalleri elektronlarla doldurma yasaları (en az enerji ilkesi, Pauli ilkesi, Hund kuralı), periyodik element sisteminin yapısı.
Şunları yapabilmelisiniz: periyodik sistemdeki bir elementin konumuna göre bir atomun bileşimini belirlemek ve bunun tersine, periyodik sistemdeki bir elementi, bileşimini bilerek bulmak; yapı şemasını, bir atomun, iyonun elektronik konfigürasyonunu tasvir edin ve tersine, diyagramdan ve elektronik konfigürasyondan konumu belirleyin kimyasal element PSCE'de; elementi ve oluşturduğu maddeleri PSCE'deki konumuna göre karakterize eder; Periyodik sistemin bir periyodu ve bir ana alt grubu içinde atomların yarıçapındaki değişiklikleri, kimyasal elementlerin özelliklerini ve oluşturdukları maddeleri belirler.
örnek 1Üçüncü elektronik seviyedeki orbitallerin sayısını belirleyin. Bu yörüngeler nelerdir?
Yörünge sayısını belirlemek için formülü kullanırız. n yörüngeler = n 2, nerede n- seviye numarası. n yörüngeler = 3 2 = 9. Bir 3 s-, üç 3 P- ve beş 3 D-yörüngeler.
Örnek 2 Elektronik formülü 1 olan elementin atomunu belirleyin s 2 2s 2 2P 6 3s 2 3P 1 .
Hangi element olduğunu belirlemek için atomdaki toplam elektron sayısına eşit olan seri numarasını bulmanız gerekir. Bu durumda: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Bu alüminyumdur.
İhtiyacınız olan her şeyin öğrenildiğinden emin olduktan sonra görevlere geçin. Başarılar dileriz.

Önerilen literatür:
- O. S. Gabrielyan ve diğerleri Kimya, 11. sınıf. M., Bustard, 2002;
- G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. Kimya 11 hücre. M., Eğitim, 2001.

elektronlar

Bir atom kavramı, maddenin parçacıklarını belirtmek için antik dünyada ortaya çıkmıştır. Yunanca'da atom "bölünemez" anlamına gelir.

İrlandalı fizikçi Stoney, deneylere dayanarak, elektriğin tüm kimyasal elementlerin atomlarında bulunan en küçük parçacıklar tarafından taşındığı sonucuna vardı. 1891'de Stoney, bu parçacıklara Yunanca'da "kehribar" anlamına gelen elektronlar demeyi önerdi. Elektronun adını almasından birkaç yıl sonra İngiliz fizikçi Joseph Thomson ve Fransız fizikçi Jean Perrin elektronların negatif bir yük taşıdığını kanıtladılar. Bu, kimyada birim (-1) olarak alınan en küçük negatif yüktür. Thomson elektronun hızını bile belirlemeyi başardı (bir elektronun yörüngedeki hızı yörünge numarası n ile ters orantılıdır. Yörüngelerin yarıçapları yörünge numarasının karesiyle orantılı olarak büyür. Hidrojenin ilk yörüngesinde atom (n=1; Z=1), hızı ≈ 2,2 106 m/c, yani ışık hızından yaklaşık yüz kat daha az c=3 108 m/s) ve bir elektronun kütlesi ( bir hidrojen atomunun kütlesinden neredeyse 2000 kat daha azdır).

Atomdaki elektronların durumu

Bir atomdaki elektronun durumu belirli bir elektronun enerjisi ve içinde bulunduğu alan hakkında bir dizi bilgi. Bir atomdaki bir elektronun bir hareket yörüngesi yoktur, yani sadece bundan söz edilebilir. çekirdeğin etrafındaki boşlukta bulma olasılığı.

Çekirdeği çevreleyen bu boşluğun herhangi bir yerinde bulunabilir ve çeşitli konumlarının toplamı, belirli bir negatif yük yoğunluğuna sahip bir elektron bulutu olarak kabul edilir. Figüratif olarak, bu şu şekilde hayal edilebilir: Bir atomdaki bir elektronun konumunu bir fotoğraf finişinde olduğu gibi saniyenin yüzde biri veya milyonda biri cinsinden fotoğraflamak mümkün olsaydı, bu tür fotoğraflardaki elektron noktalar olarak temsil edilirdi. Bu tür sayısız fotoğrafın üst üste bindirilmesi, bu noktaların çoğunun bulunacağı en yüksek yoğunluğa sahip bir elektron bulutu resmiyle sonuçlanacaktır.

Elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu atom çekirdeğinin etrafındaki boşluğa yörünge denir. Yaklaşık içerir %90 e-bulut ve bu, elektronun zamanın yaklaşık %90'ının uzayın bu bölümünde olduğu anlamına gelir. Şekliyle ayırt edilir Şu anda bilinen 4 yörünge türü, Latince ile gösterilen s, p, d ve f harfleri. Şekilde bazı elektronik yörünge biçimlerinin grafik bir temsili gösterilmektedir.

Bir elektronun belirli bir yörüngedeki hareketinin en önemli özelliği, çekirdekle olan bağlantısının enerjisi. Benzer enerji değerlerine sahip elektronlar, tek bir elektron katmanı veya enerji seviyesi oluşturur. Enerji seviyeleri çekirdekten başlayarak numaralandırılır - 1, 2, 3, 4, 5, 6 ve 7.

Enerji seviyesinin sayısını gösteren bir n tamsayısına ana kuantum sayısı denir. Belirli bir enerji seviyesini işgal eden elektronların enerjisini karakterize eder. Çekirdeğe en yakın olan birinci enerji seviyesinin elektronları en düşük enerjiye sahiptir.İlk seviyenin elektronları ile karşılaştırıldığında, sonraki seviyelerin elektronları büyük miktarda enerji ile karakterize edilecektir. Bu nedenle, elektronlar bir atomun çekirdeğine en az güçlü şekilde bağlanır. dış seviye.

Enerji seviyesindeki en büyük elektron sayısı aşağıdaki formülle belirlenir:

N = 2n2,

burada N maksimum elektron sayısıdır; n, seviye numarası veya ana kuantum numarasıdır. Sonuç olarak, çekirdeğe en yakın birinci enerji seviyesi ikiden fazla elektron içeremez; ikinci - en fazla 8; üçüncü - en fazla 18; dördüncü - 32'den fazla değil.

İkinci enerji seviyesinden (n = 2) başlayarak, seviyelerin her biri, çekirdeğe bağlanma enerjisinde birbirinden biraz farklı olan alt seviyelere (alt katmanlar) bölünür. Alt seviyelerin sayısı, ana kuantum sayısının değerine eşittir: birinci enerji seviyesinin bir alt seviyesi vardır; ikinci - iki; üçüncü - üç; dördüncü - dört alt seviye. Alt seviyeler, sırayla, yörüngeler tarafından oluşturulur. Her değern, n'ye eşit orbital sayısına karşılık gelir.

Latin harfleriyle alt seviyelerin yanı sıra oluşturdukları yörüngelerin şeklini belirtmek gelenekseldir: s, p, d, f.

Protonlar ve nötronlar

Herhangi bir kimyasal elementin atomu küçücük bir atomla karşılaştırılabilir. Güneş Sistemi. Bu nedenle, E. Rutherford tarafından önerilen böyle bir atom modeline denir. gezegensel.

Atomun tüm kütlesinin yoğunlaştığı atom çekirdeği iki tip parçacıktan oluşur - protonlar ve nötronlar.

Protonların yükü elektronların yüküne eşit, ancak zıt (+1) işaretiyle ve bir hidrojen atomunun kütlesine eşit bir kütleye sahiptir (kimyada bir birim olarak kabul edilir). Nötronlar yük taşımazlar, nötrdürler ve bir protonunkine eşit kütleye sahiptirler.

Protonlar ve nötronlar topluca nükleonlar olarak adlandırılır (Latin çekirdeğinden - çekirdekten). Bir atomdaki proton ve nötron sayılarının toplamına kütle numarası denir. Örneğin, bir alüminyum atomunun kütle numarası:

13 + 14 = 27

proton sayısı 13, nötron sayısı 14, kütle numarası 27

İhmal edilebilir olan elektronun kütlesi ihmal edilebileceğinden, atomun tüm kütlesinin çekirdekte toplandığı açıktır. Elektronlar e - temsil eder.

çünkü atom elektriksel olarak nötr, bir atomdaki proton ve elektron sayısının aynı olduğu da açıktır. Kendisine atanan kimyasal elementin sıra sayısına eşittir. Periyodik sistem. Bir atomun kütlesi, proton ve nötron kütlesinden oluşur. (Z) elementinin seri numarasını, yani proton sayısını ve proton ve nötron sayılarının toplamına eşit kütle numarasını (A) bilerek, nötron sayısını (N) kullanarak bulabilirsiniz. formül:

N=A-Z

Örneğin, bir demir atomundaki nötron sayısı:

56 — 26 = 30

izotoplar

Aynı elementin çekirdek yükleri aynı, kütle numaraları farklı olan atom çeşitlerine denir. izotoplar. Doğada bulunan kimyasal elementler, izotopların bir karışımıdır. Böylece, karbonun kütlesi 12, 13, 14 olan üç izotopu vardır; oksijen - kütlesi 16, 17, 18 vb. olan üç izotop. Genellikle Periyodik sistemde verilir, bir kimyasal elementin nispi atom kütlesi, belirli bir elementin doğal bir izotop karışımının atomik kütlelerinin ortalama değeridir, doğadaki nispi bolluklarını dikkate alarak. Kimyasal özelliklerÇoğu kimyasal elementin izotopları tamamen aynıdır. Bununla birlikte, hidrojen izotopları, göreli atomik kütlelerindeki çarpıcı kat artışı nedeniyle özelliklerde büyük farklılıklar gösterir; onlara bireysel isimler ve kimyasal semboller bile verildi.

İlk dönemin unsurları

Hidrojen atomunun elektronik yapısının şeması:

Atomların elektronik yapısının şemaları, elektronların elektronik katmanlar (enerji seviyeleri) üzerindeki dağılımını gösterir.

Hidrojen atomunun grafik elektronik formülü (elektronların enerji seviyeleri ve alt seviyeleri üzerindeki dağılımını gösterir):

Atomların grafik elektronik formülleri, elektronların sadece seviye ve alt seviyelerde değil, aynı zamanda yörüngelerde de dağılımını gösterir.

Bir helyum atomunda ilk elektron katmanı tamamlanmıştır - 2 elektronu vardır. Hidrojen ve helyum s elementleridir; bu atomlar için s-orbitali elektronlarla doludur.

İkinci periyodun tüm unsurları ilk elektron katmanı doldurulur, ve elektronlar ikinci elektron katmanının s- ve p-orbitallerini en az enerji ilkesine (önce s, sonra p) ve Pauli ve Hund kurallarına göre doldurur.

Neon atomunda ikinci elektron katmanı tamamlandı - 8 elektronu var.

Üçüncü periyodun element atomları için, birinci ve ikinci elektron katmanları tamamlanır, böylece elektronların 3s-, 3p- ve 3d-alt seviyeleri işgal edebileceği üçüncü elektron tabakası doldurulur.

Magnezyum atomunda bir 3s elektron yörüngesi tamamlanır. Na ve Mg s elementleridir.

Alüminyum ve sonraki elementler için 3p alt seviyesi elektronlarla doldurulur.

Üçüncü periyodun elemanları doldurulmamış 3 boyutlu yörüngelere sahiptir.

Al'den Ar'a kadar olan tüm elementler p elementleridir. s- ve p-elementleri Periyodik sistemdeki ana alt grupları oluşturur.

Dördüncü - yedinci periyotların unsurları

Potasyum ve kalsiyum atomlarında dördüncü bir elektron tabakası belirir, 3d alt seviyesinden daha az enerjiye sahip olduğu için 4s alt seviyesi doldurulur.

K, Ca - s elementleri ana alt gruplara dahildir. Sc'den Zn'ye kadar olan atomlar için 3d alt seviye elektronlarla doldurulur. Bunlar 3 boyutlu öğelerdir. İkincil alt gruplara dahildirler, ön-dış elektron katmanına sahiptirler, geçiş elementleri olarak adlandırılırlar.

Krom ve bakır atomlarının elektron kabuklarının yapısına dikkat edin. Onlarda, 4s'den 3d alt seviyesine bir elektronun "arızası" meydana gelir, bu, sonuçta ortaya çıkan 3d 5 ve 3d 10 elektronik konfigürasyonlarının daha yüksek enerji kararlılığı ile açıklanır:

Çinko atomunda üçüncü elektron katmanı tamamlanır - tüm 3s, 3p ve 3d alt seviyeleri doldurulur, toplamda 18 elektron vardır. Çinkoyu takip eden elementlerde dördüncü elektron tabakası, 4p alt seviyesi dolmaya devam eder.

Ga'dan Kr'ye kadar olan elementler p elementleridir.

Kripton atomunun dış tabakası (dördüncü) tamdır ve 8 elektrona sahiptir. Ancak dördüncü elektron katmanında sadece 32 elektron olabilir; kripton atomunun 4d- ve 4f-alt seviyeleri hala doldurulmamış durumda.Beşinci periyodun elementleri alt seviyeleri şu sırayla dolduruyor: 5s - 4d - 5p. Ve ayrıca " ile ilgili istisnalar da var. arıza» elektronlar, y 41 Nb, 42 Mo, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

Altıncı ve yedinci periyotlarda, f-elemanları, yani üçüncü dış elektronik katmanın sırasıyla 4f- ve 5f-alt seviyelerinin doldurulduğu elemanlar ortaya çıkar.

4f elementlerine lantanitler denir.

5f elementlerine aktinitler denir.

Altıncı periyodun elementlerinin atomlarındaki elektronik alt seviyelerin doldurulma sırası: 55 Cs ve 56 Ba - 6s elementi; 57 La … 6s 2 5d x - 5d eleman; 58 Ce - 71 Lu - 4f elemanları; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementler; 81 T1 - 86 Rn - 6d elemanları. Ancak burada bile, elektronik yörüngelerin doldurulma sırasının “ihlal edildiği”, örneğin yarı ve tamamen doldurulmuş f-alt seviyelerinin daha büyük enerji kararlılığı ile ilişkili olan unsurlar vardır, yani, nf 7 ve nf 14. Atomun hangi alt seviyesinin en son elektronlarla dolu olduğuna bağlı olarak, tüm elementler dört elektronik aileye veya bloğa ayrılır:

s-elemanları. Atomun dış seviyesinin s-alt seviyesi elektronlarla doludur; s-elementleri arasında hidrojen, helyum ve grup I ve II'nin ana alt gruplarının elementleri bulunur.

p-elemanları. Atomun dış seviyesinin p-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; p-elemanları, III-VIII gruplarının ana alt gruplarının elemanlarını içerir.

d-elemanları. Atomun dışsal öncesi seviyesinin d-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; d-elemanları, I-VIII gruplarının ikincil alt gruplarının elemanlarını, yani, s- ve p-elemanları arasında yer alan onyıllar arası büyük periyotların elemanlarını içerir. Bunlara geçiş elementleri de denir.

f-elemanları. Atomun üçüncü dış seviyesinin f-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; bunlara lantanitler ve antinoidler dahildir.

1925'te İsviçreli fizikçi W. Pauli, bir yörüngedeki bir atomda, zıt (antiparalel) dönüşlere sahip (İngilizce'den çevrilmiş - “iğ” den) ikiden fazla elektron olamayacağını, yani. şartlı olarak hayal edilebilecek özelliklere sahip. bir elektronun hayali ekseni etrafında dönüşü: saat yönünde veya saat yönünün tersine.

Bu ilke denir Pauli prensibi. Yörüngede bir elektron varsa, o zaman eşlenmemiş denir, eğer iki varsa, o zaman bunlar eşleştirilmiş elektronlardır, yani zıt dönüşlü elektronlardır. Şekil, enerji seviyelerinin alt seviyelere bölünmesini ve bunların doldurulma sırasını göstermektedir.

Çok sık olarak, atomların elektron kabuklarının yapısı, enerji veya kuantum hücreleri kullanılarak tasvir edilir - sözde grafik elektronik formülleri yazarlar. Bu kayıt için aşağıdaki gösterim kullanılır: her kuantum hücresi, bir yörüngeye karşılık gelen bir hücre ile gösterilir; her elektron, dönüş yönüne karşılık gelen bir okla gösterilir. Grafiksel bir elektronik formül yazarken iki kural hatırlanmalıdır: Pauli ilkesi ve F. Hund kuralı hangi elektronların serbest hücreleri işgal ettiğine göre, birer birer ve aynı zamanda aynı değer döner ve ancak o zaman eşleşirler, ancak bu durumda, Pauli ilkesine göre dönüşler zaten zıt yönde olacaktır.

Hund kuralı ve Pauli ilkesi

Hund kuralı- belirli bir alt katmanın yörüngelerini doldurma sırasını belirleyen ve aşağıdaki gibi formüle edilen kuantum kimyasının kuralı: bu alt katmanın spin kuantum elektron sayısının toplam değeri maksimum olmalıdır. Friedrich Hund tarafından 1925 yılında formüle edilmiştir.

Bu, alt katmanın yörüngelerinin her birinde, önce bir elektronun doldurulduğu ve ancak doldurulmamış yörüngeler tükendikten sonra bu yörüngeye ikinci bir elektronun eklendiği anlamına gelir. Bu durumda, bir yörüngede zıt işaretin yarı tamsayı dönüşlerine sahip iki elektron vardır, bunlar çiftleşir (iki elektronlu bir bulut oluşturur) ve sonuç olarak yörüngenin toplam dönüşü sıfıra eşit olur.

Diğer ifadeler: Aşağıda, iki koşulun sağlandığı atom terimi yer alır.

Çokluk maksimum
Çokluklar çakıştığında, toplam yörünge momentumu L maksimum olur.

Bu kuralı, p-alt seviyesinin yörüngelerini doldurma örneğini kullanarak analiz edelim. P- ikinci periyodun elemanları (yani, bordan neon'a (aşağıdaki şemada yatay çizgiler yörüngeleri, dikey oklar elektronları ve okun yönü dönüşün yönünü gösterir).

Klechkovsky'nin kuralı

Klechkovsky'nin kuralı - atomlardaki toplam elektron sayısı arttıkça (çekirdeklerinin yükleri arttıkça veya seri numaraları kimyasal elementler) atomik yörüngeler daha yüksek enerjili bir yörüngedeki elektronların görünümünün yalnızca ana kuantum sayısına bağlı olduğu ve l dahil diğer tüm kuantum sayılarına bağlı olmadığı şekilde doldurulur. Fiziksel olarak bu, hidrojen benzeri bir atomda (elektronlar arası itmenin yokluğunda) bir elektronun yörünge enerjisinin yalnızca elektron yük yoğunluğunun çekirdekten uzaysal uzaklığı tarafından belirlendiği ve hareketinin özelliklerine bağlı olmadığı anlamına gelir. çekirdek alanında.

Klechkovsky'nin ampirik kuralı ve biraz çelişkili bir gerçek enerji dizisi dizilerinin dizisi, sadece aynı türden iki durumda ondan kaynaklanan atomik orbitaller dizisi: Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, bir elektronun s - dış katmanın alt düzeyi ile önceki katmanın d-alt düzeyi arasında bir "arızası" vardır, bu da atomun enerjik olarak daha kararlı bir durumuna yol açar, yani: yörünge 6'yı iki ile doldurduktan sonra elektronlar s

1925'te İsviçreli fizikçi W. Pauli, bir yörüngedeki bir atomda, zıt (antiparalel) dönüşlere sahip (İngilizce'den “iğ” olarak çevrilmiş) ikiden fazla elektron olamayacağını, yani olabilecek özelliklere sahip olduğunu belirledi. şartlı olarak kendini bir elektronun hayali ekseni etrafında dönüşü olarak temsil etti: saat yönünde veya saat yönünün tersine. Bu ilkeye Pauli ilkesi denir.

Yörüngede bir elektron varsa, o zaman eşlenmemiş denir, eğer iki varsa, o zaman bunlar eşleştirilmiş elektronlardır, yani zıt dönüşlü elektronlardır.

Şekil 5, enerji seviyelerinin alt seviyelere bölünmesinin bir diyagramını göstermektedir.

Bildiğiniz gibi S-yörüngesi küreseldir. Hidrojen atomunun elektronu (s=1) bu yörüngede bulunur ve eşleşmemiştir. Bu nedenle elektronik formülü veya elektronik konfigürasyonu şu şekilde yazılacaktır: 1s 1. Elektronik formüllerde, enerji seviyesi numarası harfin önündeki sayı (1 ...), alt seviye (yörünge tipi) Latin harfi ile ve sağ üst köşeye yazılan sayı ile gösterilir. harf (üs olarak) alt seviyedeki elektronların sayısını gösterir.

Aynı s-orbitalinde iki çift elektrona sahip olan bir helyum atomu için bu formül şöyledir: 1s 2 .

Helyum atomunun elektron kabuğu tamdır ve çok kararlıdır. Helyum asil bir gazdır.

İkinci enerji seviyesi (n = 2) dört yörüngeye sahiptir: bir s ve üç p. İkinci seviye s-yörünge elektronları (2s-orbital), çekirdekten 1s-yörünge elektronlarından (n = 2) daha büyük bir mesafede oldukları için daha yüksek bir enerjiye sahiptir.

Genel olarak, her n değeri için bir s-yörüngesi vardır, ancak içinde buna karşılık gelen miktarda elektron enerjisi vardır ve bu nedenle, n'nin değeri arttıkça büyüyen karşılık gelen bir çapa sahiptir.

R-yörüngesi bir dambıl veya sekiz rakamı şeklindedir. Her üç p-orbital, atomun çekirdeği boyunca çizilen uzaysal koordinatlar boyunca karşılıklı olarak dik olarak atomda bulunur. n = 2'den başlayarak her bir enerji seviyesinin (elektronik katman) üç p-yörüngesine sahip olduğu tekrar vurgulanmalıdır. n'nin değeri arttıkça, elektronlar üzerinde bulunan p-orbitalleri işgal eder. uzun mesafelerçekirdekten ve x, y, z eksenleri boyunca yönlendirilir.

İkinci periyodun elemanları (n = 2) için, önce bir β-orbital doldurulur ve ardından üç p-orbital doldurulur. Elektronik formül 1l: 1s 2 2s 1. Elektron, atomun çekirdeğine daha zayıf bağlanır, bu nedenle lityum atomu onu kolayca verebilir (açıkça hatırladığınız gibi, bu sürece oksidasyon denir), bir Li + iyonuna dönüşebilir.

Berilyum atomu Be 0'da dördüncü elektron da 2s orbitalinde bulunur: 1s 2 2s 2 . Berilyum atomunun iki dış elektronu kolayca ayrılır - Be 0, Be2+ katyonuna oksitlenir.

Bor atomunda beşinci elektron bir 2p yörüngesini işgal eder: 1s 2 2s 2 2p 1. Ayrıca, C, N, O, E atomları, soy gaz neon ile biten 2p orbitalleri ile doldurulur: 1s 2 2s 2 2p 6.

Üçüncü periyodun elemanları için sırasıyla Sv- ve Sp-orbitalleri doldurulur. Üçüncü seviyenin beş d-orbitali serbest kalır:

Bazen elektronların atomlardaki dağılımını gösteren diyagramlarda, sadece her enerji seviyesindeki elektron sayısı belirtilir, yani yukarıda verilen tam elektronik formüllerin aksine kimyasal elementlerin atomlarının kısaltılmış elektronik formüllerini yazarlar.

Büyük periyotların (dördüncü ve beşinci) elementleri için, ilk iki elektron sırasıyla 4. ve 5. orbitalleri işgal eder: 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Her büyük periyodun üçüncü elementinden başlayarak, sonraki on elektron sırasıyla önceki 3d- ve 4d-orbitallerine gidecektir (ikincil alt grupların elementleri için): 23 V 2 , 8, 11, 2; 26 Tr 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tr 2, 8, 18, 13, 2. Kural olarak, bir önceki d-alt düzeyi dolduğunda, dış (sırasıyla 4p- ve 5p) p-alt düzeyi dolmaya başlayacaktır.

Büyük periyotların elemanları için - altıncı ve eksik yedinci - elektronik seviyeler ve alt seviyeler, kural olarak aşağıdaki gibi elektronlarla doldurulur: ilk iki elektron dış β-alt seviyeye gidecek: 56 Ba 2, 8, 18, 18, 8, 2; 87Gr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; sonraki elektron (Na ve Ac için) öncekine (p-alt seviye: 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 ve 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2.

Daha sonra sonraki 14 elektron, lantanitler ve aktinitler için sırasıyla 4f ve 5f orbitallerinde dışarıdan üçüncü enerji seviyesine gidecektir.

Ardından ikinci dış enerji seviyesi (d-alt seviye) yeniden oluşmaya başlayacaktır: ikincil alt grupların elemanları için: 73 Ta 2, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8.18, 32, 32.10, 2 - ve son olarak, sadece mevcut seviyenin on elektronla tamamen doldurulmasından sonra dış p-alt seviye tekrar doldurulacaktır:

86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8.

Çoğu zaman, atomların elektron kabuklarının yapısı, enerji veya kuantum hücreleri kullanılarak tasvir edilir - sözde grafik elektronik formülleri yazarlar. Bu kayıt için aşağıdaki gösterim kullanılır: her kuantum hücresi, bir yörüngeye karşılık gelen bir hücre ile gösterilir; her elektron, dönüş yönüne karşılık gelen bir okla gösterilir. Bir grafik elektronik formül yazarken, iki kural hatırlanmalıdır: bir hücrede ikiden fazla elektronun olamayacağına göre Pauli ilkesi (yörüngeler, ancak antiparalel dönüşlerle) ve F. Hund'un hangi elektronlara göre kuralı serbest hücreleri (yörüngeler) işgal eder, içinde bulunurlar, her seferinde bir tanedir ve aynı zamanda aynı dönüş değerine sahiptirler ve ancak o zaman eşleşirler, ancak bu durumda, Pauli ilkesine göre dönüşler zaten olacaktır. zıt yönlü.

Sonuç olarak, D. I. Mendeleev sisteminin periyotları boyunca elementlerin atomlarının elektronik konfigürasyonlarının haritalanmasını bir kez daha ele alalım. Atomların elektronik yapısının şemaları, elektronların elektronik katmanlar (enerji seviyeleri) üzerindeki dağılımını gösterir.

Bir helyum atomunda ilk elektron katmanı tamamlanmıştır - 2 elektronu vardır.

Hidrojen ve helyum s elementleridir; bu atomların elektronlarla dolu bir s-yörüngesi vardır.

İkinci dönemin unsurları

İkinci periyodun tüm elemanları için, birinci elektron katmanı doldurulur ve elektronlar, ikinci elektron katmanının e- ve p-orbitallerini en az enerji ilkesine (önce s- ve sonra p) ve kurallarına uygun olarak doldurur. Pauli ve Hund (Tablo 2).

Neon atomunda ikinci elektron katmanı tamamlandı - 8 elektronu var.

Tablo 2 İkinci periyottaki elementlerin atomlarının elektron kabuklarının yapısı

Masanın sonu. 2

Li, Be β-elementleridir.

B, C, N, O, F, Ne p-elemanlarıdır; bu atomların elektronlarla dolu p-orbitalleri vardır.

Üçüncü periyodun unsurları

Üçüncü periyodun element atomları için, birinci ve ikinci elektron katmanları tamamlanır; bu nedenle, elektronların 3s, 3p ve 3d alt seviyelerini işgal edebileceği üçüncü elektron katmanı doldurulur (Tablo 3).

Tablo 3 Üçüncü periyottaki elementlerin atomlarının elektron kabuklarının yapısı

Magnezyum atomunda 3s elektronlu bir yörünge tamamlanır. Na ve Mg s elementleridir.

Argon atomunda dış katmanda (üçüncü elektron katmanı) 8 elektron vardır. Dış katman olarak tamamlanmıştır, ancak toplamda, üçüncü elektron katmanında, zaten bildiğiniz gibi, 18 elektron olabilir, bu da üçüncü periyodun elemanlarının doldurulmamış 3d orbitallere sahip olduğu anlamına gelir.

Al'den Ar'a kadar olan tüm elementler p elementleridir. s- ve p-elementleri Periyodik sistemdeki ana alt grupları oluşturur.

Potasyum ve kalsiyum atomlarında dördüncü bir elektron tabakası belirir ve 3d alt seviyesinden daha düşük bir enerjiye sahip olduğu için 4s alt seviyesi doldurulur (Tablo 4). Dördüncü periyodun elementlerinin atomlarının grafik elektronik formüllerini basitleştirmek için: 1) argonun grafik elektronik formülünü şartlı olarak aşağıdaki gibi gösterelim:
Ar;

2) Bu atomlar için dolu olmayan alt seviyeleri tasvir etmeyeceğiz.

Tablo 4 Dördüncü periyodun elementlerinin atomlarının elektron kabuklarının yapısı

K, Ca - s elementleri ana alt gruplara dahildir. Sc'den Zn'ye kadar olan atomlar için 3d alt seviye elektronlarla doldurulur. Bunlar 3 boyutlu öğelerdir. İkincil alt gruplara dahil edilirler, ön dış elektron katmanları doldurulur, geçiş elemanları olarak adlandırılırlar.

Krom ve bakır atomlarının elektron kabuklarının yapısına dikkat edin. Onlarda, 4n-'den 3d alt seviyesine bir elektronun "arızası" meydana gelir, bu, sonuçta ortaya çıkan 3d 5 ve 3d 10 elektronik konfigürasyonlarının daha yüksek enerji kararlılığı ile açıklanır:

Çinko atomunda üçüncü elektron katmanı tamamlanır - tüm 3s, 3p ve 3d alt seviyeleri doldurulur, toplamda 18 elektron vardır.

Çinkoyu takip eden elementlerde dördüncü elektron tabakası olan 4p alt seviyesi dolmaya devam eder: Ga'dan Kr'ye kadar olan elementler p elementleridir.

Kripton atomunun dış tabakası (dördüncü) tamdır ve 8 elektrona sahiptir. Ama sadece dördüncü elektron katmanında bildiğiniz gibi 32 elektron olabilir; kripton atomunun 4d ve 4f alt seviyeleri hala doldurulmamış olarak kalır.

Beşinci periyodun unsurları alt seviyeleri şu sırayla dolduruyor: 5s-> 4d -> 5p. Ayrıca 41 Nb, 42 MO, vb.'de elektronların "arızası" ile ilgili istisnalar da vardır.

Altıncı ve yedinci periyotlarda, üçüncü dış elektronik katmanın sırasıyla 4f ve 5f alt seviyelerinin doldurulduğu elemanlar yani elemanlar ortaya çıkar.

4f elementlerine lantanitler denir.

5f elementlerine aktinitler denir.

Altıncı periyottaki elementlerin atomlarındaki elektronik alt seviyelerin doldurulma sırası: 55 Cs ve 56 Ba - 6s elementi;

57 La... 6s 2 5d 1 - 5d eleman; 58 Ce - 71 Lu - 4f elemanları; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementler; 81 Tl - 86 Rn - 6p elemanları. Ancak burada bile, elektronik yörüngelerin doldurulma sırasının “ihlal edildiği”, örneğin yarı ve tamamen doldurulmuş f alt seviyelerinin, yani nf 7 ve nf 14'ün daha fazla enerji kararlılığı ile ilişkili unsurlar vardır.

Atomun hangi alt seviyesinin en son elektronlarla dolu olduğuna bağlı olarak, zaten anladığınız gibi tüm elementler dört elektronik aileye veya bloğa bölünmüştür (Şekil 7).

1) s-Elementler; atomun dış seviyesinin β-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; s-elemanları arasında hidrojen, helyum ve grup I ve II'nin ana alt gruplarının elemanları bulunur;

2) p-elemanları; atomun dış seviyesinin p-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; p elemanları, III-VIII gruplarının ana alt gruplarının elemanlarını içerir;

3) d-elemanları; atomun dış öncesi seviyesinin d-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; d-elemanları, I-VIII gruplarının ikincil alt gruplarının elemanlarını, yani s- ve p-elemanları arasında yer alan onyılların ara sıra büyük periyotlarının elemanlarını içerir. Bunlara geçiş elemanları da denir;

4) f-elementleri, atomun üçüncü dış seviyesinin f-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; bunlara lantanitler ve aktinitler dahildir.

1. Pauli ilkesine saygı gösterilmeseydi ne olurdu?

2. Hund kuralına uyulmazsa ne olur?

3. Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Ra gibi kimyasal elementlerin atomlarının elektronik yapılarını, elektronik formüllerini ve grafik elektronik formüllerini çizin.

4. İlgili soy gazın sembolünü kullanarak 110 numaralı elementin elektronik formülünü yazın.

5. Bir elektronun “arızası” nedir? Bu fenomenin gözlemlendiği elementlere örnekler verin, elektronik formüllerini yazın.

6. Bir kimyasal elementin şu veya bu elektronik aileye ait olduğu nasıl belirlenir?

7. Kükürt atomunun elektronik ve grafik elektronik formüllerini karşılaştırın. Ne Ek Bilgiler son formülü içeriyor mu?