Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Правило 2: сначала наименьшая Энергия, но без нарушения принципа Паули
Правило 2 состоит в том, что орбитали заполняются электронами в порядке увеличения энергии. Электроны сначала заселяют самый нижний доступный энергетический уровень, но при этом не должен нарушаться принцип Паули. Таким образом, в атоме гелия (He) электроны могут занять энергетический уровень 1 s — один со спином «вверх» (s =+½) и один со спином «вниз» (s =−½). Три квантовых числа совпадают, но значения s различаются, так что принцип Паули не нарушается. Li — следующий по величине атом, с тремя электронами. Третий электрон не может разместиться на уровне 1 s, поскольку все четыре его квантовых числа (n , l , m и s ) совпадали бы с одним из двух других электронов, и, значит, третий электрон должен занять более высокий уровень — 2 s -орбиталь. Это самый низкий из доступных уровней для третьего электрона. Поэтому правило 2 предписывает ему заселиться именно сюда.
Правило 3 (правило Хунда): спины не спариваются, если это возможно без нарушения правил 1 и 2
Правило 3 называется правилом Хунда. Оно утверждает, что, заполняя орбитали с одинаковой энергией, электроны остаются по возможности неспаренными. На рис. 11.3 правило Хунда проиллюстрировано на примере 2 p -орбиталей. Первый электрон, обозначенный на рисунке цифрой 1, занимает 2 p x-орбиталь. Этот выбор произволен, поскольку все три 2 p -орбитали имеют одинаковую энергию. Согласно правилу Хунда, второй электрон займёт одну из двух других 2 p -орбиталей, имеющих одинаковую энергию, так чтобы спины не спаривались. В нашем примере он попадает на 2 p y-орбиталь. Третий электрон должен заселиться на 2 p z-орбиталь — это единственный способ соблюсти правило Хунда, а также правила 1 и 2. Наконец, четвёртый электрон спаривается с одним из остальных электронов. Как показано на рисунке, он занимает 2 p x-орбиталь. Его спин должен быть направлен вниз, чтобы соблюдался принцип Паули, правило 1.
Рис. 11.3. Иллюстрация правила Хунда. При заселении 2p-орбиталей электрон 1 занимает 2p x -орбиталь, электрон 2 — 2p y, электрон 3 — 2p z. Все они имеют спин, направленный вверх. Электрон 4 обязан будет иметь спин, направленный вниз, чтобы спариться во избежание нарушения принципа Паули
Правило Хунда возникает потому, что оно даёт электронные конфигурации с наименьшей возможной энергией. При заселении двух электронов на две разные 2 p -орбитали они размещаются в среднем дальше друг от друга, чем при заселении на одну и ту же орбиталь. Энергия уменьшается, поскольку удаление электронов друг от друга приводит к ослаблению их взаимного отталкивания. Таким образом, правило Хунда, по сути, требует помещать электроны по возможности на разные орбитали. Хотя факт уменьшения энергии при сохранении электронов неспаренными весьма важен, величина, на которую снижается энергия, незначительна. Поэтому лучше спарить электрон 4 на 2 p x-орбитали, чем разместить его неспаренным на более высокоэнергетической 3 s -орбитали.
Периодическая таблица элементов
Итак, мы изложили правила расселения электронов по энергетическим уровням, изображённым на рис. 11.1. Теперь эти правила будут использоваться для понимания многочисленных свойств атомов и Периодической таблицы элементов. Кроме того, точно такие же правила будут очень важны при обсуждении молекул в последующих главах. Однако сначала нам необходимо познакомиться с Периодической таблицей (рис. 11.4). В Периодической таблице каждому элементу соответствует клетка. В этой клетке записан символ элемента, а также его атомный номер. Атомный номер — это число положительно заряженных протонов в ядре элемента. Для нейтрального атома (в отличие от положительно или отрицательно заряженного иона) атомный номер — это также число отрицательно заряженных электронов. О строении Периодической таблицы будет во всех подробностях рассказано далее. В её левом верхнем углу расположен водород (символ H, атомный номер 1). В правом верхнем углу находится гелий (символ He, атомный номер 2). Под водородом располагается литий (символ Li, атомный номер 3).
Рис. 11.4. Периодическая таблица элементов
Многие символы являются просто аббревиатурами названий. Но это не всегда так. Например, свинцу (элемент 82) соответствует буквенный символ Pb, производный от латинского названия свинца plumbum. Поскольку по символам не всегда легко понять, как называется элемент, в табл. 11.1 приведены названия, символы и атомные номера элементов. Названия элементов в таблице упорядочены по алфавиту. Если по буквенному символу элемента вы не можете определить его название, просматривайте сверху вниз колонку символов, пока не найдёте нужный.
Таблица 11.1. Список элементов (в алфавитном порядке названий) Элемент, Символ, Атомный № Азот N 7 Актиний Ac 89 Алюминий Al 13 Америций Am 95 Аргон Ar 18 Астат At 85 Барий Ba 56 Бериллий Be 4 Берклий Bk 97 Бор B 5 Борий Bh 107 Бром Br 35 Ванадий V 23 Висмут Bi 83 Водород H 1 Вольфрам W 74 Гадолиний Gd 64 Галлий Ga 31 Гафний Hf 72 Гелий He 2 Германий Ge 32 Гольмий Ho 67 Дармштадтий Ds 110 Диспрозий Dy 66 Дубний Db 105 Европий Eu 63 Железо Fe 26 Золото Au 79 Индий In 49 Иод I 53 Иридий Ir 77 Иттербий Yb 70 Иттрий Y 39 Кадмий Cd 48 Калий K 19 Калифорний Cf 98 Кальций Ca 20 Кислород O 8 Кобальт Co 27 Коперниций Cn 112 Кремний Si 14 Криптон Kr 36 Ксенон Xe 54 Кюрий Cm 96 Лантан La 57 Ливерморий Lv 116 Литий Li 3 Лоуренсий Lr 103 Лютеций Lu 71 Магний Mg 12 Марганец Mn 25 Медь Cu 29 Мейтнерий Mt 109 Менделевий Md 101 Молибден Mo 42 Мышьяк As 33 Натрий Na 11 Неодим Nd 60 Неон Ne 10 Нептуний Np 93 Никель Ni 28 Ниобий Nb 41 Нобелий № 102 Олово Sn 50 Осмий Os 76 Палладий Pd 46 Платина Pt 78 Плутоний Pu 94 Полоний Po 84 Празеодим Pr 59 Прометий Pm 61 Протактиний Pa 91 Радий Ra 88 Радон Rn 86 Резерфордий Rf 104 Рений Re 75 Рентгений Rg 111 Родий Rh 45 Ртуть Hg 80 Рубидий Rb 37 Рутений Ru 44 Самарий Sm 62 Свинец Pb 82 Селен Se 34 Сера S 16 Серебро Ag 47 Сиборгий Sg 106 Скандий Sc 21 Стронций Sr 38 Сурьма Sb 51 Таллий Tl 81 Тантал Ta 73 Теллур Te 52 Тербий Tb 65 Технеций Tc 43 Титан Ti 22 Торий Th 90 Тулий Tm 69 Углерод C 6 [Унунпентий] Uup 115 [Унунтрий] Uut 113 Уран U 92 Фермий Fm 100 Флеровий Fl 114 Фосфор P 15 Франций Fr 87 Фтор F 9 Хассий Hs 108 Хлор Cl 17 Хром Cr 24 Цезий Cs 55 Церий Ce 58 Цинк Zn 30 Цирконий Zr 40 Эйнштейний Es 99 Эрбий Er 68
В Периодической таблице (см. рис. 11.4) отмечены металлы (белый тон), полуметаллы (полупроводники, тёмно-серый тон) и неметаллы (светло-серый тон). Полуметаллы — эта полоса между металлами (к которым относится большинство элементов) и неметаллами, которые располагаются в верхней правой части таблицы. В нижней части таблицы находятся два ряда элементов, называемых лантаноидами и актиноидами. Лантаноиды начинается с элемента лантана (La), а актиноиды — с актиния (Ac). Они заполняют пробел, отмеченный в таблице. Эти два ряда атомов, в которых задействованы f -орбитали, помещают под остальной таблицей, чтобы она не становилась слишком широкой. Прежде чем перейти к рассмотрению свойств элементов, мы вкратце пройдёмся по первым двум строкам Периодической таблицы, чтобы почувствовать её структуру и понять, что такое «заполненная оболочка» в применении к электронной конфигурации. Затем мы обсудим, как использовать таблицу для понимания свойств элементов.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; просмотров: 121; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.132.194 (0.026 с.) |