Лабораторнаробота №4 Електронні структури атомів і йонів

Мета роботи: навчитися записувати електронні формули атомів і йонів металів і неметалів

Щоб виконати роботу, Ви повинні знати!

Хімічний елемент — це сукупність атомів, що мають однаковий заряд ядра і, як наслідок, однаковий атомний номер.

Атом — це електронейтральна частинка, яка складається з позитивно зарядженого ядра і негативно

заряджених електронів, що оточують його.

Хімічні властивості атомов залежать від заряду ядра і розподілу його електронів.

Електрони перебувають на певних енергетичних рівнях, їх стан умовно характеризується чотирма квантовими числами.

n — головне квантове число:

1. Приймає значення натурального ряду чиселвід 1 до (n=1…7…)

2. Характеризує:

• енергетичний стан електрона в атомі, тобто енергію електрона на певному енергетичному рівні.

• номер періоду елемента в періодичній системі Д.І.Менделєєва співпадає з числом енергетичних рівнів у атомі.

• визначає максимальне число електронів на енергетичному рівні: Nmax = 2n²

— Орбітальне квантове число:

1. Набуває всіх числових значень від 0 до (n-1)

2. Характеризує:

• форму атомної електронної орбіталі (АО) (дивись табл. 3)

• енергетичний стан електрона на енергетичному підрівні у залежності від форми АО,

• кількість підрівнів на рівні (табл.4).

Таблиця 3. ЗНАЧЕННЯ ℓ і ФОРМА АО

Числові значення	Буквені позначення форми АО	Геометрична форма АО
0	s	сферична
1	p	гантелеподібна
2	d	чотирьохпелюсткова
3	f	шестипелюсткова

Зверніть увагу! В табл.4 - кількость підрівнів на рівні співпадає з номером рівня, тобто це є число значень орбітального

квантового числа .

Так, перший рівень (n=1) складається тільки з одиого підрівня (1s), тому що йому відповідає тільки одне значення

орбітального квантового числа =0.

Другий енергетичний рівень (n=2) розщеплюється на 2 підрівні: 2s (ℓ=0) і 2p (ℓ =1).

Третій енергетичний рівень (n=3) розщеплюється на 3 підрівні: 3s (ℓ=0) , 3p (ℓ =1) і 3d ( ℓ =2).

Таблиця 4. ЗНАЧЕННЯ n,ℓ і КІЛЬКІСТЬ ПІДРІВНІВ В АТОМАХ

n	Числові значення	Кількість підрівнів на рівні
1 2 3 4	0 0,1 0,1,2 0,1,2,3	1(один підрівень, який характеризується орбітальним квантовим числом «нуль») 2(два підрівня, перший підрівень характеризується орбітальним квантовим числом «нуль» другий підрівень характеризується орбітальним квантовим числом «один») 3 підрівня (ℓ=0; ℓ=1; ℓ=2) 4 підрівня (ℓ=0; ℓ=1; ℓ=2; ℓ=3)

— магнітне квантове число

1. набуває всіх послідовних цілочислових значень від

2. характеризує просторову орієнтацію атомної орбіта лі (АО).

Наприклад:

Якщо =1 (p-підрівнь), то = -1, 0, +1 (Зверни увагу! має три значення! )це означає, що на р - підрівні гантелеподібні р-електрони маютьтри положення у просторі, вони розташовуються вздовж декартових осей координат x, y, z і їм умовно відповідають, три квантові комірки:

Рх

Py

Pz

— спінове квантове число, спін електрона

1. набуває тільки двох значень: +1/2 (спін електрона направлений за годинниковою стрілкою) і

-1/2 (електрон рухається проти годинникової стрілки).

2. характеризує власний механічний момент електрона, зумовлений обертанням його навколо своєї осі

Принцип Паулі – в атомі не може бути два електрони, у яких всі чотири квантових числа були б однакові або які б характеризувалися чотирма однаковими квантовим числами

Правила Гунда

Стійкому стану атома відповідає такий розподіл електронів у межах енергетичного підрівня, при якому їх сумарний спін буде максимальним за абсолютною величиною . Стійкий стан атома – це стан з найбільшим числом непарних електронів.

Наприклад: стійкій електронній будові атома Карбону -може відповідати тільки такий розподіл

2р – електронів:

= + 1/2 + 1/2 =1

1-е правило Клечковського: атомні орбіталі заповнюються в напрямку збільшення суми (n+)

2-е правило Клечковського: у разі однакових сум (n+) раніше заповнюється атомна орбіталь з меншим значенням головного квантового числа n

Електронні аналоги – це елементи, валентні електрони яких розташовані на орбіталях, що описуються загальною для них електронною формулою.

Наприклад:

n– електронні аналоги розташовані в ІА групі періодичної системи Li(2), Na(3), K(4), Rb(5), Cs(6), Fr (7)

n– електронні аналоги розташовані в ІІІА групі періодичної системи B(2), Al(3), Ga(4)

(n-1)d²ns² – електронні аналоги розташовані в ІVB групі періодичної системи Ti (3d²4s²), Zr (4d²5s²), Hf (5d²6s²)