3. Электронные структуры многоэлектронных атомов

Конфигурация электронной оболочки невозбужденного атома определяется зарядом его ядра. Электроны с одинаковым значением главного кв. ч. образуют квантовый слой. Квантовые слои построены из подслоев, объединяющих электроны с одинаковым значением орбитального кв. ч. Подслой состоит из орбиталей.

Последовательность энергетических состояний в порядке возрастания энергии орбиталей можно представить в виде следующего ряда:

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<5d<4f<6p<7s<5f<6d<7p<8s

Основные правила заполнения орбиталей

1. Принцип устойчивости: атомные орбитали (АО) заполняются электронами в порядке повышения их энергетических уровней.

2. Принцип Паули: на одной АО могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами.

3. Правило Хунда: на АО с одинаковой энергией, так называемых вырожденных орбиталях, электроны располагаются по одному с параллельными спинами.

K – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1

Sc – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d1

Mn – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d5

Fe – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d6

Ga – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p1

Br – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p5

Ca (2+) – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6

Ni (2+) – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d6

As (3-) – 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6

4. Семейства s-, p-, d-, f-элементов выделяют в соответствии с тем, какой энергетический подуровень атома заполняется у этих элементов.

К s-элементам относят H, He, а также металлы главных подгрупп I и II групп, к p-элементам – элементы главных подгрупп III-VIII групп, к d-элементам – металлы побочных подгрупп I-VIII групп (кроме лантаноидов и актиноидов, принадлежащих к f-элементам).

К элементам главной подгруппы IV группы относятся: C, Si, Ge, Sn, Pb – это p-элементы, у них заполняется p-подуровень. К элементам побочной подгруппы IV группы относятся: Ti, Zr, Hf, Rf – это d-элементы.

Чтобы написать электронную конфигурацию атома, нужно знать число электронов в этом атоме. Этому числу соответствует порядковый номер элемента. Затем атомная орбиталь заполняется электронами в порядке повышения их энергетических уровней. Например, 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10…

5. Структура периодической системы

Современная периодическая система включает 109 хим. элементов. В периодической таблице существуют горизонтальные и вертикальные ряды хим. элементов.

Период – это горизонтальный ряд хим. элементов, расположенных в порядке возрастания заряда атомного ядра. У хим. элементов, находящихся в одном периоде атомы имеют одинаковое количество энергетических уровней. Всего существует 7 периодов. Различают малые и большие периоды. 1, 2, 3 – малые периоды, содержат один ряд хим. элементов. 4, 5, 6, 7 – большие периоды, состоят из двух рядов хим. элементов.

Группа – вертикальные ряды, в которых хим. элементы имеют одинаковое количество электронов на внешнем энергетическом уровне. Группы делятся на главную и побочную подгруппы. В главных подгруппах располагаются s- и p-элементы, в побочных – d-элементы. f-элементы – это элементы, относящиеся к семейству лантаноидов и актиноидов.