Структура на атома
Задача 36
Кои от електронните формули, отразяващи структурата на невъзбуден атом на даден елемент, са неправилни:
а) 1s 2 2s 2 2p 5 3s 1; б) 1s 2 2s 2 2p 6; в) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4; г) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2; д) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3d 2? Защо? Атомите на чиито елементи съответстват на правилно съставени електронни формули?
Решение:
Електроните в атома трябва да се различават поне с едно квантово число (принципът на Паули), следователно не повече от два електрона, различаващи се по своите спинове, могат да бъдат в атомната орбитала (AO) ms = 1/2. Максималният брой електрони в подниво се определя по формулата 2 (2l + 1), където l е орбиталното квантово число. На s-поднивото има една квантова клетка; на p-поднивото три атомни орбитали (клетки), на d-поднивото пет AO и на f-подниво седем AO. Въз основа на това, при s-поднивото максималният брой електрони може да бъде равен на два [2 (2 . 0 + 1) = 2], на p-подниво - три [2 (2 . 1 + 1) = 6], на d-поднивото - [2 (2 . 2 + 1) = 10], на f-подниво - [2 (2 . 3 + 1) = 14]. Електронните формули отразяват разпределението на електроните в атома по енергийни нива, поднива (атомни орбитали). Електронната конфигурация се обозначава с групи символи nl x, Където н Е главното квантово число, л - орбитално квантово число (вместо него посочете съответните буквени обозначения - s, p, d, f), х - броят на електроните в дадено подниво (орбитален). Трябва да се има предвид, че електронът заема енергийното подниво, при което има най-ниска енергия - по-малко количество n + l (Правилото на Клечковски). Последователността на запълване на енергийни нива и поднива е следната:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → (5d1) → 4f → 5d → 6p → 7s → (6d1-2) → 5f →
→ 6d → 7p.
Въз основа на това неправилните електронни формули ще бъдат: а) 1s 2 2s 2 2p 5 3s 1, тъй като преди да започне попълването на 3s-поднивото, 2p-поднивото първо трябва да бъде напълно попълнено, т.е. запис 2p5 е неправилен (трябва да бъде 2p6); в) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 - след 3p-подниво трябва да се извърши запълването на 4s-поднивото; д) 1s22s22p63s23d2, тъй като след запълване на 3s-поднивото трябва да се извърши пълненето на 3p-поднивото.
Формула b) 1s 2 2s 2 2p 6 съответства на електронната структура на неоновия атом (+ 10Ne), а формула d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 - съответства на структурата на калциевия атом (+ 20Са).
Задача 37.
Запишете електронните формули на атоми на елементи със серийни номера 24 и 33, като вземете предвид, че първият има "потъване" от един 4s - електрон до 3d - подниво. Какъв е максималният спин на d-електрони за атоми на първия елемент и p-електрони за атоми на втория елемент?
Решение:
Електроните в атома трябва да се различават поне с едно квантово число (принципът на Паули), следователно не повече от два електрона, различаващи се по своите спинове, могат да бъдат в атомната орбитала (AO) ms = 1/2. Максималният брой електрони в подниво се определя по формулата 2 (2l + 1), където l е орбиталното квантово число. На s-поднивото има една квантова клетка; на p-поднивото три атомни орбитали (клетки), на d-поднивото пет AO и на f-подниво седем AO. Въз основа на това, при s-поднивото максималният брой електрони може да бъде равен на два [2 (2 . 0 + 1) = 2], на p-подниво - три [2 (2 . 1 + 1) = 6], на d-поднивото - [2 (2 . 2 + 1) = 10], на f-подниво - [2 (2 . 3 + 1) = 14]. Електронните формули отразяват разпределението на електроните в атома по енергийни нива, поднива (атомни орбитали). Електронната конфигурация се обозначава с групи символи nl x, Където н Е главното квантово число, л - орбитално квантово число (вместо него посочете съответните буквени обозначения - s, p, d, f), х - броят на електроните в дадено подниво (орбитален). Трябва да се има предвид, че електронът заема енергийното подниво, при което има най-ниска енергия - по-малко количество n + l (Правилото на Клечковски). Последователността на запълване на енергийни нива и поднива е следната: