Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

Тема 3 Строение атома. Химическая связь




Тела, окружающие нас, состоят из веществ, вещества– из молекул. Молекула – наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Молекулы состоят из атомов. Атом – наименьшая частица химического элемента. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Ядро состоит из протонов+, заряд +1, масса 1) и нейтронов (n, заряд 0, масса 1). Электроны (е, заряд –1, масса 1836 раз меньше массы протона) создают оболочку вокруг ядра, число электронов в атоме равно числу протонов.

Химический элемент – атомы c одинаковым зарядом ядра, они тождественны по химическим свойствам.

Изотопы – атомы с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов (отличаются массой). Большинство элементов имеет несколько изотопов, поэтому атомные массы элементов отклоняются от целочисленных значений.

Электрон – микрочастица и имеет двойственную корпускулярно-волновую природу, его движение носит вероятностно-волновой характер.

Атомная орбиталь (АО) – пространство, в котором вероятность нахождения электрона более 90%. Занимая АО, электрон образует электронное облако. Движение электрона по АО характеризуется набором четырех параметров – квантовых чисел (n, l, ml, ms). Три числа характеризуют АО: ее размер и энергию (n), форму (l) и ориентацию в пространстве (ml). Четвертое число (ms) характеризует вращение электрона по АО по или против часовой стрелки.

Главное квантовое число (n) принимает целые значения от 1 до n – номера периода элемента в Таблице Менделеева. Чем ближе АО к ядру, тем меньше n и ниже энергия электрона на этой АО. Электроны с одинаковым значением n образуют энергетический уровень (электронный слой).

Орбитальное квантовое число (l) принимает значения от 0 до (n–1), характеризует подуровни энергетического уровня. АО разных подуровней имеют разную форму. Число подуровней в уровне равно главному квантовому числу уровня.

Так: для n=2 l=0, 1;

для n=3 l=0, 1, 2;

для n=4 l=0, 1, 2, 3.

Орбитали, для которых l = 0, 1, 2, 3,

соответственно называются s-, p-, d-, f-орбиталями,



а электроны, занимающие эти орбитали, s-, p-, d-, f-электронами.

Больше четырех подуровней не заполняется, l = 0,1,2,3 описывают электроны в атомах всех известных элементов.

Магнитное квантовое число (ml) принимает значения (2l+1) и определяет количество и ориентацию орбиталей одного подуровня.

l = 0, ml = 0

l = 1, ml = -1, 0, +1

l = 2 ml = -2, -1, 0, +1, +2

l = 3, ml =-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

Спиновое квантовое число (ms) принимает значение ±1/2, характеризует движение электрона вокруг своей оси (спин). На одной АО может находиться максимально два электрона, у которых числа n, l и ml одинаковы, а числа ms имеют обратные значения (обратные спины).

Так для n=4 числа l и ml могут иметь значения.

 

Для l=0, ml имеет одно значение, на энергетическом уровне существует одна s-орбиталь сферической формы. Максимально на s-орбитали располагает 2 электрона.
Для l=1, ml имеет три значения, т.е. на одном уровне существует три р-орбитали. Они имеют форму гантели и ориентированы по осям X, Y и Z. На р-подуровне максимально располагается 6 электронов.
Для l=2, ml имеет пять значений, т.е. на одном энергетическом уровне существует пять d-орбиталей, их формы, представленны на рисунке. На d-подуровне максимально располагается 10 электронов.
Для l=3, ml имеет семь значений, т.е. на одном энергетическом уровне существует семь f-орбиталей, их формы не представлены на рисунке. На f-подуровне максимально располагается 14 электронов.

Рисунок 1 Форма электронных s-, рf-орбиталей

Электроны распределяются по АО в соответствие с правилами:

1. Принцип наименьшей энергии: электроны заполняют орбитали в порядке повышения уровня энергии орбиталей. Для орбиталей одного уровня: Es < Ep < Ed < Ef.

2. Правило Хунда: при заполнении АО электроны располагаются так, чтобы суммарный спин был максимальным: сначала на каждой АО подуровня по одному электрону, затем по второму с противоположными спинами. Суммарный спин спаренных электронов равен нулю.

3. Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значения всех четырех квантовых чисел. На одной АО может находиться не более двух электронов с противоположными спинами. Максимальное число электронов на уровне равно 2n2.

4. Правило Клечковского: подуровни заполняются в порядке возрастания суммы квантовых чисел (n+l), а при равной сумме (n+l) – в порядке возрастания числа n. Порядок заполнения орбиталей:

 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1 4f14 5d2-10 6p6 7s2 6d1 5f14 6d2-10 7p6 8s2

 

Цифры означают энергетические уровени, буквы энергетические подуровни, степени – число электронов на подуровне.

Например:

после 3p-подуровня (n+l=3+1=4; n=3)

заполняется 4s-подуровень (n+l=4+0=4; n=4),

затем 3d-подуровень (n+l=3+2=5; n=3),

4p-подуровень (n+l=4+1=5; n=4) и

5s-подуровень (n+l=5+0=5; n=5).

Схематически АО обозначают клетками, электроны – стрелками. Стрели направлены в одну сторону, если спины одинаковы, в обратные – если спины противоположны.

 





Читайте также:





Читайте также:
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...

©2015 megaobuchalka.ru Все права защищены авторами материалов.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.005 сек.)