Периодический закон и электронные формулы атомов

Для написания электронной формулы атома необходимо знать его положение в периодической системе, т.е. в каком периоде, группе и подгруппе он находится. Рассмотрим структуру периодической системы Д. И. Менделеева.

Период – это совокупность элементов, расположенных по горизонтали в порядке возрастания зарядов их ядер, начинающаяся щелочным металлом и заканчивающаяся инертным газом (исключение – I период). Всего в периодической системе семь периодов: с I по III – малые периоды, а с IV по      VII – большие периоды.

Группа – совокупность элементов, расположенных вертикальными столбцами. Номер группы совпадает с числом валентных электронов. Групп восемь и они состоят из главных и побочных подгрупп, это обусловлено тем, что количество валентных электронов у элементов одной группы одинаково, но их расположение различно. Например, хлор и марганец – элементы VII группы, т. е. у обоих по 7 валентных электронов, но у марганца это 3d⁵4s², а у хлора – 3s²3p⁵. Подгруппы объединяют сходные между собой по химическим свойствам элементы. Например, главную подгруппу VII группы составляют галогены: F, Cl, Br, I, At.

Главные подгруппы (А) содержат элементы малых и больших периодов, в них входят s- и p- элементы. s-элементы находятся в I и II группах, p-элементы располагаются, начиная с III группы до конца периода. В каждом периоде не более 6 р-элементов (на р-подуровне может быть не более 6 электронов).

Побочные подгруппы (Б) содержат только элементы больших периодов, эти элементы называются d-элементами, у них достраивается d-подуровень (у лантаноидов и актиноидов также f-подуровень). В каждом периоде десять d-элементов соответственно числу электронов на d-подуровне. Все d-элементы – металлы и в периодах они располагаются за s-элементами.

С точки зрения распределения электронов в атоме, следует помнить:

· порядковый номер элемента численно равен заряду ядра и определяет общее число электронов в атоме;

· номер периода указывает на число электронных уровней, по которым распределены электроны;

· номер группы, как правило, соответствует числу валентных электронов;

· подгруппа указывает на последовательность распределения валентных электронов: у атомов элементов главных подгрупп валентные электроны располагаются на s- и p-подуровнях внешнего уровня, у атомов элементов побочных подгрупп – на d-подуровне предпоследнего уровня и                   s- подуровне последнего уровня.

Примеры решения и оформления заданий

Пример 1. Укажите значения главного и орбитального квантовых чисел заданных подуровней, рассчитайте последовательность их заполнения в соответствии с правилами Клечковского: 5 p 7 p 7 s .

Последовательность заполнения: 5 p ; 7 s ; 7 p .

Пример 2. Для химических элементов с указанными порядковыми номерами:

– укажите их положение в периодической системе Д. И. Менделеева (номер периода, номер группы, главная или побочная подгруппа);

– напишите электронную формулу атома;

–распределите валентные электроны по квантовым ячейкам.

₂₆Fe – 4-й период, VIII группа, побочная подгруппа:

₂₆Fe 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

Валентные электроны:        3d⁶                   4s²

₅₆Ba – 6-й период, II группа, главная подгруппа.

₅₆Ba 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶6s²

Валентные электроны:            6s²

Пример 3 . Напишите электронные формулы ионов F q , Sn ²⁺ .

При образовании отрицательно заряженного иона нейтральный атом элемента принимает электроны:

F ⁰ + 1 ē = F q ;

электронная формула атома ₉ F 1 s ² 2 s ² 2 p ⁵ ;

электронная формула иона    F q 1 s ² 2 s ² 2 p ⁶ .

При образовании положительно заряженного иона, нейтральный атом элемента отдает электроны:

Sn⁰ - 2 ē = Sn²⁺ ;

электронная формула атома ₅₀Sn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p² ;

электронная формула иона   Sn²⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁰.

Пример 4. По распределению валентных электронов  3 d⁵4 s² определите элемент и напишите его электронную формулу.

Элемент находится в 4-м периоде, VII группе, побочной (В) подгруппе.

₂₅Mn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s².