Что такое электронное строение атома. Электронная формула элемента
Электронные формулы химических элементов
Содержание
- Строение атома
- Запись формулы
- Что мы узнали?
Бонус
- Тест по теме
Строение атома
Чтобы читать электронные формулы, необходимо понять строение атома.
Атомы всех элементов состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые располагаются вокруг ядра.
Электроны находятся на разных энергетических уровнях. Чем дальше электрон находится от ядра, тем большей энергией он обладает. Размер энергетического уровня определяется размером атомной орбитали или орбитального облака. Это пространство, в котором движется электрон.
Рис. 1. Общее строение атома.
Орбитали могут иметь разную геометрическую конфигурацию:
- s-орбитали – сферические;
- р-, d и f-орбитали – гантелеобразные, лежащие в разных плоскостях.
На первом энергетическом уровне любого атома всегда располагается s-орбиталь с двумя электронами (исключение – водород). Начиная со второго уровня, на одном уровне находятся s- и р-орбитали.
Рис. 2. s-, р-, d и f-орбитали.
Орбитали существуют вне зависимости от нахождения на них электронов и могут быть заполненными или вакантными.
Запись формулы
Электронные конфигурации атомов химических элементов записываются по следующим принципам:
- каждому энергетическому уровню соответствует порядковый номер, обозначаемый арабской цифрой;
- за номером следует буква, означающая орбиталь;
- над буквой пишется верхний индекс, соответствующий количеству электронов на орбитали.
Записать электронную формулу помогает таблица Менделеева. Количеству энергетических уровней соответствует номер периода. На заряд атома и количество электронов указывает порядковый номер элемента. Номер группы показывает, сколько валентных электронов находится на внешнем уровне.
Для примера возьмём Na. Натрий находится в первой группе, в третьем периоде, под 11 номером. Это значит, что атом натрия имеет положительно заряженное ядро (содержит 11 протонов), вокруг которого на трёх энергетических уровнях располагается 11 электронов. На внешнем уровне находится один электрон.
Вспомним, что первый энергетический уровень содержит s-орбиталь с двумя электронами, а второй – s- и р-орбитали. Остаётся заполнить уровни и получить полную запись:
Для удобства созданы специальные таблицы электронных формул элемента. В длинной периодической таблице формулы также указываются в каждой клетке элемента.
Рис. 3. Таблица электронных формул.
Для краткости в квадратных скобках записаны элементы, электронная формула которых совпадает с началом формулы элемента. Например, электронная формула магния – [Ne]3s 2 , неона – 1s 2 2s 2 2p 6 . Следовательно, полная формула магния – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 .
Что мы узнали?
Электронные формулы элементов отражают расположение электронов в атоме на разных орбиталях. Количество электронов равно порядковому номеру элемента, количество уровней – номеру периода. На последнем уровне находятся валентные электроны, соответствующие номеру группы элемента. Цифры в электронной формуле показывают уровень, буквы – орбиталь, индексы – количество электронов на уровне.
Электронная формула элемента.
Алгоритм составления электронной формулы элемента:
2. По номеру периода, в котором расположен элемент, определите число энергетических уровней; число электронов на последнем электронном уровне соответствует номеру группы.
3. Уровни разбить на подуровни и орбитали и заполнить их электронами в соответствии с правилами заполнения орбиталей:
Необходимо помнить, что на первом уровне находится максимум 2 электрона 1s 2 , на втором – максимум 8 (два s и шесть р: 2s 2 2p 6 ), на третьем – максимум 18 ( два s, шесть p, и десять d: 3s 2 3p 6 3d 10 ).
- Главное квантовое число n должно быть минимально.
- Первым заполняется s-подуровень, затем р-, d- b f-подуровни.
- Электроны заполняют орбитали в порядке возрастания энергии орбиталей (правило Клечковского).
- В пределах подуровня электроны сначала по одному занимают свободные орбитали, и только после этого образуют пары (правило Хунда).
- На одной орбитали не может быть больше двух электронов (принцип Паули).
1. Составим электронную формулу азота. В периодической таблице азот находится под №7.
Энергетическая диаграмма азота.
2. Составим электронную формулу аргона. В периодической таблице аргон находится под №18.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .
Энергетическая диаграмма аргона.
3. Составим электронную формулу хрома. В периодической таблице хром находится под №24.
Энергетическая диаграмма цинка.
4. Составим электронную формулу цинка. В периодической таблице цинк находится под №30.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
Обратим внимание, что часть электронной формулы, а именно 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 – это электронная формула аргона.
Электронную формулу цинка можно представить в виде:
Электронные формулы атомов химических элементов
Электронные формулы атомов химических элементов, слои расположены в порядке заполнения подуровней. Электронные слои атомов заполняются электронами в порядке, согласно правилу Клечковского.
Порядок заполнения атомных орбиталей по мере увеличения энергии следующий: 1s 1
Электронные конфигурации элементов со 105 по 118
Электронные конфигурации элементов со 105 по 118 приведены согласно данных сайта WebElements
- 105 Db : [Rn].5f 14 .6d 3 .7s 2 (догадка, основанная на электронной конфигурации тантала) ; 2.8.18.32.32.11.2
- 106 Sg : [Rn].5f 14 .6d 4 .7s 2 (догадка, основанная на электронной конфигурации вольфрама) ; 2.8.18.32.32.12.2
- 107 Bh : [Rn].5f 14 .6d 5 .7s 2 (догадка, основанная на электронной конфигурации рения) ; 2.8.18.32.32.13.2
- 108 Hs : [Rn].5f 14 .6d 6 .7s 2 (догадка, основанная на электронной конфигурации осмия) ; 2.8.18.32.32.14.2
- 109 Mt : [Rn].5f 14 .6d 7 .7s 2 (догадка, основанная на электронной конфигурации иридия) ; 2.8.18.32.32.15.2
- 110 Ds : [Rn].5f 14 .6d 9 .7s 1 (догадка, основанная на электронной конфигурации платины) ; 2.8.18.32.32.17.1
- 111 Rg : [Rn].5f 14 .6d 10 .7s 1 (догадка, основанная на электронной конфигурации золота) ; 2.8.18.32.32.18.1
- 112 Cn : [Rn].5f 14 .6d 10 .7s 2 (догадка, основанная на электронной конфигурации ртути) ; 2.8.18.32.32.18.2
- 113 Uut : [Rn].5f 14 .6d 10 .7s 2 .7p 1 (догадка, основанная на электронной конфигурации таллия) ; 2.8.18.32.32.18.3
- 114 Fl : [Rn].5f 14 .6d 10 .7s 2 .7p 2 (догадка, основанная на электронной конфигурации свинца) ; 2.8.18.32.32.18.4
- 115 Uup : [Rn].5f 14 .6d 10 .7s 2 .7p 3 (догадка, основанная на электронной конфигурации висмута) ; 2.8.18.32.32.18.5
- 116 Lv : [Rn].5f 14 .6d 10 .7s 2 .7p 4 (догадка, основанная на электронной конфигурации полония) ; 2.8.18.32.32.18.6
- 117 Uus : [Rn].5f 14 .6d 10 .7s 2 .7p 5 (догадка, основанная на электронной конфигурации астата) ; 2.8.18.32.32.18.7
- 118 Uuo : [Rn].5f 14 .6d 10 .7s 2 .7p 6 (догадка, основанная на электронной конфигурации радона) ; 2.8.18.32.32.18.8
Эмпирическое правило Клечковского
Эмпирическое правило Клечковского и вытекающее из него схема очерёдностей несколько противоречат реальной энергетической последовательности атомных орбиталей только в двух однотипных случаях: у атомов Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au имеет место «провал» электрона с s-подуровня внешнего слоя на d-подуровень предыдущего слоя, что приводит к энергетически более устойчивому состоянию атома, а именно: после заполнения двумя электронами орбитали 6s следующий электрон появляется на орбитали 5d, а не 4f, и только затем происходит заселение четырнадцатью электронами орбиталей 4f, затем продолжается и завершается заселение десятиэлектронного состояния 5d. Аналогичная ситуация характерна и для орбиталей 7s, 6d и 5f.
Источники:
http://obrazovaka.ru/himiya/elektronnye-formuly-himicheskih-elementov-konfiguracii-atomov.html
http://www.calc.ru/Elektronnaya-Formula-Elementa.html
Загрузка...
