главная   новости   библиотека   синтезы   форум 
Алексей ШИЛИН
= официальный сайт =
Конференция:   химия : химическая технология :

Поделиться ссылкой :    LiveJournal Facebook Я.ру ВКонтакте Twitter Одноклассники Мой Мир FriendFeed Мой Круг

Электронная конфигурация внешнего электронного слоя


Поделиться ссылкой :    LiveJournal Facebook Я.ру ВКонтакте Twitter Одноклассники Мой Мир FriendFeed Мой Круг


Какие атомы или ионы имеют электронную конфигурацию внешнего электронного слоя 3s23p6?
Внешние электронные слои можно рассматривать как сферически симметричные, только в этом случае электрическое поле внутри этих слоев отсутствует. Внешний электронный слой играет особенно большую роль в химических процессах. В связи с этим часто применяют упрощенный способ обозначения, при котором указывается только число электронов на внешнем слое. Количество электронов на внутренних слоях атома при этом предполагается известным.




Электронное строение атомов и правила заполнения орбиталей

Z = 1 (водород). В этом атоме имеется один электрон в состоянии с квантовыми числами n = 1, l = 0, ml = 0, ms = +1/2 или -1/2. Энергия ионизации Ei = 13.6 эВ. Среднее расстояние электрона от ядра составляет около 0.75•10-10 м.

Z = 2 (гелий). Два электрона находятся в состоянии с квантовыми числами n = 1, l = 0, ml = 0, ms = +1/2 и -1/2 (т.е. два 1s электрона). Волновые функции, описывающие их состояние, несколько отличаются от водородных по форме из-за кулоновского отталкивания электронов, но главное отличие в масштабах величин. Для иона гелия из выражения энергия связи электрона составит 54.4 эВ. Характерное расстояние электрона от ядра составит 0.53•10-10/Z м. В атоме гелия с двумя электронами из-за их отталкивания энергия ионизации составляет 24.6 эВ (нечто среднее между 13.6 для водорода и 54.4 для He+). Это самое большая величина для всех химических элементов. Оторвать электрон у атома гелия очень трудно, и в 1s состоянии нет вакантных мест. Поэтому гелий химически инертен, не образует молекул ни с одним элементом.

Кстати это означает, что атом гелия не взаимодействует и с самим собой. Формула молекулы гелия He (одноатомная молекула)

Z = 3 (литий). В 1s состоянии находится два электрона, и принцип Паули запрещает поместить туда третий. Этот электрон находится в состоянии с n = 2 (2s) на большем удалении от ядра и с гораздо большей энергией (т.е. существенно меньшей энергией связи). Среднее удаление электрона от ядра так велико, что в первом приближении ядро и два электрона в 1s состоянии можно рассматривать как точечный остов с зарядом +e. Третий электрон тогда с n = 2 должен иметь энергию (формула (4)) -13.6/4 = -3.4 эВ.). Малое значение энергии ионизации означает, что литий имеет очень высокую активность.

Z = 4 (бериллий). Электронная конфигурация - 1s22s2. Из-за увеличения Z энергия ионизации больше, чем для лития, и составляет 9.3 эВ. Для отрыва второго электрона в состоянии n = 2 надо затратить не на много больше, поэтому в химических соединениях бериллий имеет валентность +2.

Z = 5 (бор). Электронная конфигурация - 1s22s22p1. Энергия ионизации 8.3 эВ (меньше, чем у бериллия). С одной стороны заряд ядра увеличился, с другой в 2p-состоянии энергия больше, чем в 2s. Второй фактор сильнее и, отделить электрон в 2p-состоянии легче. Валентность +3.
...
Z = 7 (азот), Z = 8 (кислород), Z = 9 (фтор). У атомов этих элементов не хватает трех, двух и одного электрона, соответственно, до заполнения оболочки с n = 2, а именно 2p состояния. Эти атомы химически электроотрицательны, т.е. в химических соединениях захватывают электроны. "Лишние" электроны оказываются связанными с ядром так же, как и остальные в 2p состоянии (хотя связь всех 2p электронов несколько меньше, чем в нейтральном атоме, из-за увеличения электрон-электронного отталкивания).

Z = 10 (неон). Все 10 возможных состояний с n = 1 и n = 2 заняты. Электронная конфигурация - 1s22s22p6. Энергия ионизации, пости непрерывно возраставшая, начиная с лития, составляет 21.6 эВ. Оторвать электрон трудно, и добавить тоже, т.к. дополнительный электрон должен был бы находиться в состоянии с n = 3 на большом удалении от ядра. Подобно гелию неон химически весьма инертен.

В элементах с Z = 11 (натрий) по Z = 18 (аргон) заполняются состояния 3s и 3p и по химическим свойствам они схожи с соответствующими элементами второго ряда (литий - неон).

Z = 19 (калий) и Z = 20 (кальций). Можно было бы ожидать, что начнется заполнение состояния 3d (l=2), но энергия электрона в состоянии 4s ниже, чем в 3d (см. схему уровней), и в обоих атомах последние электроны оказываются в 4s состоянии. Электронные конфигурации атомов - 1s22s22p63s23p64s1 и 1s22s22p63s23p64s2.
...
Далее следует заполнение состояний 3d, 4p, ... . Иногда оказывается энергетически более выгодным оказаться электрону не в 4s состоянии, а в 3d. Например, у атома меди (Z = 29) конфигурация 1s22s22p63s23p63d104s1, хотя у предшествующего атома никеля (Z = 28) 1s22s22p63s23p63d84s2.





Прогноз солнечной активности



Protected by Copyscape DMCA Copyright Search    * допускается использование материалов сервера только в ознакомительном режиме, копирование по согласованию с автором, обязательна прямая гиперссылка