1. Будова електронних оболонок атомів
Електрони в атомі займають енергетичні рівні послідовно, в порядку збільшення їх енергії: електрони першого рівня мають найменшу енергію, тому спочатку заповнюється перший енергетичний рівень. Другий рівень займають електрони з вищою енергією, наступні рівні — третій, четвертий і т. д. — з іще вищою.
Число орбіталей на енергетичному рівні дорівнює n2, де n — номер рівня.
• Скільки орбіталей мають перший, другий, третій і четвертий енергетичні рівні?
На першому енергетичному рівні є одна s-орбіталь; на другому — одна s-орбіталь і три p-орбіталі; на третьому — одна s-орбіталь, три р-орбіталі і п'ять d-орбіталей.
• Пригадайте, яку максимальну кількість електронів вміщує одна орбіталь?
Як схематично позначають орбіталь?
Яку орбіталь називають вільною? заповненою?
Які електрони називають спареними? неспареними?
Щоб описати будову електронних оболонок атомів, використовують електронні формули, у яких зазначають номер енергетичного рівня, тип електронної орбіталі та кількість електронів в орбіталі.
2. Будова електронних оболонок атомів першого періоду
Ядро атома Гідрогену має заряд +1, тобто в ядрі міститься тільки один протон і, відповідно, навколо ядра обертається лише один електрон: (пригадайте, що Гідроген — елемент першого періоду, тому його атом має один енергетичний рівень).
Цей електрон займає s-орбіталь. Атом Гідрогену має таку електронну формулу:
В атомі Гелію (порядковий номер елемента № 2) є два електрони:
Вони мають протилежно направлені спіни і займають s-орбіталь першого енергетичного рівня (чому першого рівня?). Запишемо електронну і електронну графічну формули атома Гелію:
3. Будова електронних оболонок атомів другого періоду
Елемент №3 Літій — елемент другого періоду, тому три електрони (чому три?) в його атомі «заселяють» перший і другий (чому ще й другий?) енергетичні рівні.
Пригадайте, що s-орбіталь має меншу енергію, ніж р-орбіталь, і тому заповнюється у першу чергу:
Інколи використовують скорочений запис електронної формули:
[Не] 2s1. (Це означає, що перший електронний шар атома Літію має таку саму будову, що й атом Гелію).
• Який енергетичний рівень в атомі Літію є зовнішнім?
• Який енергетичний рівень в атомі Літію є завершеним?
• Електрони якого рівня і підрівня в атомі Літію спарені?
• Електрон якого рівня і підрівня в атомі Літію є неспареним?
В атомі Берилію (порядковий номер елемента 4) додається ще один електрон:
Четвертий електрон заповнює 2s орбіталь (пригадайте, що в одній орбіталі можуть перебувати два електрони з протилежними спінами):
В атомі елемента Бору (порядковий номер 5) міститься п'ять електронів:
П'ятий електрон займає одну із р-орбіталей:
5B 1s22s22p1 [He]2s22p1
В атомі Карбону (елемент номер 6) є шість електронів:
Шостий електрон займає вільну р-орбіталь:
6C 1s22s22p2 [He]2s22p2
В атомі Нітрогену (порядковий номер елемента 7) міститься сім електронів:
Сьомий електрон займає останню вільну р-орбіталь:
7N 1s22s22p3 [He]2s22p3
Запишемо електронні й електронні графічні формули атомів решти хімічних елементів другого періоду:
• Скільки завершених енергетичних рівнів в атомі Флуору? в атомі Неону?
• Скільки електронів в атомі Неону на зовнішньому енергетичному рівні?
• Скільки спарених електронів в атомі Оксигену на зовнішньому енергетичному рівні?
Другий енергетичний рівень може містити тільки вісім електронів, тому він завершений у Неону.
4. Будова електронних оболонок атомів третього періоду
Натрій (порядковий номер 11) — елемент третього періоду, тому в його атомі починає заповнюватися третій енергетичний рівень:
Запишемо електронні і електронні графічні формули атомів решти хімічних елементів третього періоду:
5. Будова електронних оболонок атомів Калію і Кальцію
Калій (порядковий номер 19) і Кальцій (порядковий номер 20) — елементи четвертого періоду, тому електронні оболонки їхніх атомів мають по чотири енергетичні рівні. Всупереч очікуванням, в атомах Калію і Кальцію не заповнюються вільні 3d-opбіталі. Електрони займають 4s-орбіталі, оскільки в 4s-орбіталях їх енергія менша за енергію в 3d-орбіталях:
19K 1s22s22p63s23p64s1 [Ar] 4s1
20Ca 1s22s22p63s23p64s2 [Ar] 4s2
ВИСНОВКИ
• Електрони в атомі спочатку займають ті енергетичні рівні, де їхня енергія менша.
• Кількість орбіталей на енергетичному рівні дорівнює n2, де n — номер рівня.
• На першому енергетичному рівні є одна s-орбіталь; на другому — одна s-орбіталь і три р-орбіталі; на третьому — одна s-орбіталь, три р-орбіталі і п'ять d-орбіталей.
• Будову електронних оболонок атомів описують за допомогою електронних і електронних графічних формул.
Немає коментарів:
Дописати коментар