химия экзамен. Новый документ. Строение электронных оболочек атомов первых четырех периодов s, p и dэлементы. Электронная конфигурация атома. Основное и возбужденное состояния атомов
 Скачать 1.56 Mb.
|
|
Строение электронных оболочек атомов первых четырех периодов: s-, p- и d-элементы. Электронная конфигурация атома. Основное и возбужденное состояния атомов. Мельчайшие частицы вещества, которые в процессе химических реакций практически не претерпевают изменений, а лишь по-новому соединяются между собой, называют атомами. Атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Количество электронов равно количеству протонов. Атомы, относящиеся к одному химическому элементу, но имеющие разное количество нейтронов и, как следствие, массу, называют изотопами. Суммарное число протонов(Z) и нейтронов(N) в ядре называют массовым числом(A): A = Z+N Квантовое число электронов - главное квантовое число n характеризует энергию электрона данного уровня и определяет размеры электронного облака(орбитали); оно принимает целые значения от 1 до ∞ и соответствует номеру периоду. Энергетический уровень составляют орбитали и электроны с одинаковым значением главного квантового числа. Чем меньше значение n, тем меньше энергия электрона и прочнее его связь с ядром. Орбитальное квантовое число (l) характеризует геометрическую форму орбитали. Принимает значение целых чисел от 0 до (n - 1). Независимо от номера энергетического уровня, каждому значению орбитального квантового числа соответствует орбиталь особой формы. Набор орбиталей с одинаковыми значениями n называется энергетическим уровнем, c одинаковыми n и l - подуровнем. Для l=0 s- подуровень, s- орбиталь - орбиталь сфера, l=1 p- подуровень, p- орбиталь - орбиталь гантель, l=2 d- подуровень, d- орбиталь - орбиталь сложной формы, f-подуровень, f-орбиталь - орбиталь еще более сложной формы На первом энергетическом уровне (n = 1) орбитальное квантовое число l принимает единственное значение l = (n - 1) = 0. Форма обитали - сферическая; на первом энергетическом только один подуровень - 1s. Для второго энергетического уровня (n = 2) орбитальное квантовое число может принимать два значения: l = 0, s- орбиталь - сфера большего размера, чем на первом энергетическом уровне; l = 1, p- орбиталь - гантель. Таким образом, на втором энергетическом уровне имеются два подуровня - 2s и 2p. Для третьего энергетического уровня (n = 3) орбитальное квантовое число l принимает три значения: l = 0, s- орбиталь - сфера большего размера, чем на втором энергетическом уровне; l = 1, p- орбиталь - гантель большего размера, чем на втором энергетическом уровне; l = 2, d- орбиталь сложной формы. Таким образом, на третьем энергетическом уровне могут быть три энергетических подуровня - 3s, 3p и 3d. Магнитное квантовое число (m) характеризует положение электронной орбитали в пространстве и принимает целочисленные значения от -I до +I, включая 0. Это означает, что для каждой формы орбитали существует (2l + 1) энергетически равноценных ориентации в пространстве. Для s- орбитали (l = 0) такое положение одно и соответствует m = 0. Сфера не может иметь разные ориентации в пространстве. Для p- орбитали (l = 1) - три равноценные ориентации в пространстве (2l + 1 = 3): m = -1, 0, +1. Для d- орбитали (l = 2) - пять равноценных ориентаций в пространстве (2l + 1 = 5): m = -2, -1, 0, +1, +2. Таким образом, на s- подуровне - одна, на p- подуровне - три, на d- подуровне - пять, на f- подуровне - 7 орбиталей. Спиновое квантовое число (s) характеризует магнитный момент, возникающий при вращении электрона вокруг своей оси. Принимает только два значения +1/2 и -1/2 соответствующие противоположным направлениям вращения. Принцип минимума энергии - электроны заполняют орбитали, начиная с подуровня с наименьшей энергией. Принцип Паули. Одна орбиталь включает 2 электрона (электронную пару) и не больше. Но возможно и содержание всего одного электрона. Его именуют неспаренным. Правило Хунда. Каждую орбиталь одного подуровня сначала заполняют по одному электрону, затем в них добавляются по второму электрону. В жизни мы видели аналогичную ситуацию, когда незнакомые пассажиры автобуса сначала занимают по одному все свободные сидения, а потом рассаживаются по два. В основном своем состоянии электроны в атомных орбиталях располагаются согласно наименьшей энергии. В определенных ситуациях, некоторые атомы, получая энергию извне, переходят в, так называемое, возбужденное состояние, в котором пребывают относительно короткое время, поскольку возбужденное состояние является нестабильным, после чего возбужденный атом отдает энергию и возвращается в свое основное (стабильное) состояние. Закономерности изменения химических свойств элементов и их соединений по периодам и группам. Изменения в периодах слева-направо: 1. заряд ядер атомов увеличивается; 2. радиус атомов уменьшается; 3. электроотрицательность увеличивается; 4. количество валентных электронов увеличивается; 5. высшая степень окисления увеличивается; 6. число электронных слоев атомов не изменяется; 7. металлические свойства уменьшаются; 8. неметаллические свойства увеличиваются. Изменения в группе сверху-вниз: 1. заряд атомов увеличивается; 2. радиус атомов увеличивается; 3. число электронных слоев атомов увеличивается; 4. число электронов на внешнем уровне одинаково; 5. электроотрицательность уменьшается; 6. металлические свойства увеличиваются; 7. неметаллические свойства уменьшаются. Кислотно — основные свойства гидроксидов зависят от того, какая из двух связей в цепочке Э −О − Н является менее прочной. Если менее прочна связь Э−О, то гидроксид проявляет основные свойства, если О−Н − кислотные. Чем менее прочны эти связи, тем больше сила соответствующего основания или кислоты. Прочность связей Э−О и О−Н в гидроксиде зависит от распределения электронной плотности в цепочке Э−О− H. На последнюю наиболее сильно влияют степень окисления элемента и ионный радиус. Увеличение степени окисления элемента и уменьшение его ионного радиуса, вызывают смещение электронной плотности к атому элемента в цепочке Э ← О ←Н. Это приводит к ослаблению связи О−Н и усилению связи Э−О. Поэтому основные свойства гидроксида ослабевают, а кислотные − усиливаются.   |