Ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաբանաձև է, որը ցույց է տալիս ատոմների էլեկտրոնների դասավորությունը ըստ մակարդակների և ենթամակարդակների։ Հոդվածն ուսումնասիրելուց հետո դուք կիմանաք, թե որտեղ և ինչպես են գտնվում էլեկտրոնները, կծանոթանաք քվանտային թվերին և կկարողանաք կառուցել ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան իր թվով, հոդվածի վերջում կա տարրերի աղյուսակ։
Ինչու՞ ուսումնասիրել տարրերի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան:
Ատոմները նման են շինարարական հավաքածուի՝ կան որոշակի քանակությամբ մասեր, դրանք տարբերվում են միմյանցից, բայց նույն տեսակի երկու մասերը բացարձակապես նույնն են։ Բայց այս շինարարական հավաքածուն շատ ավելի հետաքրքիր է, քան պլաստիկը, և ահա թե ինչու: Կազմաձևը փոխվում է կախված նրանից, թե ով է մոտակայքում: Օրինակ՝ թթվածինը ջրածնի կողքին Միգուցեվերածվում է ջրի, երբ նատրիումի մոտ այն վերածվում է գազի, իսկ երկաթի մոտ՝ ամբողջությամբ վերածվում է ժանգի։ Հարցին պատասխանելու համար, թե ինչու է դա տեղի ունենում և կանխատեսում է ատոմի վարքագիծը մյուսի կողքին, անհրաժեշտ է ուսումնասիրել էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, որը կքննարկվի ստորև:
Քանի՞ էլեկտրոն կա ատոմում:
Ատոմը բաղկացած է միջուկից և նրա շուրջը պտտվող էլեկտրոններից, միջուկը բաղկացած է պրոտոններից և նեյտրոններից։ Չեզոք վիճակում յուրաքանչյուր ատոմ ունի էլեկտրոնների թիվը, որը հավասար է իր միջուկի պրոտոնների թվին: Նշված է պրոտոնների թիվը սերիական համարտարրը, օրինակ՝ ծծումբը, ունի 16 պրոտոն՝ պարբերական համակարգի 16-րդ տարրը։ Ոսկին ունի 79 պրոտոն՝ պարբերական համակարգի 79-րդ տարրը։ Ըստ այդմ՝ չեզոք վիճակում ծծումբն ունի 16 էլեկտրոն, իսկ ոսկին՝ 79 էլեկտրոն։
Որտեղ փնտրել էլեկտրոն:
Դիտարկելով էլեկտրոնի վարքագիծը՝ ստացվել են որոշակի օրինաչափություններ, դրանք նկարագրվում են քվանտային թվերով, ընդհանուր առմամբ չորսն է.
- Հիմնական քվանտային թիվը
- Օրբիտալ քվանտային թիվ
- Մագնիսական քվանտային թիվ
- Սփին քվանտային թիվը
Ուղեծրային
Այնուհետև, ուղեծր բառի փոխարեն մենք կօգտագործենք «Օրբիտալ» տերմինը, ուղեծիրը էլեկտրոնի ալիքային ֆունկցիան է, մոտավորապես այն շրջանն է, որտեղ էլեկտրոնը ծախսում է իր ժամանակի 90%-ը:
N - մակարդակ
L - պատյան
M l - ուղեծրային համար
M s - առաջին կամ երկրորդ էլեկտրոնը ուղեծրում
Օրբիտալ քվանտային թիվ l
Էլեկտրոնային ամպի ուսումնասիրության արդյունքում պարզվել է, որ կախված էներգիայի մակարդակը, ամպը ստանում է չորս հիմնական ձևեր՝ գնդակ, համր և ևս երկու ավելի բարդ ձևեր։ Էներգիայի ավելացման կարգով այս ձևերը կոչվում են s-, p-, d- և f-կեղև: Այս պատյաններից յուրաքանչյուրը կարող է ունենալ 1 (s-ի վրա), 3 (p-ի վրա), 5 (d-ի վրա) և 7 (f-ի վրա) ուղեծրեր։ Ուղեծրային քվանտային համարը այն թաղանթն է, որում գտնվում են ուղեծրերը։ s,p,d և f ուղեծրերի ուղեծրային քվանտային թիվը համապատասխանաբար ընդունում է 0,1,2 կամ 3 արժեքները:
S-շեղանի վրա կա մեկ ուղեծր (L=0)՝ երկու էլեկտրոն
p-շեղանի վրա կա երեք ուղեծր (L=1)՝ վեց էլեկտրոն
d թաղանթի վրա կա հինգ ուղեծր (L=2)՝ տասը էլեկտրոն
f-շեղանի վրա յոթ ուղեծրեր կան (L=3)՝ տասնչորս էլեկտրոն
Մագնիսական քվանտային թիվ մ լ
p-կեղևի վրա կան երեք ուղեծրեր, դրանք նշանակված են -L-ից +L թվերով, այսինքն՝ p-կեղևի համար (L=1) կան «-1», «0» և «1» ուղեծրեր։ . Մագնիսական քվանտային թիվը նշվում է m l տառով:
Թաղանթի ներսում էլեկտրոնների համար ավելի հեշտ է տեղակայվել տարբեր ուղեծրերում, ուստի առաջին էլեկտրոնները լրացնում են մեկական ուղեծրում, իսկ հետո յուրաքանչյուրին ավելացվում է զույգ էլեկտրոն։
Դիտարկենք d-shell-ը.
d-կեղևը համապատասխանում է L=2 արժեքին, այսինքն՝ հինգ օրբիտալներին (-2,-1,0,1 և 2), առաջին հինգ էլեկտրոնները լրացնում են թաղանթը ՝ վերցնելով M l =-2, M արժեքները: l =-1, M l =0, M l =1,M l =2:
Spin քվանտային թիվը m s
Սպինը էլեկտրոնի պտտման ուղղությունն է իր առանցքի շուրջ, կա երկու ուղղություն, ուստի սպին քվանտային թիվը երկու արժեք ունի՝ +1/2 և -1/2։ Էներգիայի մեկ ենթամակարդակը կարող է պարունակել միայն երկու էլեկտրոն՝ հակառակ սպիններով: Սպինի քվանտային թիվը նշվում է մ վ
Հիմնական քվանտային թիվը n
Հիմնական քվանտային թիվը էներգիայի մակարդակն է այս պահինՀայտնի է էներգիայի յոթ մակարդակ, որոնցից յուրաքանչյուրը նշվում է արաբական թվով՝ 1,2,3,...7: Յուրաքանչյուր մակարդակում խեցիների քանակը հավասար է մակարդակի թվին. առաջին մակարդակում կա մեկ պատյան, երկրորդում՝ երկու և այլն:
Էլեկտրոնի համարը
Այսպիսով, ցանկացած էլեկտրոն կարելի է նկարագրել չորս քվանտային թվերով, այս թվերի համակցությունը եզակի է էլեկտրոնի յուրաքանչյուր դիրքի համար, վերցնենք առաջին էլեկտրոնը՝ ամենացածրը։ էներգիայի մակարդակըսա N=1 է, առաջին մակարդակում կա մեկ պատյան, ցանկացած մակարդակի առաջին կեղևն ունի գնդակի ձև (s-shell), այսինքն. L=0, մագնիսական քվանտային թիվը կարող է վերցնել միայն մեկ արժեք՝ M l =0 և սպինը հավասար կլինի +1/2-ի։ Եթե վերցնենք հինգերորդ էլեկտրոնը (ինչ ատոմում էլ լինի), ապա նրա համար հիմնական քվանտային թվերը կլինեն՝ N=2, L=1, M=-1, սպին 1/2։
Շվեյցարացի ֆիզիկոս Վ. Պաուլին 1925 թվականին հաստատեց, որ մեկ ուղեծրում գտնվող ատոմում չի կարող լինել ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն, որոնք ունեն հակադիր (հակ զուգահեռ) սպիններ (անգլերենից թարգմանաբար՝ «spindle»), այսինքն՝ ունենալ այնպիսի հատկություններ, որոնք կարող են լինել պայմանականորեն։ իրեն պատկերացնում էր որպես էլեկտրոնի պտույտ իր երևակայական առանցքի շուրջ՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ կամ հակառակ ուղղությամբ: Այս սկզբունքը կոչվում է Պաուլիի սկզբունք։
Եթե ուղեծրում մեկ էլեկտրոն կա, ապա այն կոչվում է չզույգված, եթե երկուսը, ապա դրանք զույգ էլեկտրոններ են, այսինքն՝ հակառակ սպիններով էլեկտրոններ։
Նկար 5-ում ներկայացված է էներգիայի մակարդակների ենթամակարդակների բաժանման դիագրամ:
S-Orbital-ը, ինչպես արդեն գիտեք, ունի գնդաձև ձև: Ջրածնի ատոմի էլեկտրոնը (s = 1) գտնվում է այս ուղեծրում և չզույգացված է։ Հետևաբար, դրա էլեկտրոնային բանաձևը կամ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան կգրվի հետևյալ կերպ՝ 1s 1. Էլեկտրոնային բանաձևերում էներգիայի մակարդակի թիվը նշվում է (1 ...) տառին նախորդող թվով: Լատինական տառնշանակել ենթամակարդակ (օրբիտալի տեսակ), և այն թիվը, որը գրված է տառի վերևի աջ կողմում (որպես ցուցիչ) ցույց է տալիս ենթամակարդակի էլեկտրոնների թիվը:
Հելիումի He ատոմի համար, որն ունի երկու զույգ էլեկտրոն մեկ s-ուղեծրում, այս բանաձևը հետևյալն է. 1s 2:
Հելիումի ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը ամբողջական է և շատ կայուն։ Հելիումը ազնիվ գազ է։
Երկրորդ էներգետիկ մակարդակում (n = 2) կան չորս ուղեծրեր՝ մեկ s և երեք p։ Երկրորդ մակարդակի s-օրբիտալի էլեկտրոնները (2s-օրբիտալներ) ունեն ավելի մեծ էներգիա, քանի որ դրանք գտնվում են միջուկից ավելի մեծ հեռավորության վրա, քան 1s- ուղեծրի էլեկտրոնները (n = 2):
Ընդհանուր առմամբ, n-ի յուրաքանչյուր արժեքի համար կա մեկ s ուղեծր, բայց դրա վրա էլեկտրոնի էներգիայի համապատասխան մատակարարմամբ և, հետևաբար, համապատասխան տրամագծով, աճում է n-ի արժեքի մեծացման հետ:
R-Orbital-ն ունի համրի կամ եռաչափ ութի ձև: Բոլոր երեք p-օրբիտալները գտնվում են ատոմում, որոնք փոխադարձաբար ուղղահայաց են ատոմի միջուկով գծված տարածական կոորդինատների երկայնքով: Եվս մեկ անգամ պետք է ընդգծել, որ յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակ (էլեկտրոնային շերտ), սկսած n = 2-ից, ունի երեք p-ուղիղ։ Քանի որ n-ը մեծանում է, էլեկտրոնները տեղափոխվում են p-օրբիտալներ, որոնք գտնվում են վրա երկար հեռավորություններմիջուկից և ուղղված x, y, z առանցքների երկայնքով:
Երկրորդ շրջանի տարրերի համար (n = 2) սկզբում լրացվում է մեկ b-օրբիտալ, ապա երեք p-ուղեծր: Էլեկտրոնային բանաձև 1լ՝ 1s 2 2s 1. Էլեկտրոնն ավելի թույլ է կապված ատոմի միջուկի հետ, ուստի լիթիումի ատոմը կարող է հեշտությամբ հրաժարվել դրանից (ինչպես հիշում եք, այս գործընթացը կոչվում է օքսիդացում)՝ վերածվելով Li+ իոնի։
Բերիլիումի Be 0 ատոմում չորրորդ էլեկտրոնը նույնպես գտնվում է 2s ուղեծրում՝ 1s 2 2s 2։ Բերիլիումի ատոմի երկու արտաքին էլեկտրոնները հեշտությամբ բաժանվում են. Be 0-ն օքսիդացված է Be 2+ կատիոնի մեջ:
Բորի ատոմում հինգերորդ էլեկտրոնը զբաղեցնում է 2p ուղեծիրը՝ 1s 2 2s 2 2p 1։ Այնուհետև C, N, O, E ատոմները լցված են 2p ուղեծրերով, որն ավարտվում է ազնիվ գազով նեոնով՝ 1s 2 2s 2 2p 6։
Երրորդ շրջանի տարրերի համար լրացվում են համապատասխանաբար Sv և Sr ուղեծրերը։ Երրորդ մակարդակի հինգ d-օրբիտալներ մնում են ազատ.
Երբեմն ատոմներում էլեկտրոնների բաշխումը պատկերող դիագրամներում նշվում է միայն էներգիայի յուրաքանչյուր մակարդակում էլեկտրոնների թիվը, այսինքն, գրվում են քիմիական տարրերի ատոմների կրճատ էլեկտրոնային բանաձևեր, ի տարբերություն վերը նշված ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևերի:
Մեծ պարբերությունների (չորրորդ և հինգերորդ) տարրերի համար առաջին երկու էլեկտրոնները զբաղեցնում են համապատասխանաբար 4-րդ և 5-րդ ուղեծրերը՝ 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Յուրաքանչյուր հիմնական ժամանակաշրջանի երրորդ տարրից սկսած հաջորդ տասը էլեկտրոնները կմտնեն համապատասխանաբար նախորդ 3d և 4d ուղեծրերը (կողային ենթախմբերի տարրերի համար). 23 V 2, 8, 11, 2; 26 Տր 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tg 2, 8, 18, 13, 2. Որպես կանոն, երբ լրացվում է նախորդ d-ենթամակարդակը, արտաքին (4p- և 5p-համապատասխանաբար) p-ենթամակարդակը սկսում է լցվել:
Մեծ ժամանակաշրջանների տարրերի համար՝ վեցերորդ և թերի յոթերորդը, էլեկտրոնային մակարդակները և ենթամակարդակները, որպես կանոն, լրացվում են էլեկտրոններով. առաջին երկու էլեկտրոնները կգնան արտաքին b-ենթամակարդակ. 18, 8, 2; 87Գգ 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; հաջորդ էլեկտրոնը (Na-ի և Ac-ի համար) նախորդին (p-ենթամակարդակ՝ 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 և 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2։
Այնուհետև հաջորդ 14 էլեկտրոնները կմտնեն երրորդ արտաքին էներգիայի մակարդակը համապատասխանաբար լանտանիդների և ակտինիդների 4f և 5f ուղեծրերում:
Այնուհետև երկրորդ արտաքին էներգիայի մակարդակը (d-ենթամակարդակ) նորից կսկսի կուտակվել՝ կողմնակի ենթախմբերի տարրերի համար՝ 73 Ta 2, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8.18, 32, 32.10, 2, - և, վերջապես, միայն այն բանից հետո, երբ ընթացիկ մակարդակն ամբողջությամբ լցվի տասը էլեկտրոններով, արտաքին p-ենթամակարդակը նորից կլցվի.
86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8:
Շատ հաճախ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը պատկերված է էներգիայի կամ քվանտային բջիջների միջոցով. գրվում են այսպես կոչված գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևեր: Այս նշագրման համար օգտագործվում է հետևյալ նշումը. յուրաքանչյուր քվանտային բջիջ նշանակվում է մեկ բջիջով, որը համապատասխանում է մեկ ուղեծրի. Յուրաքանչյուր էլեկտրոն նշվում է սպինի ուղղությանը համապատասխանող սլաքով: Գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձև գրելիս պետք է հիշել երկու կանոն՝ Պաուլիի սկզբունքը, ըստ որի բջիջում (ուղիղ) չի կարող լինել ավելի քան երկու էլեկտրոն, բայց հակազուգահեռ սպիններով, և Ֆ.Հունդի կանոնը, ըստ որի էլեկտրոնները. զբաղեցնում են ազատ բջիջներ (ուղիղներ) և գտնվում են սկզբում, դրանք մեկ առ մեկ և ունեն նույն պտույտի արժեքը, և միայն դրանից հետո նրանք զուգակցվում են, բայց պտույտները հակառակ ուղղորդվելու են Պաուլիի սկզբունքի համաձայն:
Եզրափակելով, ևս մեկ անգամ դիտարկեք քարտեզագրումը էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներտարրերի ատոմներն ըստ Դ.Ի.Մենդելեևի համակարգի ժամանակաշրջանների։ Սխեման էլեկտրոնային կառուցվածքըատոմները ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխվածությունը էլեկտրոնային շերտերով (էներգիայի մակարդակներ): 
Հելիումի ատոմում առաջին էլեկտրոնային շերտը ամբողջական է՝ ունի 2 էլեկտրոն։
Ջրածինը և հելիումը s-տարրեր են, այս ատոմների s-ուղեծրը լցված է էլեկտրոններով:
Երկրորդ շրջանի տարրեր
Երկրորդ շրջանի բոլոր տարրերի համար առաջին էլեկտրոնային շերտը լցվում է, և էլեկտրոնները լրացնում են երկրորդ էլեկտրոնային շերտի e- և p-օրբիտալները՝ համաձայն նվազագույն էներգիայի սկզբունքի (նախ s-, ապա p) և Պաուլի և Հունդի կանոնները (Աղյուսակ 2):
Նեոնի ատոմում երկրորդ էլեկտրոնային շերտը ամբողջական է՝ ունի 8 էլեկտրոն։
Աղյուսակ 2 Երկրորդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
Սեղանի վերջը. 2 
Li, Be-ն b-տարրեր են:
B, C, N, O, F, Ne-ը p-տարրեր են, այս ատոմներն ունեն p-օրբիտալներ՝ լցված էլեկտրոններով:
Երրորդ շրջանի տարրեր
Երրորդ շրջանի տարրերի ատոմների համար լրացվում են առաջին և երկրորդ էլեկտրոնային շերտերը, ուստի լրացվում է երրորդ էլեկտրոնային շերտը, որում էլեկտրոնները կարող են զբաղեցնել 3s, 3p և 3d ենթամակարդակները (Աղյուսակ 3):
Աղյուսակ 3 Երրորդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
Մագնեզիումի ատոմը լրացնում է իր 3s էլեկտրոնային ուղեծրը։ Na-ն ու Mg-ը s-տարրեր են: 
Արգոնի ատոմն իր արտաքին շերտում ունի 8 էլեկտրոն (երրորդ էլեկտրոնային շերտ): Որպես արտաքին շերտ, այն ամբողջական է, բայց ընդհանուր առմամբ երրորդ էլեկտրոնային շերտում, ինչպես արդեն գիտեք, կարող է լինել 18 էլեկտրոն, ինչը նշանակում է, որ երրորդ շրջանի տարրերն ունեն չլրացված 3d ուղեծրեր։
Al-ից Ar-ի բոլոր տարրերը p-տարրեր են: s- և p-տարրերը կազմում են Պարբերական աղյուսակի հիմնական ենթախմբերը:
Չորրորդ էլեկտրոնային շերտը հայտնվում է կալիումի և կալցիումի ատոմներում, և 4s ենթամակարդակը լցված է (Աղյուսակ 4), քանի որ այն ավելի ցածր էներգիա ունի, քան 3d ենթամակարդակը: Չորրորդ շրջանի տարրերի ատոմների գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը պարզեցնելու համար. 1) արգոնի պայմանական գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևը նշանակենք հետևյալ կերպ.
Ար;
2) մենք չենք պատկերի ենթամակարդակներ, որոնք լրացված չեն այս ատոմներում:
Աղյուսակ 4 Չորրորդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
K, Ca - հիմնական ենթախմբերում ընդգրկված s-տարրեր. Sc-ից Zn ատոմներում 3-րդ ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով։ Սրանք Zy տարրեր են: Դրանք ներառված են երկրորդական ենթախմբերում, դրանց ամենաարտաքին էլեկտրոնային շերտը լցված է և դասակարգվում են որպես անցումային տարրեր։
Ուշադրություն դարձրեք քրոմի և պղնձի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքին։ Դրանցում կա մեկ էլեկտրոնի «խափանում» 4-րդից 3-րդ ենթամակարդակներից, ինչը բացատրվում է արդյունքում ստացված Zd 5 և Zd 10 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների ավելի մեծ էներգիայի կայունությամբ. 
Ցինկի ատոմում երրորդ էլեկտրոնային շերտն ավարտված է. նրա մեջ լցված են բոլոր 3s, 3p և 3d ենթամակարդակները՝ ընդհանուր 18 էլեկտրոններով։
Ցինկին հաջորդող տարրերում չորրորդ էլեկտրոնային շերտը՝ 4p ենթամակարդակը, շարունակում է լցվել. Ga-ից մինչև Kr տարրերը p-տարրեր են: 
Կրիպտոնի ատոմն ունի արտաքին շերտ (չորրորդ), որն ամբողջական է և ունի 8 էլեկտրոն։ Բայց ընդհանուր առմամբ չորրորդ էլեկտրոնային շերտում, ինչպես գիտեք, կարող է լինել 32 էլեկտրոն; Կրիպտոնի ատոմը դեռևս ունի չլրացված 4d և 4f ենթամակարդակներ:
Հինգերորդ շրջանի տարրերի համար ենթամակարդակները լրացվում են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ 5s-> 4d -> 5p։ Եվ կան նաև բացառություններ, որոնք կապված են էլեկտրոնների «խափանման» հետ 41 Nb, 42 MO և այլն:
Վեցերորդ և յոթերորդ շրջաններում հայտնվում են տարրեր, այսինքն՝ տարրեր, որոնցում լրացվում են համապատասխանաբար երրորդ արտաքին էլեկտրոնային շերտի 4f- և 5f-ենթամակարդակները։
4f տարրերը կոչվում են լանտանիդներ:
5f-տարրերը կոչվում են ակտինիդներ:
Վեցերորդ շրջանի տարրերի ատոմներում էլեկտրոնային ենթամակարդակների լրացման կարգը՝ 55 Сs և 56 Ва - 6s տարրեր;
57 La... 6s 2 5d 1 - 5d տարր; 58 Ce - 71 Lu - 4f տարրեր; 72 Hf - 80 Hg - 5d տարրեր; 81 Tl— 86 Rn—6p տարր։ Բայց այստեղ էլ կան տարրեր, որոնցում «խախտվում է» էլեկտրոնային ուղեծրերի լրացման կարգը, ինչը, օրինակ, կապված է կես և ամբողջությամբ լցված f ենթամակարդակների ավելի մեծ էներգիայի կայունության հետ, այսինքն՝ nf 7 և nf 14։ .
Կախված նրանից, թե ատոմի որ ենթամակարդակն է վերջինը լցված էլեկտրոններով, բոլոր տարրերը, ինչպես արդեն հասկացաք, բաժանվում են չորս էլեկտրոնային ընտանիքների կամ բլոկների (նկ. 7):
1) s-Elements; ատոմի արտաքին մակարդակի b-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. s-տարրերը ներառում են ջրածին, հելիում և I և II խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր.
2) p-տարրեր; ատոմի արտաքին մակարդակի p-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. p տարրերը ներառում են III-VIII խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր;
3) դ-տարրեր; Ատոմի նախնական արտաքին մակարդակի d-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. d-տարրերը ներառում են I-VIII խմբերի երկրորդական ենթախմբերի տարրեր, այսինքն՝ s- և p-տարրերի միջև տեղակայված խոշոր ժամանակաշրջանների մի քանի տասնամյակների տարրեր: Դրանք նաև կոչվում են անցումային տարրեր.
4) f-տարրեր, ատոմի երրորդ արտաքին մակարդակի f-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. դրանք ներառում են լանթանիդներ և ակտինիդներ:
1. Ի՞նչ կլիներ, եթե Պաուլիի սկզբունքը չպահպանվեր:
2. Ի՞նչ կլիներ, եթե Հունդի կանոնը չհետևեր:
3. Կազմե՛ք հետևյալ քիմիական տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի, էլեկտրոնային բանաձևերի և գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերի գծապատկերներ՝ Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Pa:
4. Գրի՛ր թիվ 110 տարրի էլեկտրոնային բանաձեւը՝ օգտագործելով ազնիվ գազի համապատասխան խորհրդանիշը:
5. Ի՞նչ է էլեկտրոնի «իջումը»: Բերե՛ք տարրերի օրինակներ, որոնցում նկատվում է այս երեւույթը, գրե՛ք դրանց էլեկտրոնային բանաձևերը:
6. Ինչպե՞ս է որոշվում պատկանելությունը: քիմիական տարրայս կամ այն էլեկտրոնային ընտանիքի՞ն։
7. Համեմատե՛ք ծծմբի ատոմի էլեկտրոնային և գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը: Որը Լրացուցիչ տեղեկությունվերջին բանաձևը պարունակում է?
>> Քիմիա. Քիմիական տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներ
Շվեյցարացի ֆիզիկոս Վ. Պաուլին 1925 թվականին հաստատեց, որ մեկ ուղեծրում գտնվող ատոմում չի կարող լինել ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն, որոնք ունեն հակադիր (հակ զուգահեռ) սպիններ (անգլերենից թարգմանաբար՝ «spindle»), այսինքն՝ ունենալ այնպիսի հատկություններ, որոնք կարող են լինել պայմանականորեն։ իրեն պատկերացնում էր որպես էլեկտրոնի պտույտ իր երևակայական առանցքի շուրջ՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ կամ հակառակ ուղղությամբ: Այս սկզբունքը կոչվում է Պաուլիի սկզբունք։
Եթե ուղեծրում մեկ էլեկտրոն կա, ապա այն կոչվում է չզույգված, եթե երկուսը, ապա դրանք զույգ էլեկտրոններ են, այսինքն՝ հակառակ սպիններով էլեկտրոններ։
Նկար 5-ում ներկայացված է էներգիայի մակարդակների ենթամակարդակների բաժանման դիագրամ:
S- ուղեծրը, ինչպես արդեն գիտեք, ունի գնդաձև ձև: Ջրածնի ատոմի էլեկտրոնը (s = 1) գտնվում է այս ուղեծրում և չզույգացված է։ Հետևաբար, դրա էլեկտրոնային բանաձևը կամ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան կգրվի հետևյալ կերպ՝ 1s 1. Էլեկտրոնային բանաձևերում էներգիայի մակարդակի թիվը նշվում է (1 ...) տառին նախորդող թվով, լատինատառը ցույց է տալիս ենթամակարդակը (օրբիտալի տեսակը), իսկ թիվը, որը գրված է վերևի աջ կողմում։ տառը (որպես ցուցիչ), ցույց է տալիս ենթամակարդակի էլեկտրոնների թիվը:
Հելիումի He ատոմի համար, որն ունի երկու զույգ էլեկտրոն մեկ s-ուղեծրում, այս բանաձևը հետևյալն է. 1s 2:
Հելիումի ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը ամբողջական է և շատ կայուն։ Հելիումը ազնիվ գազ է։
Երկրորդ էներգետիկ մակարդակում (n = 2) կան չորս ուղեծրեր՝ մեկ s և երեք p։ Երկրորդ մակարդակի s-օրբիտալի էլեկտրոնները (2s-օրբիտալներ) ունեն ավելի մեծ էներգիա, քանի որ դրանք գտնվում են միջուկից ավելի մեծ հեռավորության վրա, քան 1s- ուղեծրի էլեկտրոնները (n = 2):
Ընդհանուր առմամբ, n-ի յուրաքանչյուր արժեքի համար կա մեկ s ուղեծր, բայց դրա վրա էլեկտրոնի էներգիայի համապատասխան մատակարարմամբ և, հետևաբար, համապատասխան տրամագծով, աճում է n-ի արժեքի մեծացման հետ:
P-Orbital-ն ունի համրի կամ եռաչափ ութի ձև: Բոլոր երեք p-օրբիտալները գտնվում են ատոմում, որոնք փոխադարձաբար ուղղահայաց են ատոմի միջուկով գծված տարածական կոորդինատների երկայնքով: Եվս մեկ անգամ պետք է ընդգծել, որ յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակ (էլեկտրոնային շերտ), սկսած n = 2-ից, ունի երեք p-ուղիղ։ Քանի որ n-ի արժեքը մեծանում է, էլեկտրոնները զբաղեցնում են միջուկից մեծ հեռավորության վրա գտնվող p-օրբիտալներ և ուղղորդված x, y, z առանցքներով։
Երկրորդ շրջանի տարրերի համար (n = 2) սկզբում լրացվում է մեկ b-օրբիտալ, ապա երեք p-ուղեծր: Էլեկտրոնային բանաձև 1լ՝ 1s 2 2s 1. Էլեկտրոնն ավելի թույլ է կապված ատոմի միջուկի հետ, ուստի լիթիումի ատոմը կարող է հեշտությամբ հրաժարվել դրանից (ինչպես հիշում եք, այս գործընթացը կոչվում է օքսիդացում)՝ վերածվելով Li+ իոնի։
Բերիլիումի Be 0 ատոմում չորրորդ էլեկտրոնը նույնպես գտնվում է 2s ուղեծրում՝ 1s 2 2s 2։ Բերիլիումի ատոմի երկու արտաքին էլեկտրոնները հեշտությամբ անջատվում են. Be 0-ն օքսիդացված է Be 2+ կատիոնի մեջ:
Բորի ատոմում հինգերորդ էլեկտրոնը զբաղեցնում է 2p ուղեծիրը՝ 1s 2 2s 2 2p 1։ Այնուհետև C, N, O, E ատոմները լցված են 2p ուղեծրերով, որն ավարտվում է ազնիվ գազով նեոնով՝ 1s 2 2s 2 2p 6։
Երրորդ շրջանի տարրերի համար լրացվում են համապատասխանաբար Sv և Sr ուղեծրերը։ Երրորդ մակարդակի հինգ d-օրբիտալներ մնում են ազատ.
11 Na 1s 2 2s 2 Sv1; 17С11в22822р63р5; 18Аг П^Ёр^Зр6.
Երբեմն ատոմներում էլեկտրոնների բաշխումը պատկերող դիագրամներում նշվում է միայն էներգիայի յուրաքանչյուր մակարդակում էլեկտրոնների թիվը, այսինքն, գրվում են քիմիական տարրերի ատոմների կրճատ էլեկտրոնային բանաձևեր, ի տարբերություն վերը նշված ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևերի:
Մեծ պարբերությունների (չորրորդ և հինգերորդ) տարրերի համար առաջին երկու էլեկտրոնները զբաղեցնում են համապատասխանաբար 4-րդ և 5-րդ ուղեծրերը՝ 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Յուրաքանչյուր հիմնական ժամանակաշրջանի երրորդ տարրից սկսած հաջորդ տասը էլեկտրոնները կմտնեն համապատասխանաբար նախորդ 3d և 4d ուղեծրերը (կողային ենթախմբերի տարրերի համար). 23 V 2, 8, 11, 2; 26 Տր 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tg 2, 8, 18, 13, 2. Որպես կանոն, երբ լրացվում է նախորդ d-ենթամակարդակը, արտաքին (4p- և 5p-համապատասխանաբար) p-ենթամակարդակը սկսում է լցվել:
Մեծ ժամանակաշրջանների տարրերի համար՝ վեցերորդ և թերի յոթերորդը, էլեկտրոնային մակարդակները և ենթամակարդակները, որպես կանոն, լրացվում են էլեկտրոններով. առաջին երկու էլեկտրոնները կգնան արտաքին b-ենթամակարդակ. 18, 8, 2; 87Գգ 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; հաջորդ էլեկտրոնը (Na-ի և Ac-ի համար) նախորդին (p-ենթամակարդակ՝ 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 և 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2։
Այնուհետև հաջորդ 14 էլեկտրոնները կմտնեն երրորդ արտաքին էներգիայի մակարդակը համապատասխանաբար լանտանիդների և ակտինիդների 4f և 5f ուղեծրերում:
Այնուհետև երկրորդ արտաքին էներգիայի մակարդակը (d-ենթամակարդակ) նորից կսկսի կուտակվել՝ կողմնակի ենթախմբերի տարրերի համար՝ 73 Ta 2, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8.18, 32, 32.10, 2, - և, վերջապես, միայն այն բանից հետո, երբ ընթացիկ մակարդակն ամբողջությամբ լցվի տասը էլեկտրոններով, արտաքին p-ենթամակարդակը նորից կլցվի.
86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8:
Շատ հաճախ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը պատկերված է էներգիայի կամ քվանտային բջիջների միջոցով. գրվում են այսպես կոչված գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևեր: Այս նշագրման համար օգտագործվում է հետևյալ նշումը. յուրաքանչյուր քվանտային բջիջ նշանակվում է մեկ բջիջով, որը համապատասխանում է մեկ ուղեծրի. Յուրաքանչյուր էլեկտրոն նշվում է սպինի ուղղությանը համապատասխանող սլաքով: Գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձև գրելիս պետք է հիշել երկու կանոն՝ Պաուլիի սկզբունքը, ըստ որի բջիջում (ուղիղ) չի կարող լինել ավելի քան երկու էլեկտրոն, բայց հակազուգահեռ սպիններով, և Ֆ.Հունդի կանոնը, ըստ որի էլեկտրոնները. զբաղեցնում են ազատ բջիջներ (ուղիղներ) և գտնվում են սկզբում, դրանք մեկ առ մեկ և ունեն նույն պտույտի արժեքը, և միայն դրանից հետո նրանք զուգակցվում են, բայց պտույտները հակառակ ուղղորդվելու են Պաուլիի սկզբունքի համաձայն:
Եզրափակելով, եկեք ևս մեկ անգամ դիտարկենք տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների ցուցադրումը ըստ D.I. Մենդելեևի համակարգի ժամանակաշրջանների: Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի դիագրամները ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխվածությունը էլեկտրոնային շերտերով (էներգիայի մակարդակները): 
Հելիումի ատոմում առաջին էլեկտրոնային շերտը ամբողջական է՝ ունի 2 էլեկտրոն։
Ջրածինը և հելիումը s-տարրեր են, այս ատոմների s-ուղեծրը լցված է էլեկտրոններով:
Երկրորդ շրջանի տարրեր
Երկրորդ շրջանի բոլոր տարրերի համար առաջին էլեկտրոնային շերտը լցվում է, և էլեկտրոնները լրացնում են երկրորդ էլեկտրոնային շերտի e- և p-օրբիտալները՝ համաձայն նվազագույն էներգիայի սկզբունքի (նախ s-, ապա p) և Պաուլի և Հունդի կանոնները (Աղյուսակ 2):
Նեոնի ատոմում երկրորդ էլեկտրոնային շերտը ամբողջական է՝ ունի 8 էլեկտրոն։
Աղյուսակ 2 Երկրորդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
Սեղանի վերջը. 2 
Li, Be - բ-տարրեր.
B, C, N, O, F, Ne-ը p-տարրեր են, այս ատոմներն ունեն p-օրբիտալներ՝ լցված էլեկտրոններով:
Երրորդ շրջանի տարրեր
Երրորդ շրջանի տարրերի ատոմների համար լրացվում են առաջին և երկրորդ էլեկտրոնային շերտերը, ուստի լրացվում է երրորդ էլեկտրոնային շերտը, որում էլեկտրոնները կարող են զբաղեցնել 3s, 3p և 3d ենթամակարդակները (Աղյուսակ 3):
Աղյուսակ 3 Երրորդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
Մագնեզիումի ատոմը լրացնում է իր 3s էլեկտրոնային ուղեծրը։ Na և Mg-s-տարրեր. 
Արգոնի ատոմն իր արտաքին շերտում ունի 8 էլեկտրոն (երրորդ էլեկտրոնային շերտ): Որպես արտաքին շերտ, այն ամբողջական է, բայց ընդհանուր առմամբ երրորդ էլեկտրոնային շերտում, ինչպես արդեն գիտեք, կարող է լինել 18 էլեկտրոն, ինչը նշանակում է, որ երրորդ շրջանի տարրերն ունեն չլրացված 3d ուղեծրեր։
Al-ից Ar-ի բոլոր տարրերը p-տարրեր են: s- և p-տարրերը կազմում են Պարբերական աղյուսակի հիմնական ենթախմբերը:
Չորրորդ էլեկտրոնային շերտը հայտնվում է կալիումի և կալցիումի ատոմներում, և 4s ենթամակարդակը լցված է (Աղյուսակ 4), քանի որ այն ավելի ցածր էներգիա ունի, քան 3d ենթամակարդակը: Չորրորդ շրջանի տարրերի ատոմների գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը պարզեցնելու համար. 1) արգոնի պայմանական գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևը նշանակենք հետևյալ կերպ.
Ար;
2) մենք չենք պատկերի ենթամակարդակներ, որոնք լրացված չեն այս ատոմներում:
Աղյուսակ 4 Չորրորդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
K, Ca - հիմնական ենթախմբերում ընդգրկված s-տարրեր. Sc-ից Zn ատոմներում 3-րդ ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով։ Սրանք Zy տարրեր են: Դրանք ներառված են երկրորդական ենթախմբերում, դրանց ամենաարտաքին էլեկտրոնային շերտը լցված է և դասակարգվում են որպես անցումային տարրեր։
Ուշադրություն դարձրեք քրոմի և պղնձի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքին։ Դրանցում կա մեկ էլեկտրոնի «խափանում» 4-րդից 3-րդ ենթամակարդակներից, ինչը բացատրվում է արդյունքում ստացված Zd 5 և Zd 10 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների ավելի մեծ էներգիայի կայունությամբ. 
Ցինկի ատոմում երրորդ էլեկտրոնային շերտն ավարտված է. նրա մեջ լցված են բոլոր ենթամակարդակները՝ 3s, 3p և 3d՝ ընդհանուր 18 էլեկտրոններով։
Ցինկին հաջորդող տարրերում չորրորդ էլեկտրոնային շերտը՝ 4p-ենթամակարդակը, շարունակում է լցվել. Ga-ից մինչև Kr տարրերը p-տարրեր են: 
Կրիպտոնի ատոմն ունի արտաքին շերտ (չորրորդ), որն ամբողջական է և ունի 8 էլեկտրոն։ Բայց ընդհանուր առմամբ չորրորդ էլեկտրոնային շերտում, ինչպես գիտեք, կարող է լինել 32 էլեկտրոն; Կրիպտոնի ատոմը դեռևս ունի չլրացված 4d և 4f ենթամակարդակներ:
Հինգերորդ շրջանի տարրերի համար ենթամակարդակները լրացվում են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ 5s-> 4d -> 5p։ Եվ կան նաև բացառություններ, որոնք կապված են էլեկտրոնների «խափանման» հետ 41 Nb, 42 MO և այլն:
Վեցերորդ և յոթերորդ շրջաններում հայտնվում են տարրեր, այսինքն՝ տարրեր, որոնցում լրացվում են համապատասխանաբար երրորդ արտաքին էլեկտրոնային շերտի 4f- և 5f-ենթամակարդակները։
4f տարրերը կոչվում են լանտանիդներ:
5f-տարրերը կոչվում են ակտինիդներ:
Վեցերորդ շրջանի տարրերի ատոմներում էլեկտրոնային ենթամակարդակների լրացման կարգը՝ 55 Сs և 56 Ва - 6s տարրեր;
57 La... 6s 2 5d 1 - 5d տարր; 58 Ce - 71 Lu - 4f տարրեր; 72 Hf - 80 Hg - 5d տարրեր; 81 Tl- 86 Rn - 6p-տարրեր. Բայց այստեղ էլ կան տարրեր, որոնցում «խախտվում է» էլեկտրոնային ուղեծրերի լրացման կարգը, ինչը, օրինակ, կապված է կես և ամբողջությամբ լցված f ենթամակարդակների ավելի մեծ էներգիայի կայունության հետ, այսինքն՝ nf 7 և nf 14։ .
Կախված նրանից, թե ատոմի որ ենթամակարդակն է վերջինը լցված էլեկտրոններով, բոլոր տարրերը, ինչպես արդեն հասկացաք, բաժանվում են չորս էլեկտրոնային ընտանիքների կամ բլոկների (նկ. 7):
1) s-Elements; ատոմի արտաքին մակարդակի b-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. s-տարրերը ներառում են ջրածին, հելիում և I և II խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր.
2) p-տարրեր; ատոմի արտաքին մակարդակի p-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. p տարրերը ներառում են III-VIII խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր;
3) դ-տարրեր; Ատոմի նախնական արտաքին մակարդակի d-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. d-տարրերը ներառում են I-VIII խմբերի երկրորդական ենթախմբերի տարրեր, այսինքն՝ s- և p-տարրերի միջև տեղակայված խոշոր ժամանակաշրջանների մի քանի տասնամյակների տարրեր: Դրանք նաև կոչվում են անցումային տարրեր.
4) f-տարրեր, ատոմի երրորդ արտաքին մակարդակի f-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. դրանք ներառում են լանթանիդներ և ակտինիդներ:
1. Ի՞նչ կլիներ, եթե Պաուլիի սկզբունքը չպահպանվեր:
2. Ի՞նչ կլիներ, եթե Հունդի կանոնը չհետևեր:
3. Կազմե՛ք հետևյալ քիմիական տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի, էլեկտրոնային բանաձևերի և գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերի գծապատկերներ՝ Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Pa:
4. Գրի՛ր թիվ 110 տարրի էլեկտրոնային բանաձեւը՝ օգտագործելով ազնիվ գազի համապատասխան խորհրդանիշը:
Դասի բովանդակությունը դասի նշումներաջակցող շրջանակային դասի ներկայացման արագացման մեթոդներ ինտերակտիվ տեխնոլոգիաներ Պրակտիկա առաջադրանքներ և վարժություններ ինքնաստուգման սեմինարներ, թրեյնինգներ, դեպքեր, քվեստներ տնային առաջադրանքների քննարկման հարցեր հռետորական հարցեր ուսանողներից Նկարազարդումներ աուդիո, տեսահոլովակներ և մուլտիմեդիալուսանկարներ, նկարներ, գրաֆիկա, աղյուսակներ, դիագրամներ, հումոր, անեկդոտներ, կատակներ, կոմիքսներ, առակներ, ասացվածքներ, խաչբառեր, մեջբերումներ Հավելումներ վերացականներհոդվածների հնարքներ հետաքրքրասեր օրորոցների համար դասագրքեր հիմնական և տերմինների լրացուցիչ բառարան այլ Դասագրքերի և դասերի կատարելագործումուղղել դասագրքի սխալներըԴասագրքի հատվածի թարմացում, դասում նորարարության տարրեր, հնացած գիտելիքների փոխարինում նորերով. Միայն ուսուցիչների համար կատարյալ դասեր օրացուցային պլանմեկ տարով ուղեցույցներքննարկման ծրագրեր Ինտեգրված դասերՔիմիական նյութերն այն են, ինչից կազմված է մեզ շրջապատող աշխարհը:
Յուրաքանչյուր քիմիական նյութի հատկությունները բաժանվում են երկու տեսակի՝ քիմիական, որը բնութագրում է այլ նյութեր ձևավորելու նրա կարողությունը և ֆիզիկական, որոնք օբյեկտիվորեն դիտարկվում են և կարող են դիտարկվել քիմիական փոխակերպումներից մեկուսացված։ Օրինակ, նյութի ֆիզիկական հատկություններն են նրա ագրեգացման վիճակը (պինդ, հեղուկ կամ գազային), ջերմային հաղորդունակությունը, ջերմային հզորությունը, լուծելիությունը տարբեր միջավայրերում (ջուր, սպիրտ և այլն), խտությունը, գույնը, համը և այլն։
Որոշների վերափոխումները քիմիական նյութերայլ նյութերում կոչվում են քիմիական երևույթներ կամ քիմիական ռեակցիաներ։ Հարկ է նշել, որ կան նաև ֆիզիկական երևույթներ, որոնք ակնհայտորեն ուղեկցվում են որոշ փոփոխություններով ֆիզիկական հատկություններնյութեր՝ առանց այլ նյութերի վերածվելու. Ֆիզիկական երևույթները, օրինակ, ներառում են սառույցի հալվելը, ջրի սառեցումը կամ գոլորշիացումը և այլն։
Այն, որ ցանկացած գործընթացի ժամանակ առաջանում է քիմիական երեւույթ, կարելի է եզրակացնել՝ դիտարկելով բնորոշ հատկանիշներ քիմիական ռեակցիաներ, ինչպիսիք են գույնի փոփոխությունը, նստվածքը, գազի էվոլյուցիան, ջերմությունը և/կամ լույսը:
Օրինակ, քիմիական ռեակցիաների առաջացման մասին եզրակացություն կարելի է անել՝ դիտարկելով.
Ջուրը եռացնելու ժամանակ նստվածքի առաջացում, որն առօրյա կյանքում կոչվում է մասշտաբ;
Ջերմության և լույսի արտազատում, երբ կրակը այրվում է.
Օդի մեջ թարմ խնձորի կտրվածքի գույնի փոփոխություն;
Խմորի խմորման ժամանակ գազի պղպջակների առաջացում և այլն։
Նյութի ամենափոքր մասնիկները, որոնք քիմիական ռեակցիաների ընթացքում գործնականում չեն փոխվում, այլ միայն նոր ձևով են կապվում միմյանց հետ, կոչվում են ատոմներ:
Նյութի նման միավորների գոյության գաղափարն առաջացել է դեռևս Հին Հունաստանհին փիլիսոփաների մտքում, որն իրականում բացատրում է «ատոմ» տերմինի ծագումը, քանի որ «ատոմոսը» հունարենից բառացիորեն թարգմանաբար նշանակում է «անբաժանելի»:
Այնուամենայնիվ, հակառակ հին հույն փիլիսոփաների գաղափարին, ատոմները նյութի բացարձակ նվազագույնը չեն, այսինքն. նրանք իրենք ունեն բարդ կառուցվածք։
Յուրաքանչյուր ատոմ բաղկացած է այսպես կոչված ենթաատոմային մասնիկներից՝ պրոտոններից, նեյտրոններից և էլեկտրոններից, որոնք համապատասխանաբար նշանակվում են p +, n o և e - նշաններով: Օգտագործված նշման վերնագիրը ցույց է տալիս, որ պրոտոնն ունի միավոր դրական լիցք, էլեկտրոնը՝ միավոր բացասական լիցք, իսկ նեյտրոնը լիցք չունի։
Ինչ վերաբերում է ատոմի որակական կառուցվածքին, ապա յուրաքանչյուր ատոմում բոլոր պրոտոնները և նեյտրոնները կենտրոնացած են, այսպես կոչված, միջուկում, որի շուրջ էլեկտրոնները կազմում են էլեկտրոնային թաղանթ։
Պրոտոնն ու նեյտրոնն ունեն գրեթե նույն զանգվածները, այսինքն. m p ≈ m n, իսկ էլեկտրոնի զանգվածը գրեթե 2000 անգամ փոքր է նրանցից յուրաքանչյուրի զանգվածից, այսինքն. m p /m e ≈ m n /m e ≈ 2000 թ.
Քանի որ ատոմի հիմնական հատկությունը նրա էլեկտրական չեզոքությունն է, իսկ մեկ էլեկտրոնի լիցքը հավասար է մեկ պրոտոնի լիցքին, սրանից կարելի է եզրակացնել, որ ցանկացած ատոմում էլեկտրոնների թիվը հավասար է պրոտոնների թվին։
Օրինակ՝ ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս ատոմների հնարավոր կազմը.
Նույն միջուկային լիցքով ատոմների տեսակը, այսինքն. իրենց միջուկներում նույն քանակությամբ պրոտոններով կոչվում է քիմիական տարր: Այսպիսով, վերը նշված աղյուսակից կարող ենք եզրակացնել, որ ատոմ 1-ը և ատոմ 2-ը պատկանում են մեկ քիմիական տարրի, իսկ ատոմ 3-ը և ատոմ4-ը՝ մեկ այլ քիմիական տարրի:
Յուրաքանչյուր քիմիական տարր ունի իր անունն ու անհատական խորհրդանիշը, որը կարդացվում է որոշակի ձևով։ Այսպիսով, օրինակ, ամենապարզ քիմիական տարրը, որի ատոմները միջուկում պարունակում են միայն մեկ պրոտոն, կոչվում է «ջրածին» և նշվում է «H» նշանով, որը կարդացվում է որպես «մոխիր», իսկ քիմիական տարրը՝ +7 միջուկային լիցքը (այսինքն՝ պարունակում է 7 պրոտոն)՝ «ազոտ», ունի «N» նշանը, որը կարդացվում է որպես «en»:
Ինչպես տեսնում եք վերը նշված աղյուսակից, մեկ քիմիական տարրի ատոմները կարող են տարբերվել իրենց միջուկներում նեյտրոնների քանակով:
Ատոմները, որոնք պատկանում են միևնույն քիմիական տարրին, բայց ունեն տարբեր քանակի նեյտրոններ և արդյունքում՝ զանգված, կոչվում են իզոտոպներ։
Օրինակ՝ ջրածին քիմիական տարրն ունի երեք իզոտոպ՝ 1 H, 2 H և 3 H: H խորհրդանիշի վերևում գտնվող 1, 2 և 3 ցուցանիշները նշանակում են նեյտրոնների և պրոտոնների ընդհանուր թիվը: Նրանք. Իմանալով, որ ջրածինը քիմիական տարր է, որը բնութագրվում է նրանով, որ նրա ատոմների միջուկներում կա մեկ պրոտոն, կարող ենք եզրակացնել, որ 1 H իզոտոպում ընդհանրապես նեյտրոններ չկան (1-1 = 0). 2 H իզոտոպը՝ 1 նեյտրոն (2-1=1), իսկ 3 H իզոտոպում՝ երկու նեյտրոն (3-1=2): Քանի որ, ինչպես արդեն նշվեց, նեյտրոնը և պրոտոնը ունեն նույն զանգվածները, և էլեկտրոնի զանգվածը նրանց համեմատ աննշանորեն փոքր է, դա նշանակում է, որ 2 H իզոտոպը գրեթե երկու անգամ ավելի ծանր է, քան 1 H իզոտոպը, իսկ 3-ը. H իզոտոպը նույնիսկ երեք անգամ ավելի ծանր է: Ջրածնի իզոտոպների զանգվածներում այդքան մեծ ցրվածության պատճառով 2 H և 3 H իզոտոպներին նույնիսկ առանձին առանձին անուններ և նշաններ են շնորհվել, ինչը բնորոշ չէ որևէ այլ քիմիական տարրի։ 2H իզոտոպը ստացել է դեյտերիում անվանումը և տրվել է D նշանը, իսկ 3H իզոտոպին տրվել է տրիտիում անունը և տրվել է T նշանը։
Եթե պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածը վերցնենք մեկ, և անտեսենք էլեկտրոնի զանգվածը, իրականում վերին ձախ ինդեքսը, բացի ատոմի պրոտոնների և նեյտրոնների ընդհանուր թվից, կարելի է համարել նրա զանգվածը, և հետևաբար. այս ցուցանիշը կոչվում է զանգվածային համարըև նշանակվում են A նշանով: Քանի որ պրոտոնները պատասխանատու են ցանկացած ատոմի միջուկի լիցքի համար, և յուրաքանչյուր պրոտոնի լիցքը պայմանականորեն համարվում է հավասար +1, ապա միջուկում պրոտոնների թիվը կոչվում է լիցքի թիվ (Z ) Ատոմում նեյտրոնների թիվը N նշանակելով՝ զանգվածային թվի, լիցքի թվի և նեյտրոնների թվի միջև կապը մաթեմատիկորեն կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.
Ժամանակակից հասկացությունների համաձայն էլեկտրոնն ունի երկակի (մասնիկ-ալիքային) բնույթ։ Այն ունի և՛ մասնիկի, և՛ ալիքի հատկություններ: Ինչպես մասնիկը, էլեկտրոնն ունի զանգված և լիցք, բայց միևնույն ժամանակ էլեկտրոնների հոսքը, ինչպես ալիքը, բնութագրվում է դիֆրակցիայի ունակությամբ։
Ատոմում էլեկտրոնի վիճակը նկարագրելու համար օգտագործվում են քվանտային մեխանիկայի հասկացությունները, որոնց համաձայն էլեկտրոնը չունի շարժման կոնկրետ հետագիծ և կարող է տեղակայվել տարածության ցանկացած կետում, բայց տարբեր հավանականություններով։
Միջուկի շուրջ տարածության այն հատվածը, որտեղ առավել հավանական է էլեկտրոն գտնելը կոչվում է ատոմային ուղեծր:
Ատոմային ուղեծրը կարող է ունենալ տարբեր ձևեր, չափը և կողմնորոշումը։ Ատոմային ուղեծիրը կոչվում է նաև էլեկտրոնային ամպ։
Գրաֆիկորեն, մեկ ատոմային ուղեծրը սովորաբար նշվում է որպես քառակուսի բջիջ.
Քվանտային մեխանիկա ունի չափազանց բարդ մաթեմատիկական ապարատ, հետևաբար դպրոցական քիմիայի դասընթացի շրջանակներում դիտարկվում են միայն քվանտային մեխանիկական տեսության հետևանքները։
Ըստ այդ հետևանքների՝ ցանկացած ատոմային ուղեծր և նրանում տեղակայված էլեկտրոնն ամբողջությամբ բնութագրվում են 4 քվանտային թվերով։
- Հիմնական քվանտային թիվը՝ n, որոշում է էլեկտրոնի ընդհանուր էներգիան տվյալ ուղեծրում։ Հիմնական քվանտային թվի արժեքների միջակայքը՝ բոլորը ամբողջ թվեր, այսինքն. n = 1,2,3,4, 5 և այլն:
- Ուղեծրային քվանտային թիվը - l - բնութագրում է ատոմային ուղեծրի ձևը և կարող է վերցնել ցանկացած ամբողջ արժեք 0-ից մինչև n-1, որտեղ n-ը, հիշեցնենք, հիմնական քվանտային թիվն է:
l = 0 ուղեծրերը կոչվում են ս- ուղեծրեր. s-Օրբիտալները գնդաձև են և տարածության մեջ չունեն ուղղորդվածություն.
l = 1 ուղեծրերը կոչվում են էջ- ուղեծրեր. Այս ուղեծրերն ունեն եռաչափ ութի ձև, այսինքն. ձև, որը ստացվում է ութ գործիչը սիմետրիայի առանցքի շուրջ պտտելով և արտաքուստ համր է հիշեցնում.
l = 2 ունեցող ուղեծրերը կոչվում են դ- ուղեծրերև l = 3-ով – զ- ուղեծրեր. Նրանց կառուցվածքը շատ ավելի բարդ է։
3) Մագնիսական քվանտային թիվը – m l – որոշում է կոնկրետ ատոմային ուղեծրի տարածական կողմնորոշումը և արտահայտում է ուղեծրի անկյունային իմպուլսի պրոյեկցիան դեպի ուղղությամբ. մագնիսական դաշտը. Մագնիսական քվանտային թիվը m l համապատասխանում է ուղեծրի կողմնորոշմանը արտաքին մագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտորի ուղղության նկատմամբ և կարող է վերցնել ցանկացած ամբողջ արժեք –l-ից մինչև +l, ներառյալ 0-ը, այսինքն. ընդհանուր հնարավոր արժեքներհավասար է (2լ+1): Այսպիսով, օրինակ, l = 0 մ լ = 0 (մեկ արժեք), l = 1 մ լ = -1, 0, +1 (երեք արժեք), l = 2 մ լ = -2, -1, 0, + 1, +2 (մագնիսական քվանտային թվի հինգ արժեք) և այլն:
Այսպիսով, օրինակ, p-orbitals, i.e. l = 1 ուղեծրային քվանտային թվով ուղեծրերը, որոնք ունեն «ութի եռաչափ գործչի» ձև, համապատասխանում են մագնիսական քվանտային թվի երեք արժեքներին (-1, 0, +1), որն իր հերթին. համապատասխանում են տարածության մեջ միմյանց ուղղահայաց երեք ուղղությունների.
4) Սպինի քվանտային թիվը (կամ պարզապես սպին) - m s - կարող է պայմանականորեն պատասխանատու համարվել ատոմում էլեկտրոնի պտտման ուղղության համար, այն կարող է արժեքներ ընդունել: Տարբեր պտույտներով էլեկտրոնները նշվում են ուղղահայաց սլաքներով, որոնք ուղղված են տարբեր ուղղություններով՝ ↓ և ։
Ատոմի բոլոր ուղեծրերի բազմությունը, որոնք ունեն նույն հիմնական քվանտային թիվը, կոչվում է էներգիայի մակարդակ կամ էլեկտրոնային թաղանթ: Ցանկացած կամայական էներգիայի մակարդակ որոշ n թվով բաղկացած է n 2 ուղեծրից:
Հիմնական քվանտային թվի և ուղեծրային քվանտային թվի նույն արժեքներով ուղեծրերի հավաքածուն ներկայացնում է էներգիայի ենթամակարդակ:
Յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակ, որը համապատասխանում է n հիմնական քվանտային թվին, պարունակում է n ենթամակարդակներ։ Իր հերթին, l ուղեծրային քվանտային թվով յուրաքանչյուր էներգիայի ենթամակարդակ բաղկացած է (2l+1) ուղեծրերից։ Այսպիսով, s ենթամակարդակը բաղկացած է մեկ s ուղեծրից, p ենթամակարդակը բաղկացած է երեք p ուղեծրից, d ենթամակարդակը բաղկացած է հինգ d ուղեծրից, իսկ f ենթամակարդակը բաղկացած է յոթ f ուղեծրից։ Քանի որ, ինչպես արդեն նշվեց, մեկ ատոմային ուղեծրը հաճախ նշվում է մեկ քառակուսի բջիջով, s-, p-, d- և f-ենթամակարդակները գրաֆիկորեն կարող են ներկայացվել հետևյալ կերպ.
Յուրաքանչյուր ուղեծր համապատասխանում է n, l և m l երեք քվանտային թվերի առանձին խստորեն սահմանված բազմությանը:
Էլեկտրոնների բաշխումը ուղեծրերի միջև կոչվում է էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա:
Ատոմային ուղեծրերի էլեկտրոններով լրացումը տեղի է ունենում երեք պայմանի համաձայն.
- Նվազագույն էներգիայի սկզբունքըԷլեկտրոնները լրացնում են ուղեծրերը՝ սկսած էներգիայի ամենացածր ենթամակարդակից: Ենթամակարդակների հաջորդականությունը իրենց էներգիաների մեծացման կարգով հետևյալն է՝ 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;
Էլեկտրոնային ենթամակարդակների լրացման այս հաջորդականությունը հիշելը հեշտացնելու համար շատ հարմար է հետևյալ գրաֆիկական նկարազարդումը.
- Պաուլիի սկզբունքըՅուրաքանչյուր ուղեծր կարող է պարունակել ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն:
Եթե ուղեծրում մեկ էլեկտրոն կա, ապա այն կոչվում է չզույգված, իսկ եթե երկուսը, ապա դրանք կոչվում են էլեկտրոնային զույգ։
- Հունդի կանոնԱտոմի ամենակայուն վիճակն այն վիճակն է, երբ մեկ ենթամակարդակի սահմաններում ատոմն ունի չզույգված էլեկտրոնների առավելագույն հնարավոր քանակը: Ատոմի այս ամենակայուն վիճակը կոչվում է հիմնական վիճակ։
Փաստորեն, վերը նշվածը նշանակում է, որ, օրինակ, 1-ին, 2-րդ, 3-րդ և 4-րդ էլեկտրոնների տեղադրումը p-ենթամակարդակի երեք ուղեծրերում կիրականացվի հետևյալ կերպ.
Ատոմային ուղեծրերի լիցքավորումը ջրածնից, որն ունի 1 լիցքաթիվ, կրիպտոն (Kr), 36 լիցքավորմամբ, կկատարվի հետևյալ կերպ.
Ատոմային ուղեծրերի լրացման կարգի նման ներկայացումը կոչվում է էներգետիկ դիագրամ։ Առանձին տարրերի էլեկտրոնային դիագրամների հիման վրա հնարավոր է գրել դրանց այսպես կոչված էլեկտրոնային բանաձեւերը (կոնֆիգուրացիաները): Այսպիսով, օրինակ, 15 պրոտոն ունեցող տարր և, որպես հետևանք, 15 էլեկտրոն, այսինքն. ֆոսֆորը (P) կունենա հետևյալ էներգետիկ դիագրամը.
Երբ փոխարկվում է էլեկտրոնային բանաձևի, ֆոսֆորի ատոմը կունենա հետևյալ ձևը.
15 P = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
Ենթամակարդակի խորհրդանիշից ձախ նորմալ չափի համարները ցույց են տալիս էներգիայի մակարդակի թիվը, իսկ ենթամակարդակի խորհրդանիշից աջ կողմում գտնվող վերնագրերը՝ համապատասխան ենթամակարդակի էլեկտրոնների թիվը:
Ստորև բերված են պարբերական աղյուսակի առաջին 36 տարրերի էլեկտրոնային բանաձևերը D.I. Մենդելեևը.
| ժամանակաշրջան | Հոդ. | խորհրդանիշ | Անուն | էլեկտրոնային բանաձեւ |
| Ի | 1 | Հ | ջրածինը | 1s 1 |
| 2 | Նա | հելիում | 1s 2 | |
| II | 3 | Լի | լիթիում | 1s 2 2s 1 |
| 4 | Լինել | բերիլիում | 1s 2 2s 2 | |
| 5 | Բ | բոր | 1s 2 2s 2 2p 1 | |
| 6 | Գ | Ածխածին | 1s 2 2s 2 2p 2 | |
| 7 | Ն | ազոտ | 1s 2 2s 2 2p 3 | |
| 8 | Օ | թթվածին | 1s 2 2s 2 2p 4 | |
| 9 | Ֆ | ֆտորին | 1s 2 2s 2 2p 5 | |
| 10 | Նե | նեոնային | 1s 2 2s 2 2p 6 | |
| III | 11 | Նա | նատրիում | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 |
| 12 | Մգ | մագնեզիում | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 | |
| 13 | Ալ | ալյումին | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 | |
| 14 | Սի | սիլիցիում | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 | |
| 15 | Պ | ֆոսֆոր | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 | |
| 16 | Ս | ծծումբ | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 | |
| 17 | Cl | քլորին | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 | |
| 18 | Ար | արգոն | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 | |
| IV | 19 | Կ | կալիում | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 |
| 20 | Ք.ա | կալցիում | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 | |
| 21 | գիտ | սկանդիում | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 | |
| 22 | Թի | տիտան | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2 | |
| 23 | Վ | վանադիում | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 | |
| 24 | Քր | քրոմ | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 այստեղ մենք դիտարկում ենք մեկ էլեկտրոնի ցատկը սվրա դենթամակարդակ | |
| 25 | Մն | մանգան | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5 | |
| 26 | Ֆե | երկաթ | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 | |
| 27 | Ընկ | կոբալտ | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7 | |
| 28 | Նի | նիկել | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8 | |
| 29 | Cu | պղինձ | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 այստեղ մենք դիտարկում ենք մեկ էլեկտրոնի ցատկը սվրա դենթամակարդակ | |
| 30 | Zn | ցինկ | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 | |
| 31 | Գա | գալիում | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 1 | |
| 32 | Գե | գերմանիա | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2 | |
| 33 | Ինչպես | մկնդեղ | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3 | |
| 34 | Սե | սելեն | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4 | |
| 35 | Եղբ | բրոմ | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 | |
| 36 | Քր | կրիպտոն | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 |
Ինչպես արդեն նշվեց, իրենց հիմնական վիճակում ատոմային ուղեծրերում էլեկտրոնները տեղակայված են նվազագույն էներգիայի սկզբունքով։ Սակայն ատոմի հիմնական վիճակում գտնվող դատարկ p-օրբիտալների առկայության դեպքում, հաճախ, նրան ավելորդ էներգիա հաղորդելով, ատոմը կարող է փոխանցվել այսպես կոչված գրգռված վիճակի։ Օրինակ, բորի ատոմն իր հիմնական վիճակում ունի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա և էներգիայի դիագրամ հետևյալ ձևի.
5 B = 1s 2 2s 2 2p 1
Եվ հուզված վիճակում (*), այսինքն. Երբ որոշ էներգիա փոխանցվում է բորի ատոմին, նրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան և էներգիայի դիագրամը կունենան հետևյալ տեսքը.
5 B* = 1s 2 2s 1 2p 2
Կախված նրանից, թե ատոմում որ ենթամակարդակն է լրացվում վերջինը, քիմիական տարրերը բաժանվում են s, p, d կամ f:
Աղյուսակում գտնելով s, p, d և f տարրերը Դ.Ի. Մենդելեև.
- S-տարրերն ունեն վերջին s-ենթամակարդակը, որը պետք է լրացվի: Այս տարրերը ներառում են I և II խմբերի հիմնական (աղյուսակի բջիջի ձախ կողմում) ենթախմբերի տարրերը:
- p-տարրերի համար լրացվում է p-ենթամակարդակը: p-տարրերը ներառում են յուրաքանչյուր շրջանի վերջին վեց տարրերը, բացառությամբ առաջին և յոթերորդ, ինչպես նաև III-VIII խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր։
- d-տարրերը գտնվում են s- և p-տարրերի միջև մեծ ժամանակահատվածներում:
- f-տարրերը կոչվում են լանթանիդներ և ակտինիդներ: Դրանք թվարկված են D.I. աղյուսակի ներքևում: Մենդելեևը.
6.6. Քրոմի, պղնձի և որոշ այլ տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի առանձնահատկությունները
Եթե ուշադիր նայեիք Հավելված 4-ը, հավանաբար նկատեցիք, որ որոշ տարրերի ատոմների դեպքում ուղեծրերը էլեկտրոններով լցնելու հաջորդականությունը խախտված է։ Երբեմն այդ խախտումները կոչվում են «բացառություններ», բայց դա այդպես չէ. Բնության օրենքներից բացառություններ չկան:
Այս խանգարումով առաջին տարրը քրոմն է։ Եկեք մանրամասն նայենք դրա էլեկտրոնային կառուցվածքին (նկ. 6.16 Ա) Քրոմի ատոմն ունի 4 ս-Կա ոչ թե երկու ենթամակարդակներ, ինչպես կարելի է ակնկալել, այլ միայն մեկ էլեկտրոն: Բայց 3-ին դ- Ենթամակարդակը ունի հինգ էլեկտրոն, բայց այս ենթամակարդակը լրացվում է 4-ից հետո ս-ենթամակարդակ (տես նկ. 6.4): Հասկանալու համար, թե ինչու է դա տեղի ունենում, եկեք տեսնենք, թե ինչ էլեկտրոնային ամպեր են 3-ը դ- այս ատոմի ենթամակարդակը:
Հինգից յուրաքանչյուրը 3 դ-ամպերն այս դեպքում ձևավորվում են մեկ էլեկտրոնի միջոցով: Ինչպես արդեն գիտեք այս գլխի 4-րդ կետից, այդպիսի հինգ էլեկտրոնների ընդհանուր էլեկտրոնային ամպն ունի գնդաձև ձև կամ, ինչպես ասում են, գնդաձև սիմետրիկ: Ըստ տարբեր ուղղություններով էլեկտրոնային խտության բաշխման բնույթի՝ այն նման է 1-ի ս-ԷՕ. Այն ենթամակարդակի էներգիան, որի էլեկտրոնները կազմում են նման ամպ, պարզվում է, որ ավելի քիչ է, քան պակաս սիմետրիկ ամպի դեպքում։ Այս դեպքում ուղեծրի էներգիան 3 է դ-ենթամակարդակը հավասար է էներգիայի 4 ս- ուղեծրեր. Երբ համաչափությունը խախտվում է, օրինակ, երբ հայտնվում է վեցերորդ էլեկտրոնը, ուղեծրերի էներգիան 3 է. դ- Ենթամակարդակը կրկին դառնում է ավելի մեծ, քան էներգիան 4 ս- ուղեծրեր. Հետևաբար, մանգանի ատոմը կրկին երկրորդ էլեկտրոն ունի 4-ում ս-ԱՕ.
Ցանկացած ենթամակարդակի ընդհանուր ամպը, որը լցված է էլեկտրոններով կիսով չափ կամ ամբողջությամբ, ունի գնդաձև համաչափություն: Էներգիայի նվազումն այս դեպքերում ընդհանուր բնույթ ունի և կախված չէ նրանից, թե որևէ ենթամակարդակ կիսով չափ կամ ամբողջությամբ լցված է էլեկտրոններով։ Եվ եթե այո, ապա հաջորդ խախտումը պետք է փնտրենք այն ատոմում, որի էլեկտրոնային թաղանթում իններորդը վերջինն է «ժամանում». դ- էլեկտրոն. Իրոք, պղնձի ատոմն ունի 3 դ-ենթամակարդակն ունի 10 էլեկտրոն, իսկ 4 ս- միայն մեկ ենթամակարդակ (Նկար 6.16 բ).
Ամբողջությամբ կամ կիսով չափ լրացված ենթամակարդակի ուղեծրերի էներգիայի նվազումը առաջացնում է մի շարք կարևոր քիմիական երևույթներ, որոնցից մի քանիսին կծանոթանաք։
6.7. Արտաքին և վալենտային էլեկտրոններ, ուղեծրեր և ենթամակարդակներ
Քիմիայում մեկուսացված ատոմների հատկությունները, որպես կանոն, չեն ուսումնասիրվում, քանի որ գրեթե բոլոր ատոմները, երբ տարբեր նյութերի մաս են կազմում, քիմիական կապեր են կազմում։ Քիմիական կապերն առաջանում են ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների փոխազդեցությունից։ Բոլոր ատոմների համար (բացի ջրածնից) ոչ բոլոր էլեկտրոններն են մասնակցում քիմիական կապերի առաջացմանը՝ բորն ունի հինգ էլեկտրոնից երեքը, ածխածինը վեցից չորսը, իսկ, օրինակ, բարիումը հիսունվեցից երկուսը։ Այս «ակտիվ» էլեկտրոնները կոչվում են վալենտային էլեկտրոններ.
Վալենտային էլեկտրոնները երբեմն շփոթվում են արտաքինէլեկտրոններ, բայց սա նույնը չէ:
Արտաքին էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպերն ունեն առավելագույն շառավիղ (և հիմնական քվանտային թվի առավելագույն արժեքը):
Հենց արտաքին էլեկտրոններն են առաջին հերթին մասնակցում կապերի ձևավորմանը, թեկուզ միայն այն պատճառով, որ երբ ատոմները մոտենում են միմյանց, առաջին հերթին շփվում են այդ էլեկտրոնների կողմից ձևավորված էլեկտրոնային ամպերը։ Բայց դրանց հետ մեկտեղ որոշ էլեկտրոններ նույնպես կարող են մասնակցել կապի առաջացմանը։ նախնական արտաքին(նախավերջին) շերտ, բայց միայն այն դեպքում, եթե նրանք ունեն էներգիա, որը շատ չի տարբերվում արտաքին էլեկտրոնների էներգիայից: Ատոմի երկու էլեկտրոններն էլ վալենտային էլեկտրոններ են։ (Լանթանիդներում և ակտինիդներում նույնիսկ որոշ «արտաքին» էլեկտրոններ վալենտ են)
Վալենտային էլեկտրոնների էներգիան շատ ավելի մեծ է, քան ատոմի մյուս էլեկտրոնների էներգիան, իսկ վալենտային էլեկտրոնները էներգիայով զգալիորեն ավելի քիչ են տարբերվում միմյանցից։
Արտաքին էլեկտրոնները միշտ վալենտային էլեկտրոններ են միայն այն դեպքում, եթե ատոմն ընդհանրապես կարող է քիմիական կապեր ստեղծել: Այսպիսով, հելիումի ատոմի երկու էլեկտրոններն էլ արտաքին են, բայց դրանք չեն կարող անվանվել վալենտական, քանի որ հելիումի ատոմն ընդհանրապես որևէ քիմիական կապ չի ստեղծում։
Վալենտային էլեկտրոնները զբաղեցնում են վալենտային ուղեծրեր, որոնք իրենց հերթին ձևավորվում են վալենտային ենթամակարդակներ.
Որպես օրինակ, դիտարկենք երկաթի ատոմը, որի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան ներկայացված է Նկ. 6.17. Երկաթի ատոմի էլեկտրոններից առավելագույն հիմնական քվանտային թիվը ( n= 4) ունեն ընդամենը երկու 4 ս- էլեկտրոն. Հետևաբար, դրանք այս ատոմի արտաքին էլեկտրոններն են։ Երկաթի ատոմի արտաքին ուղեծրերը բոլորն էլ ունեն ուղեծրեր n= 4, իսկ արտաքին ենթամակարդակները բոլոր ենթամակարդակներն են, որոնք ձևավորվել են այս ուղեծրերով, այսինքն՝ 4 ս-,
4էջ-, 4դ- և 4 զ-EPU.
Արտաքին էլեկտրոնները միշտ վալենտային էլեկտրոններ են, հետևաբար 4 ս-Երկաթի ատոմի էլեկտրոնները վալենտային էլեկտրոններ են: Իսկ եթե այո, ապա 3 դ-Մի փոքր ավելի մեծ էներգիա ունեցող էլեկտրոնները նույնպես վալենտային էլեկտրոններ կլինեն: Երկաթի ատոմի արտաքին մակարդակում, բացի լցված 4 ս-ԱՕ դեռ 4 ազատ կա էջ-, 4դ- և 4 զ-ԱՕ. Բոլորն էլ արտաքին են, բայց միայն 4-ն են վալենտային Ռ-AO, քանի որ մնացած ուղեծրերի էներգիան շատ ավելի մեծ է, և այդ ուղեծրերում էլեկտրոնների հայտնվելը ձեռնտու չէ երկաթի ատոմին:
Այսպիսով, երկաթի ատոմը
արտաքին էլեկտրոնային մակարդակ – չորրորդ,
արտաքին ենթամակարդակներ – 4 ս-, 4էջ-, 4դ- և 4 զ- EPU,
արտաքին ուղեծրեր - 4 ս-, 4էջ-, 4դ- և 4 զ-ԱՕ,
արտաքին էլեկտրոններ - երկու 4 ս-էլեկտրոն (4 ս 2),
արտաքին էլեկտրոնային շերտ – չորրորդ,
արտաքին էլեկտրոնային ամպ – 4 ս-ԷՕ
վալենտային ենթամակարդակներ – 4 ս-, 4էջ- և 3 դ- EPU,
վալենտային ուղեծրեր – 4 ս-, 4էջ- և 3 դ-ԱՕ,
վալենտային էլեկտրոններ – երկու 4 ս-էլեկտրոն (4 ս 2) և վեց 3 դէլեկտրոններ (3 դ 6).
Վալենտային ենթամակարդակները կարող են մասամբ կամ ամբողջությամբ լցվել էլեկտրոններով, կամ կարող են մնալ ամբողջովին ազատ։ Քանի որ միջուկային լիցքը մեծանում է, բոլոր ենթամակարդակների էներգիայի արժեքները նվազում են, բայց էլեկտրոնների միմյանց հետ փոխազդեցության պատճառով տարբեր ենթամակարդակների էներգիան նվազում է տարբեր «արագություններով»: Էներգիան ամբողջությամբ լցված է դ- Եվ զ- Ենթամակարդակներն այնքան են նվազում, որ դադարում են լինել վալենտ:
Որպես օրինակ դիտարկենք տիտանի և մկնդեղի ատոմները (նկ. 6.18):
Տիտանի ատոմի դեպքում 3 դ-EPU-ն միայն մասամբ է լցված էլեկտրոններով, և դրա էներգիան ավելի մեծ է, քան էներգիան 4 ս-EPU և 3 դ-էլեկտրոնները վալենտ են: Արսենի ատոմն ունի 3 դ-EPU-ն ամբողջությամբ լցված է էլեկտրոններով, և դրա էներգիան զգալիորեն փոքր է 4-ի էներգիայից ս-EPU, և հետևաբար 3 դ-էլեկտրոնները վալենտ չեն:
Բերված օրինակներում մենք վերլուծել ենք վալենտային էլեկտրոնների կոնֆիգուրացիատիտանի և մկնդեղի ատոմներ.
Ատոմի վալենտային էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան պատկերված է այսպես վալենտային էլեկտրոնի բանաձև, կամ ձևով Վալենտային ենթամակարդակների էներգիայի դիագրամ.
ՎԱԼԵՆՍԱԿԱՆ ԷԼԵԿՏՐՈՆՆԵՐ, ԱՐՏԱՔԻՆ ԷԼԵԿՏՐՈՆՆԵՐ, VALENCE EPU, VALENCE AO, VALENCE ELECTRON CONFIGURATION OF AN ATOM, VALENCE ELECTRON FORMULA, VALENCE ELECTRON FORMULA, VALENCE EPU DIGRAM:
1. Ձեր կազմած էներգետիկ դիագրամների վրա և Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar ատոմների ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևերում նշե՛ք արտաքին և վալենտային էլեկտրոնները։ Գրե՛ք այս ատոմների վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերը: Էներգետիկ դիագրամների վրա առանձնացրեք վալենտային ենթամակարդակների էներգետիկ դիագրամներին համապատասխանող մասերը։
2. Ի՞նչ ընդհանուր բան ունեն ատոմների էլեկտրոնային կազմաձևերը. ա) Li և Na, B և Al, O և S, Ne և Ar; բ) Zn և Mg, Sc և Al, Cr և S, Ti և Si; գ) H և He, Li և O, K և Kr, Sc և Ga: Որոնք են նրանց տարբերությունները
3. Քանի՞ վալենտային ենթամակարդակներ կան յուրաքանչյուր տարրի ատոմի էլեկտրոնային թաղանթում՝ ա) ջրածին, հելիում և լիթիում, բ) ազոտ, նատրիում և ծծումբ, գ) կալիում, կոբալտ և գերմանիում։
4. Քանի՞ վալենտային օրբիտալ է ամբողջությամբ լցված ա) բորում, բ) ֆտորում, գ) նատրիումի ատոմում:
5. Քանի՞ ուղեծիր ունի չզույգված էլեկտրոնով ատոմը՝ ա) բոր, բ) ֆտոր, գ) երկաթ.
6. Քանի՞ ազատ արտաքին ուղեծիր ունի մանգանի ատոմը: Քանի՞ ազատ վալենտներ:
7. Հաջորդ դասի համար պատրաստեք թղթի շերտ 20 մմ լայնությամբ, այն բաժանեք բջիջների (20 × 20 մմ) և այս շերտի վրա կիրառեք տարրերի բնական շարք (ջրածնից մինչև մեյթներիում):
8. Յուրաքանչյուր բջիջում տեղադրեք տարրի խորհրդանիշը, նրա ատոմային թիվը և վալենտային էլեկտրոնի բանաձևը, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 6.19 (օգտագործել Հավելված 4):
6.8. Ատոմների համակարգումը՝ ըստ դրանց էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքի
Քիմիական տարրերի համակարգումը հիմնված է տարրերի բնական շարքի վրա
Եվ Էլեկտրոնային թաղանթների նմանության սկզբունքընրանց ատոմները.
Դուք արդեն ծանոթ եք քիմիական տարրերի բնական շարքին։ Այժմ եկեք ծանոթանանք էլեկտրոնային պատյանների նմանության սկզբունքին։
Հաշվի առնելով ERE-ում ատոմների վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերը, հեշտ է պարզել, որ որոշ ատոմների համար դրանք տարբերվում են միայն հիմնական քվանտային թվի արժեքներով: Օրինակ՝ 1 ս 1 ջրածնի համար, 2 ս 1 լիթիումի համար, 3 ս 1 նատրիումի համար և այլն։ Կամ 2 ս 2 2էջ 5 ֆտորի համար, 3 ս 2 3էջ 5 քլորի համար, 4 ս 2 4էջ 5 բրոմի համար և այլն։ Սա նշանակում է, որ նման ատոմների վալենտային էլեկտրոնների ամպերի արտաքին շրջանները ձևով շատ նման են և տարբերվում են միայն չափերով (և, իհարկե, էլեկտրոնային խտությամբ)։ Եվ եթե այո, ապա այդպիսի ատոմների էլեկտրոնային ամպերը և համապատասխան վալենտական կոնֆիգուրացիաները կարելի է անվանել. համանման. Նմանատիպ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներով տարբեր տարրերի ատոմների համար կարող ենք գրել ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևեր: ns 1 առաջին դեպքում և ns 2 n.p. 5-ը երկրորդում: Երբ շարժվում եք տարրերի բնական շարքով, կարող եք գտնել ատոմների այլ խմբեր, որոնք ունեն նմանատիպ վալենտական կոնֆիգուրացիաներ:
Այսպիսով, Նմանատիպ վալենտային էլեկտրոնների կոնֆիգուրացիաներով ատոմներ պարբերաբար հանդիպում են տարրերի բնական շարքում.
Սա էլեկտրոնային պատյանների նմանության սկզբունքն է։
Փորձենք բացահայտել այս օրինաչափության տեսակը։ Դա անելու համար մենք կօգտագործենք ձեր պատրաստած տարրերի բնական շարքը:
ERE-ն սկսվում է ջրածնից, որի վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը 1 է ս 1 . Նմանատիպ վալենտական կոնֆիգուրացիաների որոնման համար մենք կտրում ենք տարրերի բնական շարքը տարրերի դիմաց՝ ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևով ns 1 (այսինքն՝ լիթիումից առաջ, նատրիումից առաջ և այլն): Մենք ստացել ենք տարրերի այսպես կոչված «ժամանակաշրջաններ»։ Ավելացնենք ստացված «ժամանակաշրջանները», որպեսզի դրանք դառնան աղյուսակի տողեր (տե՛ս նկ. 6.20): Արդյունքում, աղյուսակի առաջին երկու սյունակներում միայն ատոմները կունենան նմանատիպ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներ:
Փորձենք հասնել աղյուսակի այլ սյունակներում վալենտային էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների նմանությանը: Դա անելու համար մենք 6-րդ և 7-րդ ժամանակաշրջաններից կտրեցինք տարրեր 58-71 և 90-103 թվերով (նրանք լրացնում են 4-ը: զ- և 5 զ-ենթամակարդակներ) և դրանք դնել սեղանի տակ: Մնացած տարրերի նշանները կտեղափոխենք հորիզոնական, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Դրանից հետո աղյուսակի նույն սյունակում տեղակայված տարրերի ատոմները կունենան նմանատիպ վալենտային կոնֆիգուրացիաներ, որոնք կարող են արտահայտվել ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերով. ns 1 , ns 2 , ns 2 (n–1)դ 1 , ns 2 (n–1)դ 2 և այլն մինչև ns 2 n.p. 6. Ընդհանուր վալենտային բանաձևերից բոլոր շեղումները բացատրվում են նույն պատճառներով, ինչ քրոմի և պղնձի դեպքում (տես պարագրաֆ 6.6):
Ինչպես տեսնում եք, օգտագործելով ERE-ն և կիրառելով էլեկտրոնային թաղանթների նմանության սկզբունքը, մենք կարողացանք համակարգել քիմիական տարրերը: Քիմիական տարրերի նման համակարգը կոչվում է բնական, քանի որ այն հիմնված է բացառապես Բնության օրենքների վրա։ Մեր ստացած աղյուսակը (նկ. 6.21) տարրերի բնական համակարգի գրաֆիկական պատկերման եղանակներից մեկն է և կոչվում է. քիմիական տարրերի երկարաժամկետ աղյուսակ.
ԷԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ԿԱՂՎԱԾՔՆԵՐԻ ՆՄԱՆՈՒԹՅԱՆ ՍԿԶԲՈՒՆՔ, ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՏԱՐՐԵՐԻ ԲՆԱԿԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳ («ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ» ՀԱՄԱԿԱՐԳ), ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՏԱՐՐԵՐԻ ԱՂՅՈՒՍԱԿ։
6.9. Քիմիական տարրերի երկարաժամկետ աղյուսակ
Եկեք մանրամասն նայենք քիմիական տարրերի երկարաժամկետ աղյուսակի կառուցվածքին:
Այս աղյուսակի տողերը, ինչպես արդեն գիտեք, կոչվում են տարրերի «ժամանակաշրջաններ»: Կետերը համարակալված են արաբական թվերով 1-ից մինչև 7: Առաջին կետն ունի ընդամենը երկու տարր: Երկրորդ և երրորդ շրջանները, որոնք պարունակում են ութ տարր, կոչվում են կարճժամանակաշրջաններ. Չորրորդ և հինգերորդ շրջանները, որոնք պարունակում են 18-ական տարր, կոչվում են երկարժամանակաշրջաններ. Վեցերորդ և յոթերորդ շրջանները, որոնք պարունակում են յուրաքանչյուրը 32 տարր, կոչվում են լրացուցիչ երկարժամանակաշրջաններ.
Այս աղյուսակի սյունակները կոչվում են խմբերտարրեր. Խմբերի համարները նշվում են հռոմեական թվերով A կամ B տառերով:
Որոշ խմբերի տարրեր ունեն իրենց ընդհանուր (խմբային) անունները. IA խմբի տարրեր (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) – ալկալային տարրեր(կամ ալկալի մետաղական տարրեր); IIA խմբի տարրեր (Ca, Sr, Ba և Ra) – հողի ալկալային տարրեր(կամ հողալկալիական մետաղական տարրեր)(«ալկալիական մետաղներ» և հողալկալիական մետաղներ» անվանումը վերաբերում է պարզ նյութերին, որոնք ձևավորվում են համապատասխան տարրերով և չպետք է օգտագործվեն որպես տարրերի խմբերի անվանումներ. VIA խմբի տարրերը (O, S, Se, Te, Po) – քալկոգեններ, խումբ VIIA տարրեր (F, Cl, Br, I, At) – հալոգեններ, խմբի VIII տարրեր (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) – ազնիվ գազի տարրեր.(Ավանդական «ազնիվ գազեր» անվանումը վերաբերում է նաև պարզ նյութերին)
58 – 71 (Ce – Lu) սերիական համարներով տարրերը, որոնք սովորաբար տեղադրված են աղյուսակի ներքևում, կոչվում են. լանթանիդներ(«հետևելով լանթանին»), և 90 – 103 սերիական համարներով տարրեր (Th – Lr) – ակտինիդներ(«հետևելով ծովային անեմոնին»): Գոյություն ունի երկարաժամկետ աղյուսակի տարբերակ, որտեղ լանտանիդները և ակտինիդները չեն կտրվում ERE-ից, այլ մնում են իրենց տեղում ծայրահեղ երկար ժամանակահատվածներում: Այս աղյուսակը երբեմն կոչվում է ծայրահեղ երկարաժամկետ.
Երկար ժամանակաշրջանի աղյուսակը բաժանված է չորսի արգելափակել(կամ հատվածներ):
s-Blockներառում է ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերով IA և IIA խմբերի տարրեր ns 1 և ns 2
(s-տարրեր).
r-Blockներառում է IIIA խմբից մինչև VIIIA տարրեր՝ ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերով ns 2 n.p. 1 դեպի ns 2 n.p. 6 (p-տարրեր).
d-Blockներառում է IIIB խմբից մինչև IIB տարրեր՝ ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերով ns 2 (n–1)դ 1 դեպի ns 2 (n–1)դ 10 (d-տարրեր).
f-Blockներառում է լանթանիդներ և ակտինիդներ ( f-տարրեր).
Տարրեր ս- Եվ էջ-բլոկները կազմում են A-խմբեր և տարրեր դ-բլոկ – քիմիական տարրերի համակարգի B խումբ: Բոլորը զ- տարրերը պաշտոնապես ներառված են IIIB խմբում:
Առաջին շրջանի տարրերը՝ ջրածինը և հելիումը, են ս-տարրեր և կարող են տեղադրվել IA և IIA խմբերում: Բայց հելիումն ավելի հաճախ տեղադրվում է VIIIA խմբում որպես տարր, որով ավարտվում է ժամանակաշրջանը, որը լիովին համապատասխանում է իր հատկություններին (հելիումը, ինչպես և այս խմբի տարրերով ձևավորված մյուս պարզ նյութերը, ազնիվ գազ է): Ջրածինը հաճախ տեղադրվում է VIIA խմբում, քանի որ դրա հատկությունները շատ ավելի մոտ են հալոգեններին, քան ալկալային տարրերին:
Համակարգի ժամանակաշրջաններից յուրաքանչյուրը սկսվում է ատոմների վալենտային կոնֆիգուրացիա ունեցող տարրով ns 1, քանի որ հենց այս ատոմներից է սկսվում հաջորդ էլեկտրոնային շերտի ձևավորումը և ավարտվում ատոմների վալենտային կազմաձևով տարրով ns 2 n.p. 6 (բացառությամբ առաջին շրջանի): Սա հեշտացնում է էներգիայի դիագրամի վրա յուրաքանչյուր ժամանակաշրջանի ատոմներում էլեկտրոններով լցված ենթամակարդակների խմբերի նույնականացումը (նկ. 6.22): Կատարեք այս աշխատանքը Նկար 6.4-ի ձեր պատրաստած պատճենում ներկայացված բոլոր ենթամակարդակներով: Նկար 6.22-ում ընդգծված ենթամակարդակները (բացառությամբ ամբողջությամբ լրացվածի դ- Եվ զ-ենթամակարդակներ) վալենտություն են տվյալ ժամանակաշրջանի բոլոր տարրերի ատոմների համար:
Արտաքին տեսք ժամանակաշրջաններում ս-, էջ-, դ- կամ զ- տարրերը լիովին համապատասխանում են լրացման հաջորդականությանը ս-, էջ-, դ- կամ զ- էլեկտրոններով ենթամակարդակներ: Տարրերի համակարգի այս հատկանիշը թույլ է տալիս, իմանալով այն ժամանակաշրջանը և խումբը, որին պատկանում է տվյալ տարրը, անմիջապես գրի առնել դրա վալենտական էլեկտրոնային բանաձևը։
ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՏԱՐՐԵՐԻ, ԲԼՈԿՆԵՐԻ, ԺԱՄԱՆԱԿԱՀԱՏՎԱԾՔՆԵՐԻ, ԽՄԲԵՐԻ, ԱԼԿԱԼԱՅԻՆ ՏԱՐՐԵՐԻ, ԱԼԿԱԼԱՅԻՆ ԵՐԿՐԻ ՏԱՐՐԵՐԻ, ՔԱԼԿՈԳԵՆՆԵՐԻ, ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐԻ, ԱԶՆԻՔ ԳԱԶԻ ՏԱՐՐԵՐԻ, ԼԱՆՏԱՆՈԻԴՆԵՐԻ, ԱԿՏԻՆՈԻԴՆԵՐԻ ԵՐԿԱՐԱԺԱՄԱՆԱԿԱՅԻՆ աղյուսակ:
Գրե՛ք ա) IVA և IVB խմբերի, բ) IIIA և VIIB խմբերի տարրերի ատոմների ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերը.
2. Ի՞նչ ընդհանրություն ունեն A և B խմբերի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները: Ինչո՞վ են դրանք տարբեր:
3. Տարրերի քանի՞ խումբ է ներառված ա)-ում։ ս- բլոկ, բ) Ռ- բլոկ, գ) դ- արգելափակել?
4.Շարունակեք Նկար 30-ը ենթամակարդակների էներգիայի ավելացման ուղղությամբ և ընդգծեք 4-րդ, 5-րդ և 6-րդ շրջաններում էլեկտրոններով լցված ենթամակարդակների խմբերը:
5. Թվարկե՛ք ա) կալցիումի, բ) ֆոսֆորի, գ) տիտանի, դ) քլորի, ե) նատրիումի ատոմների վալենտային ենթամակարդակները։ 6. Նշեք, թե ինչպես են s-, p- և d- տարրերը տարբերվում միմյանցից:
7. Բացատրեք, թե ինչու է ատոմի անդամակցությունը որևէ տարրի որոշվում միջուկի պրոտոնների քանակով, այլ ոչ թե այս ատոմի զանգվածով:
8. Լիթիումի, ալյումինի, ստրոնցիումի, սելենիումի, երկաթի և կապարի ատոմների համար կազմել վալենտականություն, լրիվ և կրճատ էլեկտրոնային բանաձևեր և գծել վալենտական ենթամակարդակների էներգետիկ դիագրամներ։ 9. Ո՞ր տարրի ատոմներն են համապատասխանում հետևյալ վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերին ս 1 , 4ս 1 3դ 1, 2s 2 2 էջ 6 , 5ս 2 5էջ 2 , 5ս 2 4դ 2 ?
6.10. Ատոմի էլեկտրոնային բանաձևերի տեսակները. Ալգորիթմ դրանց կազմման համար
Տարբեր նպատակների համար մենք պետք է իմանանք ատոմի կա՛մ ընդհանուր, կա՛մ վալենտային կոնֆիգուրացիան: Այս էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներից յուրաքանչյուրը կարող է ներկայացվել կամ բանաձևով կամ էներգետիկ դիագրամով: Այն է, ատոմի ամբողջական էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաարտահայտված է ատոմի լրիվ էլեկտրոնային բանաձևը, կամ ատոմի էներգիայի ամբողջական դիագրամ. Իր հերթին, ատոմի վալենտային էլեկտրոնի կոնֆիգուրացիանարտահայտված է վալենտություն(կամ ինչպես հաճախ են անվանում. կարճ») ատոմի էլեկտրոնային բանաձևը, կամ Ատոմի վալենտային ենթամակարդակների դիագրամ(նկ. 6.23):
Նախկինում մենք ատոմների համար էլեկտրոնային բանաձևեր էինք պատրաստում՝ օգտագործելով տարրերի ատոմային համարները: Միևնույն ժամանակ մենք որոշեցինք ենթամակարդակներն էլեկտրոններով լրացնելու հաջորդականությունը ըստ էներգետիկ դիագրամի՝ 1. ս, 2ս,
2էջ, 3ս, 3էջ, 4ս, 3դ, 4էջ, 5ս, 4դ, 5էջ,
6ս, 4զ, 5դ, 6էջ, 7սեւ այլն։ Եվ միայն ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևը գրելով կարող էինք գրել վալենտական բանաձևը:
Ավելի հարմար է գրել ատոմի վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը, որն առավել հաճախ օգտագործվում է քիմիական տարրերի համակարգում տարրի դիրքի հիման վրա՝ օգտագործելով ժամանակաշրջան-խմբի կոորդինատները։
Եկեք ավելի սերտ նայենք, թե ինչպես է դա արվում տարրերի համար ս-, էջ- Եվ դ- բլոկներ
Տարրերի համար ս- Ատոմի բլոկային վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը բաղկացած է երեք նշաններից. Ընդհանուր առմամբ, այն կարելի է գրել հետևյալ կերպ.
Առաջին տեղում (մեծ բջջի տեղում) դրվում է ժամանակաշրջանի թիվը (հավասար է դրանց հիմնական քվանտային թվին. ս-էլեկտրոններ), իսկ երրորդում (վերնագրով) - խմբի համարը (հավասար է վալենտային էլեկտրոնների թվին): Որպես օրինակ վերցնելով մագնեզիումի ատոմը (3-րդ շրջան, խումբ IIA)՝ մենք ստանում ենք.
Տարրերի համար էջ- Ատոմի բլոկային վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը բաղկացած է վեց նշաններից.
Այստեղ, մեծ բջիջների փոխարեն, տեղադրվում է նաև պարբերության թիվը (հավասար է դրանց հիմնական քվանտային թվին ս- Եվ էջ-էլեկտրոններ), իսկ խմբի թիվը (հավասար է վալենտային էլեկտրոնների թվին) պարզվում է, որ հավասար է վերնագրերի գումարին։ Թթվածնի ատոմի համար (2-րդ շրջան, VIA խումբ) մենք ստանում ենք.
2ս 2 2էջ 4 .
Տարրերի մեծ մասի վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը դ-block կարելի է գրել այսպես.
Ինչպես նախորդ դեպքերում, այստեղ առաջին բջիջի փոխարեն դրվում է ժամանակաշրջանի թիվը (հավասար է դրանց հիմնական քվանտային թվին. ս- էլեկտրոններ): Երկրորդ բջիջում թիվը մեկով պակաս է ստացվում, քանի որ դրանց հիմնական քվանտային թիվը դ- էլեկտրոններ. Այստեղ խմբի համարը նույնպես հավասար է ինդեքսների գումարին։ Օրինակ – տիտանի վալենտային էլեկտրոնային բանաձև (4-րդ շրջան, IVB խումբ). 4 ս 2 3դ 2 .
Խմբի համարը հավասար է VIB խմբի տարրերի ինդեքսների գումարին, բայց, ինչպես հիշում եք, դրանց վալենտությամբ. ս-ենթամակարդակն ունի միայն մեկ էլեկտրոն, իսկ ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը հետևյալն է ns 1 (n–1)դ 5 . Հետևաբար, վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը, օրինակ, մոլիբդենի (5-րդ շրջան) 5 է ս 1 4դ 5 .
Հեշտ է նաև կազմել IB խմբի ցանկացած տարրի վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը, օրինակ՝ ոսկի (6-րդ շրջան)>–>6 ս 1 5դ 10, բայց այս դեպքում պետք է հիշել դա դ- այս խմբի տարրերի ատոմների էլեկտրոնները դեռ մնում են վալենտ, և նրանցից ոմանք կարող են մասնակցել քիմիական կապերի ձևավորմանը:
IIB խմբի տարրերի ատոմների ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձևն է ns 2 (n – 1)դ 10 . Հետևաբար, վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը, օրինակ, ցինկի ատոմի 4 է ս 2 3դ 10 .
Առաջին եռյակի (Fe, Co և Ni) տարրերի վալենտային էլեկտրոնային բանաձևերը նույնպես ենթարկվում են ընդհանուր կանոնների։ Երկաթը՝ VIIB խմբի տարրը, ունի 4 վալենտական էլեկտրոնային բանաձև ս 2 3դ 6. Կոբալտի ատոմն ունի մեկ դ- ավելի շատ էլեկտրոն (4 ս 2 3դ 7), իսկ նիկելի ատոմի համար՝ երկուսով (4 ս 2 3դ 8).
Օգտագործելով միայն այս կանոնները վալենտային էլեկտրոնային բանաձևեր գրելու համար, անհնար է էլեկտրոնային բանաձևեր կազմել որոշ ատոմների համար. դ-տարրեր (Nb, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt), քանի որ դրանցում, բարձր սիմետրիկ էլեկտրոնային թաղանթների ցանկության պատճառով, վալենտային ենթամակարդակները էլեկտրոններով լրացնելն ունի որոշ լրացուցիչ առանձնահատկություններ:
Իմանալով վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը, կարող եք գրել ատոմի ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևը (տես ստորև):
Հաճախ ծանրաբեռնված ամբողջական էլեկտրոնային բանաձեւերի փոխարեն գրում են կրճատ էլեկտրոնային բանաձևերատոմներ. Էլեկտրոնային բանաձևում դրանք կազմելու համար ատոմի բոլոր էլեկտրոնները, բացի վալենտայիններից, առանձնացվում են, դրանց նշանները տեղադրվում են քառակուսի փակագծերում, իսկ էլեկտրոնային բանաձևի այն մասը, որը համապատասխանում է ատոմի վերջին տարրի ատոմի էլեկտրոնային բանաձևին։ նախորդ շրջանը (ազնիվ գազ կազմող տարրը) փոխարինվում է այս ատոմի խորհրդանիշով։
Տարբեր տեսակի էլեկտրոնային բանաձևերի օրինակներ բերված են Աղյուսակ 14-ում:
Աղյուսակ 14. Ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերի օրինակներ
Էլեկտրոնային բանաձևեր |
|||
Կրճատ |
Վալանս |
||
1ս 2 2ս 2 2էջ 3 |
2ս 2 2էջ 3 |
2ս 2 2էջ 3 |
|
1ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 5 |
3ս 2 3էջ 5 |
3ս 2 3էջ 5 |
|
1ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 2 3դ 5 |
4ս 2 3դ 5 |
4ս 2 3դ 5 |
|
1ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 6 3դ 10 4ս 2 4էջ 3 |
4ս 2 4էջ 3 |
4ս 2 4էջ 3 |
|
1ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 6 3դ 10 4ս 2 4էջ 6 |
4ս 2 4էջ 6 |
4ս 2 4էջ 6 |
|
Ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերի կազմման ալգորիթմ (օգտագործելով յոդի ատոմի օրինակ)
№ |
Գործողություն |
Արդյունք |
|
Որոշե՛ք ատոմի կոորդինատները տարրերի աղյուսակում։ |
5-րդ շրջան, VIIA խումբ |
||
Գրի՛ր վալենտային էլեկտրոնի բանաձևը. |
5ս 2 5էջ 5 |
||
Լրացրե՛ք ներքին էլեկտրոնների նշաններն այն հերթականությամբ, որով նրանք լրացնում են ենթամակարդակները: |
1ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 2 3դ 10 4էջ 6 5ս 2 4դ 10 5էջ 5 |
||
Հաշվի առնելով ամբողջությամբ լցված էներգիայի նվազումը դ- Եվ զ-ենթամակարդակներ, գրեք ամբողջական էլեկտրոնային բանաձեւը: |
|
||
Նշեք վալենտային էլեկտրոնները: |
1ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 6 3դ 10 4ս 2 4էջ 6 4դ 10 5ս 2 5էջ 5 |
||
Բացահայտեք ազնիվ գազի նախորդ ատոմի էլեկտրոնային կազմաձևը: |
|||
Գրի՛ր կրճատ էլեկտրոնային բանաձևը՝ միավորելով ամեն ինչ քառակուսի փակագծերում անվալենտէլեկտրոններ. |
5ս 2 5էջ 5 |
Նշումներ
1. 2-րդ և 3-րդ ժամանակաշրջանների տարրերի համար երրորդ գործողությունը (առանց չորրորդի) անմիջապես հանգեցնում է ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևի:
2. (n – 1)դ 10 - Էլեկտրոնները մնում են վալենտ IB խմբի տարրերի ատոմների վրա:
ԱՄԲՈՂՋԱԿԱՆ ԷԼԵԿՏՐՈՆԱԿԱՆ ԲԱՆԱՁԵՎ, ՎԱԼԵՆՍԻ ԷԼԵԿՏՐՈՆԱԿԱՆ ԲԱՆԱՁԵՎ, ԿԱՐՃԱՑՎԱԾ ԷԼԵԿՏՐՈՆԱԿԱՆ ԲԱՆԱՁԵՎ, ԱՏՈՄՆԵՐԻ ԷԼԵԿՏՐՈՆԱԿԱՆ ԲԱՆԱՁԵՎՆԵՐ ԿԱԶՄԵԼՈՒ ԱԼԳՈՐԻԹՄ։
1. Կազմե՛ք տարրի ատոմի վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը ա) երրորդ A խմբի երկրորդ պարբերությունը, բ) երկրորդ A խմբի երրորդ պարբերությունը, գ) չորրորդ A խմբի չորրորդ պարբերությունը։
2. Կատարեք մագնեզիումի, ֆոսֆորի, կալիումի, երկաթի, բրոմի և արգոնի ատոմների կրճատ էլեկտրոնային բանաձևեր:
6.11. Քիմիական տարրերի կարճ ժամանակահատվածի աղյուսակ
Տարրերի բնական համակարգի հայտնաբերումից հետո անցած 100 և ավելի տարիների ընթացքում առաջարկվել են մի քանի հարյուր տարբեր աղյուսակներ, որոնք գրաֆիկորեն արտացոլում են այս համակարգը: Դրանցից, բացի երկարաժամկետ աղյուսակից, առավել տարածված է Դ. Ի. Մենդելեևի, այսպես կոչված, տարրերի կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակը։ Կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակը ստացվում է երկարաժամկետ աղյուսակից, եթե 4-րդ, 5-րդ, 6-րդ և 7-րդ պարբերությունները կտրված են IB խմբի տարրերի առջև, տեղահանվելով և ստացված տողերը ծալված են նույն ձևով, ինչպես մենք նախկինում: ծալեց ժամանակաշրջանները. Արդյունքը ներկայացված է Նկար 6.24-ում:
Այստեղ հիմնական աղյուսակից ներքև տեղադրված են նաև լանտանիդները և ակտինիդները:
IN խմբերԱյս աղյուսակը պարունակում է տարրեր, որոնց ատոմները նույն թվով վալենտային էլեկտրոններանկախ նրանից, թե այս էլեկտրոնները ինչ ուղեծրերում են գտնվում: Այսպիսով, քլորի տարրերը (տիպիկ տարր, որը ձևավորում է ոչ մետաղ; 3 ս 2 3էջ 5) և մանգան (մետաղ ձևավորող տարր; 4 ս 2 3դ 5), չունենալով նմանատիպ էլեկտրոնային թաղանթներ, այստեղ ընկնում են նույն յոթերորդ խմբին: Նման տարրերը տարբերելու անհրաժեշտությունը ստիպում է մեզ առանձնացնել դրանք խմբերով ենթախմբեր: հիմնական– երկարաժամկետ աղյուսակի A-խմբերի անալոգներ և կողմը- B-խմբերի անալոգներ: Նկար 34-ում հիմնական ենթախմբերի տարրերի նշանները տեղափոխված են ձախ, իսկ երկրորդական ենթախմբերի տարրերի նշանները՝ աջ:
Ճիշտ է, աղյուսակում տարրերի այս դասավորությունը նույնպես ունի իր առավելությունները, քանի որ դա վալենտային էլեկտրոնների քանակն է, որն առաջին հերթին որոշում է ատոմի վալենտային հնարավորությունները։
Երկարաժամկետ աղյուսակը արտացոլում է ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի օրենքները, տարրերի խմբերում պարզ նյութերի և միացությունների հատկությունների փոփոխությունների նմանություններն ու օրինաչափությունները, ատոմները, պարզ նյութերը և միացությունները բնութագրող ֆիզիկական քանակությունների կանոնավոր փոփոխությունները: տարրերի ամբողջ համակարգում և շատ ավելին: Կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակն այս առումով ավելի քիչ հարմար է։
ԿԱՐՃ ԺԱՄԱՆԱԿՈՎ ՍԵՂԱՆԱԿ, ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԵՆԹԱԽՄԲԵՐ, ԿՈՂՄԻ ԵՆԹԱԽՄԲԵՐ.
1. Ձեր կառուցած երկարաժամկետ աղյուսակը տարրերի բնական շարքից փոխարկեք կարճ ժամանակաշրջանի: Կատարեք հակառակ փոխակերպումը:
2. Հնարավո՞ր է կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակի մեկ խմբի տարրերի ատոմների ընդհանուր վալենտային էլեկտրոնային բանաձև կազմել: Ինչո՞ւ։
6.12. Ատոմային չափսեր. Ուղեծրային շառավիղներ
.Ատոմը հստակ սահմաններ չունի։ Ո՞րն է համարվում մեկուսացված ատոմի չափ: Ատոմի միջուկը շրջապատված է էլեկտրոնային թաղանթով, իսկ թաղանթը բաղկացած է էլեկտրոնային ամպերից։ EO-ի չափը բնութագրվում է շառավղով rէո. Արտաքին շերտի բոլոր ամպերն ունեն մոտավորապես նույն շառավիղը։ Հետևաբար, ատոմի չափը կարելի է բնութագրել այս շառավղով։ Այն կոչվում է ատոմի ուղեծրային շառավիղը(r 0).
Ատոմների ուղեծրային շառավիղների արժեքները տրված են Հավելված 5-ում:
EO-ի շառավիղը կախված է միջուկի լիցքից և այն ուղեծրից, որում գտնվում է այս ամպը ձևավորող էլեկտրոնը։ Հետևաբար, ատոմի ուղեծրային շառավիղը կախված է այս նույն բնութագրերից:
Դիտարկենք ջրածնի և հելիումի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթները։ Ե՛վ ջրածնի, և՛ հելիումի ատոմներում էլեկտրոնները գտնվում են 1-ում ս-AO, և նրանց ամպերը կունենան նույն չափը, եթե այս ատոմների միջուկների լիցքերը նույնը լինեին: Բայց հելիումի ատոմի միջուկի լիցքը երկու անգամ ավելի մեծ է, քան ջրածնի ատոմի միջուկի լիցքը։ Համաձայն Կուլոնի օրենքի՝ հելիումի ատոմի յուրաքանչյուր էլեկտրոնի վրա ազդող ձգողական ուժը երկու անգամ գերազանցում է էլեկտրոնի ձգման ուժը ջրածնի ատոմի միջուկին։ Հետեւաբար, հելիումի ատոմի շառավիղը պետք է շատ ավելի փոքր լինի ջրածնի ատոմի շառավղից։ Սա ճիշտ է. r 0 (նա) / r 0 (H) = 0,291 E / 0,529 E 0,55:
Լիթիումի ատոմն ունի արտաքին էլեկտրոն 2-ում ս-ԱՕ, այսինքն՝ կազմում է երկրորդ շերտի ամպ։ Բնականաբար, դրա շառավիղը պետք է ավելի մեծ լինի: Իրոք. r 0 (Li) = 1,586 E.
Երկրորդ շրջանի մնացած տարրերի ատոմներն ունեն արտաքին էլեկտրոններ (և 2 ս, և 2 էջ) գտնվում են նույն երկրորդ էլեկտրոնային շերտում, և այդ ատոմների միջուկային լիցքը մեծանում է ատոմային թվի աճով։ Էլեկտրոններն ավելի ուժեղ են ձգվում դեպի միջուկը, և, բնականաբար, ատոմների շառավիղները նվազում են։ Մենք կարող ենք կրկնել այս փաստարկները այլ ժամանակաշրջանների տարրերի ատոմների համար, բայց մեկ պարզաբանումով. ուղեծրի շառավիղը միապաղաղ նվազում է միայն այն դեպքում, երբ յուրաքանչյուր ենթամակարդակ լցվում է:
Բայց եթե անտեսենք մանրամասները, ապա տարրերի համակարգում ատոմների չափերի փոփոխության ընդհանուր բնույթը հետևյալն է. աճ. Ամենամեծ ատոմը ցեզիումի ատոմն է, իսկ ամենափոքրը՝ հելիումի ատոմը, սակայն քիմիական միացություններ կազմող տարրերի ատոմներից (հելիումը և նեոնը չեն կազմում դրանք), ամենափոքրը ֆտորի ատոմն է։
Լանթանիդներից հետո բնական շարքի տարրերի ատոմների մեծ մասն ունի ուղեծրային շառավիղներ, որոնք փոքր-ինչ ավելի փոքր են, քան ակնկալվում էր ընդհանուր օրենքների հիման վրա: Դա պայմանավորված է նրանով, որ տարրերի համակարգում լանթանի և հաֆնիումի միջև կա 14 լանթանիդ, և, հետևաբար, հաֆնիումի ատոմի միջուկի լիցքը 14 է։ եավելի քան լանթան: Հետևաբար, այս ատոմների արտաքին էլեկտրոնները ավելի ուժեղ են ձգվում դեպի միջուկը, քան լանտանիդների բացակայության դեպքում (այս ազդեցությունը հաճախ կոչվում է «լանթանիդի կծկում»):
Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ VIIIA խմբի տարրերի ատոմներից դեպի IA խմբի տարրերի ատոմներ տեղափոխվելիս ուղեծրի շառավիղը կտրուկ մեծանում է: Հետևաբար, յուրաքանչյուր ժամանակաշրջանի առաջին տարրերի մեր ընտրությունը (տե՛ս § 7) ճիշտ ստացվեց:
ԱՏՈՄԻ ՕՐԲԻՏԱԼ ՇԱՌԱՋ, ՆՐԱ ՓՈՓՈԽՈՒԹՅՈՒՆԸ ՏԱՐՐԵՐԻ ՀԱՄԱԿԱՐԳՈՒՄ.
1. Հավելված 5-ում տրված տվյալների համաձայն, գրաֆիկական թղթի վրա գծեք ատոմի ուղեծրի շառավիղի կախվածության գրաֆիկը տարրի ատոմային համարից ունեցող տարրերի համար. Զ 1-ից մինչև 40. Հորիզոնական առանցքի երկարությունը 200 մմ է, ուղղահայաց առանցքի երկարությունը՝ 100 մմ։
2. Ինչպե՞ս կարող եք բնութագրել առաջացած կոտրված գծի տեսքը:
6.13. Ատոմային իոնացման էներգիա
Եթե ատոմում գտնվող էլեկտրոնին լրացուցիչ էներգիա տաք (դուք կսովորեք, թե ինչպես դա կարելի է անել ֆիզիկայի դասընթացում), ապա էլեկտրոնը կարող է տեղափոխվել մեկ այլ AO, այսինքն՝ ատոմը կհայտնվի հուզված վիճակ. Այս վիճակը անկայուն է, և էլեկտրոնը գրեթե անմիջապես կվերադառնա իր սկզբնական վիճակին, և ավելորդ էներգիան կթողարկվի: Բայց եթե էլեկտրոնին տրվող էներգիան բավականաչափ մեծ է, էլեկտրոնը կարող է ամբողջությամբ պոկվել ատոմից, մինչդեռ ատոմը իոնացված, այսինքն՝ վերածվում է դրական լիցքավորված իոնի ( կատիոն) Դրա համար պահանջվող էներգիան կոչվում է ատոմային իոնացման էներգիա(ԵԵվ):
Բավականին դժվար է մեկ ատոմից էլեկտրոն հեռացնել և չափել դրա համար անհրաժեշտ էներգիան, ուստի այն գործնականում որոշվում և օգտագործվում է. մոլային իոնացման էներգիա(E և m):
Մոլային իոնացման էներգիան ցույց է տալիս, թե որն է նվազագույն էներգիան, որն անհրաժեշտ է 1 մոլ ատոմից 1 մոլ էլեկտրոն հեռացնելու համար (յուրաքանչյուր ատոմից մեկ էլեկտրոն): Այս արժեքը սովորաբար չափվում է կիլոգրամներով մեկ մոլով: Հիմնական տարրերի համար առաջին էլեկտրոնի մոլային իոնացման էներգիայի արժեքները տրված են Հավելված 6-ում:
Ինչպե՞ս է ատոմի իոնացման էներգիան կախված տարրերի համակարգում տարրի դիրքից, այսինքն՝ ինչպե՞ս է այն փոխվում խմբում և ժամանակաշրջանում։
Իր ֆիզիկական իմաստով իոնացման էներգիան հավասար է այն աշխատանքին, որը պետք է ծախսվի էլեկտրոնի և ատոմի միջև ներգրավման ուժը հաղթահարելու համար, երբ էլեկտրոնը ատոմից դեպի անսահման հեռավորություն տեղափոխելը:
Որտեղ ք- էլեկտրոնային լիցք, Քէլեկտրոնի հեռացումից հետո մնացած կատիոնի լիցքն է, և r o ատոմի ուղեծրային շառավիղն է:
ԵՎ ք, Եվ Ք– մեծությունները հաստատուն են, և մենք կարող ենք եզրակացնել, որ էլեկտրոնի հեռացման աշխատանքը Ա, և դրա հետ մեկտեղ իոնացման էներգիան Եև հակադարձ համեմատական են ատոմի ուղեծրային շառավղին։
Վերլուծելով տարբեր տարրերի ատոմների ուղեծրային շառավիղների արժեքները և Հավելված 5-ում և 6-ում տրված համապատասխան իոնացման էներգիայի արժեքները, կարող եք համոզվել, որ այդ քանակությունների միջև կապը մոտ է համամասնականին, բայց որոշակիորեն տարբերվում է դրանից: . Պատճառն այն է, որ մեր եզրակացությունը շատ լավ չի համընկնում փորձարարական տվյալների հետ, այն է, որ մենք օգտագործել ենք շատ կոպիտ մոդել, որը հաշվի չի առել շատ կարևոր գործոններ: Բայց նույնիսկ այս կոպիտ մոդելը թույլ տվեց մեզ ճիշտ եզրակացություն անել, որ ուղեծրի շառավիղի մեծացման հետ ատոմի իոնացման էներգիան նվազում է և, ընդհակառակը, շառավիղի նվազման հետ այն մեծանում է։
Քանի որ աճող ատոմային ժամանակաշրջանում ատոմների ուղեծրային շառավիղը նվազում է, իոնացման էներգիան մեծանում է։ Խմբում, քանի որ ատոմային թիվը մեծանում է, ատոմների ուղեծրային շառավիղը, որպես կանոն, մեծանում է, իսկ իոնացման էներգիան նվազում է։ Մոլային իոնացման ամենաբարձր էներգիան առկա է ամենափոքր ատոմներում՝ հելիումի ատոմներում (2372 կՋ/մոլ), իսկ քիմիական կապեր ստեղծելու ունակ ատոմներից՝ ֆտորի ատոմներում (1681 կՋ/մոլ): Ամենափոքրը ամենամեծ ատոմների՝ ցեզիումի ատոմների համար է (376 կՋ/մոլ): Տարրերի համակարգում իոնացման էներգիայի ավելացման ուղղությունը սխեմատիկորեն կարող է ցուցադրվել հետևյալ կերպ. 
Քիմիայի մեջ կարևոր է, որ իոնացման էներգիան բնութագրում է ատոմի «իր» էլեկտրոններից հրաժարվելու միտումը. որքան բարձր է իոնացման էներգիան, այնքան ատոմը ավելի քիչ է հակված հրաժարվելու էլեկտրոններից և հակառակը։
Հուզված վիճակ, ԻՈՆԱՑՈՒՄ, ԿԱՏԻՈՆ, ԻՈՆԱՑՄԱՆ ԷՆԵՐԳԻԱ, ՄՈԼԱՅԻՆ ԻՈՆԱՑՄԱՆ ԷՆԵՐԳԻԱ, ԻՈՆԱՑՄԱՆ ԷՆԵՐԳԻԱՅԻ ՓՈՓՈԽՈՒԹՅՈՒՆԸ ՏԱՐՐԵՐԻ ՀԱՄԱԿԱՐԳՈՒՄ:
1. Օգտագործելով Հավելված 6-ում տրված տվյալները՝ որոշեք, թե որքան էներգիա պետք է ծախսվի 1 գ ընդհանուր զանգված ունեցող նատրիումի բոլոր ատոմներից մեկ էլեկտրոն հեռացնելու համար:
2. Օգտագործելով Հավելված 6-ում տրված տվյալները, որոշեք, թե քանի անգամ ավելի շատ էներգիա է անհրաժեշտ 3 գ կշռող նատրիումի բոլոր ատոմներից մեկ էլեկտրոն հեռացնելու համար, քան նույն զանգվածի կալիումի բոլոր ատոմներից: Ինչու է այս հարաբերակցությունը տարբերվում նույն ատոմների մոլային իոնացման էներգիաների հարաբերակցությունից:
3.Հավելված 6-ում տրված տվյալների համաձայն՝ գծեք մոլային իոնացման էներգիայի կախվածությունը ատոմային թվից տարրեր ունեցող տարրերի համար. Զ 1-ից մինչև 40. Գրաֆիկի չափերը նույնն են, ինչ նախորդ պարբերության հանձնարարության մեջ: Ստուգեք, արդյոք այս գրաֆիկը համապատասխանում է տարրերի համակարգի «ժամանակաշրջանների» ընտրությանը:
6.14. Էլեկտրոնների մերձեցման էներգիա
.Ատոմի երկրորդ ամենակարևոր էներգետիկ հատկանիշն է էլեկտրոնների մերձեցման էներգիա(Եհետ):
Գործնականում, ինչպես իոնացման էներգիայի դեպքում, սովորաբար օգտագործվում է համապատասխան մոլային մեծություն՝ մոլային էլեկտրոնների մերձեցման էներգիա().
Մոլային էլեկտրոնների մերձեցման էներգիան ցույց է տալիս այն էներգիան, որն ազատվում է, երբ մեկ մոլ էլեկտրոն ավելացվում է չեզոք ատոմի մեկ մոլին (յուրաքանչյուր ատոմի համար մեկ էլեկտրոն): Ինչպես մոլային իոնացման էներգիան, այս քանակությունը նույնպես չափվում է կիլոգրամներով մեկ մոլով:
Առաջին հայացքից կարող է թվալ, որ այս դեպքում էներգիա չպետք է արձակվի, քանի որ ատոմը չեզոք մասնիկ է, և չեզոք ատոմի և բացասական լիցքավորված էլեկտրոնի միջև չկան ձգողականության էլեկտրաստատիկ ուժեր։ Ընդհակառակը, ատոմին մոտենալով՝ էլեկտրոնը, կարծես թե, պետք է վանվի նույն բացասական լիցքավորված էլեկտրոններով, որոնք կազմում են էլեկտրոնային թաղանթը։ Իրականում դա ճիշտ չէ։ Հիշեք, եթե երբևէ ստիպված եք եղել գործ ունենալ ատոմային քլորի հետ: Իհարկե ոչ. Ի վերջո, այն գոյություն ունի միայն շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: Նույնիսկ ավելի կայուն մոլեկուլային քլորը գործնականում չի հանդիպում բնության մեջ, անհրաժեշտության դեպքում այն պետք է ձեռք բերվի քիմիական ռեակցիաների միջոցով: Իսկ նատրիումի քլորիդի (սեղանի աղի) հետ պետք է անընդհատ գործ ունենալ։ Չէ՞ որ կերակրի աղը մարդն ամեն օր օգտագործում է սննդի հետ միասին։ Իսկ բնության մեջ դա բավականին հաճախ է հանդիպում։ Բայց սեղանի աղը պարունակում է քլորի իոններ, այսինքն՝ քլորի ատոմներ, որոնք ավելացրել են մեկ «լրացուցիչ» էլեկտրոն։ Քլորի իոնների այդքան տարածված լինելու պատճառներից մեկն այն է, որ քլորի ատոմները էլեկտրոններ ստանալու միտում ունեն, այսինքն՝ երբ քլորի իոնները ձևավորվում են քլորի ատոմներից և էլեկտրոններից, էներգիա է ազատվում։
Էներգիայի արտանետման պատճառներից մեկն արդեն հայտնի է ձեզ. այն կապված է քլորի ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի համաչափության ավելացման հետ՝ միայնակ լիցքավորման անցնելու ժամանակ։ անիոն. Միևնույն ժամանակ, ինչպես հիշում եք, էներգիա 3 էջ- ենթամակարդակը նվազում է. Կան այլ ավելի բարդ պատճառներ.
Շնորհիվ այն բանի, որ էլեկտրոնների մերձեցման էներգիայի արժեքի վրա ազդում են մի քանի գործոններ, տարրերի համակարգում այս քանակի փոփոխության բնույթը շատ ավելի բարդ է, քան իոնացման էներգիայի փոփոխության բնույթը: Դրանում կարող եք համոզվել՝ վերլուծելով Հավելված 7-ում տրված աղյուսակը: Բայց քանի որ այս մեծության արժեքը որոշվում է, առաջին հերթին, նույն էլեկտրաստատիկ փոխազդեցությամբ, ինչ իոնացման էներգիայի արժեքները, ապա դրա փոփոխությունը համակարգում: տարրերը (առնվազն A- խմբերում) ընդհանուր առմամբ նման է իոնացման էներգիայի փոփոխությանը, այսինքն՝ խմբում էլեկտրոնների մերձեցման էներգիան նվազում է, իսկ որոշակի ժամանակահատվածում՝ մեծանում։ Այն առավելագույնն է ֆտորի (328 կՋ/մոլ) և քլորի (349 կՋ/մոլ) ատոմների համար։ Էլեկտրոնների մերձեցման էներգիայի փոփոխության բնույթը տարրերի համակարգում նման է իոնացման էներգիայի փոփոխության բնույթին, այսինքն՝ էլեկտրոնների մերձեցման էներգիայի աճի ուղղությունը սխեմատիկորեն կարելի է ցույց տալ հետևյալ կերպ.
2. Հորիզոնական առանցքի երկայնքով նույն մասշտաբով, ինչպես նախորդ առաջադրանքներում, կառուցեք էլեկտրոնների մերձեցման մոլային էներգիայի կախվածության գրաֆիկը ատոմային թվից տարրերի ատոմների համար. Զ 1-ից մինչև 40՝ օգտագործելով 7 հավելվածը:
3. Ի՞նչ ֆիզիկական նշանակություն ունեն բացասական էլեկտրոնների հարաբերակցության էներգիայի արժեքները:
4. Ինչո՞ւ 2-րդ շրջանի տարրերի բոլոր ատոմներից միայն բերիլիումը, ազոտը և նեոնն ունեն էլեկտրոնների մերձեցման մոլային էներգիայի բացասական արժեքներ:
6.15. Ատոմների էլեկտրոններ կորցնելու և ստանալու միտումը
Դուք արդեն գիտեք, որ ատոմի՝ սեփական էլեկտրոններից հրաժարվելու և ուրիշների էլեկտրոնները ավելացնելու միտումը կախված է նրա էներգետիկ բնութագրերից (իոնացման էներգիա և էլեկտրոնների մերձեցման էներգիա): Ո՞ր ատոմներն են ավելի հակված հրաժարվելու իրենց էլեկտրոններից, և որո՞նք են ավելի հակված ընդունելու մյուսներին:
Այս հարցին պատասխանելու համար եկեք ամփոփենք Աղյուսակ 15-ում այն ամենը, ինչ մենք գիտենք տարրերի համակարգում այս հակումների փոփոխության մասին:
Աղյուսակ 15. Ատոմների՝ սեփական էլեկտրոններից հրաժարվելու և օտար էլեկտրոններ ստանալու հակվածության փոփոխություններ
