Մանգանի ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևը. Տարրի էլեկտրոնային բանաձևը

Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաատոմբանաձև 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, վերցրեք առաջին էլեկտրոնը, էներգիայի ամենացածր մակարդակը N = 1 է, առաջին մակարդակում կա մեկ շերտ, 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։

Տարրի էլեկտրոնային բանաձևը կազմելու ալգորիթմ.

1. Որոշե՛ք ատոմի էլեկտրոնների թիվը՝ օգտագործելով քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը D.I. Մենդելեևը.

2. Օգտագործելով այն ժամանակաշրջանի թիվը, որում գտնվում է տարրը, որոշեք էներգիայի մակարդակների քանակը. վերջին էլեկտրոնային մակարդակում էլեկտրոնների թիվը համապատասխանում է խմբի համարին:

3. Մակարդակները բաժանել ենթամակարդակների և ուղեծրերի և լրացնել դրանք էլեկտրոններով՝ համաձայն ուղեծրերի լրացման կանոնների.

Պետք է հիշել, որ առաջին մակարդակը պարունակում է առավելագույնը 2 էլեկտրոն 1s 2, երկրորդում՝ առավելագույնը 8 (երկու սև վեց R: 2s 2 2p 6), երրորդում՝ առավելագույնը 18 (երկու ս, վեց էջ, և տասը դ՝ 3s 2 3p 6 3d 10).

• Հիմնական քվանտային թիվը nպետք է լինի նվազագույն:
• Նախ լրացնել s-ենթամակարդակ, ապա р-, d- b f-ենթամակարդակներ.
• Էլեկտրոնները լրացնում են ուղեծրերը օրբիտալների էներգիայի ավելացման հերթականությամբ (Կլեչկովսկու կանոն)։
• Ենթամակարդակի շրջանակներում էլեկտրոնները նախ մեկ առ մեկ գրավում են ազատ ուղեծրերը և միայն դրանից հետո զույգեր են կազմում (Հունդի կանոն):
• Մեկ ուղեծրում չի կարող լինել ավելի քան երկու էլեկտրոն (Պաուլիի սկզբունք):

Օրինակներ.

1. Ստեղծենք ազոտի էլեկտրոնային բանաձեւը. Պարբերական աղյուսակում ազոտը 7-րդն է։

2. Ստեղծենք արգոնի էլեկտրոնային բանաձեւը։ Արգոնը պարբերական աղյուսակի 18-րդ համարն է։

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.

3. Ստեղծենք քրոմի էլեկտրոնային բանաձեւը։ Chromium-ը պարբերական աղյուսակի 24-րդ համարն է։

1 վ 2 2 վրկ 2 2p 6 3 վրկ 2 3p 6 4 վրկ 1 3d 5

Ցինկի էներգետիկ դիագրամ.

4. Ստեղծենք ցինկի էլեկտրոնային բանաձեւը. Ցինկը պարբերական աղյուսակում 30-րդն է։

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ էլեկտրոնային բանաձևի մի մասը, այն է՝ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6, արգոնի էլեկտրոնային բանաձևն է:

Ցինկի էլեկտրոնային բանաձևը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

Տարրերի ատոմների համար էլեկտրոնային բանաձևեր գրելիս նշեք էներգիայի մակարդակները (հիմնական քվանտային թվի արժեքները nթվերի տեսքով՝ 1, 2, 3 և այլն), էներգիայի ենթամակարդակներ (օրբիտալ քվանտային թվերի արժեքներ. լտառերի տեսքով - ս, էջ, դ, զ) և վերևի համարը ցույց է տալիս տվյալ ենթամակարդակի էլեկտրոնների թիվը:

Աղյուսակի առաջին տարրը D.I. Մենդելեևը ջրածին է, հետևաբար ատոմի միջուկի լիցքը Նհավասար է 1-ի, ատոմն ունի միայն մեկ էլեկտրոն ս- առաջին մակարդակի ենթամակարդակ: Հետևաբար, ջրածնի ատոմի էլեկտրոնային բանաձևն ունի հետևյալ ձևը.

Երկրորդ տարրը հելիումն է, նրա ատոմն ունի երկու էլեկտրոն, ուստի հելիումի ատոմի էլեկտրոնային բանաձևը 2 է։ Ոչ 1ս 2. Առաջին շրջանը ներառում է ընդամենը երկու տարր, քանի որ առաջին էներգետիկ մակարդակը լցված է էլեկտրոններով, որոնք կարող են զբաղեցնել միայն 2 էլեկտրոն։

Երրորդ տարրը` լիթիումը, արդեն երկրորդ շրջանում է, հետևաբար, նրա երկրորդ էներգետիկ մակարդակը սկսում է լցվել էլեկտրոններով (այս մասին մենք խոսեցինք վերևում): Երկրորդ մակարդակի էլեկտրոններով լրացումը սկսվում է ս- ենթամակարդակ, հետևաբար լիթիումի ատոմի էլեկտրոնային բանաձևը 3 է Լի 1ս 2 2ս 1 . Բերիլիումի ատոմը լրացվում է էլեկտրոններով ս- Ենթամակարդակ: 4 Վե 1ս 2 2ս 2 .

2-րդ շրջանի հետագա տարրերում երկրորդ էներգետիկ մակարդակը շարունակում է լցված լինել էլեկտրոններով, միայն այժմ այն ​​լցված է էլեկտրոններով. Ռ- Ենթամակարդակ: 5 IN 1ս 2 2ս 2 2Ռ 1 ; 6 ՀԵՏ 1ս 2 2ս 2 2Ռ 2 … 10 Նե 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 .

Նեոնի ատոմը լրացնում է էլեկտրոններով Ռ-ենթամակարդակ, այս տարրը ավարտում է երկրորդ շրջանը, այն ունի ութ էլեկտրոն, քանի որ ս- Եվ Ռ- Ենթամակարդակները կարող են պարունակել միայն ութ էլեկտրոն:

3-րդ շրջանի տարրերն ունեն երրորդ մակարդակի էներգետիկ ենթամակարդակները էլեկտրոններով լցնելու նմանատիպ հաջորդականություն։ Այս ժամանակաշրջանի որոշ տարրերի ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերը հետևյալն են.

11 Նա 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 1 ; 12 Մգ 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 ; 13 Ալ 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 1 ;

14 Սի 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 2 ;…; 18 Ար 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 .

Երրորդ շրջանը, ինչպես երկրորդը, ավարտվում է տարրով (արգոն), որն ամբողջությամբ լցված է էլեկտրոններով Ռ-ենթամակարդակ, չնայած երրորդ մակարդակը ներառում է երեք ենթամակարդակ ( ս, Ռ, դ) Ըստ Կլեչկովսկու կանոնների համաձայն էներգիայի ենթամակարդակների լրացման վերը նշված կարգի՝ 3-րդ ենթամակարդակի էներգիան. դավելի ենթամակարդակ 4 էներգիա սհետևաբար, արգոնի կողքին գտնվող կալիումի ատոմը և դրա հետևում գտնվող կալցիումի ատոմը լցված են էլեկտրոններով 3 ս- չորրորդ մակարդակի ենթամակարդակ.

19 TO 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 1 ; 20 Սա 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 2 .

Սկսած 21-րդ տարրից՝ սկանդիումից, տարրերի ատոմներում 3-րդ ենթամակարդակը սկսում է լցվել էլեկտրոններով. դ. Այս տարրերի ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերն են.

21 գիտ 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 2 3դ 1 ; 22 Թի 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 2 3դ 2 .

24-րդ տարրի (քրոմ) և 29-րդ տարրի (պղինձ) ատոմներում նկատվում է մի երևույթ, որը կոչվում է էլեկտրոնի «արտահոսք» կամ «խափանում»՝ էլեկտրոն արտաքին 4-ից։ ս- ենթամակարդակը «ընկնում է» 3-ով դ- ենթամակարդակ, լրացնելով այն կիսով չափ (քրոմի համար) կամ ամբողջությամբ (պղնձի համար), ինչը նպաստում է ատոմի ավելի մեծ կայունությանը.

24 Քր 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 1 3դ 5 (...4-ի փոխարեն ս 2 3դ 4) և

29 Cu 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 1 3դ 10 (...4-ի փոխարեն ս 2 3դ 9).

Սկսած 31-րդ տարրից՝ գալիումից, շարունակվում է 4-րդ մակարդակի լրացումը էլեկտրոններով, այժմ՝ Ռ- ենթամակարդակ:

31 Գա 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 2 3դ 10 4էջ 1 …; 36 Քր 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 4ս 2 3դ 10 4էջ 6 .

Այս տարրն ավարտում է չորրորդ շրջանը, որն արդեն ներառում է 18 տարր։

Էներգիայի ենթամակարդակները էլեկտրոններով լրացնելու նմանատիպ կարգ է տեղի ունենում 5-րդ շրջանի տարրերի ատոմներում։ Առաջին երկուսի համար (ռուբիդիում և ստրոնցիում) այն լցված է ս- 5-րդ մակարդակի ենթամակարդակ, հաջորդ տասը տարրերի համար (իտրիումից մինչև կադմիում) լրացվում է. դ- 4-րդ մակարդակի ենթամակարդակ; Ժամանակահատվածը լրացվում է վեց տարրով (ինդիումից մինչև քսենոն), որոնց ատոմները լցված են էլեկտրոններով։ Ռ– արտաքին, հինգերորդ մակարդակի ենթամակարդակ: Ժամանակահատվածում կա նաև 18 տարր:

Վեցերորդ շրջանի տարրերի համար լրացման այս կարգը խախտված է։ Ժամանակաշրջանի սկզբում, ինչպես միշտ, կան երկու տարր, որոնց ատոմները լցված են էլեկտրոններով ս– արտաքին, վեցերորդ, մակարդակի ենթամակարդակ: Նրանց ետևում գտնվող հաջորդ տարրը՝ լանթանը, սկսում է լցվել էլեկտրոններով դ– նախորդ մակարդակի ենթամակարդակ, այսինքն. 5 դ. Սա ավարտում է լրացումը էլեկտրոններով 5 դ- Ենթամակարդակը կանգ է առնում և հաջորդ 14 տարրերը` ցերիումից մինչև լուտետիում, սկսում են լցվել զ- 4-րդ մակարդակի ենթամակարդակ: Այս տարրերը բոլորն ընդգրկված են աղյուսակի մեկ բջիջում, իսկ ներքևում ներկայացված է այդ տարրերի ընդլայնված շարքը, որը կոչվում է լանտանիդներ:

Սկսած 72-րդ տարրից՝ հաֆնիումից մինչև 80-րդ տարրը՝ սնդիկ, էլեկտրոններով լիցքավորումը շարունակվում է 5. դ-ենթամակարդակ, և շրջանն ավարտվում է, ինչպես միշտ, վեց տարրերով (թալիումից մինչև ռադոն), որոնց ատոմները լցված են էլեկտրոններով Ռ– արտաքին, վեցերորդ, մակարդակի ենթամակարդակ: Սա ամենամեծ ժամանակաշրջանն է՝ ներառյալ 32 տարր։

Յոթերորդ, անավարտ ժամանակաշրջանի տարրերի ատոմներում տեսանելի է ենթամակարդակների լրացման նույն կարգը, ինչպես նկարագրված է վերևում։ Ուսանողներին թույլ ենք տալիս իրենք գրել 5-7-րդ ժամանակաշրջանների տարրերի ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերը՝ հաշվի առնելով վերը նշվածը:

Նշում:Որոշ դասագրքերՏարրերի ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերը գրելու այլ կարգ է թույլատրվում. էներգիայի մակարդակը. Օրինակ, մկնդեղի ատոմի էլեկտրոնային բանաձևը կարող է նման լինել 1ս 2 2ս 2 2Ռ 6 3ս 2 3էջ 6 3դ 10 4ս 2 4էջ 3 .