Цахим тохиргооатомнь атом дахь электронуудын байрлалыг түвшин болон дэд түвшнээр харуулсан томъёо юм. Өгүүллийг судалсны дараа та электронууд хаана, хэрхэн байрлаж байгааг мэдэж, квант тоонуудтай танилцаж, атомын электрон тохиргоог тоогоор нь бүтээх боломжтой болно; өгүүллийн төгсгөлд элементүүдийн хүснэгт байна.
Элементүүдийн цахим тохиргоог яагаад судлах хэрэгтэй вэ?
Атомууд нь барилгын багцтай адил: тодорхой тооны хэсгүүд байдаг, тэдгээр нь бие биенээсээ ялгаатай боловч нэг төрлийн хоёр хэсэг нь туйлын ижил байдаг. Гэхдээ энэ барилгын багц нь хуванцараас хамаагүй илүү сонирхолтой бөгөөд яагаад гэдгийг эндээс харж болно. Ойролцоох хүмүүсээс хамаарч тохиргоо өөрчлөгддөг. Жишээлбэл, устөрөгчийн дэргэд хүчилтөрөгч Магадгүйус болон хувирч, натритай ойролцоо байвал хий болж, төмрийн дэргэд бүрэн зэв болж хувирдаг. Яагаад ийм зүйл болдог вэ гэсэн асуултад хариулж, атомын хажууд байгаа үйлдлийг урьдчилан таамаглахын тулд электрон тохиргоог судлах шаардлагатай бөгөөд үүнийг доор авч үзэх болно.
Атомд хэдэн электрон байдаг вэ?
Атом нь цөм ба түүний эргэн тойронд эргэлддэг электронуудаас бүрддэг бол цөм нь протон ба нейтроноос бүрдэнэ. Төвийг сахисан төлөвт атом бүр өөрийн цөм дэх протоны тоотой тэнцүү тооны электронтой байна. Протоны тоог зааж өгсөн болно серийн дугаарэлемент, жишээлбэл хүхэр нь 16 протонтой - үелэх системийн 16-р элемент. Алт нь 79 протонтой - үелэх системийн 79-р элемент. Үүний дагуу хүхэр нь саармаг төлөвт 16 электронтой, алт нь 79 электронтой.
Электроныг хаанаас хайх вэ?
Электроны зан төлөвийг ажигласнаар тодорхой хэв маягийг гаргаж авсан бөгөөд тэдгээрийг квант тоогоор дүрсэлсэн бөгөөд нийт дөрвөн байна.
- Үндсэн квант тоо
- Орбитын квант тоо
- Соронзон квант тоо
- Спин квант тоо
Орбитал
Цаашилбал, тойрог гэдэг үгийн оронд бид "орбитал" гэсэн нэр томъёог ашиглах болно; тойрог зам нь электроны долгионы функц юм; ойролцоогоор энэ нь электрон цагийнхаа 90% -ийг зарцуулдаг бүс юм.
N - түвшин
L - бүрхүүл
M l - тойрог замын тоо
M s - тойрог замын эхний эсвэл хоёр дахь электрон
Орбитын квант тоо l
Электрон үүлийг судалсны үр дүнд тэд энергийн түвшнээс хамааран үүл нь бөмбөг, дамббелл, өөр хоёр, илүү төвөгтэй гэсэн дөрвөн үндсэн хэлбэрийг авдаг болохыг тогтоожээ. Эрчим хүчийг нэмэгдүүлэхийн тулд эдгээр хэлбэрийг s-, p-, d- болон f-бүрхүүл гэж нэрлэдэг. Эдгээр бүрхүүл бүр нь 1 (on s), 3 (p дээр), 5 (d) ба 7 (f дээр) тойрог замтай байж болно. Орбитын квант тоо нь тойрог замууд байрладаг бүрхүүл юм. s,p,d болон f орбиталуудын тойрог замын квант тоо нь тус тус 0,1,2 эсвэл 3 утгыг авна.
s-бүрхүүл дээр нэг тойрог зам (L=0) - хоёр электрон байна
p-бүрхүүл (L=1) дээр гурван орбитал байдаг - зургаан электрон
d-бүрхүүл дээр таван орбитал байдаг (L=2) - арван электрон
f-бүрхүүл (L=3) дээр долоон орбитал байдаг - арван дөрвөн электрон
Соронзон квант тоо m l
P-бүрхүүл дээр гурван тойрог зам байдаг бөгөөд тэдгээр нь -L-ээс +L хүртэлх тоогоор тодорхойлогддог, өөрөөр хэлбэл p-бүрхүүл (L=1)-ийн хувьд "-1", "0" ба "1" орбиталууд байдаг. . Соронзон квант тоог m l үсгээр тэмдэглэнэ.
Бүрхүүлийн дотор электронууд өөр өөр тойрог замд байрлах нь илүү хялбар байдаг тул эхний электронууд орбитал бүрт нэгийг дүүргэж, дараа нь тус бүрт хос электрон нэмэгддэг.
d-бүрхүүлийг авч үзье:
d-бүрхүүл нь L=2 утгатай тохирч байна, өөрөөр хэлбэл таван орбиталь (-2,-1,0,1 ба 2), эхний таван электрон нь M l =-2, M утгыг авч бүрхүүлийг дүүргэдэг. l =-1, M l =0 , M l =1,M l =2.
Спин квант тоо m s
Спин гэдэг нь электроныг тэнхлэгээ тойрон эргэх чиглэл, хоёр чиглэлтэй тул спин квант тоо нь +1/2 ба -1/2 гэсэн хоёр утгатай байна. Нэг энергийн дэд түвшин нь эсрэгээр эргэлддэг хоёр электроныг агуулж болно. Спин квант тоог m s гэж тэмдэглэнэ
Үндсэн квант тоо n
Гол квант тоо нь энергийн түвшин юм Энэ мөчДолоон энергийн түвшин мэдэгдэж байгаа бөгөөд тус бүр нь араб тоогоор тэмдэглэгдсэн байдаг: 1,2,3,...7. Түвшин тус бүрийн бүрхүүлийн тоо нь түвшний тоотой тэнцүү байна: эхний түвшинд нэг бүрхүүл, хоёрдугаарт хоёр гэх мэт.
Электрон тоо
Тиймээс аливаа электроныг дөрвөн квант тоогоор дүрсэлж болно, эдгээр тоонуудын хослол нь электроны байрлал бүрт өвөрмөц бөгөөд эхний электроныг ав, хамгийн бага энергийн түвшин N = 1, эхний түвшинд нэг бүрхүүл байна. Ямар ч түвшний эхний бүрхүүл нь бөмбөг хэлбэртэй байдаг (s -shell), өөрөөр хэлбэл. L=0, соронзон квант тоо нь зөвхөн нэг утгыг авах боломжтой, M l =0, эргэх нь +1/2-тэй тэнцүү байх болно. Хэрэв бид тав дахь электроныг (ямар ч атомд) авбал түүний үндсэн квант тоонууд нь: N=2, L=1, M=-1, спин 1/2 байх болно.
Элементийн электрон томьёог зохиох алгоритм:
1. Химийн элементүүдийн үечилсэн хүснэгтийг ашиглан атом дахь электронуудын тоог тодорхойлно D.I. Менделеев.
2. Элемент байрлах хугацааны тоог ашиглан энергийн түвшний тоог тодорхойлох; Сүүлийн электрон түвшний электронуудын тоо нь бүлгийн дугаартай тохирч байна.
3. Орбитал дүүргэх дүрмийн дагуу түвшнийг дэд түвшин болон орбитал болгон хувааж электроноор дүүргэнэ.
Эхний түвшинд хамгийн ихдээ 2 электрон байдаг гэдгийг санах нь зүйтэй 1с 2, хоёр дахь нь - дээд тал нь 8 (хоёр сба зургаа R: 2с 2 2х 6), гурав дахь нь - дээд тал нь 18 (хоёр с, зургаа х, мөн арав d: 3s 2 3p 6 3d 10).
- Үндсэн квант тоо nхамгийн бага байх ёстой.
- Эхлээд бөглөх хэрэгтэй с-дараа нь дэд түвшин р-, d- b f-дэд түвшин.
- Орбиталуудын энергийг нэмэгдүүлэх дарааллаар электронууд тойрог замыг дүүргэдэг (Клечковскийн дүрэм).
- Дэд түвшний дотор электронууд эхлээд чөлөөт тойрог замыг нэг нэгээр нь эзэлдэг бөгөөд үүний дараа хосууд үүсгэдэг (Хундын дүрэм).
- Нэг тойрог замд хоёроос илүү электрон байж болохгүй (Паули зарчим).
Жишээ.
1. Азотын электрон томъёог бүтээцгээе. IN тогтмол хүснэгтазот 7 дугаарт байна.
2. Аргоны электрон томъёог бүтээцгээе. Аргон нь үелэх хүснэгтийн 18 дугаарт ордог.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.
3. Хромын электрон томьёог бүтээцгээе. Хром нь үечилсэн хүснэгтийн 24-т байдаг.
1сек 2 2сек 2 2х 6 3сек 2 3х 6 4сек 1 3d 5
Цайрын энергийн диаграмм.
4. Цайрын электрон томъёог бүтээцгээе. Цайр нь үелэх хүснэгтийн 30 дугаарт ордог.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
Цахим томьёоны нэг хэсэг болох 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 нь аргоны электрон томьёо гэдгийг анхаарна уу.
Цайрын электрон томъёог дараах байдлаар илэрхийлж болно.
Элементүүдийн атомын электрон томъёог бичихдээ энергийн түвшинг (үндсэн квант тооны утгыг) зааж өгнө nтооны хэлбэрээр - 1, 2, 3 гэх мэт), энергийн дэд түвшин (орбиталь квант тооны утгууд) лүсэг хэлбэрээр - с, х, г, е) ба дээд талын тоо нь тухайн дэд түвшний электронуудын тоог заана.
Хүснэгтийн эхний элемент бол D.I. Менделеев бол устөрөгч тул атомын цөмийн цэнэг юм Н 1-тэй тэнцүү бол атомд зөвхөн нэг электрон байдаг с- нэгдүгээр түвшний дэд түвшин. Тиймээс устөрөгчийн атомын электрон томъёо нь дараах хэлбэртэй байна.
Хоёр дахь элемент нь гелий бөгөөд түүний атом нь хоёр электронтой тул гелийн атомын электрон томъёо нь 2 байна. Үгүй 1с 2. Эхний энергийн түвшин нь зөвхөн 2 электроноор дүүрэн электроноор дүүрсэн тул эхний үе нь зөвхөн хоёр элементийг агуулдаг.
Гурав дахь элемент болох лити нь хоёр дахь үе шатанд байгаа тул түүний хоёр дахь энергийн түвшин электроноор дүүрч эхэлдэг (бид энэ талаар дээр дурдсан). Хоёр дахь түвшинг электроноор дүүргэх нь эхэлдэг с-дэд түвшний тул литийн атомын электрон томъёо нь 3 байна Ли 1с 2 2с 1 . Бериллий атомыг электроноор дүүргэж дуусна с- дэд түвшин: 4 Ve 1с 2 2с 2 .
2-р үеийн дараагийн элементүүдэд хоёр дахь энергийн түвшин электроноор дүүрсэн хэвээр байгаа бөгөөд одоо л электроноор дүүрсэн байна. Р- дэд түвшин: 5 IN 1с 2 2с 2 2Р 1 ; 6 ХАМТ 1с 2 2с 2 2Р 2 … 10 Үгүй 1с 2 2с 2 2Р 6 .
Неон атом нь электроноор дүүргэж дуусгадаг Р-дэд түвшний, энэ элемент нь хоёр дахь үе дуусна, Энэ нь найман электрон байна, оноос хойш с- Тэгээд Р-Дэд түвшин нь зөвхөн найман электрон агуулдаг.
3-р үеийн элементүүд нь 3-р түвшний энергийн дэд түвшинг электроноор дүүргэх ижил дараалалтай байдаг. Энэ үеийн зарим элементийн атомын электрон томъёо нь дараах байдалтай байна.
11 На 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 1 ; 12 Mg 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 ; 13 Ал 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 1 ;
14 Си 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 2 ;…; 18 Ар 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 .
Гурав дахь үе нь хоёр дахь шигээ электроноор бүрэн дүүрсэн элемент (аргон) -аар төгсдөг Р-Дэд түвшин хэдийгээр гуравдахь түвшинд гурван дэд шат ( с, Р, г). Клечковскийн дүрмийн дагуу эрчим хүчний дэд түвшнийг дүүргэх дээрх дарааллын дагуу 3-р түвшний энерги гилүү дэд түвшний 4 энерги с, тиймээс аргоны хажууд байгаа калийн атом ба түүний ард байгаа кальцийн атом электроноор дүүрсэн байна 3 с- дөрөвдүгээр түвшний дэд түвшин:
19 TO 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 4с 1 ; 20 Са 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 4с 2 .
21-р элемент - скандиумаас эхлэн элементүүдийн атом дахь 3-р дэд түвшин электроноор дүүрч эхэлдэг. г. Эдгээр элементийн атомын электрон томъёо нь:
21 Sc 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 4с 2 3г 1 ; 22 Ти 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 4с 2 3г 2 .
24-р элемент (хром) ба 29-р элементийн (зэс) атомуудад электроны "алдагдах" эсвэл "алдаа" гэж нэрлэгддэг үзэгдэл ажиглагдаж байна: гаднах 4-ээс электрон. с- дэд түвшний 3-аар "унадаг" г- дэд түвшний, хагас (хромын хувьд) эсвэл бүрэн (зэсийн хувьд) дүүргэж дуусгах нь атомыг илүү тогтвортой байлгахад хувь нэмэр оруулдаг:
24 Кр 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 4с 1 3г 5 (...4-ийн оронд с 2 3г 4) ба
29 Cu 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 4с 1 3г 10 (...4-ийн оронд с 2 3г 9).
31-р элемент - галлиас эхлэн 4-р түвшинг электроноор дүүргэх ажил үргэлжилж байна, одоо - Р- дэд түвшин:
31 Га 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 4с 2 3г 10 4х 1 …; 36 Кр 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 4с 2 3г 10 4х 6 .
Энэ элемент нь 18 элементийг багтаасан дөрөв дэх үеийг дуусгана.
Эрчим хүчний дэд түвшинг электроноор дүүргэх ижил төстэй дараалал нь 5-р үеийн элементүүдийн атомуудад тохиолддог. Эхний хоёрын хувьд (рубидиум ба стронций) дүүргэсэн байна с- 5-р түвшний дэд түвшин, дараагийн арван элементийн хувьд (иттриумаас кадми хүртэл) дүүргэсэн байна. г- 4-р түвшний дэд түвшин; Энэ үеийг зургаан элемент (индийээс ксенон хүртэл) төгсдөг бөгөөд тэдгээрийн атомууд нь электроноор дүүрсэн байдаг. Р- гадаад, тав дахь түвшний дэд түвшин. Мөн нэг хугацаанд 18 элемент байдаг.
Зургаа дахь үеийн элементүүдийн хувьд дүүргэх энэ дарааллыг зөрчиж байна. Хугацааны эхэнд ердийнх шиг атомууд нь электроноор дүүрсэн хоёр элемент байдаг с- гадаад, зургаа дахь, түвшний дэд түвшин. Тэдний ард байгаа дараагийн элемент болох лантан нь электроноор дүүрч эхэлдэг г- өмнөх түвшний дэд түвшин, өөрөөр хэлбэл. 5 г. Энэ нь электроноор дүүргэж дуусгана 5 г-дэд түвшний зогсолт ба дараагийн 14 элемент - цериээс лютеци хүртэл - дүүргэж эхэлдэг. е-4-р түвшний дэд түвшин. Эдгээр элементүүд бүгд хүснэгтийн нэг нүдэнд багтсан бөгөөд доор нь лантанид гэж нэрлэгддэг эдгээр элементүүдийн өргөтгөсөн эгнээ байна.
72-р элемент - гафни - 80-р элемент - мөнгөн ус хүртэл электроноор дүүргэх 5 үргэлжилнэ. г- дэд түвшин ба үе нь ердийнх шиг зургаан элементээр (таллиас радон хүртэл) дуусдаг бөгөөд атомууд нь электроноор дүүрдэг. Р- гадаад, зургаа дахь, түвшний дэд түвшин. Энэ бол 32 элементийг багтаасан хамгийн том үе юм.
Долоо дахь, бүрэн бус үе дэх элементүүдийн атомуудад дээр дурдсанчлан дэд түвшинг дүүргэх ижил дараалал харагдаж байна. Бид оюутнуудад дээр дурдсан бүх зүйлийг харгалзан 5-7-р үеийн элементүүдийн атомын электрон томъёог өөрсдөө бичих боломжийг олгодог.
Жич:Заримд нь сурах бичигЭлементүүдийн атомын электрон томъёог бичих өөр дарааллыг зөвшөөрнө: тэдгээрийг дүүргэх дарааллаар биш, харин хүснэгтэд тус бүр дээр өгөгдсөн электронуудын тооны дагуу. эрчим хүчний түвшин. Жишээлбэл, хүнцлийн атомын электрон томъёо нь дараах байдалтай байж болно 1с 2 2с 2 2Р 6 3с 2 3х 6 3г 10 4с 2 4х 3 .
