Електронната конфигурацията на атомите

Тъй като химичните реакции на взаимодействие ядрото атоми остават непроменени (с изключение на радиоактивни превръщания), физическите и химическите свойства на атомите зависят преди всичко от структурата на електронен слой на атомите. Следователно, ще се спрем на разпределението на електроните в атома и най-вече тези, които причиняват химичните свойства на атомите (така наречените валентните електрони), а оттам и честотата на свойствата на атома и техните съединения.

Вече знаем, че състоянието на електрона може да бъде описан от набор от четири квантови числа, но да се обясни структурата на електронните обвивки на атомите трябва да се знае от следните три основни точки: 1) принципа на Паули изключване, 2) на принципа на минималната енергия, и 3) като цяло Gunda.

Принципът на Паули.

През 1925 г. швейцарска физик установено правило, по-късно наречен на принципа на изключването Паули (Pauli или забрана):

Атомът не може да бъде два електрона, чиито номера квантовата всичките четири ще бъдат равни.

Най-малко един от номерата на квантовата трябва задължително да бъде различен. Така електрони с идентични квантово число трябва задължително варира обратно проекция. Следователно атом може да бъде само два електрони със същото един върху друг за обратното, ако проекциите на две еднакви въртене електрони трябва да са различни от един квантово число или

Знаейки принципа на Паули изключване, сега нека да видим колко електроните в един атом може да бъде по-специално "орбита" с основен квантовата най-п.

Първият "орбита" съответства. След това можете да имате никаква стойност, един от двамата. Ние виждаме, че ако тези електрони могат да бъдат само две.

Като цяло, за всяка дадена стойност на п електрони различават главно страна квантово число л, като стойности между 0 За даден п и л може да бъде електрони с различни стойности на магнитното квантовата номер номер трябва да се удвои, тъй дадени стойности съответстват на две различни стойности Това е проекцията на спина.

Следователно, максималният брой на електрони със същия квантово число п е експресиран от сумата на

Следователно е ясно, защо в първото ниво на енергия може да бъде не повече от 2 електрони, а вторият - 8, - третата 18 и т.н.

Да разгледаме например, водороден атом QI. В един водороден атом е електрон и въртенето на електрон може да бъде насочена произволно (т.е. или) и електрон е в по-състояние с първо ниво на енергия (Забележка отново, че първото ниво на енергия се състои от един подслой - втори енергия ниво - на два подслоя - третият - три поднива - и т.н.). . Подниво на свой ред е разделен на квантовата клетки (енергийни състояния, определена от броя на възможните стойности, които се правят клетка изобразяват графично правоъгълника, посоката на въртене на електрон - стрелки.

Следователно, състоянието на електрона в водороден атом може да бъде представена като или, еквивалентно

Номерата на хелий атом квантовата са еднакви за двете му електрони, и квантовата броя различава. Electron спин проекция хелий може да бъде обвивка електронна структура на хелий атом, могат да бъдат представени като, или еквивалентно

Изобразява структурата на електронен слой атоми на петте елементи във втория период на периодичната таблица:

Фактът, че електронен слой трябва да бъдат попълнени по този начин не по-рано очевидно. Горният подреждането на завъртания се определя от т.нар правило Hund на (първи формулирани в 1927 от немски физик Е. Gund).

Hund правило. За дадена стойност (т.е., в рамките на определен подниво) електрони са подредени така, че общото въртене е максимално.

Ако, например, три-р-клетки трябва да се разпредели азотен атом три електрони, те ще бъдат разположени във всяка отделна клетка, т.е. поставен върху три различни р-орбитали:

В този случай, общото въртене е 3/2, тъй като това е проекция. Същата три електрона не може да се уреди, както следва:

защото тогава проекцията на общото въртене Поради тази причина, точно, както е споменато по-горе, електрони са разположени към въглеродните атоми, азот и кислород.

Но сега, размислете електронната конфигурация на четвъртия период на атома. Първите 18 електроните запълват орбитална следния :. Изглежда, че деветнадесети електрон калиев атом трябва да се качи на подслой, който съответства обаче всъщност валентност електрон калиев атом се намира на орбиталните пълнене черупки след още 18-тия елемент не е в последователността, като през първите два периода. Електроните в атомите са подредени в съответствие с принципа Паули и правилото Hund, но така, че тяхната енергия е най-ниската.

Принципът на най-малко енергия

(Най-голям принос за развитието на този принцип е направила съветски учен VM Klechkovskii) - в атома, всеки електрон се намира, така че неговата енергия е минимална (което съответства на максимума на своята връзка с ядрото).

Енергията на електрони се определя главно от главно квантово число и страничен квантовата номер L, така че първата запълни тези поднива, за които е най-малката сума от квантови номера на стойности.

Например, енергията на електрони в 4s подниво по-малко от подниво 3d, като в първия случай и втората подслой е по-малко енергия, отколкото при по-ниска енергия, отколкото т.н.

Това V. М. Klechkovsky първи път през 1961 г. формулира обща разпоредба посочва, че електрона заема нивото на земята състояние е минималната възможна стойност на п и с най-ниския размер

В случай, когато две поднива за размера на стойности L и п са, първият подслой е изпълнен с по-малка стойност на п. Например, в поднива сумата от L и п е равно на S. В този случай първите поднива пълнене при по-ниски стойности на п, т. д и т ... в периодична система електрони последователност пълнене нива и поднива както следва (фиг. 2.3).

Принципът на най-ниската енергия е валидна само за наземни състояния на атомите. На възбудимост на електроните могат да бъдат на всеки атом орбитали, ако това не е счупен Паули принцип изключване.