ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расположение электронов в многоэлектронных атомах из "Неорганическая химия" Каждая конкретная атомная орбиталь описывается набором значений трех квантов лх числе. Например, атомная ррбиталь 2рг имеет п=2, 1=1 и т =—1. Если бы состояние электрона в атоме определялось значениями также только трех квантовых чисел, то в каждой АО (как в области пространства, где вероятность нахождения электрона максимальна) могло бы находиться не более одного электрона. Действительно, при совпадении значений всех квантовых чисел у двух электронов они, находясь в одной области пространства, должны стать неразличимыми. Это учитывается принципом Паули (1925) в атоме не бывает двух электронов, описываемых набором одинаковых квантовых чисел. [c.35] Изучая тонкие эффекты в атомных спектрах щелочных металлов, Д. Уленбек и С. Гоудсмит в 1925 г. пришли к выводу, что состояние электрона в атоме зависит также от его собственного момента количества движения, возникающего как бы из-за вращения электрона вокруг своей оси. Разумеется, представить себе наглядно, как частица-волна крутится волчком, невозможно. Вместе с тем электрон, обладая электрическим зарядом, проявляет и собственный магнитный момент. Его называют спином электрона и обозначают через 5, равное /г. [c.35] В невозбужденном атоме электроны обладают минимальной энергией и, следовательно, находятся в атомных орбиталях, расположенных ближе к ядру. Точнее говоря, электрон занимает ту атомную орбиталь, пребывание в которой позволяет ему большую часть времени находиться у ядра атома. Каждая АО характеризуется определенной энергией, уровень которой зависит от п н I. [c.36] Орбитали по возрастанию энергии соответствующего им электрона располагаются в следующем порядке ls 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 5d 4f 6p 7s и т.д. Соотношение между уровнями энергии электрона при его нахождении в различных атомных орбиталях показано на рис. 9. [c.36] Сравнивая значения nul, характеризующие различные атомные орбитали, можно отметить, что сумма (1,5л4-О показывает порядок их расположения по энергетическим уровням. Чем больше полученная сумма, тем выше уровень энергии данной АО. [c.36] Приведенное выражение является обобщением двух правил В. М. Клечковского при увеличении заряда ядра атома последовательное заполнение орбиталей происходит от орбита-лей с меньшим значением суммы (п- -1) к орбиталям с большим значением этой суммы и при одинаковых значениях этой суммы в первую очередь происходит заполнение орбиталей с меньшими значениями п. [c.36] При графическом построении порядок заполнения АО электронами определяется последовательностью расположения АО по их энергиям, так как в нейтральном атоме, находящемся в нормальном состоянии, электроны располагаются на низших возможных энергетических уровнях. [c.36] Например, в атоме углерода (Z = 6) первые два электрона заполняют s-орбиталь /С-слоя (п=1, / = 0), следующие два — s-орбиталь -слоя (и = 2, / = 0) и оставшиеся — р-орбитали этого же слоя (п = 2, /= ), т. е. строение электронных оболочек атома углерода описывается формулой ls 2s 2р . [c.36] В атоме марганца (2мп = 25) первый и второй слои полностью заселены электронами в третьем слое целиком заняты s- и р-орбитали, и в пяти d-орбиталях находится по одному электрону. В четвертом слое двумя электронами заполнена s-орбиталь. Э.лектронная формула атома Мп ls 2s 2p 3s 3p 3ii 4s . [c.36] При построении электронных оболочек атомов необходимо помнить, что во внешнем слое нейтральных атомов не содержится более восьми электронов. Атомы, имеющие в наружном слое восемь электронов (пз пр ), проявляют химическую инертность, что говорит о высокой устойчивости такой восьмиэлектронной конфигурации (электронного октета). [c.37] Результаты подсчета значений М и для каждого варианта удобно свести в табл. 2, из которой видно, что для атома углерода М, принимает значения от - -2 до —2, а — от + 1 до — 1. [c.37] Для решения вопроса о размещении электронов используют правило Ф. Хунда в пределах одного незавершенного подуровня электроны располагаются по одному в свободных АО, ориентируя свои спины параллельно (т. е. по абсолютному значению должно быть максимальным). [c.38] Этому условию для атома, содержащего два электрона в р-под-уровне, удовлетворяют шесть вариантов г, к, ж, е, и м. При равенстве М из нескольких вариантов выбирается состояние с наибольшим значением тИ/, Следовательно, возможное расположение электронов в р-орбиталях атома углерода представлено в вариантах г, к. е, м, являющихся равноценными. [c.38] Пользуясь правилом Хунда, можно сделать заключение о том, что расположение электронов в -орбиталях атома марганца Мп соответствует варианту в. [c.38] Правильное изображение размещения электронов в атомных орбиталях в пределах одного подуровня является важной задачей, решение которой позволяет оценивать способность атома образовывать химические связи с другими атомами и в конечном итоге предугадывать химические свойства элемента и главные свойства веществ, образованных с его участием. [c.38] Электронная структура может быть представлена и с помощью электронной формулы. Для атома ванадия V ее можно записать следующим образом ls 2s 2p 3s 3p 3 i 4s . Так как в электронной оболочке атома ванадия (2 = 23) сохраняется расположение электронов, присущее предшествующему благородному газу аргону (2=18) — 1 25 2р 3х 3р , то для краткости в электронной формуле заменяют начальные электроны символом соответствующего благородного газа. Для ванадия (Аг)З Ч5 . [c.39] Вернуться к основной статье