Файл: М. Н. Назаров, Ю. И.docx

согласно которому наиболее устойчиво такое состояние атома, при котором его электроны имеют наименьшую энергию, а наименьшей энергией обладают подуровни с самыми низкими значениями nи l.Таким образом, заполнение орбиталей идет в порядке возрастания суммы n+l ( первое правило Клечковского). При одинаковых значениях суммы n+lв первую очередь заполняется орбиталь с меньшим значением n (второе правило Клечковского).

Примеры решения задач

Пример 1. Какой подуровень будет заполняться вслед за подуровнем 4s ?

Решение. Подуровню 4s соответствует сумма n+l=4+0=4. Такую же сумму имеет 3p подуровень, но он заполняется раньше, т.к. имеет меньшее значение главного квантового числа. Значит, после подуровня 4s будет заполняться подуровень с суммой n+l=5, причем из всех возможных комбинаций n+l, соответствующих этой сумме (3+2, 4+1, 5+0), первой будет реализовываться комбинация с наименьшим значением n, т.е. вслед за подуровнем 4s будет заполняться подуровень 3d.

Пример 2. Сколько электронов максимально может разместиться на 3 уровне? Решение. По условию n=3, значит, l=0,1,2, т.е., на 3 уровне существует 3s, 3p и 3d подуровни. Определяем максимальное число электронов на каждом подуровне: для s-подуровня любого уровня l=0, значит, m=0, т.е. m имеет одно значение, следовательно, на s-подуровне только одна орбиталь с двумя электронами (3s²); для р-подуровня любого уровня l=1, значит, m=-1,0,1, т.е. m имеет три значения, следовательно, на р-подуровне три орбитали с шестью электронами (3р⁶); для d-подуровня любого уровня l=2, значит, m=-2,-1,0,1,2, т.е. m имеет пять значений, следовательно, на d-подуровне пять орбиталей с десятью электронами (3d¹⁰).

Итого, на третьем уровне может размещаться 2+6+10=18 электронов. Число орбиталей на подуровне можно определить по формуле 2l+1.

Максимальное число электронов на подуровне 2(2l+1). Максимальное число

электронов на уровне 2n².

Пример 3. Составить электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 20 и 25 и графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей. Определить число валентных электронов для каждого атома. Показать графические схемы заполнения валентных орбиталей атомов в возбужденном состоянии.

Решение. С учетом последовательности заполнения уровней и подуровней по правилам Клечковского (1s2s2p3s3p4s3d4p и т.д.) cоставляем электронные

формулы элементов, распределяя по орбиталям соответственно 20 и 25 электронов.

№ 20 (Ca ) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁰4s²

№ 25 (Mn) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s² Графические схемы: 4s²

Ca 2 валентных электрона

4s²

3d⁵

7 валентных электронов

Валентными являются электроны внешнего и предвнешнего заполняющегося (d и f) подуровня.

В возбужденном состоянии атома происходит «распаривание» валентных электронов путем их перехода на ближайший подуровень того же уровня:

4p¹

4р¹ 4s¹

4s¹ 3d⁵

Ca Mn

Задачи

Какие четыре квантовых числа определяют состояние электрона в атоме. Какие значения может принимать каждое из них

*Составьте электронную формулу элементов с порядковыми номерами 12 и 21. Определите, к какому типу (s- , p- , d- и f-) относятся эти элементы и их положение в Периодической системе (период, подгруппа).

Какие квантовые числа определяют энергию электрона в атоме В чем сущность принципа минимума энергии Укажите последовательность заполнения уровней и подуровней.

* 13 и 22.

Какое квантовое число определяет форму атомных орбиталей Изобразите форму s-, p- и d- орбиталей.

* 16 и 24.

Какое квантовое число определяет количество орбиталей в данном подуровне атома Чему равно число орбиталей на s- , p- , d- и f- подуровнях

* 11 и 25.

Какие значения может принимать магнитное квантовое число m при l = 0; 1; 3

* 18 и 24 .

Чему равно число орбиталей на p – подуровнях данного энергетического уровня Изобразите форму p – орбиталей и расположение их в пространстве.

*30 и 36.

Какие электроны в атоме называются s- , p- , d- и f- электронами Изобразите форму атомных орбиталей s- , p- , d- атомных орбиталей.

*31 и 42.

В чем сущность правила Гунда Разместите три электрона по энергетичес- ким ячейкам d – подуровня.

* 20 и 40.

Что такое электронное облако Что характеризует вероятность нахождения электрона в данной точке пространства и в элементарном объеме Что такое орбиталь