Atom argona ima istu elektronsku konfiguraciju. Elektronska konfiguracija atoma

Elektronska konfiguracija atom je numerički prikaz njegovih elektronskih orbitala. Elektronske orbitale su područja različitih oblika smještena oko atomskog jezgra u kojima je matematički vjerovatno da će se naći elektron. Elektronska konfiguracija pomaže čitaocu da brzo i jednostavno kaže koliko elektronskih orbitala ima atom, kao i da odredi broj elektrona u svakoj orbitali. Nakon čitanja ovog članka, savladat ćete metodu izrade elektroničkih konfiguracija.

Koraci

Distribucija elektrona pomoću periodnog sistema D. I. Mendeljejeva

Pronađite atomski broj svog atoma. Svaki atom ima određeni broj elektrona povezanih s njim. Pronađite simbol svog atoma na periodnom sistemu. Atomski broj je pozitivan cijeli broj koji počinje od 1 (za vodonik) i povećava se za jedan za svaki sljedeći atom. Atomski broj je broj protona u atomu, pa je stoga i broj elektrona atoma sa nultim nabojem.

Odredite naboj atoma. Neutralni atomi će imati isti broj elektrona kao što je prikazano u periodičnoj tablici. Međutim, nabijeni atomi će imati više ili manje elektrona, ovisno o veličini njihovog naboja. Ako radite s nabijenim atomom, dodajte ili oduzmite elektrone na sljedeći način: dodajte jedan elektron za svaki negativni naboj i oduzmite jedan za svaki pozitivan naboj.

• Na primjer, atom natrija s nabojem -1 imat će dodatni elektron pored toga na svoj osnovni atomski broj 11. Drugim riječima, atom će imati ukupno 12 elektrona.
• Ako govorimo o atomu natrija s nabojem od +1, jedan elektron se mora oduzeti od osnovnog atomskog broja 11. Dakle, atom će imati 10 elektrona.

1. Zapamtite osnovnu listu orbitala. Kako se broj elektrona u atomu povećava, oni ispunjavaju različite podnivoe elektronske ljuske atoma prema određenom nizu. Svaki podnivo elektronske ljuske, kada je popunjen, sadrži paran broj elektrona. Postoje sljedeći podnivoi:

   Razumjeti notaciju elektronske konfiguracije. Konfiguracije elektrona su napisane tako da jasno pokazuju broj elektrona u svakoj orbitali. Orbitale se pišu sekvencijalno, pri čemu je broj atoma u svakoj orbitali napisan kao superscript desno od naziva orbite. Završena elektronska konfiguracija ima oblik niza oznaka podnivoa i superskriptova.

   • Evo, na primjer, najjednostavnije elektronske konfiguracije: 1s 2 2s 2 2p 6 . Ova konfiguracija pokazuje da postoje dva elektrona na podnivou 1s, dva elektrona na podnivou 2s i šest elektrona na podnivou 2p. 2 + 2 + 6 = 10 elektrona ukupno. Ovo je elektronska konfiguracija neutralnog atoma neona (atomski broj neona je 10).

2. Zapamtite redosled orbitala. Imajte na umu da su orbitale elektrona numerirane po rastućem broju elektronske ljuske, ali raspoređene po rastućem redu energije. Na primjer, popunjena 4s 2 orbitala ima nižu energiju (ili manju pokretljivost) od djelomično ispunjene ili ispunjene 3d 10 orbitale, tako da se 4s orbitala prvo upisuje. Jednom kada znate redosled orbitala, lako ih možete ispuniti prema broju elektrona u atomu. Redoslijed popunjavanja orbitala je sljedeći: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • Elektronska konfiguracija atoma u kojoj su sve orbitale popunjene će biti sljedeća: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 107 6 p 14 6d 10 7p 6
   • Imajte na umu da je gornji unos, kada su sve orbitale popunjene, konfiguracija elektrona elementa Uuo (ununoctium) 118, atoma s najvišim brojem u periodnom sistemu. Stoga ova elektronska konfiguracija sadrži sve trenutno poznate elektronske podnivoe neutralno nabijenog atoma.

3. Popunite orbitale prema broju elektrona u vašem atomu. Na primjer, ako želimo da zapišemo elektronsku konfiguraciju neutralnog atoma kalcija, moramo početi traženjem njegovog atomskog broja u periodnom sistemu. Njegov atomski broj je 20, pa ćemo konfiguraciju atoma sa 20 elektrona zapisati prema gore navedenom redoslijedu.

   • Popunite orbitale prema gore navedenom redoslijedu dok ne dođete do dvadesetog elektrona. Prva orbitala 1s će imati dva elektrona, orbita 2s će također imati dva, 2p će imati šest, 3s će imati dva, 3p će imati 6, a 4s će imati 2 (2 + 2 + 6 +2 + 6 + 2 = 20 .) Drugim riječima, elektronska konfiguracija kalcija ima oblik: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Imajte na umu da su orbitale raspoređene po rastućoj energiji. Na primjer, kada ste spremni da pređete na 4. energetski nivo, prvo zapišite 4s orbitalu i onda 3d. Nakon četvrtog energetskog nivoa prelazite na peti, gde se ponavlja isti redosled. To se dešava tek nakon trećeg energetskog nivoa.

4. Koristite periodni sistem kao vizuelni znak. Verovatno ste već primetili da oblik periodnog sistema odgovara redosledu elektronskih podnivoa u konfiguracijama elektrona. Na primjer, atomi u drugom stupcu s lijeve strane uvijek završavaju na "s 2", a atomi na desnoj ivici tankog srednjeg dijela uvijek završavaju na "d 10", itd. Koristite periodni sistem kao vizuelni vodič za pisanje konfiguracija – kako redosled kojim dodajete orbitale odgovara vašoj poziciji u tabeli. Pogledajte ispod:

   • Konkretno, dvije krajnje lijeve kolone sadrže atome čije elektronske konfiguracije završavaju s orbitalama, desni blok tabele sadrži atome čije konfiguracije završavaju na p orbitalama, a donja polovina sadrži atome koji završavaju na f orbitalama.
   • Na primjer, kada pišete elektronsku konfiguraciju hlora, razmislite ovako: "Ovaj atom se nalazi u trećem redu (ili "periodi") periodnog sistema. Također se nalazi u petoj grupi p orbitalnog bloka prema tome, njegova elektronska konfiguracija će se završiti na ..3p 5
   • Imajte na umu da elemente u d i f orbitalnom području tabele karakteriziraju energetski nivoi koji ne odgovaraju periodu u kojem se nalaze. Na primjer, prvi red bloka elemenata sa d-orbitalama odgovara 3d orbitalama, iako se nalazi u 4. periodu, a prvi red elemenata sa f-orbitalama odgovara 4f orbitali, iako se nalazi u 6. period.

5. Naučite skraćenice za pisanje dugih elektronskih konfiguracija. Atomi na desnoj ivici periodnog sistema se nazivaju plemenitih gasova. Ovi elementi su hemijski veoma stabilni. Da biste skratili proces pisanja dugih elektronskih konfiguracija, jednostavno u uglastim zagradama napišite kemijski simbol najbližeg plemenitog plina s manje elektrona od vašeg atoma, a zatim nastavite pisati konfiguraciju elektrona sljedećih orbitalnih nivoa. Pogledajte ispod:

   • Da bismo razumjeli ovaj koncept, bit će korisno napisati primjer konfiguracije. Napišimo konfiguraciju cinka (atomski broj 30) koristeći kraticu koja uključuje plemeniti plin. Kompletna konfiguracija cinka izgleda ovako: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10. Međutim, vidimo da je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 elektronska konfiguracija argona, plemenitog plina. Jednostavno zamijenite dio elektronske konfiguracije za cink hemijskim simbolom za argon u uglastim zagradama (.)
   • Dakle, elektronska konfiguracija cinka, napisana u skraćenom obliku, ima oblik: 4s 2 3d 10 .
   • Imajte na umu da ako pišete elektronsku konfiguraciju plemenitog plina, recimo argona, ne možete je napisati! Mora se koristiti skraćenica za plemeniti gas koji prethodi ovom elementu; za argon će biti neon ().

   Korištenje periodnog sistema ADOMAH

   1. Savladajte periodni sistem ADOMAH. Ova metoda snimanja elektronske konfiguracije ne zahtijeva memorisanje, ali zahtijeva modificiranu periodnu tablicu, jer u tradicionalnom periodnom sistemu, počevši od četvrtog perioda, broj perioda ne odgovara elektronskoj ljusci. Pronađite periodni sistem ADOMAH - posebnu vrstu periodnog sistema koji je razvio naučnik Valery Zimmerman. Lako je pronaći uz kratku internet pretragu.

      • U periodnom sistemu ADOMAH, horizontalni redovi predstavljaju grupe elemenata kao što su halogeni, plemeniti gasovi, alkalni metali, zemnoalkalni metali, itd. Vertikalne kolone odgovaraju elektronskim nivoima, a tzv. "kaskade" (dijagonalne linije koje povezuju blokove s, p, d i f) odgovaraju periodima.
      • Helij se pomjera prema vodiku jer oba ova elementa karakterizira 1s orbitala. Blokovi perioda (s,p,d i f) prikazani su na desnoj strani, a brojevi nivoa su dati na dnu. Elementi su predstavljeni u kutijama od 1 do 120. Ovi brojevi su obični atomski brojevi, koji predstavljaju ukupan broj elektrona u neutralnom atomu.

   2. Pronađite svoj atom u tabeli ADOMAH. Da biste napisali elektronsku konfiguraciju elementa, potražite njegov simbol u periodnoj tablici ADOMAH i precrtajte sve elemente s većim atomskim brojem. Na primjer, ako trebate napisati elektronsku konfiguraciju erbija (68), precrtajte sve elemente od 69 do 120.

      • Obratite pažnju na brojeve od 1 do 8 na dnu tabele. To su brojevi elektronskih nivoa, ili brojevi kolona. Zanemarite stupce koji sadrže samo precrtane stavke. Za erbijum ostaju kolone sa brojevima 1,2,3,4,5 i 6.

   3. Izbrojite orbitalne podnivoe do vašeg elementa. Gledajući simbole blokova prikazane desno od tabele (s, p, d, i f) i brojeve kolona prikazane u osnovi, zanemarite dijagonalne linije između blokova i razbijte kolone u blokove kolona, ​​navodeći ih redom odozdo prema gore. Opet, zanemarite blokove u kojima su svi elementi precrtani. Pišite blokove stupaca počevši od broja kolone praćenog simbolom bloka, na ovaj način: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (za erbijum).

      • Napomena: Gornja elektronska konfiguracija Er je napisana uzlaznim redoslijedom broja podnivoa elektrona. Može se pisati i po redoslijedu popunjavanja orbitala. Da biste to uradili, pratite kaskade odozdo prema gore, a ne kolone, kada pišete blokove kolona: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12 .

   4. Izbrojite elektrone za svaki podnivo elektrona. Prebrojite elemente u svakom bloku kolone koji nisu precrtani, pripajajući po jedan elektron svakom elementu i upišite njihov broj pored simbola bloka za svaki blok stupca na sljedeći način: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . U našem primjeru, ovo je elektronska konfiguracija erbija.

   5. Budite svjesni neispravnih elektronskih konfiguracija. Postoji osamnaest tipičnih izuzetaka koji se odnose na elektronske konfiguracije atoma u stanju najniže energije, koje se takođe naziva osnovno energetsko stanje. Oni ne poštuju opšte pravilo samo za poslednja dva ili tri položaja koje zauzimaju elektroni. U ovom slučaju, stvarna elektronska konfiguracija pretpostavlja da su elektroni u stanju sa nižom energijom u odnosu na standardnu ​​konfiguraciju atoma. Atomi izuzetaka uključuju:

      • Cr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Nb(..., 4d4, 5s1); Mo(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Ag(..., 4d10, 5s1); La(..., 5d1, 6s2); Ce(..., 4f1, 5d1, 6s2); Gd(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); Ac(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); Pa(..., 5f2, 6d1, 7s2); U(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) i Cm(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Da biste pronašli atomski broj atoma kada je napisan u obliku elektronske konfiguracije, jednostavno zbrojite sve brojeve koji slijede iza slova (s, p, d i f). Ovo radi samo za neutralne atome, ako imate posla s jonom neće raditi - morat ćete dodati ili oduzeti broj dodatnih ili izgubljenih elektrona.
   • Broj iza slova je superskript, nemojte pogriješiti u testu.
   • Ne postoji "polupuna" stabilnost podnivoa. Ovo je pojednostavljenje. Svaka stabilnost koja se pripisuje "napola ispunjenim" podnivoima je zbog činjenice da je svaka orbitala zauzeta jednim elektronom, čime se minimizira odbijanje između elektrona.
   • Svaki atom teži stabilnom stanju, a najstabilnije konfiguracije imaju popunjene s i p podnivoe (s2 i p6). Plemeniti gasovi imaju ovu konfiguraciju, tako da retko reaguju i nalaze se desno u periodnom sistemu. Stoga, ako se konfiguracija završi na 3p 4, tada su joj potrebna dva elektrona da bi se postiglo stabilno stanje (za gubitak šest, uključujući elektrone s-podnivoa, potrebno je više energije, pa je gubitak četiri lakši). A ako se konfiguracija završi u 4d 3, tada za postizanje stabilnog stanja treba izgubiti tri elektrona. Osim toga, polupopunjeni podnivoi (s1, p3, d5..) su stabilniji od, na primjer, p4 ili p2; međutim, s2 i p6 će biti još stabilniji.
   • Kada imate posla sa jonom, to znači da broj protona nije jednak broju elektrona. Naboj atoma u ovom slučaju će biti prikazan u gornjem desnom uglu (obično) hemijskog simbola. Dakle, atom antimona sa nabojem +2 ima elektronsku konfiguraciju 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Imajte na umu da se 5p 3 promijenilo u 5p 1. Budite oprezni kada konfiguracija neutralnog atoma završava na podnivoima koji nisu s i p. Kada oduzmete elektrone, možete ih uzeti samo iz valentnih orbitala (s i p orbitala). Stoga, ako se konfiguracija završi sa 4s 2 3d 7 i atom primi naboj od +2, tada će konfiguracija završiti sa 4s 0 3d 7. Imajte na umu da 3d 7 Ne promjene, umjesto toga se gube elektroni sa s orbitale.
   • Postoje uslovi kada je elektron primoran da "pređe na viši energetski nivo". Kada podnivou nedostaje jedan elektron da bude pola ili pun, uzmite jedan elektron s najbližeg s ili p podnivoa i premjestite ga na podnivo kojem je potreban elektron.
   • Postoje dvije opcije za snimanje elektronske konfiguracije. Mogu se pisati uzlaznim redoslijedom brojeva energetskih nivoa ili redoslijedom popunjavanja elektronskih orbitala, kao što je gore prikazano za erbijum.
   • Također možete napisati elektronsku konfiguraciju elementa tako što ćete napisati samo valentnu konfiguraciju, koja predstavlja posljednji s i p podnivo. Dakle, valentna konfiguracija antimona će biti 5s 2 5p 3.
   • Joni nisu isti. Sa njima je mnogo teže. Preskočite dva nivoa i pratite isti obrazac u zavisnosti od toga gde ste počeli i koliko je veliki broj elektrona.

Struktura elektronskih ljuski atoma elemenata prva četiri perioda: $s-$, $p-$ i $d-$elementi. Elektronska konfiguracija atoma. Osnovna i pobuđena stanja atoma

Koncept atoma nastao je u antičkom svijetu za označavanje čestica materije. U prijevodu s grčkog, atom znači „nedjeljiv“.

Elektroni

Irski fizičar Stoney je na osnovu eksperimenata došao do zaključka da elektricitet nose najmanje čestice koje postoje u atomima svih kemijskih elemenata. U 1891 dolara, gospodin Stoney je predložio da se ove čestice nazovu elektrona, što na grčkom znači "ćilibar".

Nekoliko godina nakon što je elektron dobio ime, engleski fizičar Joseph Thomson i francuski fizičar Jean Perrin dokazali su da elektroni nose negativan naboj. Ovo je najmanji negativni naboj, koji se u hemiji uzima kao jedinica $(–1)$. Thomson je čak uspio odrediti brzinu elektrona (jednaka je brzini svjetlosti - 300.000 km/s) i masu elektrona (1836$ je puta manja od mase atoma vodika).

Thomson i Perrin spojili su polove izvora struje s dvije metalne ploče - katodom i anodom, zalemljene u staklenu cijev iz koje je evakuiran zrak. Kada je napon od oko 10 hiljada volti primijenjen na ploče elektroda, u cijevi je zabljesnulo svjetlosno pražnjenje, a čestice su poletjele sa katode (negativni pol) na anodu (pozitivni pol), koju su naučnici prvi nazvali katodne zrake, a zatim otkrio da je to bio tok elektrona. Elektroni koji udaraju u posebne supstance, poput onih na TV ekranu, uzrokuju sjaj.

Izvučen je zaključak: elektroni izlaze iz atoma materijala od kojeg je napravljena katoda.

Slobodni elektroni ili njihov protok mogu se dobiti na druge načine, na primjer, zagrijavanjem metalne žice ili obasjavanjem svjetla na metale formirane od elemenata glavne podgrupe grupe I periodnog sistema (na primjer, cezijum).

Stanje elektrona u atomu

Stanje elektrona u atomu shvata se kao ukupnost informacija o energije određeni elektron unutra prostor, u kojoj se nalazi. Već znamo da elektron u atomu nema putanju kretanja, tj. možemo samo da pričamo vjerovatnoće njegova lokacija u prostoru oko jezgra. Može se nalaziti u bilo kojem dijelu ovog prostora koji okružuje jezgro, a ukupnost njegovih različitih položaja smatra se elektronskim oblakom s određenom negativnom gustinom naboja. Slikovito, ovo se može zamisliti na ovaj način: kada bi bilo moguće snimiti položaj elektrona u atomu nakon stotih ili milionitih dijelova sekunde, kao u foto finišu, tada bi elektron na takvim fotografijama bio predstavljen kao tačka. Kada bi se bezbroj takvih fotografija naložilo, slika bi bila oblak elektrona sa najvećom gustinom tamo gde ima najviše ovih tačaka.

Slika prikazuje "rez" takve elektronske gustine u atomu vodonika koji prolazi kroz jezgro, a isprekidana linija ocrtava sferu unutar koje je vjerovatnoća detekcije elektrona $90%$. Kontura najbliža jezgru pokriva područje prostora u kojem je vjerovatnoća detekcije elektrona $10%$, vjerovatnoća detekcije elektrona unutar druge konture iz jezgra je $20%$, unutar treće - $≈30% $, itd. Postoji određena nesigurnost u stanju elektrona. Kako bi okarakterizirao ovo posebno stanje, njemački fizičar W. Heisenberg uveo je koncept princip nesigurnosti, tj. pokazao da je nemoguće istovremeno i tačno odrediti energiju i lokaciju elektrona. Što je preciznije određena energija elektrona, to je njegov položaj nesigurniji, i obrnuto, nakon što se odredi položaj, nemoguće je odrediti energiju elektrona. Raspon vjerovatnoće za detekciju elektrona nema jasne granice. Međutim, moguće je odabrati prostor u kojem je vjerovatnoća pronalaska elektrona maksimalna.

Prostor oko atomskog jezgra u kojem će se najvjerovatnije naći elektron naziva se orbitala.

Sadrži otprilike 90%$ elektronskog oblaka, što znači da je oko 90%$ vremena elektrona u ovom dijelu svemira. Na osnovu njihovog oblika, poznate su četiri vrste orbitala, koje su označene latiničnim slovima $s, p, d$ i $f$. Na slici je prikazan grafički prikaz nekih oblika elektronskih orbitala.

Najvažnija karakteristika kretanja elektrona na određenoj orbitali je energija njegovog vezivanja sa jezgrom. Elektroni sa sličnim energetskim vrijednostima čine jedan elektronski sloj, ili nivo energije. Energetski nivoi su numerisani počevši od jezgra: $1, 2, 3, 4, 5, 6$ i $7$.

Cijeli broj $n$ koji označava broj energetskog nivoa naziva se glavni kvantni broj.

Karakterizira energiju elektrona koji zauzimaju dati energetski nivo. Najnižu energiju imaju elektroni prvog energetskog nivoa, najbliži jezgru. U poređenju sa elektronima prvog nivoa, elektrone narednih nivoa karakteriše velika količina energije. Posljedično, elektroni vanjskog nivoa su najmanje vezani za atomsko jezgro.

Broj energetskih nivoa (elektronskih slojeva) u atomu jednak je broju perioda u sistemu D.I. Mendeljejeva kojem pripada hemijski element: atomi elemenata prvog perioda imaju jedan energetski nivo; drugi period - dva; sedmi period - sedam.

Najveći broj elektrona na energetskom nivou određen je formulom:

gdje je $N$ maksimalni broj elektrona; $n$ je broj nivoa, ili glavni kvantni broj. Posljedično: na prvom energetskom nivou najbližem jezgru ne može biti više od dva elektrona; na drugom - ne više od 8$; na trećem - ne više od 18$; na četvrtom - ne više od 32$. A kako su, zauzvrat, raspoređeni energetski nivoi (elektronski slojevi)?

Počevši od drugog energetskog nivoa $(n = 2)$, svaki od nivoa je podeljen na podnivoe (podslojeve), koji se malo razlikuju jedan od drugog u energiji vezivanja sa jezgrom.

Broj podnivoa jednak je vrijednosti glavnog kvantnog broja: prvi energetski nivo ima jedan podnivo; drugi - dva; treći - tri; četvrti - četiri. Podnivoi su, pak, formirani orbitalama.

Svaka vrijednost od $n$ odgovara broju orbitala jednakih $n^2$. Prema podacima prikazanim u tabeli, može se pratiti veza između glavnog kvantnog broja $n$ i broja podnivoa, vrste i broja orbitala i maksimalnog broja elektrona na podnivou i nivou.

Glavni kvantni broj, vrste i broj orbitala, maksimalni broj elektrona u podnivoima i nivoima.

Podnivoi se obično označavaju latiničnim slovima, kao i oblik orbitala od kojih se sastoje: $s, p, d, f$. dakle:

• $s$-podnivo - prvi podnivo svakog energetskog nivoa najbližeg atomskom jezgru, sastoji se od jedne $s$-orbitale;
• $p$-podnivo - drugi podnivo svakog, osim prvog, energetskog nivoa, sastoji se od tri $p$-orbitale;
• $d$-podnivo - treći podnivo svakog, počevši od trećeg, energetskog nivoa, sastoji se od pet $d$-orbitala;
• $f$-podnivo svake, počevši od četvrtog energetskog nivoa, sastoji se od sedam $f$-orbitala.

Atomsko jezgro

Ali nisu samo elektroni dio atoma. Fizičar Henri Becquerel otkrio je da prirodni mineral koji sadrži so uranijuma također emituje nepoznato zračenje, izlažući fotografske filmove zaštićene od svjetlosti. Ovaj fenomen je nazvan radioaktivnost.

Postoje tri vrste radioaktivnih zraka:

1. $α$-zrake, koje se sastoje od $α$-čestica koje imaju naboj $2$ puta veći od naboja elektrona, ali sa pozitivnim predznakom, i masu $4$ puta veću od mase atoma vodika;
2. $β$-zrake predstavljaju tok elektrona;
3. $γ$-zrake su elektromagnetski talasi sa zanemarljivom masom koji ne nose električni naboj.

Posljedično, atom ima složenu strukturu - sastoji se od pozitivno nabijenog jezgra i elektrona.

Kako je atom strukturiran?

Godine 1910. u Kembridžu, blizu Londona, Ernest Rutherford i njegovi studenti i kolege proučavali su rasipanje $α$ čestica koje prolaze kroz tanku zlatnu foliju i padaju na ekran. Alfa čestice su obično odstupale od prvobitnog pravca za samo jedan stepen, naizgled potvrđujući uniformnost i homogenost svojstava atoma zlata. I odjednom su istraživači primijetili da su neke $α$ čestice naglo promijenile smjer svog puta, kao da su naišle na neku prepreku.

Postavljanjem ekrana ispred folije, Rutherford je uspio otkriti čak i one rijetke slučajeve kada su $α$ čestice, reflektirane od atoma zlata, letjele u suprotnom smjeru.

Proračuni su pokazali da bi se uočeni fenomeni mogli dogoditi ako se cijela masa atoma i sav njegov pozitivan naboj koncentrišu u malom centralnom jezgru. Radijus jezgra, kako se ispostavilo, je 100.000 puta manji od radijusa cijelog atoma, područja u kojem se nalaze elektroni s negativnim nabojem. Ako primenimo figurativno poređenje, onda se ceo volumen atoma može uporediti sa stadionom u Lužnjikiju, a jezgro se može uporediti sa fudbalskom loptom koja se nalazi u centru terena.

Atom bilo kog hemijskog elementa je uporediv sa sićušnim solarnim sistemom. Stoga se ovaj model atoma, koji je predložio Rutherford, naziva planetarnim.

Protoni i neutroni

Ispostavilo se da se sićušna atomska jezgra, u kojoj je koncentrirana cijela masa atoma, sastoji od čestica dvije vrste - protona i neutrona.

Protoni imaju naboj jednak naboju elektrona, ali suprotan predznakom $(+1)$, i masu jednaku masi atoma vodika (u hemiji se uzima kao jedinica). Protoni su označeni znakom $↙(1)↖(1)p$ (ili $p+$). Neutroni ne nose naelektrisanje, neutralni su i imaju masu jednaku masi protona, tj. $1$. Neutroni su označeni znakom $↙(0)↖(1)n$ (ili $n^0$).

Protoni i neutroni zajedno se nazivaju nukleoni(od lat. jezgro- jezgro).

Zove se zbir broja protona i neutrona u atomu maseni broj. Na primjer, maseni broj atoma aluminija je:

Pošto se masa elektrona, koja je zanemarljivo mala, može zanemariti, očigledno je da je čitava masa atoma koncentrisana u jezgru. Elektroni su označeni na sljedeći način: $e↖(-)$.

Budući da je atom električno neutralan, to je također očigledno da je broj protona i elektrona u atomu isti. On je jednak atomskom broju hemijskog elementa, koji mu je dodijeljen u periodnom sistemu. Na primjer, jezgro atoma željeza sadrži $26$ protona, a $26$ elektrona kruže oko jezgra. Kako odrediti broj neutrona?

Kao što je poznato, masa atoma se sastoji od mase protona i neutrona. Poznavajući serijski broj elementa $(Z)$, tj. broj protona, i maseni broj $(A)$, jednak zbroju brojeva protona i neutrona, broj neutrona $(N)$ se može naći pomoću formule:

Na primjer, broj neutrona u atomu željeza je:

$56 – 26 = 30$.

U tabeli su prikazane glavne karakteristike elementarnih čestica.

Osnovne karakteristike elementarnih čestica.

Izotopi

Vrste atoma istog elementa koji imaju isti nuklearni naboj, ali različite masene brojeve nazivaju se izotopi.

Riječ izotop sastoji se od dvije grčke riječi: isos- identične i topos- mjesto, znači “zauzeti jedno mjesto” (ćelija) u periodnom sistemu elemenata.

Hemijski elementi koji se nalaze u prirodi su mješavina izotopa. Dakle, ugljenik ima tri izotopa sa masama $12, 13, 14$; kiseonik - tri izotopa sa masama 16, 17, 18, itd.

Obično je relativna atomska masa hemijskog elementa data u periodnom sistemu prosječna vrijednost atomskih masa prirodne mješavine izotopa datog elementa, uzimajući u obzir njihovu relativnu zastupljenost u prirodi, dakle vrijednosti atomskih mase su često frakcijske. Na primjer, prirodni atomi hlora su mješavina dva izotopa - $35$ (u prirodi ima $75%$) i $37$ (u prirodi su $25%$); stoga je relativna atomska masa hlora 35,5$. Izotopi hlora zapisuju se na sljedeći način:

$↖(35)↙(17)(Cl)$ i $↖(37)↙(17)(Cl)$

Hemijska svojstva izotopa hlora su potpuno ista, kao i izotopi većine hemijskih elemenata, na primjer kalija, argona:

$↖(39)↙(19)(K)$ i $↖(40)↙(19)(K)$, $↖(39)↙(18)(Ar)$ i $↖(40)↙(18 )(Ar)$

Međutim, izotopi vodika se jako razlikuju u svojstvima zbog dramatičnog višestrukog povećanja njihove relativne atomske mase; čak su im dodijeljena pojedinačna imena i hemijski simboli: protij - $↖(1)↙(1)(H)$; deuterijum - $↖(2)↙(1)(H)$, ili $↖(2)↙(1)(D)$; tricijum - $↖(3)↙(1)(H)$, ili $↖(3)↙(1)(T)$.

Sada možemo dati modernu, rigorozniju i naučniju definiciju hemijskog elementa.

Hemijski element je skup atoma s istim nuklearnim nabojem.

Struktura elektronskih ljuski atoma elemenata prva četiri perioda

Razmotrimo prikaz elektronskih konfiguracija atoma elemenata prema periodima sistema D.I.

Elementi prvog perioda.

Dijagrami elektronske strukture atoma pokazuju distribuciju elektrona po elektronskim slojevima (energetski nivoi).

Elektronske formule atoma pokazuju distribuciju elektrona po energetskim nivoima i podnivoima.

Grafičke elektronske formule atoma pokazuju distribuciju elektrona ne samo po nivoima i podnivoima, već i po orbitalama.

U atomu helijuma, prvi elektronski sloj je kompletan - sadrži $2$ elektrona.

Vodik i helijum su $s$ elementi, $s$ orbitala ovih atoma je ispunjena elektronima.

Elementi drugog perioda.

Za sve elemente drugog perioda, prvi elektronski sloj je popunjen, a elektroni popunjavaju $s-$ i $p$ orbitale drugog elektronskog sloja u skladu sa principom najmanje energije (prvo $s$, a zatim $p$ ) i pravila Paulija i Hunda.

U atomu neona, drugi elektronski sloj je kompletan - sadrži elektrona od 8$.

Elementi trećeg perioda.

Za atome elemenata trećeg perioda, prvi i drugi elektronski sloj su kompletirani, pa je ispunjen treći elektronski sloj u kojem elektroni mogu zauzeti 3s-, 3p- i 3d-sub nivoe.

Struktura elektronskih ljuski atoma elemenata trećeg perioda.

Atom magnezija završava svoju elektronsku orbitalu od 3,5$. $Na$ i $Mg$ su $s$-elementi.

U aluminijumu i narednim elementima, $3d$ podnivo je ispunjen elektronima.

$↙(18)(Ar)$ Argon

$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)s^2(3)p^6$

Atom argona ima 8$ elektrona u svom vanjskom sloju (treći elektronski sloj). Kako je vanjski sloj završen, ali ukupno u trećem elektronskom sloju, kao što već znate, može biti 18 elektrona, što znači da elementi trećeg perioda imaju $3d$ orbitale koje su ostale nepopunjene.

Svi elementi od $Al$ do $Ar$ su $r$ -elementi.

$s-$ i $p$ -elementi formu glavne podgrupe u periodnom sistemu.

Elementi četvrtog perioda.

Atomi kalijuma i kalcijuma imaju četvrti elektronski sloj i $4s$ podnivo je ispunjen, jer ima nižu energiju od podnivoa $3d$. Da pojednostavimo grafičke elektronske formule atoma elemenata četvrtog perioda:

1. Označimo konvencionalnu grafičku elektronsku formulu argona na sljedeći način: $Ar$;
2. Nećemo prikazivati ​​podnivoe koji nisu ispunjeni ovim atomima.

$K, Ca$ - $s$ -elementi, uključeni u glavne podgrupe. Za atome od $Sc$ do $Zn$, 3d podnivo je ispunjen elektronima. Ovo su $3d$ elementi. Oni su uključeni u bočne podgrupe, njihov vanjski elektronski sloj je ispunjen, klasificirani su kao prelazni elementi.

Obratite pažnju na strukturu elektronskih ljuski atoma hroma i bakra. U njima, jedan elektron "otkaže" sa $4s-$ na $3d$ podnivo, što se objašnjava većom energetskom stabilnošću rezultirajućih elektronskih konfiguracija $3d^5$ i $3d^(10)$:

$↙(24)(Cr)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(4) 4s^(2)…$

$↙(29)(Cu)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(9)4s^(2)…$

Simbol elementa, serijski broj, naziv	Elektronski strukturni dijagram	Elektronska formula	Grafička elektronska formula
$↙(19)(K)$ Kalijum		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$
$↙(20)(C)$ Kalcijum		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$
$↙(21)(Sc)$ Scandium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ ili $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$
$↙(22)(Ti)$ Titanijum		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ ili $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$
$↙(23)(V)$ Vanadijum		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ ili $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$
$↙(24)(Cr)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ ili $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$
$↙(29)(Cu)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ ili $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$
$↙(30)(Zn)$ Cink		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ ili $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$
$↙(31)(Ga)$ Galij		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ ili $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$
$↙(36)(Kr)$ Krypton		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ ili $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$

U atomu cinka, treći elektronski sloj je kompletan - svi $3s, 3p$ i $3d$ podnivoi su ispunjeni u njemu, sa ukupno $18$ elektrona.

U elementima nakon cinka, četvrti elektronski sloj, $4p$ podnivo, nastavlja da bude ispunjen. Elementi od $Ga$ do $Kr$ - $r$ -elementi.

Vanjski (četvrti) sloj atoma kriptona je kompletan i ima elektrona od 8$. Ali ukupno u četvrtom elektronskom sloju, kao što znate, može biti 32$ elektrona; atom kriptona još uvijek ima nepopunjene $4d-$ i $4f$ podnivoe.

Za elemente petog perioda, podnivoi se popunjavaju sledećim redosledom: $5s → 4d → 5p$. A tu su i izuzeci povezani sa “neuspjehom” elektrona u $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙(46 ) Pd$, $↙(47)Ag$. $f$ se pojavljuje u šestom i sedmom periodu -elementi, tj. elementi za koje su popunjeni $4f-$ i $5f$ podnivoi trećeg vanjskog elektronskog sloja, respektivno.

$4f$ -elementi pozvao lantanidi.

$5f$ -elementi pozvao aktinidi.

Redoslijed popunjavanja elektronskih podnivoa u atomima elemenata šestog perioda: $↙(55)Cs$ i $↙(56)Ba$ - $6s$ elementi; $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-element; $↙(58)Se$ – $↙(71)Lu - 4f$-elementi; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-elementi; $↙(81)T1$ – $↙(86)Rn - 6d$-elementi. Ali i ovdje postoje elementi u kojima je narušen redoslijed popunjavanja elektronskih orbitala, što je, na primjer, povezano sa većom energetskom stabilnošću polu i potpuno ispunjenih $f$-podnivoa, tj. $nf^7$ i $nf^(14)$.

Ovisno o tome koji je podnivo atoma posljednji ispunjen elektronima, svi elementi, kao što ste već shvatili, podijeljeni su u četiri elektronske porodice, ili blokove:

1. $s$ -elementi;$s$-podnivo vanjskog nivoa atoma je ispunjen elektronima; $s$-elementi uključuju vodonik, helijum i elemente glavnih podgrupa grupa I i II;
2. $r$ -elementi;$p$-podnivo vanjskog nivoa atoma je ispunjen elektronima; $p$-elementi uključuju elemente glavnih podgrupa grupa III–VIII;
3. $d$ -elementi;$d$-podnivo pred-spoljnog nivoa atoma je ispunjen elektronima; $d$-elementi uključuju elemente sekundarnih podgrupa grupa I–VIII, tj. elementi interkalarnih decenija velikih perioda koji se nalaze između $s-$ i $p-$elemenata. Takođe se zovu prijelazni elementi;
4. $f$ -elementi; elektroni ispunjavaju $f-$podnivo trećeg vanjskog nivoa atoma; tu spadaju lantanidi i aktinidi.

Elektronska konfiguracija atoma. Osnovna i pobuđena stanja atoma

Švicarski fizičar W. Pauli u 1925 dolara je to otkrio atom ne može imati više od dva elektrona u jednoj orbitali ima suprotna (antiparalelna) leđa (prevedeno sa engleskog kao vreteno), tj. posjeduju svojstva koja se konvencionalno mogu zamisliti kao rotacija elektrona oko njegove imaginarne ose u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu. Ovaj princip se zove Paulijev princip.

Ako postoji jedan elektron u orbitali, to se zove unpaired, ako dva, onda ovo upareni elektroni, tj. elektrona sa suprotnim spinovima.

Na slici je prikazan dijagram podjele energetskih nivoa na podnivoe.

$s-$ Orbital, kao što već znate, ima sferni oblik. Elektron atoma vodika $(n = 1)$ nalazi se na ovoj orbitali i nije uparen. Iz tog razloga je elektronska formula, ili elektronska konfiguracija, piše se ovako: $1s^1$. U elektronskim formulama, broj energetskog nivoa je označen brojem ispred slova $(1...)$, latinično slovo označava podnivo (tip orbitale), a broj napisan desno iznad slovo (kao eksponent) pokazuje broj elektrona u podnivou.

Za atom helijuma He, koji ima dva uparena elektrona u jednoj $s-$orbitali, ova formula je: $1s^2$. Elektronska ljuska atoma helija je kompletna i vrlo stabilna. Helijum je plemeniti gas. Na drugom energetskom nivou $(n = 2)$ postoje četiri orbitale, jedna $s$ i tri $p$. Elektroni $s$-orbitale drugog nivoa ($2s$-orbitale) imaju veću energiju, jer su na većoj udaljenosti od jezgra od elektrona $1s$ orbitale $(n = 2)$. Općenito, za svaku vrijednost od $n$ postoji jedna $s-$orbitala, ali sa odgovarajućom energijom elektrona na njoj i, prema tome, sa odgovarajućim prečnikom, koji raste kako vrijednost $n$ raste s-$Orbital, kao što već znate, ima sferni oblik. Elektron atoma vodika $(n = 1)$ nalazi se na ovoj orbitali i nije uparen. Stoga se njegova elektronska formula, ili elektronska konfiguracija, piše na sljedeći način: $1s^1$. U elektronskim formulama, broj energetskog nivoa je označen brojem ispred slova $(1...)$, latinično slovo označava podnivo (tip orbitale), a broj napisan desno iznad slovo (kao eksponent) pokazuje broj elektrona u podnivou.

Za atom helijuma $He$, koji ima dva uparena elektrona u jednoj $s-$orbitali, ova formula je: $1s^2$. Elektronska ljuska atoma helija je kompletna i vrlo stabilna. Helijum je plemeniti gas. Na drugom energetskom nivou $(n = 2)$ postoje četiri orbitale, jedna $s$ i tri $p$. Elektroni $s-$orbitala drugog nivoa ($2s$-orbitale) imaju veću energiju, jer su na većoj udaljenosti od jezgra od elektrona $1s$ orbitale $(n = 2)$. Općenito, za svaku vrijednost od $n$ postoji jedna $s-$orbitala, ali sa odgovarajućim zalihama energije elektrona na njoj i, prema tome, sa odgovarajućim prečnikom, koji raste kako se vrijednost $n$ povećava.

$p-$ Orbital ima oblik bučice, ili obimne osmice. Sve tri $p$-orbitale nalaze se u atomu međusobno okomite duž prostornih koordinata povučenih kroz jezgro atoma. Još jednom treba naglasiti da svaki energetski nivo (elektronski sloj), počevši od $n= 2$, ima tri $p$-orbitale. Kako vrijednost $n$ raste, elektroni zauzimaju $p$-orbitale smještene na velikim udaljenostima od jezgra i usmjerene duž osa $x, y, z$.

Za elemente drugog perioda $(n = 2)$ prvo se popunjava jedna $s$-orbitala, a zatim tri $p$-orbitale; elektronska formula $Li: 1s^(2)2s^(1)$. $2s^1$ elektron je slabije vezan za jezgro atoma, tako da ga atom litija lako može odustati (kao što se očito sjećate, ovaj proces se naziva oksidacija), pretvarajući se u litijum ion $Li^+$ .

U atomu berilijuma Be, četvrti elektron se takođe nalazi na $2s$ orbitali: $1s^(2)2s^(2)$. Dva vanjska elektrona atoma berilijuma se lako odvajaju - $B^0$ se oksidira u $Be^(2+)$ kation.

U atomu bora, peti elektron zauzima $2p$ orbitalu: $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$. Zatim, $C, N, O, F$ atomi su ispunjeni $2p$-orbitalama, što se završava plemenitim gasom neonom: $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$.

Za elemente trećeg perioda, popunjene su orbitale $3s-$ i $3p$. Pet $d$-orbitala trećeg nivoa ostaje slobodno:

$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,

$↙(17)Cl 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(5)$,

$↙(18)Ar 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)$.

Ponekad je u dijagramima koji prikazuju distribuciju elektrona u atomima naznačen samo broj elektrona na svakom energetskom nivou, tj. napisati skraćene elektronske formule atoma hemijskih elemenata, za razliku od potpunih elektronskih formula datih gore, na primjer:

$↙(11)Na 2, 8, 1;$ $↙(17)Cl 2, 8, 7;$ $↙(18)Ar 2, 8, 8$.

Za elemente velikih perioda (četvrti i peti), prva dva elektrona zauzimaju $4s-$ i $5s$ orbitale, respektivno: $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$ $↙(38)Sr 2 , 8, 18, 8, 2$. Počevši od trećeg elementa svakog većeg perioda, sljedećih deset elektrona će ići na prethodne $3d-$ i $4d-$orbitale, respektivno (za elemente bočnih podgrupa): $↙(23)V 2, 8, 11 , 2;$ $↙( 26)Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2$. Po pravilu, kada se prethodni $d$-podnivo popuni, spoljni ($4r-$ i $5r-$, respektivno) $r-$podnivo će početi da se popunjava: $↙(33)Kao 2, 8 , 18, 5;$ $ ↙(52)Te 2, 8, 18, 18, 6$.

Za elemente velikih perioda - šesti i nepotpuni sedmi - elektronski nivoi i podnivoi su ispunjeni elektronima, po pravilu, ovako: prva dva elektrona ulaze u spoljašnji $s-$podnivo: $↙(56)Ba 2, 8, 18, 18, 8, 2;$ $↙(87)Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; sljedeći jedan elektron (za $La$ i $Ca$) na prethodni $d$-podnivo: $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ i $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.

Tada će sljedećih $14$ elektrona otići na treći vanjski energetski nivo, na $4f$ i $5f$ orbitale lantanida i aktinida, respektivno: $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2; $ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$.

Tada će drugi eksterni energetski nivo ($d$-podnivo) elemenata bočnih podgrupa ponovo početi da se gradi: $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙(104)Rf 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2$. I konačno, tek nakon što je $d$-podnivo potpuno ispunjen sa deset elektrona, $p$-podnivo će biti ponovo popunjen: $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$.

Vrlo često se struktura elektronskih omotača atoma prikazuje pomoću energetskih ili kvantnih ćelija - tzv. grafičke elektronske formule. Za ovu notaciju koristi se sljedeća notacija: svaka kvantna ćelija je označena ćelijom koja odgovara jednoj orbitali; Svaki elektron je označen strelicom koja odgovara smjeru okretanja. Kada pišete grafičku elektronsku formulu, trebali biste zapamtiti dva pravila: Paulijev princip, prema kojem u ćeliji (orbitali) ne može biti više od dva elektrona, ali sa antiparalelnim spinovima, i F. Hundovo pravilo, prema kojem elektroni zauzimaju slobodne ćelije prvo jednu po jednu i imaju istu spin vrijednost, a tek onda uparuju, ali će spinovi, prema Paulijevom principu, biti u suprotnim smjerovima.

Problem 1. Napišite elektronske konfiguracije sljedećih elemenata: N, Si

, F e, Kr, Te, W.

Rješenje. Energija atomskih orbitala raste sljedećim redoslijedom:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d .

Svaka s-ljuska (jedna orbitala) ne može sadržavati više od dva elektrona, p-ljuska (tri orbitale) - ne više od šest, d-ljuska (pet orbitala) - ne više od 10, i f-ljuska ( sedam orbitala) - ne više od 14.

U osnovnom stanju atoma, elektroni zauzimaju orbitale s najnižom energijom. Broj elektrona jednak je naboju jezgra (atom je u cjelini neutralan) i atomskom broju elementa. Na primjer, atom dušika ima 7 elektrona, od kojih su dva na 1s orbitali, dva na 2s orbitali, a preostala tri elektrona na 2p orbitali. Elektronska konfiguracija atoma dušika:

14 7 N: 1s 2 2s 2 2p 3. Elektronske konfiguracije preostalih elemenata:

Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 , 26 F e

: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6, 36 K

r: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 , 52 Te

: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 5s 2 4d 10 5p 4, : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 4 .

Problem 2. Koji inertni plin i ioni koji elementa imaju istu elektronsku konfiguraciju kao čestica koja nastaje uklanjanjem svih valentnih elektrona iz atoma kalcija?

Rješenje. Elektronska ljuska atoma kalcijuma ima strukturu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. Kada se uklone dva valentna elektrona, formira se ion Ca 2+ sa konfiguracijom 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6. Atom ima istu elektronsku konfiguraciju Ar i joni S 2-, Cl -, K +, Sc 3+, itd.

Problem 3.

Mogu li elektroni jona Al 3+ biti na sljedećim orbitalama: a) 2p;

b) 1p; c) 3d?

Rješenje. Elektronska konfiguracija atoma aluminija je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Al 3+ jon nastaje uklanjanjem tri valentna elektrona sa atoma aluminijuma i ima elektronsku konfiguraciju 1s 2 2s 2 2p 6 .

a) elektroni su već u 2p orbitali;

b) u skladu sa ograničenjima nametnutim kvantnom broju l (l = 0, 1,…n -1), sa n = 1 moguća je samo vrijednost l = 0, dakle, 1p orbitala ne postoji; c) elektroni mogu biti u 3d orbitali ako je jon u pobuđenom stanju.

Zadatak 4.

Napišite elektronsku konfiguraciju atoma neona u prvom pobuđenom stanju. Rješenje. Elektronska konfiguracija atoma neona u osnovnom stanju je 1s 2 2s 2 2p 6. Prvo pobuđeno stanje se dobija prelaskom jednog elektrona sa najviše zauzete orbitale (2p) u najnižu nezauzetu orbitu (3s). Elektronska konfiguracija atoma neona u prvom pobuđenom stanju je 1s 2 2s 2 2p 5 3s 1.

Problem 5

. Kakav je sastav jezgara izotopa 12 C i 13 C, 14 N i 15 N?

Rješenje. Broj protona u jezgru jednak je atomskom broju elementa i isti je za sve izotope datog elementa. Broj neutrona jednak je masenom broju (označenom u gornjem lijevom kutu broja elementa) umanjenom za broj protona. Različiti izotopi istog elementa imaju različit broj neutrona.

Sastav navedenih jezgara:

12 C: 6p + 6n; 13 C: 6p + 7n; 14 N: 7p + 7n; 15 N: 7p + 8n.

Pogledajmo zadatak broj 1 iz opcija Jedinstvenog državnog ispita za 2016. godinu.

Zadatak br. 1.

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: Među opcijama odgovora su atomi u nepobuđenim i pobuđenim stanjima, odnosno elektronska konfiguracija, recimo, jona kalija ne odgovara njegovom položaju u periodnom sistemu. Razmotrimo opciju 1 Arº i Kº. Napišimo njihove elektronske konfiguracije: Arº: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6; Kº: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 - prikladna elektronska konfiguracija samo za argon. Razmotrimo opciju odgovora br. 2 - Cl‾ i K+. K+: 1s2 2s2 2p6 3s2 4s0; Cl‾: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. dakle, tačan odgovor je 2.

Zadatak br. 2.

1. Caº 2. K+ 3. Cl+ 4. Zn2+

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: jer zapisujemo elektronsku konfiguraciju argona: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Kalcijum nije pogodan jer ima još 2 elektrona. Za kalij: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0. Tačan odgovor je 2.

Zadatak br. 3.

Element čija je atomska elektronska konfiguracija 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 formira jedinjenje vodika

1. CH4 2. SiH4 3. H2O 4. H2S

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: Pogledajmo periodni sistem, atom sumpora ima ovu elektronsku konfiguraciju. Tačan odgovor je 4.

Zadatak br. 4.

Atomi magnezijuma i

1. Kalcijum 2. Hrom 3. Silicijum 4. Aluminijum

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: Magnezijum ima eksternu konfiguraciju nivoa energije: 3s2. Za kalcijum: 4s2, za hrom: 4s2 3d4, za silicijum: 3s2 2p2, za aluminijum: 3s2 3p1. Tačan odgovor je 1.

Zadatak br. 5.

Atom argona u osnovnom stanju odgovara elektronskoj konfiguraciji čestice:

1. S²‾ 2. Zn2+ 3. Si4+ 4. Seº

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: Elektronska konfiguracija argona u osnovnom stanju je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. S²‾ ima elektronsku konfiguraciju: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p(4+2). Tačan odgovor je 1.

Zadatak br. 6.

Atomi fosfora i fosfora imaju sličnu konfiguraciju vanjskog energetskog nivoa.

1. Ar 2. Al 3. Cl 4. N

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: Napišimo elektronsku konfiguraciju vanjskog nivoa atoma fosfora: 3s2 3p3.

Za aluminijum: 3s2 3p1;

Za argon: 3s2 3p6;

Za hlor: 3s2 3p5;

Za azot: 2s2 2p3.

Tačan odgovor je 4.

Zadatak br. 7.

Konfiguracija elektrona 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 odgovara čestici

1. S4+ 2. P3- 3. Al3+ 4. O2-

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: ova elektronska konfiguracija odgovara atomu argona u osnovnom stanju. Razmotrimo opcije odgovora:

S4+: 1s2 2s2 2p6 3s2 2p0

P3-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p(3+3)

Tačan odgovor je 2.

Zadatak br. 8.

Koja elektronska konfiguracija odgovara raspodjeli valentnih elektrona u atomu hroma:

1. 3d2 4s2 2. 3s2 3p4 3. 3d5 4s1 4. 4s2 4p6

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: Napišimo elektronsku konfiguraciju hroma u osnovnom stanju: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5. Valentni elektroni se nalaze u posljednja dva podnivoa 4s i 3d (ovdje jedan elektron skače sa podnivoa s na d). Tačan odgovor je 3.

Zadatak br. 9.

Atom sadrži tri nesparena elektrona na vanjskom elektronskom nivou u osnovnom stanju.

1. Titanijum 2. Silicijum 3. Magnezijum 4. Fosfor

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: Da bi imao 3 nesparena elektrona, element mora biti u grupi 5. dakle, tačan odgovor je 4.

Zadatak br. 10.

Atom hemijskog elementa čiji je najviši oksid RO2 ima konfiguraciju spoljašnjeg nivoa:

1. ns2 np4 2. ns2 np2 3. ns2 4. ns2 np1

Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dvije čestice: ovaj element ima oksidacijsko stanje (u ovom spoju) od +4, odnosno mora imati 4 valentna elektrona na vanjskom nivou. dakle, tačan odgovor je 2.

(možda mislite da je tačan odgovor 1, ali takav atom bi imao maksimalno oksidacijsko stanje od +6 (pošto postoji 6 elektrona na vanjskom nivou), ali nam je potreban viši oksid da ima formulu RO2, i tako element bi imao veći oksid RO3)

Zadaci za samostalan rad.

1. Elektronska konfiguracija 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 odgovara atomu

1. Aluminij 2. Azot 3. Hlor 4. Fluor

2. Čestica ima vanjsku ljusku od osam elektrona

1. P3+ 2. Mg2+ 3. Cl5+ 4. Fe2+

3. Atomski broj elementa čija je atomska elektronska struktura 1s2 2s2 2p3 jednak je

1. 5 2. 6 3. 7 4. 4

4. Broj elektrona u jonu bakra Cu2+ je

1. 64 2. 66 3. 29 4. 27

5. Atomi dušika i

1. Sumpor 2. Hlor 3. Arsen 4. Mangan

6. Koje jedinjenje sadrži kation i anjon elektronske konfiguracije 1s2 2s2 2p6 3s3 3p6?

1. NaCl 2. NaBr 3. KCl 4. KBr

7. Broj elektrona u ionu gvožđa Fe2+ je

1. 54 2. 28 3. 58 4. 24

8. Jon ima elektronsku konfiguraciju inertnog gasa

1. Cr2+ 2. S2- 3. Zn2+ 4. N2-

9. Atomi fluora i fluora imaju sličnu konfiguraciju vanjskog energetskog nivoa

1. Kiseonik 2. Litijum 3. Brom 4. Neon

10. Element čija je atomska elektronska formula 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 odgovara jedinjenju vodonika

1. HCl 2. PH3 3. H2S 4. SiH4

Ova bilješka koristi zadatke iz zbirke Jedinstvenog državnog ispita 2016. koju je uredio A.A. Kaverina.