Էլեկտրոնային ձև տիտանի սխեման: Ատոմների և սխեմաների էլեկտրոնային բանաձևեր

Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաատոմը իր էլեկտրոնային ուղեծրերի թվային ներկայացումն է: Էլեկտրոնային օրբիտալները տարածքներ են տարբեր ձևերգտնվում է շուրջը ատոմային միջուկ, որում մաթեմատիկորեն հավանական է գտնել էլեկտրոն։ Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան օգնում է արագ և հեշտությամբ ընթերցողին ասել, թե քանի էլեկտրոնի ուղեծր ունի ատոմը, ինչպես նաև որոշել էլեկտրոնների թիվը յուրաքանչյուր ուղեծրում: Այս հոդվածը կարդալուց հետո դուք կյուրացնեք էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների կազմման մեթոդը։

Քայլեր

Էլեկտրոնների բաշխումը Դ.Ի.Մենդելեևի պարբերական համակարգի միջոցով

Գտեք ձեր ատոմի ատոմային թիվը:Յուրաքանչյուր ատոմ ունի իր հետ կապված էլեկտրոնների որոշակի քանակություն: Պարբերական աղյուսակում գտեք ձեր ատոմի խորհրդանիշը: Ատոմային թիվը դրական ամբողջ թիվ է, որը սկսվում է 1-ից (ջրածնի համար) և ավելանում է մեկով յուրաքանչյուր հաջորդ ատոմի համար։ Ատոմային թիվը ատոմի պրոտոնների թիվն է, հետևաբար այն նաև զրոյական լիցք ունեցող ատոմի էլեկտրոնների թիվն է։

Որոշեք ատոմի լիցքը.Չեզոք ատոմները կունենան նույն թվով էլեկտրոններ, ինչպես ցույց է տրված պարբերական աղյուսակում: Այնուամենայնիվ, լիցքավորված ատոմները կունենան ավելի կամ քիչ էլեկտրոններ՝ կախված դրանց լիցքի մեծությունից։ Եթե ​​աշխատում եք լիցքավորված ատոմի հետ, ապա ավելացրեք կամ հանեք էլեկտրոնները հետևյալ կերպ. յուրաքանչյուր բացասական լիցքի համար ավելացրեք մեկ էլեկտրոն և յուրաքանչյուր դրական լիցքի համար հանեք մեկը:

• Օրինակ՝ -1 լիցք ունեցող նատրիումի ատոմը լրացուցիչ էլեկտրոն կունենա ի հավելումնիր բազային ատոմային համարին` 11: Այլ կերպ ասած, ատոմն ընդհանուր առմամբ կունենա 12 էլեկտրոն:
• Եթե մենք խոսում ենք+1 լիցք ունեցող նատրիումի ատոմի մասին 11 հիմնական ատոմային համարից պետք է հանել մեկ էլեկտրոն։ Այսպիսով, ատոմը կունենա 10 էլեկտրոն:

1. Անգիր սովորիր ուղեծրերի հիմնական ցանկը:Ատոմում էլեկտրոնների քանակի ավելացման հետ մեկտեղ նրանք լրացնում են ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի տարբեր ենթամակարդակներ՝ ըստ որոշակի հաջորդականության։ Էլեկտրոնային թաղանթի յուրաքանչյուր ենթամակարդակ, երբ լցված է, պարունակում է զույգ թվով էլեկտրոններ։ Կան հետևյալ ենթամակարդակները.

   Հասկացեք գրառումը էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա. Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները գրված են, որպեսզի հստակ արտացոլեն յուրաքանչյուր ուղեծրի էլեկտրոնների թիվը: Օրբիտալները գրվում են հաջորդաբար՝ յուրաքանչյուր ուղեծրի ատոմների քանակով գրված ուղեծրի անվան աջ կողմում որպես վերնագիր: Ավարտված էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան ունի ենթամակարդակի նշանակումների և վերնագրերի հաջորդականության ձև:

   • Ահա, օրինակ, ամենապարզ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան. 1s 2 2s 2 2p 6.Այս կոնֆիգուրացիան ցույց է տալիս, որ 1s ենթամակարդակում կա երկու էլեկտրոն, 2s ենթամակարդակում՝ երկու էլեկտրոն և 2p ենթամակարդակում՝ վեց էլեկտրոն: 2 + 2 + 6 = 10 էլեկտրոն ընդհանուր: Սա չեզոք նեոնային ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան է (նեոնի ատոմային թիվը 10 է):

2. Հիշեք ուղեծրերի հերթականությունը:Հիշեք, որ էլեկտրոնային ուղեծրերը համարակալված են էլեկտրոնային թաղանթի թվի աճման կարգով, բայց դասավորված են էներգիայի աճման կարգով: Օրինակ, լցված 4s 2 ուղեծիրն ունի ավելի քիչ էներգիա (կամ ավելի քիչ շարժունակություն), քան մասամբ լցված կամ լցված 3d 10-ը, ուստի առաջինը գրվում է 4s ուղեծիրը: Երբ իմանաք ուղեծրերի հերթականությունը, կարող եք հեշտությամբ լրացնել դրանք՝ ըստ ատոմի էլեկտրոնների քանակի: Օրբիտալների լրացման հերթականությունը հետևյալն է. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • Ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, որում լրացված են բոլոր ուղեծրերը, կունենա հետևյալ ձևը. 10 7p 6
   • Նկատի ունեցեք, որ վերը նշված նշումը, երբ բոլոր ուղեծրերը լցված են, Uuo (ununoctium) 118 տարրի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան է՝ Պարբերական աղյուսակի ամենաբարձր համարակալված ատոմը: Հետևաբար, այս էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան պարունակում է չեզոք լիցքավորված ատոմի բոլոր ներկայումս հայտնի էլեկտրոնային ենթամակարդակները:

3. Լրացրե՛ք ուղեծրերը՝ ըստ ձեր ատոմի էլեկտրոնների քանակի:Օրինակ, եթե մենք ուզում ենք գրել չեզոք կալցիումի ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, մենք պետք է սկսենք պարբերական աղյուսակում փնտրել նրա ատոմային թիվը: Նրա ատոմային թիվը 20 է, ուստի 20 էլեկտրոն ունեցող ատոմի կոնֆիգուրացիան կգրենք վերը նշված կարգով։

   • Լրացրե՛ք ուղեծրերը վերը նշված հերթականությամբ, մինչև հասնեք քսաներորդ էլեկտրոնին: Առաջին 1s ուղեծրը կունենա երկու էլեկտրոն, 2s ուղեծրը կունենա նաև երկու, 2p ուղեծրը՝ վեց, 3s ուղեծրը՝ երկու, 3p ուղեծրը՝ 6, իսկ 4s ուղեծրը՝ 2 (2 + 2 +): 6 +2 +6 + 2 = 20 ։) Այլ կերպ ասած, կալցիումի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան ունի ձևը. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2:
   • Նշենք, որ ուղեծրերը էներգիայի աճման կարգով են: Օրինակ, երբ դուք պատրաստ եք տեղափոխվել 4-րդ էներգիայի մակարդակը, ապա նախ գրեք 4s ուղեծիրը և ապա 3d. Չորրորդ էներգիայի մակարդակից հետո դուք անցնում եք հինգերորդին, որտեղ կրկնվում է նույն կարգը։ Դա տեղի է ունենում միայն երրորդ էներգիայի մակարդակից հետո:

4. Օգտագործեք պարբերական աղյուսակը որպես տեսողական ազդանշան:Դուք հավանաբար արդեն նկատել եք, որ պարբերական աղյուսակի ձևը համապատասխանում է էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներում էլեկտրոնային ենթամակարդակների կարգին: Օրինակ, ձախից երկրորդ սյունակի ատոմները միշտ ավարտվում են «s 2»-ով, մինչդեռ բարակ միջին հատվածի աջ եզրի ատոմները միշտ ավարտվում են «d 10»-ով և այլն: Օգտագործեք պարբերական աղյուսակը որպես կոնֆիգուրացիաներ գրելու տեսողական ուղեցույց, քանի որ ուղեծրերին ավելացվող հերթականությունը համապատասխանում է աղյուսակում ձեր դիրքին: Տես ներքեւում:

   • Մասնավորապես, երկու ամենաձախ սյունակները պարունակում են ատոմներ, որոնց էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան ավարտվում է s օրբիտալներով, աղյուսակի աջ բլոկում պարունակում են ատոմներ, որոնց կոնֆիգուրացիաները ավարտվում են p օրբիտալներով, իսկ ատոմների ներքևում ավարտվում են f օրբիտալներով:
   • Օրինակ, երբ գրում եք քլորի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, մտածեք այսպես. «Այս ատոմը գտնվում է պարբերական աղյուսակի երրորդ շարքում (կամ «ժամանակաշրջանում»): Այն նաև գտնվում է p ուղեծրային բլոկի հինգերորդ խմբում: Պարբերական աղյուսակի: Հետևաբար, դրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան կավարտվի ..3p 5
   • Նկատի ունեցեք, որ աղյուսակի d և f ուղեծրային շրջանների տարրերն ունեն էներգիայի մակարդակներ, որոնք չեն համապատասխանում այն ​​ժամանակաշրջանին, որում գտնվում են: Օրինակ, d- ուղեծրերով տարրերի բլոկի առաջին շարքը համապատասխանում է 3d ուղեծրերին, չնայած այն գտնվում է 4-րդ շրջանում, իսկ f- ուղեծրերով տարրերի առաջին շարքը համապատասխանում է 4f ուղեծրին, չնայած այն հանգամանքին, որ այն գտնվում է 6-րդ շրջանում։

5. Իմացեք երկար էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներ գրելու հապավումները:Պարբերական համակարգի աջ կողմի ատոմները կոչվում են ազնիվ գազեր.Այս տարրերը քիմիապես շատ կայուն են: Երկար էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներ գրելու գործընթացը կրճատելու համար պարզապես քառակուսի փակագծերում գրեք ձեր ատոմից ավելի քիչ էլեկտրոններով մոտակա ազնիվ գազի քիմիական նշանը, այնուհետև շարունակեք գրել հաջորդ ուղեծրային մակարդակների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան: Տես ներքեւում:

   • Այս հայեցակարգը հասկանալու համար օգտակար կլինի գրել կոնֆիգուրացիայի օրինակ: Գրենք ցինկի կոնֆիգուրացիան (ատոմային թիվ 30)՝ օգտագործելով ազնիվ գազի հապավումը։ Ցինկի ամբողջական կոնֆիգուրացիան այսպիսի տեսք ունի՝ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10: Այնուամենայնիվ, մենք տեսնում ենք, որ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6-ը ազնիվ գազի՝ արգոնի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան է։ Պարզապես փոխարինեք ցինկի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայի մասը քառակուսի փակագծերում գտնվող արգոնի քիմիական նշանով (.)
   • Այսպիսով, ցինկի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, որը գրված է կրճատ ձևով, հետևյալն է. 4s 2 3d 10.
   • Նկատի ունեցեք, որ եթե դուք գրում եք ազնիվ գազի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, ասեք արգոն, չեք կարող գրել: Այս տարրի դիմաց պետք է օգտագործել ազնիվ գազի հապավումը. արգոնի համար դա կլինի նեոն ():

   Օգտագործելով ADOMAH պարբերական աղյուսակը

   1. Վարպետեք ADOMAH պարբերական աղյուսակը: Այս մեթոդըԷլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայի գրանցումը չի պահանջում մտապահում, այլ պահանջում է վերանախագծված պարբերական աղյուսակ, քանի որ ավանդական պարբերական աղյուսակում, սկսած չորրորդ շրջանից, ժամանակաշրջանի թիվը չի համապատասխանում էլեկտրոնային թաղանթին: Գտեք ADOMAH պարբերական աղյուսակը - հատուկ տեսակպարբերական աղյուսակը, որը մշակվել է գիտնական Վալերի Զիմերմանի կողմից: Դա հեշտ է գտնել ինտերնետում կարճ որոնման միջոցով:

      • ADOMAH պարբերական աղյուսակում հորիզոնական տողերը ներկայացնում են տարրերի խմբեր, ինչպիսիք են հալոգենները, ազնիվ գազերը, ալկալիական մետաղները, հողալկալիական մետաղները և այլն: Ուղղահայաց սյուները համապատասխանում են էլեկտրոնային մակարդակներին, և այսպես կոչված «կասկադներին» (միացնող շեղանկյուն գծերը. բլոկներ s,p,dզ) համապատասխանում են ժամանակաշրջաններին:
      • Հելիումը տեղափոխվում է ջրածին, քանի որ այս երկու տարրերն էլ բնութագրվում են 1s ուղեծրով։ Ժամանակահատվածի բլոկները (s, p, d և f) ցուցադրվում են աջ կողմ, իսկ մակարդակի համարները տրված են հիմքում։ Տարրերը ներկայացված են 1-ից 120 համարակալված վանդակներում: Այս թվերը սովորական ատոմային թվերն են, որոնք ներկայացնում են չեզոք ատոմի էլեկտրոնների ընդհանուր թիվը:

   2. Գտեք ձեր ատոմը ADOMAH աղյուսակում:Տարրի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան գրելու համար գտեք նրա խորհրդանիշը ADOMAH պարբերական աղյուսակում և հատեք ավելի բարձր ատոմային թվով բոլոր տարրերը: Օրինակ, եթե դուք պետք է գրեք էրբիումի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան (68), անցեք բոլոր տարրերը 69-ից մինչև 120:

      • Ուշադրություն դարձրեք աղյուսակի հիմքում գտնվող 1-ից 8 թվերին: Սրանք էլեկտրոնային մակարդակի համարներն են կամ սյունակների համարները: Անտեսեք այն սյունակները, որոնք պարունակում են միայն հատված տարրեր: Էրբիումի համար մնում են 1,2,3,4,5 և 6 համարներով սյունակներ։

   3. Հաշվեք ուղեծրի ենթամակարդակները մինչև ձեր տարրը:Նայելով աղյուսակի աջ կողմում ցուցադրված բլոկի նշաններին (s, p, d և f) և ներքևում ցուցադրված սյունակների համարներին, անտեսեք բլոկների միջև եղած անկյունագծերը և սյունակները բաժանեք բլոկ-սյուների՝ թվարկելով դրանք. պատվիրել ներքևից վեր. Եվ կրկին, անտեսեք այն բլոկները, որոնցում բոլոր տարրերը խաչված են: Գրեք սյունակների բլոկները՝ սկսած սյունակի համարից, որին հաջորդում է բլոկի նշանը, հետևաբար՝ 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (էրբիումի համար):

      • Խնդրում ենք նկատի ունենալ. վերը նշված էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան գրված է էլեկտրոնային ենթամակարդակի համարի աճման կարգով: Այն կարող է գրվել նաև այն հաջորդականությամբ, որով լրացվում են ուղեծրերը։ Դա անելու համար սյունակների բլոկներ գրելիս հետևեք կասկադներին ներքևից վերև, այլ ոչ թե սյունակներին.

   4. Հաշվեք էլեկտրոնները յուրաքանչյուր էլեկտրոնային ենթամակարդակի համար:Հաշվե՛ք յուրաքանչյուր սյունակի բլոկի այն տարրերը, որոնք չեն հատվել՝ յուրաքանչյուր տարրից մեկ էլեկտրոն կցելով և յուրաքանչյուր սյունակի բլոկի բլոկի նշանի կողքին գրել դրանց թիվը հետևյալ կերպ. 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2: Մեր օրինակում սա էրբիումի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան է:

   5. Ուշադիր եղեք սխալ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների մասին:Կան տասնութ բնորոշ բացառություններ, որոնք կապված են էներգիայի ամենացածր վիճակում գտնվող ատոմների էլեկտրոնային կազմաձևերի հետ, որոնք նաև կոչվում են հիմնական էներգիայի վիճակ: Նրանք չեն ենթարկվում ընդհանուր կանոնմիայն էլեկտրոնների զբաղեցրած վերջին երկու-երեք դիրքերում։ Այս դեպքում իրական էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան ենթադրում է, որ էլեկտրոնները գտնվում են ավելի ցածր էներգիայի վիճակում՝ համեմատած ատոմի ստանդարտ կոնֆիգուրացիայի հետ։ Բացառության ատոմները ներառում են.

      • Քր(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Նբ(..., 4d4, 5s1); Մո(..., 4d5, 5s1); Ռու(..., 4d7, 5s1); Ռհ(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Ագ(..., 4d10, 5s1); Լա(..., 5d1, 6s2); Կ(..., 4f1, 5d1, 6s2); Գդ(..., 4f7, 5d1, 6s2); Ավ(..., 5d10, 6s1); AC(..., 6d1, 7s2); Թ(..., 6d2, 7s2); Պա(..., 5f2, 6d1, 7s2); U(..., 5f3, 6d1, 7s2); Նպ(..., 5f4, 6d1, 7s2) և սմ(..., 5f7, 6d1, 7s2):
   • Ատոմի ատոմային թիվը գտնելու համար, երբ այն գրված է էլեկտրոնային ձևով, պարզապես գումարեք բոլոր այն թվերը, որոնք հաջորդում են տառերին (s, p, d և f): Սա աշխատում է միայն չեզոք ատոմների դեպքում, եթե գործ ունեք իոնի հետ, այն չի աշխատի, դուք պետք է ավելացնեք կամ հանեք ավելորդ կամ կորցրած էլեկտրոնների թիվը:
   • Տառին հաջորդող համարը վերնագիր է, հսկողությունում մի սխալվեք։
   • «Կիսալցված» ենթամակարդակի կայունությունը գոյություն չունի։ Սա պարզեցում է: Ցանկացած կայունություն, որը վերաբերում է «կիսալրիվ» ենթամակարդակներին, պայմանավորված է նրանով, որ յուրաքանչյուր ուղեծրը զբաղեցնում է մեկ էլեկտրոն, ուստի էլեկտրոնների միջև վանողականությունը նվազագույնի է հասցվում:
   • Յուրաքանչյուր ատոմ ձգտում է կայուն վիճակի, և ամենակայուն կոնֆիգուրացիաները լրացրել են s և p ենթամակարդակները (s2 և p6): Ազնիվ գազերն ունեն այս կոնֆիգուրացիան, ուստի նրանք հազվադեպ են արձագանքում և գտնվում են պարբերական աղյուսակի աջ կողմում: Հետևաբար, եթե կոնֆիգուրացիան ավարտվում է 3p 4-ով, ապա կայուն վիճակի հասնելու համար նրան անհրաժեշտ է երկու էլեկտրոն (վեցը կորցնելու համար ավելի շատ էներգիա է պահանջվում, ներառյալ s մակարդակի էլեկտրոնները, ուստի չորսն ավելի հեշտ է կորցնել): Եվ եթե կոնֆիգուրացիան ավարտվում է 4d 3-ով, ապա այն պետք է կորցնի երեք էլեկտրոն կայուն վիճակի հասնելու համար: Բացի այդ, կիսով չափ լցված ենթամակարդակները (s1, p3, d5..) ավելի կայուն են, քան, օրինակ, p4 կամ p2; սակայն, s2-ը և p6-ն էլ ավելի կայուն կլինեն:
   • Երբ գործ ունես իոնի հետ, դա նշանակում է, որ պրոտոնների թիվը նույնը չէ, ինչ էլեկտրոնների թիվը: Ատոմի լիցքը այս դեպքում կցուցադրվի քիմիական նշանի վերևի աջ մասում (սովորաբար): Հետևաբար, +2 լիցք ունեցող անտիմոնի ատոմն ունի 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա։ Նշենք, որ 5p 3-ը փոխվել է 5p 1-ի: Զգույշ եղեք, երբ չեզոք ատոմի կոնֆիգուրացիան ավարտվում է ենթամակարդակներով, բացի s-ից և p-ից:Երբ վերցնում եք էլեկտրոնները, դրանք կարող եք վերցնել միայն վալենտային օրբիտալներից (s և p օրբիտալներից): Հետևաբար, եթե կոնֆիգուրացիան ավարտվում է 4s 2 3d 7-ով, և ատոմը ստանում է +2 լիցք, ապա կոնֆիգուրացիան կավարտվի 4s 0 3d 7-ով: Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ 3d 7 ոչփոխվում է, փոխարենը կորչում են s-օրբիտալի էլեկտրոնները։
   • Կան պայմաններ, երբ էլեկտրոնը ստիպված է «տեղափոխվել ավելի բարձր էներգիայի մակարդակ»: Երբ ենթամակարդակին պակասում է մեկ էլեկտրոն՝ կիսով չափ կամ լրիվ լինելու համար, վերցրեք մեկ էլեկտրոն մոտակա s կամ p ենթամակարդակից և տեղափոխեք այն ենթամակարդակ, որին անհրաժեշտ է էլեկտրոն:
   • Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա գրելու երկու տարբերակ կա. Դրանք կարող են գրվել էներգիայի մակարդակների թվերի աճման կարգով կամ էլեկտրոնային ուղեծրերի լրացման կարգով, ինչպես վերը նշված էր էրբիումի համար:
   • Կարող եք նաև գրել տարրի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան՝ գրելով միայն վալենտական ​​կոնֆիգուրացիան, որը վերջին s և p ենթամակարդակն է։ Այսպիսով, անտիմոնի վալենտային կոնֆիգուրացիան կլինի 5s 2 5p 3:
   • Իոնները նույնը չեն: Նրանց հետ շատ ավելի դժվար է: Բաց թողեք երկու մակարդակ և հետևեք նույն օրինակին, կախված նրանից, թե որտեղ եք սկսել և որքան մեծ է էլեկտրոնների թիվը:

Էլեկտրոններ

Ատոմ հասկացությունը ծագել է հին աշխարհում՝ նյութի մասնիկները նշելու համար։ Հունարենում ատոմ նշանակում է «անբաժանելի»։

Իռլանդացի ֆիզիկոս Սթոունին, փորձերի հիման վրա, եկել է այն եզրակացության, որ էլեկտրականությունը կրում են ամենափոքր մասնիկները, որոնք գոյություն ունեն բոլոր ատոմներում։ քիմիական տարրեր. 1891 թվականին Սթոունին առաջարկեց այդ մասնիկները անվանել էլեկտրոններ, ինչը հունարեն նշանակում է «սաթ»: Էլեկտրոնի անունը ստանալուց մի քանի տարի անց անգլիացի ֆիզիկոս Ջոզեֆ Թոմսոնը և ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ժան Պերին ապացուցեցին, որ էլեկտրոնները կրում են բացասական լիցք։ Սա ամենափոքր բացասական լիցքն է, որը քիմիայում ընդունվում է որպես միավոր (-1): Թոմսոնին նույնիսկ հաջողվել է որոշել էլեկտրոնի արագությունը (ուղիղում գտնվող էլեկտրոնի արագությունը հակադարձ համեմատական ​​է n ուղեծրի թվին։ Ուղեծրերի շառավիղներն աճում են ուղեծրի թվի քառակուսու համամասնությամբ։ Ջրածնի առաջին ուղեծրում։ ատոմ (n=1; Z=1), արագությունը ≈ 2,2 106 մ/գ է, այսինքն՝ մոտ հարյուր անգամ պակաս լույսի արագությունից c=3 108 մ/վրկ) և էլեկտրոնի զանգվածից ( այն գրեթե 2000 անգամ փոքր է ջրածնի ատոմի զանգվածից):

Էլեկտրոնների վիճակը ատոմում

Ատոմում էլեկտրոնի վիճակն է որոշակի էլեկտրոնի էներգիայի և այն տարածության մասին տեղեկատվության մի շարք, որտեղ այն գտնվում է. Ատոմում էլեկտրոնը չունի շարժման հետագիծ, այսինքն՝ կարելի է միայն խոսել դրա մասին. միջուկի շուրջ տարածության մեջ այն գտնելու հավանականությունը.

Այն կարող է տեղակայվել միջուկը շրջապատող այս տարածության ցանկացած հատվածում, և նրա տարբեր դիրքերի ամբողջությունը դիտարկվում է որպես էլեկտրոնային ամպ՝ որոշակի բացասական լիցքի խտությամբ։ Պատկերավոր կերպով սա կարելի է պատկերացնել հետևյալ կերպ. եթե հնարավոր լիներ ատոմում էլեկտրոնի դիրքը լուսանկարել վայրկյանի հարյուրերորդական կամ միլիոներորդականում, ինչպես լուսանկարչական ավարտում, ապա այդպիսի լուսանկարներում էլեկտրոնը կներկայացվեր որպես կետեր: Նման անթիվ լուսանկարների ծածկումը կհանգեցնի ամենաբարձր խտությամբ էլեկտրոնային ամպի պատկերին, որտեղ կլինեն այդ կետերի մեծ մասը:

Ատոմային միջուկի շուրջ տարածությունը, որտեղ էլեկտրոնը, ամենայն հավանականությամբ, կգտնվի, կոչվում է ուղեծր։ Այն պարունակում է մոտավորապես 90% էլեկտրոնային ամպ, և դա նշանակում է, որ ժամանակի մոտ 90%-ը էլեկտրոնը գտնվում է տարածության այս հատվածում։ Տարբերվում է ըստ ձևի Ներկայումս հայտնի ուղեծրերի 4 տեսակներ, որոնք նշվում են լատիներենով s, p, d և f տառերը. Գրաֆիկական պատկերՆկարում ներկայացված են էլեկտրոնային ուղեծրերի որոշ ձևեր:

Որոշակի ուղեծրում էլեկտրոնի շարժման ամենակարևոր բնութագիրը միջուկի հետ նրա կապի էներգիան. Նմանատիպ էներգիայի արժեքներով էլեկտրոնները կազմում են մեկ էլեկտրոնային շերտ կամ էներգիայի մակարդակ: Էներգիայի մակարդակները համարակալվում են միջուկից սկսած՝ 1, 2, 3, 4, 5, 6 և 7։

n ամբողջ թիվը, որը նշանակում է էներգիայի մակարդակի թիվը, կոչվում է հիմնական քվանտային թիվ։ Այն բնութագրում է տվյալ էներգիայի մակարդակը զբաղեցնող էլեկտրոնների էներգիան։ Միջուկին ամենամոտ գտնվող առաջին էներգետիկ մակարդակի էլեկտրոններն ունեն ամենացածր էներգիան։Համեմատած առաջին մակարդակի էլեկտրոնների հետ՝ հաջորդ մակարդակների էլեկտրոնները կբնութագրվեն մեծ քանակությամբ էներգիայով։ Հետևաբար, արտաքին մակարդակի էլեկտրոնները ամենաքիչ ուժեղ կապված են ատոմի միջուկի հետ։

Էներգիայի մակարդակում էլեկտրոնների ամենամեծ թիվը որոշվում է բանաձևով.

N = 2n2,

որտեղ N-ը էլեկտրոնների առավելագույն թիվն է. n-ը մակարդակի թիվն է կամ հիմնական քվանտային թիվը: Հետևաբար, միջուկին ամենամոտ էներգիայի առաջին մակարդակը կարող է պարունակել ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն. երկրորդում `ոչ ավելի, քան 8; երրորդում `ոչ ավելի, քան 18; չորրորդին `ոչ ավելի, քան 32:

Երկրորդ էներգետիկ մակարդակից սկսած (n = 2) մակարդակներից յուրաքանչյուրը բաժանվում է ենթամակարդակների (ենթաշերտերի), որոնք որոշակիորեն տարբերվում են միմյանցից միջուկի հետ կապող էներգիայով։ Ենթամակարդակների թիվը հավասար է հիմնական քվանտային թվի արժեքին. էներգիայի առաջին մակարդակն ունի մեկ ենթամակարդակ. երկրորդը - երկու; երրորդ - երեք; չորրորդ - չորս ենթամակարդակ. Ենթամակարդակներն իրենց հերթին ձևավորվում են ուղեծրերով։ Յուրաքանչյուր արժեքn-ը համապատասխանում է n-ի հավասար ուղեծրերի թվին:

Ենթամակարդակները սովորաբար նշվում են լատինական տառերով, ինչպես նաև ուղեծրերի ձևը, որոնցից կազմված են՝ s, p, d, f.

Պրոտոններ և նեյտրոններ

Ցանկացած քիմիական տարրի ատոմը համեմատելի է փոքրիկի հետ Արեգակնային համակարգ. Հետեւաբար, ատոմի նման մոդելը, որն առաջարկել է Է.Ռադերֆորդը, կոչվում է մոլորակային.

Ատոմային միջուկը, որում կենտրոնացած է ատոմի ողջ զանգվածը, բաղկացած է երկու տեսակի մասնիկներից. պրոտոններ և նեյտրոններ.

Պրոտոնները լիցք ունեն հավասար է լիցքավորմանըէլեկտրոններ, բայց հակառակ նշանով (+1) և զանգվածով, զանգվածին հավասարջրածնի ատոմ (քիմիայում ընդունված է որպես միավոր)։ Նեյտրոնները լիցք չեն կրում, դրանք չեզոք են և ունեն պրոտոնի զանգվածին հավասար։

Պրոտոններն ու նեյտրոնները միասին կոչվում են նուկլոններ (լատիներեն միջուկից՝ միջուկ)։ Ատոմում պրոտոնների և նեյտրոնների քանակի գումարը կոչվում է զանգվածային թիվ. Օրինակ՝ ալյումինի ատոմի զանգվածային թիվը.

13 + 14 = 27

պրոտոնների թիվը՝ 13, նեյտրոնների թիվը՝ 14, զանգվածը՝ 27

Քանի որ էլեկտրոնի զանգվածը, որը աննշան է, կարելի է անտեսել, ակնհայտ է, որ ատոմի ողջ զանգվածը կենտրոնացած է միջուկում։ Էլեկտրոնները ներկայացնում են e - .

Քանի որ ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք, ակնհայտ է նաև, որ ատոմում պրոտոնների և էլեկտրոնների թիվը նույնն է։ Այն հավասար է Պարբերական համակարգում իրեն հատկացված քիմիական տարրի հերթական համարին։ Ատոմի զանգվածը կազմված է պրոտոնների և նեյտրոնների զանգվածից։ Իմանալով տարրի սերիական համարը (Z), այսինքն՝ պրոտոնների թիվը և զանգվածային թիվը (A), գումարին հավասարպրոտոնների և նեյտրոնների թիվը, կարող եք գտնել նեյտրոնների թիվը (N)՝ օգտագործելով բանաձևը.

N=A-Z

Օրինակ, երկաթի ատոմում նեյտրոնների թիվը հետևյալն է.

56 — 26 = 30

իզոտոպներ

Կոչվում են միևնույն տարրի ատոմների այն տեսակները, որոնք ունեն նույն միջուկային լիցքը, բայց տարբեր զանգվածային թվեր իզոտոպներ. Բնության մեջ հայտնաբերված քիմիական տարրերը իզոտոպների խառնուրդ են: Այսպիսով, ածխածինը ունի երեք իզոտոպ՝ 12, 13, 14 զանգվածով; թթվածին - երեք իզոտոպներ՝ 16, 17, 18 և այլն զանգվածով։ Սովորաբար պարբերական համակարգում տրված է քիմիական տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածը իզոտոպների բնական խառնուրդի ատոմային զանգվածների միջին արժեքն է։ տրված տարրհաշվի առնելով դրանց հարաբերական բովանդակությունը բնության մեջ։ Քիմիական տարրերի մեծ մասի իզոտոպների քիմիական հատկությունները լրիվ նույնն են։ Այնուամենայնիվ, ջրածնի իզոտոպները զգալիորեն տարբերվում են իրենց հատկություններով, քանի որ դրանց հարաբերականը կտրուկ աճում է ատոմային զանգված; նրանց նույնիսկ տրվել են անհատական ​​անուններ և քիմիական նշաններ:

Առաջին շրջանի տարրեր

Ջրածնի ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքի սխեման.

Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի սխեմաները ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխումը էլեկտրոնային շերտերի վրա (էներգիայի մակարդակներ):

Ջրածնի ատոմի գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևը (ցույց է տալիս էլեկտրոնների բաշխումը էներգիայի մակարդակների և ենթամակարդակների վրա).

Ատոմների գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխումը ոչ միայն մակարդակներում և ենթամակարդակներում, այլև ուղեծրերում։

Հելիումի ատոմում ավարտված է առաջին էլեկտրոնային շերտը՝ այն ունի 2 էլեկտրոն։ Ջրածինը և հելիումը s-տարրեր են. այս ատոմների համար s-օրբիտալը լցված է էլեկտրոններով։

Երկրորդ շրջանի բոլոր տարրերը առաջին էլեկտրոնային շերտը լցված է, և էլեկտրոնները լրացնում են երկրորդ էլեկտրոնային շերտի s- և p-օրբիտալները՝ համաձայն նվազագույն էներգիայի սկզբունքի (նախ s, իսկ հետո p) և Պաուլիի և Հունդի կանոններին համապատասխան։

Նեոնի ատոմում ավարտված է երկրորդ էլեկտրոնային շերտը՝ այն ունի 8 էլեկտրոն։

Երրորդ շրջանի տարրերի ատոմների համար ավարտվում են առաջին և երկրորդ էլեկտրոնային շերտերը, ուստի լրացվում է երրորդ էլեկտրոնային շերտը, որում էլեկտրոնները կարող են զբաղեցնել 3s-, 3p- և 3d-ենթամակարդակները:

Մագնեզիումի ատոմում ավարտված է 3s էլեկտրոնի ուղեծիր: Na-ն ու Mg-ը s-տարրեր են:

Ալյումինի և հետագա տարրերի համար 3p ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով:

Երրորդ շրջանի տարրերն ունեն չլրացված 3d ուղեծրեր։

Al-ից Ar-ի բոլոր տարրերը p-տարրեր են: s- և p-տարրերը կազմում են Պարբերական համակարգի հիմնական ենթախմբերը:

Չորրորդ-յոթերորդ շրջանների տարրեր

Չորրորդ էլեկտրոնային շերտը հայտնվում է կալիումի և կալցիումի ատոմներում, 4s ենթամակարդակը լցված է, քանի որ այն ավելի քիչ էներգիա ունի, քան 3d ենթամակարդակը:

K, Ca - հիմնական ենթախմբերում ընդգրկված s-տարրեր. Sc-ից Zn ատոմների համար 3d ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով: Սրանք 3d տարրեր են: Դրանք ընդգրկված են երկրորդական ենթախմբերում, ունեն նախաարտաքին էլեկտրոնային շերտով լցված, կոչվում են անցումային տարրեր։

Ուշադրություն դարձրեք քրոմի և պղնձի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքին: Դրանցում տեղի է ունենում մեկ էլեկտրոնի «խափանում» 4s-ից մինչև 3d-ենթամակարդակ, ինչը բացատրվում է ստացված էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների ավելի մեծ էներգիայի կայունությամբ 3d 5 և 3d 10.

Ցինկի ատոմում ավարտված է երրորդ էլեկտրոնային շերտը. նրա մեջ լցված են բոլոր 3s, 3p և 3d ենթամակարդակները, ընդհանուր առմամբ դրանց վրա կա 18 էլեկտրոն։ Ցինկին հաջորդող տարրերում չորրորդ էլեկտրոնային շերտը շարունակում է լցվել՝ 4p ենթամակարդակը։

Ga-ից մինչև Kr տարրերը p-տարրեր են:

Կրիպտոնի ատոմի արտաքին շերտը (չորրորդը) ամբողջական է և ունի 8 էլեկտրոն։ Բայց չորրորդ էլեկտրոնային շերտում կարող է լինել միայն 32 էլեկտրոն; Կրիպտոնի ատոմի 4d- և 4f-ենթամակարդակները դեռ մնում են չլրացված, հինգերորդ շրջանի տարրերը ենթամակարդակները լրացնում են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ 5s - 4d - 5p: Եվ կան նաև բացառություններ՝ կապված « ձախողում» էլեկտրոններ, y 41 Nb, 42 Mo, 44 ​​Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

Վեցերորդ և յոթերորդ շրջաններում հայտնվում են f-տարրեր, այսինքն՝ տարրեր, որոնցում լրացվում են համապատասխանաբար երրորդ արտաքին էլեկտրոնային շերտի 4f- և 5f-ենթամակարդակները։

4f տարրերը կոչվում են լանթանիդներ:

5f տարրերը կոչվում են ակտինիդներ:

Վեցերորդ շրջանի տարրերի ատոմներում էլեկտրոնային ենթամակարդակների լրացման կարգը՝ 55 Cs և 56 Ba - 6s-տարրեր; 57 La … 6s 2 5d x - 5d տարր; 58 Ce - 71 Lu - 4f տարրեր; 72 Hf - 80 Hg - 5d տարրեր; 81 T1 - 86 Rn - 6d տարրեր. Բայց նույնիսկ այստեղ կան տարրեր, որոնցում «խախտվում է» էլեկտրոնային ուղեծրերի լրացման կարգը, ինչը, օրինակ, կապված է կիսով չափ և ամբողջությամբ լցված f-ենթամակարդակների ավելի մեծ էներգիայի կայունության հետ, այսինքն՝ nf 7 և nf 14: Կախված նրանից, թե ատոմի որ ենթամակարդակը վերջինն է լցված էլեկտրոններով, բոլոր տարրերը բաժանվում են չորս էլեկտրոնային ընտանիքների կամ բլոկների.

• s-տարրեր. Ատոմի արտաքին մակարդակի s-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. s-տարրերը ներառում են ջրածին, հելիում և I և II խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր:

• p-տարրեր. Ատոմի արտաքին մակարդակի p-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. p-տարրերը ներառում են III-VIII խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր:

• d-տարրեր. Ատոմի նախնական արտաքին մակարդակի d-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. d-տարրերը ներառում են I-VIII խմբերի երկրորդական ենթախմբերի տարրեր, այսինքն՝ միջանկյալ տասնամյակների տարրեր երկար ժամանակաշրջաններգտնվում է s- և p-տարրերի միջև: Դրանք նաև կոչվում են անցումային տարրեր։

• f-տարրեր. Ատոմի երրորդ արտաքին մակարդակի f-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. դրանք ներառում են լանտանիդներ և հականոիդներ:

Շվեյցարացի ֆիզիկոս Վ. Պաուլին 1925 թվականին հաստատեց, որ մեկ ուղեծրում գտնվող ատոմում չի կարող լինել ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն, որոնք ունեն հակադիր (հակ զուգահեռ) սպիններ (անգլերենից թարգմանաբար՝ «spindle»), այսինքն՝ ունենալով այնպիսի հատկություններ, որոնք պայմանականորեն կարելի է պատկերացնել որպես. էլեկտրոնի պտույտը իր երևակայական առանցքի շուրջ՝ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ կամ հակառակ ուղղությամբ:

Այս սկզբունքը կոչվում է Պաուլիի սկզբունքը. Եթե ​​ուղեծրում մեկ էլեկտրոն կա, ապա այն կոչվում է չզույգված, եթե դրանք երկուսն են, ապա դրանք զույգ էլեկտրոններ են, այսինքն՝ հակառակ սպիններով էլեկտրոններ։ Նկարում ներկայացված է էներգիայի մակարդակների ենթամակարդակների բաժանման դիագրամը և դրանց լրացման կարգը:

Շատ հաճախ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը պատկերված է էներգիայի կամ քվանտային բջիջների միջոցով. նրանք գրում են այսպես կոչված գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը: Այս գրառման համար օգտագործվում է հետևյալ նշումը. յուրաքանչյուր քվանտային բջիջ նշվում է մեկ բջջով, որը համապատասխանում է մեկ ուղեծրի. յուրաքանչյուր էլեկտրոն նշվում է պտույտի ուղղությանը համապատասխանող սլաքով: Գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձև գրելիս պետք է հիշել երկու կանոն. Պաուլիի սկզբունքը և Ֆ.Հունդի կանոնը, ըստ որի էլեկտրոնները առաջին հերթին գրավում են ազատ բջիջները և միաժամանակ ունենում նույն արժեքըպտտվել, և միայն դրանից հետո զուգավորվել, բայց պտույտները, այս դեպքում, ըստ Պաուլիի սկզբունքի, արդեն հակառակ ուղղությամբ կլինեն։

Հունդի կանոնը և Պաուլիի սկզբունքը

Հունդի կանոն- քվանտային քիմիայի կանոնը, որը որոշում է որոշակի ենթաշերտի ուղեծրերի լրացման կարգը և ձևակերպված է հետևյալ կերպ՝ այս ենթաշերտի էլեկտրոնների սպինային քվանտային թվի ընդհանուր արժեքը պետք է լինի առավելագույնը. Ձևակերպվել է Ֆրիդրիխ Հունդի կողմից 1925 թ.

Սա նշանակում է, որ ենթաշերտի ուղեծրերից յուրաքանչյուրում նախ լցվում է մեկ էլեկտրոն, և միայն չլցված ուղեծրերը սպառելուց հետո այս ուղեծրին ավելանում է երկրորդ էլեկտրոն։ Այս դեպքում երկու էլեկտրոններ՝ կիսով չափ սպիններով, նույն ուղեծրում են հակառակ նշան, որոնք զույգ են (կազմում են երկէլեկտրոնային ամպ) և արդյունքում ուղեծրի ընդհանուր սպինը հավասարվում է զրոյի։

Այլ ձևակերպումԷներգիայի մեջ ներքևում գտնվում է ատոմային տերմինը, որի համար երկու պայման բավարարված է:

1. Բազմակիությունը առավելագույնն է
2. Երբ բազմապատկությունները համընկնում են, ուղեծրի ընդհանուր իմպուլսը L առավելագույնն է։

Եկեք վերլուծենք այս կանոնը՝ օգտագործելով p-ենթամակարդակի ուղեծրերի լրացման օրինակը էջ- երկրորդ շրջանի տարրեր (այսինքն, բորից մինչև նեոն (ներքևում գտնվող դիագրամում հորիզոնական գծերը ցույց են տալիս ուղեծրերը, ուղղահայաց սլաքները ցույց են տալիս էլեկտրոնները, իսկ սլաքի ուղղությունը ցույց է տալիս պտույտի կողմնորոշումը):

Կլեչկովսկու իշխանությունը

Կլեչկովսկու կանոնը.քանի որ ատոմներում էլեկտրոնների ընդհանուր թիվը մեծանում է (նրանց միջուկների լիցքերի կամ քիմիական տարրերի հերթական թվի ավելացմամբ), ատոմային օրբիտալները բնակեցվում են այնպես, որ ավելի բարձր էներգիայի ուղեծրերում էլեկտրոնների հայտնվելը կախված է միայն. հիմնական քվանտային թիվը n և կախված չէ մնացած բոլոր քվանտային թվերից, թվերից, ներառյալ l-ից: Ֆիզիկապես սա նշանակում է, որ ջրածնի նման ատոմում (միջէլեկտրոնների վանման բացակայության դեպքում) էլեկտրոնի ուղեծրային էներգիան որոշվում է միայն միջուկից էլեկտրոնային լիցքի խտության տարածական հեռավորությամբ և կախված չէ նրա շարժման առանձնահատկություններից։ միջուկի դաշտում։

Կլեչկովսկու էմպիրիկ կանոնը և դրանից բխող ատոմային ուղեծրերի որոշակիորեն հակասական իրական էներգիայի հաջորդականության հաջորդականությունը միայն նույն տիպի երկու դեպքերում՝ Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt ատոմների համար, Au, տեղի է ունենում էլեկտրոնի «խափանում» արտաքին շերտի s-ենթամակարդակով նախորդ շերտի d-ենթամակարդակով, ինչը հանգեցնում է ատոմի էներգետիկորեն ավելի կայուն վիճակի, այն է՝ ուղեծրը 6-ը երկուով լցնելուց հետո: էլեկտրոններ ս

Տարրի էլեկտրոնային բանաձևը կազմելու ալգորիթմ.

1. Որոշե՛ք ատոմի էլեկտրոնների թիվը՝ օգտագործելով քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը D.I. Մենդելեևը։

2. Տարրը գտնվելու ժամանակաշրջանի քանակով որոշել էներգիայի մակարդակների քանակը. վերջին էլեկտրոնների թիվը էլեկտրոնային մակարդակհամապատասխանում է խմբի համարին.

3. Մակարդակները բաժանել ենթամակարդակների և ուղեծրերի և լրացնել դրանք էլեկտրոններով՝ համաձայն ուղեծրերի լրացման կանոնների.

Պետք է հիշել, որ առաջին մակարդակն ունի առավելագույնը 2 էլեկտրոն: 1s2, երկրորդում՝ առավելագույնը 8 (երկու սև վեց R: 2s 2 2p 6), երրորդում՝ առավելագույնը 18 (երկու ս, վեց էջ, և տասը դ՝ 3s 2 3p 6 3d 10).

• Հիմնական քվանտային թիվը nպետք է լինի նվազագույն:
• Լրացված առաջին s-ենթամակարդակ, ապա p-, d-b f-ենթամակարդակներ.
• Էլեկտրոնները լրացնում են ուղեծրերը ուղեծրային էներգիայի աճման կարգով (Կլեչկովսկու կանոն)։
• Ենթամակարդակի ներսում էլեկտրոնները սկզբում մեկ առ մեկ գրավում են ազատ ուղեծրերը, և միայն դրանից հետո նրանք կազմում են զույգեր (Հունդի կանոն)։
• Մեկ ուղեծրում չի կարող լինել ավելի քան երկու էլեկտրոն (Պաուլիի սկզբունք):

Օրինակներ.

1. Կազմե՛ք ազոտի էլեկտրոնային բանաձեւը. Պարբերական աղյուսակում ազոտը 7-րդն է։

2. Կազմե՛ք արգոնի էլեկտրոնային բանաձեւը. Պարբերական աղյուսակում արգոնը 18-րդ տեղում է։

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.

3. Կազմե՛ք քրոմի էլեկտրոնային բանաձեւը. Պարբերական աղյուսակում քրոմը 24-րդն է։

1 վ 2 2 վրկ 2 2p 6 3 վրկ 2 3p 6 4ս 1 3d 5

Ցինկի էներգետիկ դիագրամ.

4. Կազմե՛ք ցինկի էլեկտրոնային բանաձեւը. Պարբերական աղյուսակում ցինկը 30-րդն է։

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10

Նկատի ունեցեք, որ էլեկտրոնային բանաձևի մի մասը, այն է՝ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6, արգոնի էլեկտրոնային բանաձևն է:

Ցինկի էլեկտրոնային բանաձևը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.

Եկեք պարզենք, թե ինչպես գրել քիմիական տարրի էլեկտրոնային բանաձևը: Այս հարցը կարևոր և տեղին է, քանի որ պատկերացում է տալիս ոչ միայն կառուցվածքի, այլև ենթադրյալ ֆիզիկական և. քիմիական հատկություններխնդրո առարկա ատոմը։

Կազմման կանոններ

Քիմիական տարրի գրաֆիկական և էլեկտրոնային բանաձևը կազմելու համար անհրաժեշտ է պատկերացում ունենալ ատոմի կառուցվածքի տեսության մասին։ Սկսենք նրանից, որ ատոմի երկու հիմնական բաղադրիչ կա՝ միջուկը և բացասական էլեկտրոնները: Միջուկը ներառում է նեյտրոններ, որոնք չունեն լիցք, ինչպես նաև պրոտոններ, որոնք ունեն դրական լիցք։

Վիճելով, թե ինչպես կազմել և որոշել քիմիական տարրի էլեկտրոնային բանաձևը, մենք նշում ենք, որ միջուկում պրոտոնների թիվը գտնելու համար անհրաժեշտ է Մենդելեևի պարբերական համակարգը։

Տարրերի թիվը ըստ հերթականության համապատասխանում է նրա միջուկի պրոտոնների թվին։ Այն ժամանակաշրջանի թիվը, որում գտնվում է ատոմը, բնութագրում է էներգիայի շերտերի քանակը, որոնց վրա գտնվում են էլեկտրոնները:

Որոշել զուրկ նեյտրոնների թիվը էլեկտրական լիցք, անհրաժեշտ է տարրի ատոմի հարաբերական զանգվածի արժեքից հանել նրա սերիական համարը (պրոտոնների թիվը)։

Հրահանգ

Որպեսզի հասկանանք, թե ինչպես կարելի է կազմել քիմիական տարրի էլեկտրոնային բանաձևը, դիտարկենք ենթամակարդակները բացասական մասնիկներով լրացնելու կանոնը, որը ձևակերպել է Կլեչկովսկին։

Կախված ազատ օրբիտալների ազատ էներգիայի քանակից, կազմվում է մի շարք, որը բնութագրում է մակարդակները էլեկտրոններով լցնելու հաջորդականությունը։

Յուրաքանչյուր ուղեծր պարունակում է ընդամենը երկու էլեկտրոն, որոնք դասավորված են հակազուգահեռ սպիններով։

Էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն արտահայտելու համար օգտագործվում են գրաֆիկական բանաձևեր։ Ինչպիսի՞ն են քիմիական տարրերի ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերը: Ինչպե՞ս ստեղծել գրաֆիկական տարբերակներ: Այս հարցերը ներառված են դպրոցական քիմիայի դասընթացում, ուստի մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք դրանց:

Կա որոշակի մատրիցա (հիմք), որն օգտագործվում է գրաֆիկական բանաձևեր կազմելիս։ s-օրբիտալը բնութագրվում է միայն մեկ քվանտային բջիջով, որում երկու էլեկտրոն գտնվում են միմյանց հակառակ։ Գրաֆիկորեն դրանք նշված են սլաքներով: p ուղեծրի համար պատկերված են երեք բջիջներ, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է նաև երկու էլեկտրոն, տասը էլեկտրոն գտնվում է d ուղեծրի վրա, իսկ f-ը լցված է տասնչորս էլեկտրոններով։

Էլեկտրոնային բանաձևերի կազմման օրինակներ

Շարունակենք զրույցը, թե ինչպես կարելի է կազմել քիմիական տարրի էլեկտրոնային բանաձևը։ Օրինակ, անհրաժեշտ է կազմել մանգան տարրի գրաֆիկական և էլեկտրոնային բանաձև: Նախ, մենք որոշում ենք այս տարրի դիրքը պարբերական համակարգում: Այն ունի 25 ատոմային համար, ուստի ատոմում կա 25 էլեկտրոն։ Մանգանը չորրորդ շրջանի տարր է, հետևաբար, այն ունի չորս էներգիայի մակարդակ:

Ինչպե՞ս գրել քիմիական տարրի էլեկտրոնային բանաձևը: Գրում ենք տարրի նշանը, ինչպես նաև նրա հերթական թիվը։ Օգտագործելով Կլեչկովսկու կանոնը, մենք էլեկտրոնները բաշխում ենք էներգիայի մակարդակների և ենթամակարդակների վրա: Մենք դրանք հաջորդաբար դասավորում ենք առաջին, երկրորդ և երրորդ մակարդակներում՝ յուրաքանչյուր բջիջում մակագրելով երկու էլեկտրոն:

Հետո ամփոփում ենք դրանք՝ ստանալով 20 հատ։ Երեք մակարդակները ամբողջությամբ լցված են էլեկտրոններով, և միայն հինգ էլեկտրոն է մնում չորրորդում: Հաշվի առնելով, որ ուղեծրի յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր էներգիայի պաշարը, մենք մնացած էլեկտրոնները բաշխում ենք 4s և 3d ենթամակարդակներին: Արդյունքում, մանգանի ատոմի պատրաստի էլեկտրոնային գրաֆիկական բանաձևը ունի հետևյալ ձևը.

1s2/2s2, 2p6/3s2, 3p6/4s2, 3d3

Գործնական արժեք

Էլեկտրոն-գրաֆիկական բանաձեւերի օգնությամբ կարելի է հստակ տեսնել ազատ (չզույգված) էլեկտրոնների թիվը, որոնք որոշում են տվյալ քիմիական տարրի վալենտությունը։

Մենք առաջարկում ենք գործողությունների ընդհանրացված ալգորիթմ, որի օգնությամբ դուք կարող եք կազմել պարբերական աղյուսակում գտնվող ցանկացած ատոմի էլեկտրոնային գրաֆիկական բանաձևեր։

Առաջին քայլը պարբերական աղյուսակի միջոցով էլեկտրոնների քանակի որոշումն է: Ժամանակահատվածի համարը ցույց է տալիս էներգիայի մակարդակների քանակը:

Որոշակի խմբին պատկանելը կապված է արտաքին էներգիայի մակարդակում գտնվող էլեկտրոնների քանակի հետ։ Մակարդակները ստորաբաժանվում են ենթամակարդակների՝ լրացվում են ըստ Կլեչկովսկու կանոնի։

Եզրակացություն

Որոշելու համար վալենտային հնարավորություններՊարբերական աղյուսակում գտնվող ցանկացած քիմիական տարրի համար անհրաժեշտ է կազմել նրա ատոմի էլեկտրոնային գրաֆիկական բանաձևը: Վերը տրված ալգորիթմը թույլ կտա հաղթահարել առաջադրանքը, որոշել հնարավոր քիմիական և ֆիզիկական հատկություններատոմ.

Ատոմի կազմը.

Ատոմը կազմված է ատոմային միջուկԵվ էլեկտրոնային թաղանթ.

Ատոմի միջուկը կազմված է պրոտոններից ( p+) և նեյտրոններ ( n 0): Ջրածնի ատոմների մեծ մասն ունի մեկ պրոտոնի միջուկ:

Պրոտոնների թիվը Ն(p+) հավասար է միջուկային լիցքին ( Զ) և տարրի հերթական թիվը տարրերի բնական շարքում (և տարրերի պարբերական համակարգում):

Ն(էջ +) = Զ

Նեյտրոնների քանակի գումարը Ն(n 0), որը նշվում է պարզապես տառով Նև պրոտոնների քանակը Զկանչեց զանգվածային համարըև նշվում է տառով ԲԱՅՑ.

Ա = Զ + Ն

Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը բաղկացած է միջուկի շուրջ շարժվող էլեկտրոններից ( ե -).

Էլեկտրոնների թիվը Ն(ե-) չեզոք ատոմի էլեկտրոնային թաղանթում հավասար է պրոտոնների թվին Զիր հիմքում:

Պրոտոնի զանգվածը մոտավորապես հավասար է նեյտրոնի զանգվածին և 1840 անգամ էլեկտրոնի զանգվածին, ուստի ատոմի զանգվածը գործնականում հավասար է միջուկի զանգվածին։

Ատոմի ձևը գնդաձև է։ Միջուկի շառավիղը մոտ 100000 անգամ փոքր է ատոմի շառավղից։

Քիմիական տարր- ատոմների տեսակը (ատոմների հավաքածու) նույն միջուկային լիցքով (միջուկում նույն քանակությամբ պրոտոններով):

Իզոտոպ- միջուկում նույն թվով նեյտրոններով մեկ տարրի ատոմների մի շարք (կամ միջուկում նույն թվով պրոտոններով և նույն թվով նեյտրոններով ատոմներ):

Տարբեր իզոտոպներ միմյանցից տարբերվում են իրենց ատոմների միջուկներում նեյտրոնների քանակով։

Մեկ ատոմի կամ իզոտոպի նշանակումը՝ (E - տարրի նշան), օրինակ՝ .

Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքը

ատոմային ուղեծրատոմում էլեկտրոնի վիճակն է։ Ուղեծրային նշան - . Յուրաքանչյուր ուղեծր համապատասխանում է էլեկտրոնային ամպի:

Իրական ատոմների ուղեծրերը գետնի (չգրգռված) վիճակում չորս տեսակի են. ս, էջ, դԵվ զ.

էլեկտրոնային ամպ- տարածության այն հատվածը, որում էլեկտրոն կարելի է գտնել 90 (կամ ավելի) տոկոս հավանականությամբ։

ՆշումԵրբեմն «ատոմային ուղեծր» և «էլեկտրոնային ամպ» հասկացությունները չեն տարբերվում՝ երկուսն էլ անվանելով «ատոմային ուղեծրեր»։

Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը շերտավորված է։ Էլեկտրոնային շերտձևավորվել են նույն չափի էլեկտրոնային ամպերով: Մեկ շերտի ուղեծրեր էլեկտրոնային («էներգետիկ») մակարդակ, նրանց էներգիաները նույնն են ջրածնի ատոմի համար, բայց տարբեր են մյուս ատոմների համար։

Նույն մակարդակի ուղեծրերը խմբավորված են էլեկտրոնային (էներգիա)ենթամակարդակներ.
ս- ենթամակարդակ (բաղկացած է մեկից ս- ուղեծրեր), խորհրդանիշ - .
էջենթամակարդակ (բաղկացած է երեքից էջ
դենթամակարդակ (բաղկացած է հինգից դ- ուղեծրեր), խորհրդանիշ - .
զենթամակարդակ (բաղկացած է յոթից զ- ուղեծրեր), խորհրդանիշ - .

Նույն ենթամակարդակի ուղեծրերի էներգիաները նույնն են։

Ենթամակարդակները նշանակելիս ենթամակարդակի խորհրդանիշին ավելացվում է շերտի թիվը (էլեկտրոնային մակարդակ), օրինակ՝ 2. ս, 3էջ, 5դնշանակում է ս- երկրորդ մակարդակի ենթամակարդակ, էջ- երրորդ մակարդակի ենթամակարդակ, դ- հինգերորդ մակարդակի ենթամակարդակ:

Մեկ մակարդակում ենթամակարդակների ընդհանուր թիվը հավասար է մակարդակի թվին n. Մեկ մակարդակում ուղեծրերի ընդհանուր թիվը կազմում է n 2. Ըստ այդմ, ընդհանուր թիվըամպերը մեկ շերտով նույնպես n 2 .

Նշանակումներ՝ - ազատ ուղեծիր (առանց էլեկտրոնների), - ուղեծիր՝ չզույգված էլեկտրոնով, - ուղեծր՝ էլեկտրոնային զույգով (երկու էլեկտրոններով):

Այն կարգը, որով էլեկտրոնները լրացնում են ատոմի ուղեծրերը, որոշվում է բնության երեք օրենքներով (ձևակերպումները տրված են պարզեցված ձևով).

1. Նվազագույն էներգիայի սկզբունքը. էլեկտրոնները լրացնում են ուղեծրերը ուղեծրերի էներգիայի ավելացման հերթականությամբ:

2. Պաուլիի սկզբունքը՝ մեկ ուղեծրում երկու էլեկտրոնից ավելի լինել չի կարող։

3. Հունդի կանոն - ենթամակարդակի շրջանակներում էլեկտրոնները նախ լրացնում են ազատ ուղեծրերը (մեկ առ մեկ), և միայն դրանից հետո ձևավորում են էլեկտրոնային զույգեր։

Էլեկտրոնների ընդհանուր թիվը էլեկտրոնային մակարդակում (կամ էլեկտրոնային շերտում) 2 է n 2 .

Ենթամակարդակների բաշխումն ըստ էներգիայի արտահայտվում է հետևյալ կերպ (էներգիայի ավելացման կարգով).

1ս, 2ս, 2էջ, 3ս, 3էջ, 4ս, 3դ, 4էջ, 5ս, 4դ, 5էջ, 6ս, 4զ, 5դ, 6էջ, 7ս, 5զ, 6դ, 7էջ ...

Տեսողականորեն այս հաջորդականությունը արտահայտվում է էներգիայի դիագրամով.

Ատոմի էլեկտրոնների բաշխումն ըստ մակարդակների, ենթամակարդակների և ուղեծրերի (ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա) կարելի է պատկերել էլեկտրոնային բանաձևի, էներգիայի դիագրամի կամ, ավելի պարզ, էլեկտրոնային շերտի դիագրամի տեսքով (" էլեկտրոնային դիագրամ»):

Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի օրինակներ.

Վալենտային էլեկտրոններ- ատոմի էլեկտրոններ, որոնք կարող են մասնակցել քիմիական կապերի ձևավորմանը. Ցանկացած ատոմի համար սրանք բոլոր արտաքին էլեկտրոններն են՝ գումարած այն նախնական արտաքին էլեկտրոնները, որոնց էներգիան ավելի մեծ է, քան արտաքինինը: Օրինակ՝ Ca ատոմն ունի 4 արտաքին էլեկտրոն ս 2, դրանք նաև վալենտ են. Fe-ի ատոմն ունի արտաքին էլեկտրոններ՝ 4 ս 2, բայց նա ունի 3 դ 6, հետևաբար, երկաթի ատոմն ունի 8 վալենտային էլեկտրոն: Կալցիումի ատոմի վալենտային էլեկտրոնային բանաձևը 4 է ս 2, իսկ երկաթի ատոմները՝ 4 ս 2 3դ 6 .

Դ.Ի.Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
(քիմիական տարրերի բնական համակարգ)

Պարբերական օրենքքիմիական տարրեր(ժամանակակից ձևակերպում)՝ քիմիական տարրերի հատկությունները, ինչպես նաև պարզ և բարդ նյութեր, նրանց կողմից ձևավորված, պարբերական կախվածության մեջ են ատոմային միջուկներից լիցքի արժեքից։

Պարբերական համակարգ- պարբերական օրենքի գրաֆիկական արտահայտություն.

Քիմիական տարրերի բնական տեսականի- մի շարք քիմիական տարրեր, որոնք դասավորված են ըստ իրենց ատոմների միջուկներում պրոտոնների քանակի ավելացման, կամ, նույնն է, ըստ այդ ատոմների միջուկների լիցքերի ավելացման։ Այս շարքի տարրի սերիական համարը հավասար է այս տարրի ցանկացած ատոմի միջուկի պրոտոնների թվին։

Քիմիական տարրերի աղյուսակը կառուցված է քիմիական տարրերի բնական շարքը «կտրելով»: ժամանակաշրջաններ(աղյուսակի հորիզոնական տողեր) և ատոմների նմանատիպ էլեկտրոնային կառուցվածք ունեցող տարրերի խմբավորումներ (աղյուսակի ուղղահայաց սյունակներ):

Կախված նրանից, թե ինչպես են տարրերը միավորվում խմբերի մեջ, աղյուսակը կարող է լինել երկար ժամանակաշրջան(միևնույն թվով և տիպի վալենտային էլեկտրոններով տարրերը հավաքվում են խմբերով) և կարճաժամկետ(նույն թվով վալենտային էլեկտրոններով տարրերը հավաքվում են խմբերով):

Կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակի խմբերը բաժանվում են ենթախմբերի ( հիմնականԵվ կողմնակի ազդեցություն), համընկնում է երկարաժամկետ աղյուսակի խմբերի հետ։

Միևնույն ժամանակաշրջանի տարրերի բոլոր ատոմները նույն թիվըէլեկտրոնային շերտեր, որոնք հավասար են ժամանակաշրջանի թվին:

Տարրերի քանակը ժամանակաշրջաններում՝ 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32։ Ութերորդ շրջանի տարրերի մեծ մասը ստացվել է արհեստական ​​ճանապարհով, այս շրջանի վերջին տարրերը դեռ չեն սինթեզվել։ Բոլոր ժամանակաշրջանները, բացի առաջինից, սկսվում են ալկալիական մետաղ ձևավորող տարրով (Li, Na, K և այլն) և ավարտվում են ազնիվ գազ ձևավորող տարրով (He, Ne, Ar, Kr և այլն):

Կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակում՝ ութ խումբ, որոնցից յուրաքանչյուրը բաժանված է երկու ենթախմբի (հիմնական և երկրորդական), երկարաժամկետ աղյուսակում՝ տասնվեց խմբեր, որոնք համարակալված են հռոմեական թվերով A կամ B տառերով, օրինակ՝ IA, IIIB, VIA, VIIB: Երկար ժամանակաշրջանի աղյուսակի IA խումբը համապատասխանում է կարճ ժամանակաշրջանի աղյուսակի առաջին խմբի հիմնական ենթախմբին. VIIB խումբ - յոթերորդ խմբի երկրորդական ենթախումբ. մնացածը `նմանապես:

Քիմիական տարրերի բնութագրերը բնականաբար փոխվում են խմբերով և ժամանակաշրջաններով:

Ժամանակահատվածներում (աճող սերիական համարով)

• միջուկային լիցքը մեծանում է
• արտաքին էլեկտրոնների թիվը մեծանում է,
• ատոմների շառավիղը նվազում է,
• էլեկտրոնների կապի ուժը միջուկի հետ մեծանում է (իոնացման էներգիա),
• էլեկտրաբացասականությունը մեծանում է.
• ուժեղացված օքսիդացնող հատկություններ պարզ նյութեր(«ոչ մետաղականություն»),
• պարզ նյութերի («մետաղականություն») նվազեցնող հատկությունները թուլանում են,
• թուլացնում է հիդրօքսիդների և համապատասխան օքսիդների հիմնական բնույթը,
• մեծանում է հիդրօքսիդների և համապատասխան օքսիդների թթվային բնույթը։

Խմբերում (մեծացող սերիական համարով)

• միջուկային լիցքը մեծանում է
• ատոմների շառավիղը մեծանում է (միայն A-խմբերում),
• Էլեկտրոնների և միջուկի միջև կապի ուժը նվազում է (իոնացման էներգիա, միայն A-խմբերում),
• էլեկտրաբացասականությունը նվազում է (միայն A-խմբերում),
• թուլացնել պարզ նյութերի օքսիդացնող հատկությունները («ոչ մետաղականություն», միայն A-խմբերում),
• ուժեղացված են պարզ նյութերի վերականգնող հատկությունները («մետաղականություն», միայն A-խմբերում),
• հիդրօքսիդների և համապատասխան օքսիդների հիմնական բնույթը մեծանում է (միայն A-խմբերում),
• հիդրօքսիդների և համապատասխան օքսիդների թթվային բնույթը թուլանում է (միայն A-խմբերում),
• ջրածնի միացությունների կայունությունը նվազում է (դրանց վերականգնող ակտիվությունը մեծանում է, միայն A-խմբերում):

Առաջադրանքներ և թեստեր «Թեմա 9. «Ատոմի կառուցվածքը. Դ.Ի. Մենդելեևի (PSCE) քիմիական տարրերի պարբերական օրենքը և պարբերական համակարգը»:

• Պարբերական օրենք - Ատոմների պարբերական օրենքը և կառուցվածքը 8–9-րդ դասարաններ
  Դուք պետք է իմանաք՝ ուղեծրերը էլեկտրոններով լցնելու օրենքները (նվազագույն էներգիայի սկզբունք, Պաուլիի սկզբունք, Հունդի կանոն), տարրերի պարբերական համակարգի կառուցվածքը։

  Դուք պետք է կարողանաք՝ որոշել ատոմի բաղադրությունը տարրի դիրքով պարբերական համակարգում և, ընդհակառակը, գտնել տարր պարբերական համակարգում՝ իմանալով դրա բաղադրությունը. պատկերել կառուցվածքի դիագրամը, ատոմի, իոնի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան և, ընդհակառակը, դիագրամից և էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայից որոշել քիմիական տարրի դիրքը PSCE-ում. բնութագրել տարրը և այն նյութերը, որոնք նա կազմում է ըստ PSCE-ում ունեցած դիրքի. որոշել ատոմների շառավիղների փոփոխությունները, քիմիական տարրերի հատկությունները և դրանց առաջացրած նյութերը մեկ ժամանակահատվածում և պարբերական համակարգի մեկ հիմնական ենթախմբում:

  Օրինակ 1Որոշեք ուղեծրերի թիվը երրորդ էլեկտրոնային մակարդակում: Որո՞նք են այս ուղեծրերը:
  Օրբիտալների քանակը որոշելու համար մենք օգտագործում ենք բանաձևը Նուղեծրեր = n 2, որտեղ n- մակարդակի համարը. Նուղեծրեր = 3 2 = 9. Մեկ 3 ս-, երեք 3 էջ- և հինգը 3 դ- ուղեծրեր.

  Օրինակ 2Որոշեք, թե որ տարրի ատոմն ունի էլեկտրոնային բանաձև 1 ս 2 2ս 2 2էջ 6 3ս 2 3էջ 1 .
  Որոշելու համար, թե որ տարրն է դա, պետք է պարզել նրա սերիական համարը, որը հավասար է ատոմի էլեկտրոնների ընդհանուր թվին։ Այս դեպքում՝ 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Սա ալյումին է:

  Համոզվելով, որ այն ամենը, ինչ ձեզ հարկավոր է, սովորել է, անցեք առաջադրանքներին։ Մաղթում ենք հաջողություն։

  
  Առաջարկվող գրականություն.
  • Օ.Ս.Գաբրիելյան և ուրիշներ Քիմիա 11-րդ դաս. Մ., Բուստարդ, 2002;
  • G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Քիմիա 11 բջիջ. Մ., Կրթություն, 2001: