Atomul de argon are aceeași configurație electronică. Configurația electronică a unui atom

Configuratie electronica un atom este o reprezentare numerică a orbitalilor săi de electroni. Orbitii de electroni sunt regiuni de diferite forme situate în jurul nucleului atomic în care este probabil din punct de vedere matematic să se găsească un electron. Configurația electronică ajută rapid și ușor să spună cititorului câți orbitali de electroni are un atom, precum și să determine numărul de electroni din fiecare orbital. După ce ați citit acest articol, veți stăpâni metoda de întocmire a configurațiilor electronice.

Pași

Distribuția electronilor folosind sistemul periodic al lui D. I. Mendeleev

Găsiți numărul atomic al atomului dvs. Fiecare atom are asociat un anumit număr de electroni. Găsiți simbolul atomului dvs. în tabelul periodic. Numărul atomic este un număr întreg pozitiv care începe de la 1 (pentru hidrogen) și crește cu unul pentru fiecare atom ulterior. Numărul atomic este numărul de protoni dintr-un atom și, prin urmare, este și numărul de electroni ai unui atom cu sarcină zero.

Determinați sarcina unui atom. Atomii neutri vor avea același număr de electroni ca în tabelul periodic. Cu toate acestea, atomii încărcați vor avea mai mulți sau mai puțini electroni, în funcție de mărimea sarcinii lor. Dacă lucrați cu un atom încărcat, adăugați sau scădeți electroni după cum urmează: adăugați un electron pentru fiecare sarcină negativă și scădeți unul pentru fiecare sarcină pozitivă.

• De exemplu, un atom de sodiu cu sarcină -1 va avea un electron în plus in plus la numărul său atomic de bază 11. Cu alte cuvinte, atomul va avea un total de 12 electroni.
• Dacă vorbim despre un atom de sodiu cu o sarcină de +1, un electron trebuie scăzut din numărul atomic de bază 11. Astfel, atomul va avea 10 electroni.

1. Amintiți-vă lista de bază a orbitalilor. Pe măsură ce numărul de electroni dintr-un atom crește, aceștia umplu diferitele subniveluri ale învelișului de electroni a atomului în conformitate cu o anumită secvență. Fiecare subnivel al învelișului de electroni, atunci când este umplut, conține un număr par de electroni. Există următoarele subniveluri:

   Înțelegeți notația configurației electronice. Configurațiile electronice sunt scrise pentru a arăta în mod clar numărul de electroni din fiecare orbital. Orbitalii sunt scrisi secvenţial, cu numărul de atomi din fiecare orbital scris ca superscript în dreapta numelui orbitalului. Configurația electronică finalizată ia forma unei secvențe de denumiri de subnivel și superscripte.

   • Iată, de exemplu, cea mai simplă configurație electronică: 1s 2 2s 2 2p 6 . Această configurație arată că există doi electroni în subnivelul 1s, doi electroni în subnivelul 2s și șase electroni în subnivelul 2p. 2 + 2 + 6 = 10 electroni în total. Aceasta este configurația electronică a unui atom de neon neutru (numărul atomic al neonului este 10).

2. Amintiți-vă ordinea orbitalilor. Rețineți că orbitalii electronilor sunt numerotați în ordinea creșterii numărului învelișului de electroni, dar aranjați în ordinea crescătoare a energiei. De exemplu, un orbital 4s 2 umplut are o energie mai mică (sau o mobilitate mai mică) decât un orbital 3d 10 parțial umplut sau umplut, astfel încât orbitalul 4s este scris primul. Odată ce cunoașteți ordinea orbitalilor, îi puteți umple cu ușurință în funcție de numărul de electroni din atom. Ordinea de umplere a orbitalilor este următoarea: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • Configurația electronică a unui atom în care toți orbitalii sunt umpluți va fi următoarea: 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 5d 107 6p 14 6d 10 7p 6
   • Rețineți că intrarea de mai sus, când toți orbitalii sunt umpluți, este configurația electronică a elementului Uuo (ununoctium) 118, atomul cel mai mare numerotat din tabelul periodic. Prin urmare, această configurație electronică conține toate subnivelurile electronice cunoscute în prezent ale unui atom încărcat neutru.

3. Umpleți orbitalii în funcție de numărul de electroni din atomul dvs. De exemplu, dacă vrem să notăm configurația electronică a unui atom neutru de calciu, trebuie să începem prin a căuta numărul său atomic în tabelul periodic. Numărul său atomic este 20, așa că vom scrie configurația unui atom cu 20 de electroni în ordinea de mai sus.

   • Umpleți orbitalii în ordinea de mai sus până ajungeți la al douăzecilea electron. Primul orbital 1s va avea doi electroni, orbitalul 2s va avea și doi, 2p va avea șase, cei 3 vor avea doi, 3p va avea 6 și cei 4 vor avea 2 (2 + 2 + 6 +2 + 6 + 2 = 20 .) Cu alte cuvinte, configurația electronică a calciului are forma: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Rețineți că orbitalii sunt aranjați în ordinea creșterii energiei. De exemplu, când sunteți gata să treceți la al 4-lea nivel de energie, notați mai întâi orbitalul 4s și apoi 3d. După al patrulea nivel de energie, treci la al cincilea, unde se repetă aceeași ordine. Acest lucru se întâmplă numai după al treilea nivel de energie.

4. Utilizați tabelul periodic ca indiciu vizual. Probabil ați observat deja că forma tabelului periodic corespunde ordinii subnivelurilor de electroni în configurațiile electronice. De exemplu, atomii din a doua coloană din stânga se termină întotdeauna cu „s 2”, iar atomii de pe marginea dreaptă a părții subțiri din mijloc se termină întotdeauna cu „d 10”, etc. Utilizați tabelul periodic ca ghid vizual pentru scrierea configurațiilor - modul în care ordinea în care adăugați la orbitali corespunde poziției dvs. în tabel. Vezi mai jos:

   • Mai exact, cele două coloane din stânga conțin atomi ale căror configurații electronice se termină în orbitali s, blocul din dreapta al tabelului conține atomi ale căror configurații se termină în orbitali p, iar jumătatea inferioară conține atomi care se termină în orbitali f.
   • De exemplu, atunci când notați configurația electronică a clorului, gândiți-vă astfel: „Acest atom este situat în al treilea rând (sau „perioada”) al tabelului periodic. De asemenea, este situat în a cincea grupă a blocului orbital p. din tabelul periodic, configurația sa electronică se va încheia cu ..3p 5
   • Rețineți că elementele din regiunea orbitală d și f a tabelului sunt caracterizate de niveluri de energie care nu corespund perioadei în care sunt situate. De exemplu, primul rând al unui bloc de elemente cu orbitali d corespunde orbitalilor 3d, deși este situat în a 4-a perioadă, iar primul rând de elemente cu orbitali f corespunde unui orbital 4f, deși se află în a 6-a. perioadă.

5. Aflați abrevieri pentru scrierea configurațiilor electronice lungi. Se numesc atomii de pe marginea dreaptă a tabelului periodic gaze nobile. Aceste elemente sunt foarte stabile din punct de vedere chimic. Pentru a scurta procesul de scriere a configurațiilor electronice lungi, scrieți pur și simplu simbolul chimic al celui mai apropiat gaz nobil cu mai puțini electroni decât atomul dvs. între paranteze drepte și apoi continuați să scrieți configurația electronică a nivelurilor orbitale ulterioare. Vezi mai jos:

   • Pentru a înțelege acest concept, va fi util să scrieți un exemplu de configurare. Să scriem configurația zincului (numărul atomic 30) folosind abrevierea care include gazul nobil. Configurația completă a zincului arată astfel: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10. Totuși, vedem că 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 este configurația electronică a argonului, un gaz nobil. Pur și simplu înlocuiți o parte din configurația electronică pentru zinc cu simbolul chimic pentru argon între paranteze drepte (.)
   • Deci, configurația electronică a zincului, scrisă în formă prescurtată, are forma: 4s 2 3d 10 .
   • Vă rugăm să rețineți că, dacă scrieți configurația electronică a unui gaz nobil, să spunem argon, nu o puteți scrie! Trebuie să folosiți abrevierea pentru gazul nobil care precede acest element; pentru argon va fi neon ().

   Folosind tabelul periodic AOMAH

   1. Stăpânește tabelul periodic AOMAH. Această metodă de înregistrare a configurației electronice nu necesită memorare, ci necesită un tabel periodic modificat, deoarece în tabelul periodic tradițional, începând din a patra perioadă, numărul perioadei nu corespunde învelișului de electroni. Găsiți tabelul periodic ADOMAH - un tip special de tabel periodic dezvoltat de omul de știință Valery Zimmerman. Este ușor de găsit cu o scurtă căutare pe internet.

      • În tabelul periodic AOMAH, rândurile orizontale reprezintă grupuri de elemente precum halogeni, gaze nobile, metale alcaline, metale alcalino-pământoase etc. Coloanele verticale corespund nivelurilor electronice, iar așa-numitele „cascade” (linii diagonale care leagă blocurile s, p, d și f) corespund perioadelor.
      • Heliul este mutat spre hidrogen, deoarece ambele elemente sunt caracterizate de un orbital 1s. Blocurile perioadelor (s,p,d și f) sunt afișate în partea dreaptă, iar numerele nivelurilor sunt date în partea de jos. Elementele sunt reprezentate în casete numerotate de la 1 la 120. Aceste numere sunt numere atomice obișnuite, care reprezintă numărul total de electroni dintr-un atom neutru.

   2. Găsiți-vă atomul în tabelul AOMAH. Pentru a scrie configurația electronică a unui element, căutați simbolul acestuia pe tabelul periodic ADOMAH și tăiați toate elementele cu un număr atomic mai mare. De exemplu, dacă trebuie să scrieți configurația electronică a erbiului (68), tăiați toate elementele de la 69 la 120.

      • Notați numerele de la 1 la 8 din partea de jos a tabelului. Acestea sunt numere de nivele electronice sau numere de coloane. Ignorați coloanele care conțin numai elemente tăiate. Pentru erbiu rămân coloanele numerotate 1,2,3,4,5 și 6.

   3. Numără subnivelurile orbitale până la elementul tău. Privind simbolurile bloc afișate în dreapta tabelului (s, p, d și f) și numerele coloanelor afișate la bază, ignorați liniile diagonale dintre blocuri și împărțiți coloanele în blocuri de coloane, listându-le în ordine de jos în sus. Din nou, ignorați blocurile care au toate elementele tăiate. Scrieți blocurile de coloane începând de la numărul coloanei urmat de simbolul blocului, astfel: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (pentru erbium).

      • Vă rugăm să rețineți: configurația electronică de mai sus a lui Er este scrisă în ordinea crescătoare a numărului subnivelului de electroni. Poate fi scris și în ordinea umplerii orbitalilor. Pentru a face acest lucru, urmați cascadele de jos în sus, mai degrabă decât coloanele, când scrieți blocuri de coloane: 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. Numărați electronii pentru fiecare subnivel de electroni. Numărați elementele din fiecare bloc de coloană care nu au fost tăiate, atașând câte un electron de la fiecare element și scrieți numărul lor lângă simbolul bloc pentru fiecare bloc de coloană astfel: 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 . În exemplul nostru, aceasta este configurația electronică a erbiului.

   5. Fiți conștienți de configurațiile electronice incorecte. Există optsprezece excepții tipice care se referă la configurațiile electronice ale atomilor în starea cea mai scăzută de energie, numită și starea energiei fundamentale. Ei nu respectă regula generală doar pentru ultimele două sau trei poziții ocupate de electroni. În acest caz, configurația electronică reală presupune că electronii sunt într-o stare cu o energie mai mică în comparație cu configurația standard a atomului. Atomii de excepție includ:

      • Cr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Nb(..., 4d4, 5s1); lu(..., 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) și Cm(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Pentru a găsi numărul atomic al unui atom atunci când este scris în formă de configurație electronică, pur și simplu adunați toate numerele care urmează literelor (s, p, d și f). Acest lucru funcționează doar pentru atomi neutri, dacă aveți de-a face cu un ion, nu va funcționa - va trebui să adăugați sau să scădeți numărul de electroni în plus sau pierduți.
   • Numărul care urmează după litere este un superscript, nu greșiți la test.
   • Nu există stabilitate la subnivelul „pe jumătate plin”. Aceasta este o simplificare. Orice stabilitate care este atribuită subnivelurilor „pe jumătate umplute” are loc deoarece fiecare orbital este ocupat de un electron, astfel încât repulsia dintre electroni este redusă la minimum.
   • Fiecare atom tinde spre o stare stabilă, iar cele mai stabile configurații au subnivelurile s și p umplute (s2 și p6). Gazele nobile au această configurație, așa că reacționează rar și sunt situate în partea dreaptă a tabelului periodic. Prin urmare, dacă o configurație se termină în 3p 4, atunci are nevoie de doi electroni pentru a ajunge la o stare stabilă (pentru a pierde șase, inclusiv electronii de subnivelul s, necesită mai multă energie, deci pierderea a patru este mai ușoară). Și dacă configurația se termină în 4d 3, atunci pentru a obține o stare stabilă trebuie să piardă trei electroni. În plus, subnivelurile pe jumătate umplute (s1, p3, d5..) sunt mai stabile decât, de exemplu, p4 sau p2; totuși, s2 și p6 vor fi și mai stabile.
   • Când aveți de-a face cu un ion, aceasta înseamnă că numărul de protoni nu este egal cu numărul de electroni. În acest caz, sarcina atomului va fi reprezentată în dreapta sus (de obicei) a simbolului chimic. Prin urmare, un atom de antimoniu cu sarcină +2 are configurația electronică 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Rețineți că 5p 3 s-a schimbat în 5p 1 . Aveți grijă când configurația atomului neutru se termină în subniveluri altele decât s și p. Când luați electroni, îi puteți lua doar din orbitalii de valență (orbitalii s și p). Prin urmare, dacă configurația se termină cu 4s 2 3d 7 și atomul primește o sarcină de +2, atunci configurația se va termina cu 4s 0 3d 7. Vă rugăm să rețineți că 3d 7 Nu modificări, electronii din orbitalul s se pierd în schimb.
   • Există condiții când un electron este forțat să „trece la un nivel de energie mai înalt”. Când un subnivel este cu un electron mai scurt decât să fie jumătate sau plin, luați un electron de la cel mai apropiat subnivel s sau p și mutați-l la subnivelul care are nevoie de electron.
   • Există două opțiuni pentru înregistrarea configurației electronice. Ele pot fi scrise în ordinea crescătoare a numerelor nivelului de energie sau în ordinea umplerii orbitalilor electronilor, așa cum sa arătat mai sus pentru erbiu.
   • De asemenea, puteți scrie configurația electronică a unui element scriind doar configurația de valență, care reprezintă ultimul subnivel s și p. Astfel, configurația de valență a antimoniului va fi 5s 2 5p 3.
   • Ionii nu sunt la fel. Cu ei e mult mai greu. Omite două niveluri și urmează același model, în funcție de unde ai început și de cât de mare este numărul de electroni.

Structura învelișurilor electronice ale atomilor elementelor primelor patru perioade: $s-$, $p-$ și $d-$elemente. Configurația electronică a unui atom. Stările fundamentale și excitate ale atomilor

Conceptul de atom a apărut în lumea antică pentru a desemna particule de materie. Tradus din greacă, atom înseamnă „indivizibil”.

Electronii

Fizicianul irlandez Stoney, pe baza unor experimente, a ajuns la concluzia că electricitatea este transportată de cele mai mici particule existente în atomii tuturor elementelor chimice. În 1891 $, domnul Stoney a propus să numească aceste particule electroni, care înseamnă „chihlimbar” în greacă.

La câțiva ani după ce electronul și-a primit numele, fizicianul englez Joseph Thomson și fizicianul francez Jean Perrin au demonstrat că electronii poartă o sarcină negativă. Aceasta este cea mai mică sarcină negativă, care în chimie este luată ca unitate $(–1)$. Thomson a reușit chiar să determine viteza electronului (este egală cu viteza luminii - 300.000 USD km/s) și masa electronului (este de 1836 USD mai mică decât masa unui atom de hidrogen).

Thomson și Perrin au conectat polii unei surse de curent cu două plăci metalice - un catod și un anod, lipite într-un tub de sticlă din care a fost evacuat aerul. Când s-a aplicat o tensiune de aproximativ 10 mii de volți plăcilor electrodului, o descărcare luminoasă a fulgerat în tub, iar particulele au zburat de la catod (polul negativ) la anod (polul pozitiv), pe care oamenii de știință l-au numit prima dată. raze catodice, și apoi a aflat că era un flux de electroni. Electronii care lovesc substanțele speciale, cum ar fi cele de pe ecranul televizorului, provoacă o strălucire.

S-a tras concluzia: electronii scapă din atomii materialului din care este făcut catodul.

Electronii liberi sau fluxul lor pot fi obținuți în alte moduri, de exemplu, prin încălzirea unui fir metalic sau prin luminarea metalelor formate din elemente din subgrupul principal al grupului I al tabelului periodic (de exemplu, cesiu).

Starea electronilor într-un atom

Starea unui electron într-un atom este înțeleasă ca totalitatea informațiilor despre energie anumit electron în spaţiu, în care se află. Știm deja că un electron dintr-un atom nu are o traiectorie de mișcare, adică. putem vorbi doar despre probabilități amplasarea acestuia în spațiul din jurul nucleului. Poate fi situat în orice parte a acestui spațiu care înconjoară nucleul, iar setul de poziții diferite este considerat ca un nor de electroni cu o anumită densitate de sarcină negativă. Figurat, acest lucru poate fi imaginat astfel: dacă ar fi posibil să se fotografieze poziția unui electron într-un atom după sutimi sau milioane de secundă, ca într-un finisaj foto, atunci electronul din astfel de fotografii ar fi reprezentat ca un punct. Dacă ar fi suprapuse nenumărate astfel de fotografii, imaginea ar fi cea a unui nor de electroni cu cea mai mare densitate acolo unde există cele mai multe dintre aceste puncte.

Figura arată o „tăiere” a unei astfel de densități de electroni într-un atom de hidrogen care trece prin nucleu, iar linia întreruptă conturează sfera în care probabilitatea de a detecta un electron este de $90%$. Conturul cel mai apropiat de nucleu acoperă o regiune a spațiului în care probabilitatea de a detecta un electron este $10%$, probabilitatea de a detecta un electron în interiorul celui de-al doilea contur din nucleu este $20%$, în interiorul celui de-al treilea este $≈30% $, etc. Există o oarecare incertitudine în starea electronului. Pentru a caracteriza această stare specială, fizicianul german W. Heisenberg a introdus conceptul de principiul incertitudinii, adică a arătat că este imposibil să se determine simultan și cu precizie energia și locația unui electron. Cu cât energia unui electron este determinată mai precis, cu atât poziția sa este mai incertă și invers, după ce s-a determinat poziția, este imposibil să se determine energia electronului. Intervalul de probabilitate pentru detectarea unui electron nu are limite clare. Cu toate acestea, este posibil să selectați un spațiu în care probabilitatea de a găsi un electron este maximă.

Spațiul din jurul nucleului atomic în care este cel mai probabil să se găsească un electron se numește orbital.

Conține aproximativ 90%$ din norul de electroni, ceea ce înseamnă că aproximativ 90%$ din timpul în care electronul se află în această parte a spațiului. Pe baza formei lor, există patru tipuri cunoscute de orbitali, care sunt desemnați prin literele latine $s, p, d$ și $f$. O reprezentare grafică a unor forme de orbitali de electroni este prezentată în figură.

Cea mai importantă caracteristică a mișcării unui electron într-un anumit orbital este energia legării acestuia cu nucleul. Electronii cu valori energetice similare formează un singur stratul de electroni, sau nivelul de energie. Nivelurile de energie sunt numerotate începând de la nucleu: $1, 2, 3, 4, 5, 6$ și $7$.

Numărul întreg $n$ care denotă numărul nivelului de energie se numește număr cuantic principal.

Caracterizează energia electronilor care ocupă un anumit nivel de energie. Electronii din primul nivel energetic, cel mai aproape de nucleu, au cea mai mică energie. În comparație cu electronii de primul nivel, electronii de nivelurile ulterioare sunt caracterizați de o cantitate mare de energie. În consecință, electronii de la nivelul exterior sunt legați cel mai puțin strâns de nucleul atomic.

Numărul de niveluri de energie (straturi electronice) dintr-un atom este egal cu numărul perioadei din sistemul D.I Mendeleev căruia îi aparține elementul chimic: atomii elementelor din prima perioadă au un singur nivel de energie; a doua perioadă - două; a șaptea perioadă - șapte.

Cel mai mare număr de electroni la un nivel de energie este determinat de formula:

unde $N$ este numărul maxim de electroni; $n$ este numărul de nivel sau numărul cuantic principal. În consecință: la primul nivel energetic cel mai apropiat de nucleu nu pot exista mai mult de doi electroni; pe al doilea - nu mai mult de $8$; pe a treia - nu mai mult de $18$; pe a patra - nu mai mult de $32$. Și cum sunt, la rândul lor, aranjate nivelurile de energie (straturile electronice)?

Începând de la al doilea nivel energetic $(n = 2)$, fiecare dintre niveluri este împărțit în subniveluri (substraturi), ușor diferite unele de altele în energia de legare cu nucleul.

Numărul de subniveluri este egal cu valoarea numărului cuantic principal: primul nivel de energie are un subnivel; al doilea - doi; a treia - trei; al patrulea - patru. Subnivelurile, la rândul lor, sunt formate din orbitali.

Fiecare valoare de $n$ corespunde unui număr de orbitali egal cu $n^2$. Conform datelor prezentate în tabel, se poate urmări legătura dintre numărul cuantic principal $n$ și numărul de subniveluri, tipul și numărul de orbitali și numărul maxim de electroni la subnivel și nivel.

Numărul cuantic principal, tipurile și numărul de orbitali, numărul maxim de electroni în subnivele și niveluri.

Subnivelurile sunt de obicei notate cu litere latine, precum și forma orbitalilor din care sunt formate: $s, p, d, f$. Aşa:

• $s$-subnivel - primul subnivel al fiecărui nivel energetic cel mai apropiat de nucleul atomic, este format dintr-un $s$-orbital;
• $p$-subnivel - al doilea subnivel al fiecăruia, cu excepția primului, nivelul energetic, este format din trei $p$-orbitali;
• $d$-subnivel - al treilea subnivel al fiecăruia, începând cu al treilea, nivelul energetic, este format din cinci $d$-orbitali;
• Subnivelul $f$ al fiecăruia, începând de la al patrulea nivel de energie, este format din șapte $f$-orbitali.

Nucleul atomic

Dar nu numai electronii fac parte din atomi. Fizicianul Henri Becquerel a descoperit că un mineral natural care conține o sare de uraniu emite și radiații necunoscute, expunând filme fotografice ferite de lumină. Acest fenomen a fost numit radioactivitate.

Există trei tipuri de raze radioactive:

1. $α$-razele, care constau din $α$-particule având o sarcină de $2$ ori mai mare decât sarcina unui electron, dar cu semn pozitiv, și o masă de $4$ ori mai mare decât masa unui atom de hidrogen;
2. $β$-razele reprezintă un flux de electroni;
3. Razele $γ$ sunt unde electromagnetice cu masă neglijabilă care nu poartă o sarcină electrică.

În consecință, atomul are o structură complexă - constă dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni.

Cum este structurat un atom?

În 1910, la Cambridge, lângă Londra, Ernest Rutherford și studenții și colegii săi au studiat împrăștierea particulelor $α$ care treceau prin folie subțire de aur și cădeau pe un ecran. Particulele alfa au deviat de obicei de la direcția inițială doar cu un grad, confirmând aparent uniformitatea și omogenitatea proprietăților atomilor de aur. Și deodată, cercetătorii au observat că unele particule $α$ și-au schimbat brusc direcția traseului, ca și cum ar întâlni un fel de obstacol.

Prin plasarea unui ecran în fața foliei, Rutherford a reușit să detecteze chiar și acele cazuri rare în care particulele $α$, reflectate de atomii de aur, zburau în direcția opusă.

Calculele au arătat că fenomenele observate ar putea apărea dacă întreaga masă a atomului și toată sarcina lui pozitivă ar fi concentrate într-un nucleu central minuscul. După cum sa dovedit, raza nucleului este de 100.000 de ori mai mică decât raza întregului atom, regiunea în care se află electronii cu sarcină negativă. Dacă aplicăm o comparație figurativă, atunci întregul volum al unui atom poate fi asemănat cu stadionul din Luzhniki, iar nucleul poate fi asemănat cu o minge de fotbal situată în centrul terenului.

Un atom al oricărui element chimic este comparabil cu un sistem solar minuscul. Prin urmare, acest model al atomului, propus de Rutherford, se numește planetar.

Protoni și Neutroni

Se pare că micul nucleu atomic, în care este concentrată întreaga masă a atomului, este format din două tipuri de particule - protoni și neutroni.

Protoni au o sarcină egală cu sarcina electronilor, dar opus în semnul $(+1)$, și o masă egală cu masa atomului de hidrogen (se ia ca unitate în chimie). Protonii sunt desemnați prin semnul $↙(1)↖(1)p$ (sau $p+$). Neutroni nu poartă o sarcină, sunt neutre și au masa egală cu masa unui proton, adică. $1$. Neutronii sunt desemnați prin semnul $↙(0)↖(1)n$ (sau $n^0$).

Protonii și neutronii împreună se numesc nucleonii(din lat. nucleu- miez).

Se numește suma numărului de protoni și neutroni dintr-un atom număr de masă. De exemplu, numărul de masă al unui atom de aluminiu este:

Deoarece masa electronului, care este neglijabil de mică, poate fi neglijată, este evident că întreaga masă a atomului este concentrată în nucleu. Electronii sunt desemnați după cum urmează: $e↖(-)$.

Deoarece atomul este neutru din punct de vedere electric, este, de asemenea, evident că că numărul de protoni și electroni dintr-un atom este același. Este egal cu numărul atomic al elementului chimic, atribuit acestuia în Tabelul Periodic. De exemplu, nucleul unui atom de fier conține $26$ protoni, iar $26$ electroni se învârt în jurul nucleului. Cum se determină numărul de neutroni?

După cum se știe, masa unui atom este formată din masa de protoni și neutroni. Cunoscând numărul de serie al elementului $(Z)$, i.e. numărul de protoni și numărul de masă $(A)$, egal cu suma numerelor de protoni și neutroni, numărul de neutroni $(N)$ poate fi găsit folosind formula:

De exemplu, numărul de neutroni dintr-un atom de fier este:

$56 – 26 = 30$.

Tabelul prezintă principalele caracteristici ale particulelor elementare.

Caracteristicile de bază ale particulelor elementare.

Izotopi

Varietățile de atomi ai aceluiași element care au aceeași sarcină nucleară, dar numere de masă diferite se numesc izotopi.

Cuvânt izotop constă din două cuvinte grecești: isos- identice şi topos- loc, înseamnă „ocupând un loc” (celulă) în Tabelul Periodic al Elementelor.

Elementele chimice găsite în natură sunt un amestec de izotopi. Astfel, carbonul are trei izotopi cu mase $12, 13, 14$; oxigen - trei izotopi cu mase $16, 17, 18 etc.

De obicei, masa atomică relativă a unui element chimic dată în Tabelul periodic este valoarea medie a maselor atomice ale unui amestec natural de izotopi ai unui element dat, ținând cont de abundența lor relativă în natură, deci de valorile atomice. masele sunt destul de des fracționate. De exemplu, atomii naturali de clor sunt un amestec de doi izotopi - $35$ (există $75%$ în natură) și $37$ (sunt $25%$ în natură); prin urmare, masa atomică relativă a clorului este de $35,5$. Izotopii clorului se scriu după cum urmează:

$↖(35)↙(17)(Cl)$ și $↖(37)↙(17)(Cl)$

Proprietățile chimice ale izotopilor de clor sunt exact aceleași, ca și izotopii majorității elementelor chimice, de exemplu potasiu, argon:

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

Cu toate acestea, izotopii de hidrogen variază foarte mult în proprietăți datorită creșterii multiple dramatice a masei lor atomice relative; li s-au atribuit chiar nume și simboluri chimice individuale: protium - $↖(1)↙(1)(H)$; deuteriu - $↖(2)↙(1)(H)$, sau $↖(2)↙(1)(D)$; tritiu - $↖(3)↙(1)(H)$ sau $↖(3)↙(1)(T)$.

Acum putem da o definiție modernă, mai riguroasă și științifică a unui element chimic.

Un element chimic este o colecție de atomi cu aceeași sarcină nucleară.

Structura învelișurilor electronice ale atomilor elementelor primelor patru perioade

Să luăm în considerare afișarea configurațiilor electronice ale atomilor elementelor în funcție de perioadele sistemului D.I.

Elemente ale primei perioade.

Diagramele structurii electronice a atomilor arată distribuția electronilor de-a lungul straturilor electronice (nivelurile de energie).

Formulele electronice ale atomilor arată distribuția electronilor între nivelurile și subnivelurile de energie.

Formulele electronice grafice ale atomilor arată distribuția electronilor nu numai între niveluri și subniveluri, ci și între orbiti.

Într-un atom de heliu, primul strat de electroni este complet - conține $2$ electroni.

Hidrogenul și heliul sunt elemente $s$ orbitalul $s$ al acestor atomi este umplut cu electroni.

Elemente ale perioadei a doua.

Pentru toate elementele din a doua perioadă, primul strat de electroni este umplut, iar electronii umplu orbitalii $s-$ și $p$ ai celui de-al doilea strat de electroni în conformitate cu principiul energiei minime (întâi $s$ și apoi $p$ ) și regulile Pauli și Hund.

În atomul de neon, al doilea strat de electroni este complet - conține $8$ electroni.

Elemente ale perioadei a treia.

Pentru atomii elementelor din a treia perioadă, primul și al doilea strat de electroni sunt completați, astfel încât al treilea strat de electroni este umplut, în care electronii pot ocupa nivelurile 3s-, 3p- și 3d-sub.

Structura învelișurilor electronice ale atomilor elementelor din perioada a treia.

Atomul de magneziu își completează orbitalul de electroni de $3,5$. $Na$ și $Mg$ sunt elemente $s$.

În aluminiu și elementele ulterioare, subnivelul $3d$ este umplut cu electroni.

$↙(18)(Ar)$ Argon

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

Un atom de argon are $8$ electroni în stratul său exterior (al treilea strat de electroni). Pe măsură ce stratul exterior este completat, dar în total în cel de-al treilea strat de electroni, după cum știți deja, pot exista 18 electroni, ceea ce înseamnă că elementele din a treia perioadă au orbitali $3d$ lăsați neumpluți.

Toate elementele de la $Al$ la $Ar$ sunt $р$ -elemente.

$s-$ și $p$ -elemente formă principalele subgrupuriîn Tabelul Periodic.

Elemente ale perioadei a patra.

Atomii de potasiu și calciu au un al patrulea strat de electroni și subnivelul $4s$ este umplut, deoarece are o energie mai mică decât subnivelul $3d$. Pentru a simplifica formulele electronice grafice ale atomilor elementelor din perioada a patra:

1. Să notăm formula electronică grafică convențională a argonului astfel: $Ar$;
2. Nu vom descrie subniveluri care nu sunt umplute cu acești atomi.

$K, Ca$ - $s$ -elemente, incluse în principalele subgrupe. Pentru atomii de la $Sc$ la $Zn$, subnivelul 3d este umplut cu electroni. Acestea sunt elemente de $3d$. Sunt incluși în subgrupuri laterale, stratul lor exterior de electroni este umplut, ei sunt clasificați ca elemente tranzitorii.

Acordați atenție structurii carcaselor electronice ale atomilor de crom și cupru. În ele, un electron „eșuează” de la subnivelul $4s-$ la $3d$, ceea ce se explică prin stabilitatea energetică mai mare a configurațiilor electronice rezultate $3d^5$ și $3d^(10)$:

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

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

Simbol element, număr de serie, nume	Schema structurii electronice	Formula electronica	Formula electronică grafică
$↙(19)(K)$ Potasiu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$
$↙(20)(C)$ Calciu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$
$↙(21)(Sc)$ Scandiu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ sau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$
$↙(22)(Ti)$ Titan		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ sau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$
$↙(23)(V)$ Vanadiu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ sau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$
$↙(24)(Cr)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ sau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$
$↙(29)(Cu)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ sau $1s^2(2)s^2(2) )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$
$↙(30)(Zn)$ Zinc		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ sau $1s^2(2)s^2(2) )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$
$↙(31)(Ga)$ Galiu		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ sau $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$
$↙(36)(Kr)$ Krypton		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ sau $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$

În atomul de zinc, al treilea strat de electroni este complet - toate subnivelurile $3s, 3p$ și $3d$ sunt umplute în el, cu un total de $18$ electroni.

În elementele care urmează zincului, al patrulea strat de electroni, subnivelul $4p$, continuă să fie umplut. Elemente de la $Ga$ la $Kr$ - $р$ -elemente.

Stratul exterior (al patrulea) al atomului de cripton este complet și are $8$ electroni. Dar, în total, în al patrulea strat de electroni, după cum știți, pot exista electroni de $32$; Atomul criptonului are încă neumplute subnivelurile $4d-$ și $4f$.

Pentru elementele din perioada a cincea, subnivelurile sunt completate în următoarea ordine: $5s → 4d → 5p$. Și există și excepții asociate cu „eșecul” electronilor în $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙(46) ) Pd$, $↙(47)Ag$. $f$ apare în perioadele a șasea și a șaptea -elemente, adică elemente pentru care sunt umplute subnivelurile $4f-$ și, respectiv, $5f$ ale celui de-al treilea strat electronic exterior.

$4f$ -elemente numit lantanide.

$5f$ -elemente numit actinide.

Ordinea de umplere a subnivelurilor electronice în atomi de elemente din perioada a șasea: $↙(55)Cs$ și $↙(56)Ba$ - $6s$ elemente; $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-element; $↙(58)Се$ – $↙(71)Lu - 4f$-elemente; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-elemente; $↙(81)T1$ – $↙(86)Rn - 6d$-elemente. Dar și aici există elemente în care ordinea de umplere a orbitalilor electronici este încălcată, ceea ce, de exemplu, este asociat cu o mai mare stabilitate energetică a subnivelurilor $f$ complet umplute la jumătate, adică. $nf^7$ și $nf^(14)$.

În funcție de subnivelul atomului umplut cu electroni, toate elementele, așa cum ați înțeles deja, sunt împărțite în patru familii de electroni sau blocuri:

1. $s$ -elemente; subnivelul $s$ al nivelului exterior al atomului este umplut cu electroni; $s$-elementele includ hidrogenul, heliul si elementele principalelor subgrupe ale grupelor I si II;
2. $p$ -elemente; subnivelul $p$ al nivelului exterior al atomului este umplut cu electroni; $p$-elementele includ elemente ale principalelor subgrupe ale grupelor III–VIII;
3. $d$ -elemente; subnivelul $d$ al nivelului pre-extern al atomului este umplut cu electroni; $d$-elementele includ elemente ale subgrupurilor secundare ale grupelor I–VIII, i.e. elemente de decenii intercalare de perioade mari situate între $s-$ şi $p-$elemente. Se mai numesc si ei elemente de tranziție;
4. $f$ -elemente; electronii umplu $f-$subnivelul celui de-al treilea nivel exterior al atomului; acestea includ lantanide și actinide.

Configurația electronică a unui atom. Stările fundamentale și excitate ale atomilor

Fizicianul elvețian W. Pauli în 1925 dolari a constatat că un atom nu poate avea mai mult de doi electroni într-un orbital, având spatele opuse (antiparalele) (tradus din engleză ca ax), i.e. posedă proprietăți care pot fi imaginate în mod convențional ca rotația unui electron în jurul axei sale imaginare în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic. Acest principiu se numește principiul Pauli.

Dacă există un electron într-un orbital, acesta se numește nepereche, dacă doi, atunci asta electroni perechi, adică electroni cu spini opuși.

Figura prezintă o diagramă de împărțire a nivelurilor de energie în subniveluri.

$s-$ Orbitală, după cum știți deja, are o formă sferică. Electronul atomului de hidrogen $(n = 1)$ este situat în acest orbital și este nepereche. Din acest motiv ea formula electronica, sau configuratie electronica, este scris astfel: $1s^1$. În formulele electronice, numărul nivelului de energie este indicat de numărul din fața literei $(1...)$, litera latină denotă subnivelul (tipul de orbital), iar numărul scris în dreapta deasupra litera (ca exponent) arată numărul de electroni din subnivel.

Pentru un atom de heliu He, care are doi electroni perechi într-un $s-$orbital, această formulă este: $1s^2$. Învelișul de electroni a atomului de heliu este complet și foarte stabil. Heliul este un gaz nobil. La al doilea nivel de energie $(n = 2)$ există patru orbitali, unul $s$ și trei $p$. Electronii $s$-orbital al doilea nivel ($2s$-orbital) au energie mai mare, deoarece sunt la o distanță mai mare de nucleu decât electronii orbitalului $1s$ $(n = 2)$. În general, pentru fiecare valoare de $n$ există un $s-$orbital, dar cu o sursă corespunzătoare de energie electronică și, prin urmare, cu un diametru corespunzător, crescând pe măsură ce valoarea $n$ crește s-$Orbital, după cum știți deja, are o formă sferică. Electronul atomului de hidrogen $(n = 1)$ este situat în acest orbital și este nepereche. Prin urmare, formula sa electronică, sau configurația electronică, este scrisă după cum urmează: $1s^1$. În formulele electronice, numărul nivelului de energie este indicat de numărul din fața literei $(1...)$, litera latină denotă subnivelul (tipul de orbital), iar numărul scris în dreapta deasupra litera (ca exponent) arată numărul de electroni din subnivel.

Pentru un atom de heliu $He$, care are doi electroni perechi într-un $s-$orbital, această formulă este: $1s^2$. Învelișul de electroni a atomului de heliu este complet și foarte stabil. Heliul este un gaz nobil. La al doilea nivel de energie $(n = 2)$ există patru orbitali, unul $s$ și trei $p$. Electronii $s-$orbitalii de al doilea nivel ($2s$-orbitalii) au o energie mai mare, deoarece sunt la o distanță mai mare de nucleu decât electronii orbitalului $1s$ $(n = 2)$. În general, pentru fiecare valoare a lui $n$ există câte un $s-$orbital, dar cu o sursă corespunzătoare de energie electronică și, prin urmare, cu un diametru corespunzător, crescând pe măsură ce valoarea lui $n$ crește.

$p-$ Orbitală are forma unei gantere, sau a unui opt voluminos. Toți cei trei $p$-orbitali sunt localizați în atom reciproc perpendicular de-a lungul coordonatelor spațiale trasate prin nucleul atomului. Trebuie subliniat încă o dată că fiecare nivel de energie (stratul electronic), începând de la $n= 2$, are trei $p$-orbitali. Pe masura ce valoarea lui $n$ creste, electronii ocupa $p$-orbitali situati la distante mari de nucleu si indreptati de-a lungul axelor $x, y, z$.

Pentru elementele din a doua perioadă $(n = 2)$, se umple mai întâi un $s$-orbital, apoi trei $p$-orbitali; formula electronică $Li: 1s^(2)2s^(1)$. Electronul $2s^1$ este mai slab legat de nucleul atomului, astfel încât atomul de litiu poate renunța cu ușurință la el (după cum vă amintiți evident, acest proces se numește oxidare), transformându-se într-un ion de litiu $Li^+$ .

În atomul de beriliu Be, al patrulea electron se află și el în orbital $2s$: $1s^(2)2s^(2)$. Cei doi electroni exteriori ai atomului de beriliu se desprind usor - $B^0$ este oxidat in cationul $Be^(2+)$.

În atomul de bor, al cincilea electron ocupă orbitalul $2p$: $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$. În continuare, atomii $C, N, O, F$ sunt umpluți cu $2p$-orbitali, care se termină cu neonul de gaz nobil: $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$.

Pentru elementele celei de-a treia perioade, orbitalii $3s-$ și, respectiv, $3p$ sunt completați. Cinci $d$-orbitali de al treilea nivel rămân liberi:

$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,

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

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

Uneori, în diagramele care prezintă distribuția electronilor în atomi, este indicat doar numărul de electroni la fiecare nivel de energie, adică. scrieți formule electronice abreviate ale atomilor elementelor chimice, spre deosebire de formulele electronice complete date mai sus, de exemplu:

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

Pentru elementele de perioade mari (a patra și a cincea), primii doi electroni ocupă orbitali $4s-$ și $5s$, respectiv: $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$ $↙(38)Sr 2 , 8, 18, 8, 2$. Pornind de la al treilea element al fiecărei perioade majore, următorii zece electroni vor merge la orbitalii anteriori $3d-$ și, respectiv, $4d-$(pentru elementele subgrupurilor laterale): $↙(23)V 2, 8, 11 , 2;$ $↙( 26)Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2$. De regulă, când este completat subnivelul $d$ anterior, subnivelul exterior ($4р-$ și, respectiv, $5р-$) $р-$, va începe să fie completat: $↙(33)As 2, 8 , 18, 5;$ $ ↙(52)Te 2, 8, 18, 18, 6$.

Pentru elemente de perioade mari - a șasea și a șaptea incompletă - nivelurile și subnivelurile electronice sunt umplute cu electroni, de regulă, astfel: primii doi electroni intră în $s-$subnivelul exterior: $↙(56)Ba 2, 8 , 18, 18, 8, 2;$ $↙(87)Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; următorul electron (pentru $La$ și $Ca$) la subnivelul $d$ anterior: $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ și $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.

Apoi, următorii $14$ electroni vor merge la al treilea nivel de energie exterior, la $4f$ și $5f$ ai lantanidelor și respectiv ai actinidelor: $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2; $ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$.

Apoi, al doilea nivel de energie externă ($d$-subnivel) al elementelor subgrupurilor laterale va începe să se acumuleze din nou: $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙(104)Rf 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2$. Și în sfârșit, numai după ce subnivelul $d$ este complet umplut cu zece electroni, subnivelul $p$ va fi umplut din nou: $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$.

Foarte des, structura învelișurilor electronice ale atomilor este descrisă folosind energie sau celule cuantice - așa-numitele formule electronice grafice. Pentru această notație se folosește următoarea notație: fiecare celulă cuantică este desemnată de o celulă care corespunde unui orbital; Fiecare electron este indicat de o săgeată corespunzătoare direcției de spin. Când scrieți o formulă electronică grafică, ar trebui să vă amintiți două reguli: principiul Pauli, conform căreia nu pot exista mai mult de doi electroni într-o celulă (orbital), dar cu spin antiparalel, și F. regula lui Hund, conform căreia electronii ocupă celulele libere întâi pe rând și au aceeași valoare de spin și abia apoi se perechează, dar spinii, conform principiului Pauli, vor fi în direcții opuse.

Problema 1. Scrieți configurațiile electronice ale următoarelor elemente: N, Si

, F e, Kr, Te, W.

Soluţie. Energia orbitalilor atomici crește în următoarea ordine:

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

Fiecare s-shell (un orbital) poate conține cel mult doi electroni, p-shell (trei orbitali) - nu mai mult de șase, d-shell (cinci orbitali) - nu mai mult de 10 și f-shell ( șapte orbitali) - nu mai mult de 14.

În starea fundamentală a unui atom, electronii ocupă orbitalii cu cea mai mică energie. Numărul de electroni este egal cu sarcina nucleului (atomul în ansamblu este neutru) și cu numărul atomic al elementului. De exemplu, un atom de azot are 7 electroni, dintre care doi sunt în orbital 1s, doi în orbital 2s, iar restul de trei electroni în orbitalul 2p. Configurația electronică a atomului de azot:

14 7 N: 1s 2 2s 2 2p 3. Configurații electronice ale elementelor rămase:

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 .

Problema 2. Ce gaz inert și ce ioni de element au aceeași configurație electronică ca și particula rezultată din îndepărtarea tuturor electronilor de valență dintr-un atom de calciu?

Soluţie. Învelișul de electroni a atomului de calciu are structura 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. Când doi electroni de valență sunt îndepărtați, se formează un ion de Ca 2+ cu configurația 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6. Atomul are aceeași configurație electronică Arşi ionii S2-, CI-, K+, Sc3+ etc.

Problema 3.

Pot fi electronii ionului Al 3+ în următorii orbitali: a) 2p;

b) 1p; c) 3d?

Soluţie. Configurația electronică a atomului de aluminiu este: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Ionul Al 3+ se formează prin îndepărtarea a trei electroni de valență dintr-un atom de aluminiu și are configurația electronică 1s 2 2s 2 2p 6 .

a) electronii sunt deja în orbitalul 2p;

b) în conformitate cu restricţiile impuse numărului cuantic l (l = 0, 1,…n -1), cu n = 1 este posibilă doar valoarea l = 0, prin urmare, orbitalul 1p nu există; c) electronii pot fi în orbital 3d dacă ionul este în stare excitată.

Sarcina 4.

Scrieți configurația electronică a atomului de neon în prima stare excitată. Soluţie. Configurația electronică a atomului de neon în starea fundamentală este 1s 2 2s 2 2p 6. Prima stare excitată este obținută prin tranziția unui electron de la cel mai înalt orbital ocupat (2p) la cel mai jos orbital neocupat (3s). Configurația electronică a atomului de neon în prima stare excitată este 1s 2 2s 2 2p 5 3s 1.

Problema 5

. Care este compoziția nucleelor ​​izotopilor 12 C și 13 C, 14 N și 15 N?

Soluţie. Numărul de protoni din nucleu este egal cu numărul atomic al elementului și este același pentru toți izotopii unui element dat. Numărul de neutroni este egal cu numărul de masă (indicat în partea stângă sus a numărului elementului) minus numărul de protoni. Diferiți izotopi ai aceluiași element au un număr diferit de neutroni.

Compoziția boabelor indicate:

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

Să ne uităm la sarcina nr. 1 din opțiunile pentru examenul de stat unificat pentru 2016.

Sarcina nr. 1.

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: printre opțiunile de răspuns se numără atomi în stări neexcitate și excitate, adică configurația electronică, de exemplu, a unui ion de potasiu nu corespunde cu poziția sa în tabelul periodic. Să luăm în considerare opțiunea 1 Arº și Kº. Să scriem configurațiile lor electronice: Arº: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6; Kº: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 - configurație electronică potrivită numai pentru argon. Să luăm în considerare opțiunea de răspuns nr. 2 - Cl‾ și K+. K+: 1s2 2s2 2p6 3s2 4s0; Cl‾: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Prin urmare, raspunsul corect este 2.

Sarcina nr. 2.

1. Caº 2. K+ 3. Cl+ 4. Zn2+

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: căci scriem configurația electronică a argonului: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Calciul nu este potrivit pentru că are încă 2 electroni. Pentru potasiu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0. Raspunsul corect este 2.

Sarcina nr. 3.

Un element a cărui configurație electronică atomică este 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 formează un compus hidrogen

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

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: Să ne uităm la tabelul periodic, atomul de sulf are această configurație electronică. Raspunsul corect este 4.

Sarcina nr. 4.

Atomii de magneziu și

1. Calciu 2. Crom 3. Siliciu 4. Aluminiu

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: Magneziul are o configurație de nivel de energie externă: 3s2. Pentru calciu: 4s2, pentru crom: 4s2 3d4, pentru siliciu: 3s2 2p2, pentru aluminiu: 3s2 3p1. Raspunsul corect este 1.

Sarcina nr. 5.

Atomul de argon în starea fundamentală corespunde configurației electronice a particulei:

1. S²‾ 2. Zn2+ 3. Si4+ 4. Seº

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: Configurația electronică a argonului în starea fundamentală este 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. S²‾ are configurația electronică: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p(4+2). Raspunsul corect este 1.

Sarcina nr. 6.

Fosforul și atomii de fosfor au o configurație similară a nivelului de energie exterior.

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

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: Să scriem configurația electronică a nivelului exterior al atomului de fosfor: 3s2 3p3.

Pentru aluminiu: 3s2 3p1;

Pentru argon: 3s2 3p6;

Pentru clor: 3s2 3p5;

Pentru azot: 2s2 2p3.

Raspunsul corect este 4.

Sarcina nr. 7.

Configurația electronică 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 corespunde particulei

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

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: această configurație electronică corespunde atomului de argon în starea fundamentală. Să luăm în considerare opțiunile de răspuns:

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

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

Raspunsul corect este 2.

Sarcina nr. 8.

Care configurație electronică corespunde distribuției electronilor de valență într-un atom de crom:

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

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: Să scriem configurația electronică a cromului în starea fundamentală: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5. Electronii de valență sunt localizați în ultimele două subniveluri 4s și 3d (aici un electron sare de la subnivelul s la d). Raspunsul corect este 3.

Sarcina nr. 9.

Atomul conține trei electroni nepereche la nivelul electronic exterior în starea fundamentală.

1. Titan 2. Siliciu 3. Magneziu 4. Fosfor

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: Pentru a avea 3 electroni nepereche, elementul trebuie să fie în grupul 5. Prin urmare, raspunsul corect este 4.

Sarcina nr. 10.

Un atom al unui element chimic al cărui oxid cel mai mare este RO2 are configurația de nivel extern:

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

Formula electronică a stratului de electroni exterior 3s²3p6 corespunde structurii fiecăreia dintre cele două particule: acest element are o stare de oxidare (în acest compus) de +4, adică trebuie să aibă 4 electroni de valență la nivelul exterior. Prin urmare, raspunsul corect este 2.

(s-ar putea să credeți că răspunsul corect este 1, dar un astfel de atom ar avea o stare de oxidare maximă de +6 (deoarece există 6 electroni la nivelul exterior), dar avem nevoie de oxidul mai mare pentru a avea formula RO2 și așa ceva un element ar avea oxidul mai mare RO3)

Misiuni pentru muncă independentă.

1. Configurația electronică 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 corespunde unui atom

1. Aluminiu 2. Azot 3. Clor 4. Fluor

2. Particula are o înveliș exterioară de opt electroni

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

3. Numărul atomic al unui element a cărui structură electronică atomică este 1s2 2s2 2p3 este egal cu

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

4. Numărul de electroni din ionul de cupru Cu2+ este

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

5. Atomii de azot şi

1. Sulf 2. Clor 3. Arsenic 4. Mangan

6. Care compus conține un cation și un anion cu configurația electronică 1s2 2s2 2p6 3s3 3p6?

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

7. Numărul de electroni din ionul de fier Fe2+ este

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

8. Ionul are configurația electronică a unui gaz inert

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

9. Atomii de fluor și fluor au o configurație similară a nivelului de energie exterior

1. Oxigen 2. Litiu 3. Brom 4. Neon

10. Un element a cărui formulă electronică atomică este 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 corespunde unui compus hidrogen

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

Această notă folosește sarcini din colecția Unified State Exam 2016 editată de A.A. Kaverina.