Лекция 1: Строение атомов химических элементов

Лекция 1.Строение атомов химических элементов
Электронная конфигурация атома - это формула, показывающая
расположение электронов в атоме по уровням и подуровням.
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов, ядро
состоит из протонов и нейтронов.
Наблюдая поведение электрона были выведены определённые
закономерности, они описываются квантовыми числами:
1.Главное квантовое число n характеризует энергию и размеры орбитали
и электронного облака, принимает значения целых чисел – от 1 до
бесконечности (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6…). Орбитали, имеющие одинаковые
значения n, близки между собой по энергии и по размерам, они образуют один
энергетический уровень.
Энергетический уровень – это совокупность орбиталей, имеющих
одинаковое значение главного квантового числа. Энергетические уровни
обозначают либо цифрами, либо большими буквами латинского алфавита (1 –
K, 2 – L, 3 – M, 4 – N, 5 – O, 6 – P, 7 – Q). С увеличением порядкового номера
энергия орбиталей увеличивается.
Электронный слой – это совокупность электронов, находящихся на
одном энергетическом уровне. На одном энергетическом уровне могут
находиться электронные облака, имеющие различные геометрические формы.
2.Побочное (орбитальное) квантовое число l характеризует формы
орбиталей и облаков, принимает значения целых чисел от 0 до n – 1.
Энергетический Значения
Значения побочного
уровень
главного
квантового числа l
квантового
числа n
K
1
0 (s)
L
2
0, 1 (s, p)
M
3
0, 1, 2 (s, p, d)
N
4
0, 1, 2, 3 (s, p, d, f)
Энергетический подуровень – это совокупность орбиталей, которые
находятся на одном энергетическом уровне и имеют одинаковую форму.
Орбитали одного подуровня имеют одинаковые значения главного и побочного
квантовых чисел, но отличаются направлением (ориентацией) в пространстве.
3.Магнитное квантовое число ml характеризует ориентацию орбиталей
(электронных облаков) в пространстве и принимает значения целых чисел от –
l через 0 до +l.
4.Спиновое квантовое число ms. Спин - это направление вращения
электрона вокруг своей оси, направлений два, поэтому спиновое квантовое
число имеет два значения: +1/2 и -1/2. На одном энергетическом подуровне
могут находиться два электрона только с противоположными спинами.
Электроны обозначаем стрелками ↑↓
Строение электронной оболочки атома описывается:
1. электронной схемой – распределение электронов по энергетическим
уровням
2. электронной формулой – распределение электронов по энергетическим
подуровням внутри уровня
3.электронно-графическая схема – распределение электронов по уровням,
подуровням и атомным орбиталям.
Заполнение электронной оболочки атома подчиняется следующим
законам.
П р и н ц и п н а и м е н ь ш е й э н е р г и и. Основное (устойчивое)
состояние атома характеризуется минимальной энергией. Поэтому электроны
заполняют орбитали в порядке увеличения их энергии.
П р а в и л о К л е ч к о в с к о г о. Электроны заполняют энергетические
подуровни в порядке увеличения их энергии. Этот порядок определяется
значением суммы главного и побочного квантовых чисел (n + l):
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d.
П р и н ц и п П а у л и. В атоме не может быть двух электронов с
одинаковым набором всех четырех квантовых чисел.
П р а в и л о Г у н д а. На одном подуровне электроны располагаются так,
чтобы абсолютное значение суммы спиновых квантовых чисел (суммарного
спина) было максимальным. Это соответствует устойчивому состоянию атома.