Електронна будова атома можна показати електронної формулою і електронно-графічної схемою. В електронних формулах послідовно записуються енергетичні рівні і підрівні в порядку їх заповнення і загальне число електронів на підрівні. При цьому стан окремого електрона, зокрема його магнітне і спінове квантові числа, в електронній формулі не відображено. В електронно-графічних схемах кожен електрон «видно» повністю, тобто його можна охарактеризувати усіма чотирма квантовими числами. Електронно-графічні схеми зазвичай наводяться для зовнішніх електронів.
Приклад 1. Напишіть електронну формулу фтору, стан зовнішніх електронів висловіть електронно-графічної схемою. Скільки неспарених електронів в атомі цього елементу?
Рішення. Атомний номер фтору дорівнює дев'яти, отже, в його атомі є дев'ять електронів. Відповідно до принципу найменшої енергії, користуючись рис. 7 і з огляду на наслідки принципу Паулі, записуємо електронну формулу фтору: 1s 2 2s 2 2p 5. Для зовнішніх електронів (другий енергетичний рівень) складаємо електронно-графічну схему (рис. 8), з якої випливає, що в атомі фтору є один неспарених електронів .
Мал. 8. Електронно-графічна схема валентних електронів атома фтору
Приклад 2. Складіть електронно-графічні схеми можливих станів атома азоту. Які з них відображають нормальний стан, а які - порушену?
Рішення. Електронна формула азоту 1s 2 s 2 2p 3. формула зовнішніх електронів: 2s 2 2p 3. Підрівень 2p незавершена, тому що число електронів на ньому менше шести. Можливі варіанти розподілу трьох електронів на 2р-підрівні показані на рис. 9.
Мал. 9. Електронно-графічні схеми можливих станів 2р-підрівні в атомі азоту.
Максимальна (по абсолютній величині) значення спина (3/2) відповідає станам 1 і 2, отже, вони є основними, а інші - порушені.
Приклад 3. Визначте квантові числа, якими визначається стан останнього електрона в атомі ванадію?
Рішення. Атомний номер ванадію Z = 23, отже, повна електронна формула елемента: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3. Електронно-графічна схема зовнішніх електронів (4s 2 3d 3) така (рис. 10) ,:
Мал. 10. Електронно-графічна схема валентних електронів атома ванадію
Головне квантове число останнього електрона n = 3 (третій енергетичний рівень), орбітальне l = 2 (підрівень d). Mагнітное квантове число для кожного з трьох d-електронів по-різному: для першого воно дорівнює -2, для другого -1, для третього - 0. Спіновий квантове число у всіх трьох електронів однаково: ms = + 1/2. Таким чином, стан останнього електрона в атомі ванадію характеризується квантовими числами: n = 3; l = 2; m = 0; ms = + 1/2.
7. Сприяння та неспарені електрони
Електрони, що заповнюють орбіталі попарно, називаються спареними, а поодинокі електрони називаються неспареними. Неспарені електрони забезпечують хімічний зв'язок атома з іншими атомами. Наявність неспарених електронів встановлюється експериментально вивченням магнітних властивостей. Речовини з неспареними електронами парамагнітни (втягуються в магнітне поле завдяки взаємодії спінів електронів, як елементарних магнітів, з зовнішнім магнітним полем). Речовини, що мають тільки спарені електрони, діамагнітни (зовнішнє магнітне поле на них не діє). Неспарені електрони перебувають тільки на зовнішньому енергетичному рівні атома і їх число можна визначити по його електронно-графічної схемою.
Приклад 4. Визначте число неспарених електронів в атомі сірки.
Рішення. Атомний номер сірки Z = 16, отже, повна електронна формула елемента: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4. Електронно-графічна схема зовнішніх електронів така (рис. 11).
Мал. 11. Електронно-графічна схема валентних електронів атома сірки
З електронно-графічної схеми випливає, що в атомі сірки є два неспарених електрона.
Генерація сторінки за: 0.006 сек.