Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Орбиталь 2Б заполняют 1Л и Ве; строение их атомов мало отличается от строения атомов Н и Не, но они включают уже законченный уровень К или Ь2 (рис. 18). "Атомы таких элементов, как В, N. О, Р, Ые, имеют электроны на двух подуровнях 25 и 2р, из которых уровень 25 уже законченный. Заполнение орбиталей 2р идет в соответствии с правилом Гунда (рис. 19). Обращает внимание высокая уравновешенность орбиталей атома Ые. Различная устойчивость электронных уровней атомов элементов 2-го периода может быть оценена по их первым потенциалам ионизации (табл. 2.7 и рис. 20). Законченная 252-орбиталь у Ве, заполненные
1 I Р! г I р1
Рис. 19. Строение атомов р-элементов второго периода
до половины непарными электронами 2р3-орбитали атома N и, наконец, потенциал ионизации Ые (2Я2, 2р6) дают повышенные значения.
Строение атомов элементов 3-го периода имеет свои особенности, заключающиеся в том, что уровень, соответствующий главному квантовому числу п = 3, имеет три подуровня: Зя; Зр; 3^. Однако подуровень Ы не заполняется в 3-м периоде, а будет достраиваться после подуровня 4.г (см. рис. 17). Таким образом, уровень М с главным квантовым числом п = 3 устойчив при заполнении подуровней Зз Зр6 (8 электронов) или при заполнении подуровней 3523р63а(10 (18 электронов).
Наличие свободных орбиталей (Ы) создает различие в свойствах элементов 2-го и 3-го периодов. Так, например, Р(2522рб) образует только ионы Р~ и не вступает в соединения, в которых ? мог бы проявить положительную степень окисления, а атом хлора
С1(3523р5), являющийся электронным аналогом фтора, вступает в соединения, в которых проявляет положительную степень окисления, потому что электроны хлора при очень малом возбуждении могут занимать свободные орбитали подуровня М, а семь непарных электронов могут активно участвовать в образовании химической связи, давая соединения С1207, НСЮ4:
ю г
Рис. 20. Первые потенциалы ионизации элементов второго периода
2п5
2з7
С1
(стабильн.)
352
И
35'
С1 (возб
Тип 3/
¦и 14 л
I т 1 т
V з«*3
\\ \ 1 1 II
Строение атомов в 4-м периоде оказывается более сложным, так как сначала элементы (К, Са) достраивают подуровень 45, затем (Эс, Т1, V, Сг, Мп, Ре, Со, №, Си, 2п) вакантный уровень З^10 и только потом (Оа, Qe, Аэ, ве, Вг, Кг) подуровень 4рб.
Подуровень Ы будет достраиваться в 5-м периоде, а подуровень
51
4/ — в 6-м. Распределение электронов на уровнях и подуровнях показано в табл. 2.9.
Из табл. 2.9 видно, что у Сг и Си нарушается закономерность в распределении электронов, а именно Сг вместо строения З^ЗрЪаГЧя2 имеет строение 3$23р ЗягЧя1, соответственно Си вместо 352Зр6Зб/9452 имеет строение 3523р63^'°45'. Это происходит потому, что заполнение у хрома подуровня З^5 до половины непарными электронами, а у меди окончательное заполнение подуровня ЗЛ10 вызывает «проскок» одного электрона из подуровня 4я для повышения устойчивости атома.
Т а б л и ц а 2.9. Распределение электронов по уровням и подуровням у элементов 4-го периода
Уровень
Подуровень
ПЛ
111В
VIII
VIII!
Л\п
VIIIВ
Со N
1В
7м
ШЛ
1УЛ
УЛ
Ля
УПА
УШЛ
Кг
п — 3
п =4
За Зр Ы Ав Ар
2 6 10 2 6
.ч-эле-менты г/-элементы
р-элементы
Далее, называя элементы, достраивающие свои подуровни 5, р, й и / соответственно 5-, й-, р- и /-элементами, можно избежать дублирования нумерации групп периодической таблицы Д. И. Менделеева, просто указывая тип элемента, входящего в состав данной группы. Например, германий — р-элемент IV группы, а титан — ^-элемент IV группы. В этом случае ошибок быть не может.
Изображение строения атомов 4-го периода графически довольно сложно. Следует ПОМНИТЬ, ЧТО 5- и р-элементы будут иметь конфигурации орбиталей, уже рассмотренные на рис. 18 и 19, а строение атомов ^/-металлов на примере атома титана приведено на рис. 21.
Строение атома любого элемента можно выразить электронной формулой, состоящей из перечисления имеющихся в атоме подуровней и количества электронов, находящихся на них.
5-Элементы: Ва; порядковый но--мер 56; п — 6. Выписываем закон
ТІ 3523ре Зг12Ц&*
Рис. 21
Схема строения атома титана
52
чеыные подуровни и составляем формулу:
Ва 1Л-22л"?2/»,1Зл-23//3</,и4.ч>а4/)й4</,04Г,5.,г25р65^|и5Г5я,1б4'2
Руководствуясь табл. 2.8 и порядком заполнения подуровней в 4-м периоде, написать такую формулу не составляет особого труда. Вакантные подуровни, в которых электронов нет, можно пропустить, но вернее их оставить, так как строение внутренних электронных слоев влияет на химические и физические свойства элементов, определяемые электронами внешнего слоя.
¦ Если опустить из формулы все законченные уровни, оставив лишь внешний уровень, то получим формулу группы элементов — электронных аналогов — в2.
Действительно, все атомы «-элементов II группы имеют одинаковое строение последнего подуровня я2, но влияние внутренних уровней в атомах делает элементы лишь похожими между собой, но не одинаковыми.
р-Элементы: А1; порядковый номер 85; п — 6. Записываем электронную формулу атома астата, помня, что подуровень 6р будет заполняться электронами после подуровней 4/ и 5^:
