Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Урусов В.С. -> "Теоретическая кристаллохимия" -> 14

Теоретическая кристаллохимия - Урусов В.С.

Урусов В.С. Теоретическая кристаллохимия: Учебное пособие — М.: Изд-во МГУ, 1987. — 275 c.
Скачать (прямая ссылка): kristallochem.pdf
Предыдущая << 1 .. 8 9 10 11 12 13 < 14 > 15 16 17 18 19 20 .. 112 >> Следующая

30
ядра, т. е. переходя к атому лития, следует поместить третий электрон в состояние, соответствующее значению главного квантового числа п= 2. Совокупность всех состояний, обладающих этим квантовым числом, образует второй, так называемый ?-слой,, атома. При п = 2 возможны два значения /, а именно /=0-и /==1,. и так как состояние с меньшим / обычно (но не всегда, см. ниже) лежит глубже состояний с большим / при заданном п, то третий электрон лития попадает в состояние 25. Различие энергий между состояниями 15 и 25, отличающимися значениями главного квантового числа, весьма велико и 25-эл.ектрон лития связан в атоме намного слабее, чем электроны Д"-слоя (об этом подробнее см. в следующем разделе). Поэтому спектроскопические и химические свойства атома лития обусловлены именно этим внешним электроном. -
В состоянии 25 можно поместить, по принципу Паули, еще один электрон, и поэтому конфигурация следующего за литием четырехэлектронного атома бериллия будет 152 2$2. Это электронное строение можно обозначить (К) 2э2у. где (К) или (Не) обозначают заполненный внутренний /<-слой (гелйеподобный остов атома). При добавлении пятого электрона й переходе от бериллия к бору начинается заполнение состояний 2р. Так как в р-ео-стояниях возможны три различных значения магнитного квантового числа т=1,0, — 1, то с учетом двух возможных ориентации спина получается всего шесть различных 2р-еостоянйй, которые и заполняются последовательно у бора, углерода, азота,; кислорода, фтора и неона. Имеется только одна особенность в ходе этого заполнения, которая описывается правилом Гунда. Согласно этому правилу, для уменьшения электростатического межэлектронного отталкивания электроны стремятся занимать разные орбитали и более низкие энергетические уровни возникают при максимально возможном числе нескомпенсированных спинов. Так, заполнение 2р-оболочки может быть представлено следующей схемой:
Рх Ру Рх
В т

С * 1
А 4 1
0 ! 4 1
Г т * К t * !
N6 1 4 *
Таким образом 2р-оболочка атомов бора, углерода и азота обладает неспаренными электронами, занимающими по очереди все три 2р-орбитали. С кислорода начинается спаривание электронов на одних и тех же орбита лях, которое заканчивается у неона.
31
Здесь завершается построение Ь-слоя, включающего в себя восемь электронов: электронная конфигурация неона запишется как 1522з22р6 или (/С) (?,). Неон представляет собой, подобно гелию, химически инертный элемент, все его электроны прочно связаны с ядром и остовом атома. "
Добавлением одиннадцатого электрон! у атома натрия начинается построение М-елоя. Этот одиннадцатый электрон обладает новым значением главного квантового числа п=3 и попадает в ^-состояние. Поэтому он сравнительно слабо связан, подобно третьему электрону лития. Этим объясняется химическое сходство этих элементов, занимающих место в первой группе Периодической системы. От натрия до аргона происходит заполнение восьми состояний Зз и Зр, образующих третий период.
Однако этими состояниями не исчерпывается слой М, так как лри /2 = 3 наряду со значениями 1 = 0 и /==1 возможно еще значение 1 = 2. Учтя две ориентации спина и пять возможных значений магнитного квантового числа т =—2, —1,0, +1, +2, получаем десять различных ^-состояний. Итак, в М-слое должно быть 2 + 6+10 = 18 электронов. Но у следующих за аргоном элементов калия и кальция происходит заполнение 45-состояний (с этих элементов начинается четвертый период), и только у двадцать первого элемента, скандия, появляется первый З^-электрон. Здесь сказывается та особенность распределения электронной плотности й- и /-состояний, на которую мы уже обращали внимание в предыдущем разделе.
Функции распределения Б (г) для 5- и р-еостояний с одним главным квантовым числом сближаются (см. рис. 5, кривые 4, 5). Значит, в этих состояниях электрон находится примерно на одинаковых расстояниях от ядра. Главные максимумы функций Б (г) для с?- и в особенности для /-состояний оказываются значительно левее (см. рис. 5, кривая 6); другими словами, в й- и /-состояниях электрон находится в основном значительно ближе к ядру, чем в 5- и р-состояниях. Для атома с одним электроном (водород) это обстоятельство скорее действовало бы стабйлизирующе на й- и /-состояния. Однако в многоэлектронном. атоме оно приводит к дестабилизации: й- и особенно /-состояния слишком сильно проникают в те близкие к ядру области атома, которые уже плотно заняты внутренними «оболочками. Это вызывает усиленное межэлектронное отталкивание и эффективное . экранирование й,- и /-состояний. Именно поэтому 45-состояния калия и кальция оказываются энергетически более глубокими, чем З^-состояния, и заселяются раньше.
Подобным образом на один период -происходит запаздывание с заселением электронами 4б/-состояний: они появляются впервые у иттрия после 55-состояний (КЬ, Эг), т. е. только в пятом периоде. А /-состояния по той же причине, но более отчетливо выраженной, запаздывают уже на целых два периода: 4/-еостояния заполняются у семейства редких земель, помещающихся в шестом периоде, а 5/-состояния — у актиноидов, т. е.
Предыдущая << 1 .. 8 9 10 11 12 13 < 14 > 15 16 17 18 19 20 .. 112 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed