Uuml; Правило Гунда. Электроны в пределах подуровня зани­мают максимальное число орбиталей так, чтобы суммарный спин был максимальным

ü Правила Клечковского. Заполнение электронами орбиталей в атоме происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n + l). При одинаковой сумме раньше заполняется орбиталь с меньшим значением n.

Максимальное количество электронов на энергетическом уровне зависит от значения главного квантового числа и равно 2 n ².

Электронное строение атомов определяет положение элементов в Периодической таблице.

ü Порядковый номер элемента в Периодической системе равен числу электронов в атоме этого элемента.

ü Номер периода, в котором расположен элемент, соответствует значению главного квантового числа внешнего заполняемого энергетического уровня в атоме этого элемента.

ü Номер группы, в которой расположен элемент, соответствует числу валентных электронов в атоме этого элемента. К валентным относятся: s - и p - электроны внешнего слоя для s - и p - элементов, а также d – электроны предыдущего уровня и s –электроны внешнего уровня для d – элементов.

ü В главных подгруппах Периодической системы располагаются s - и p – элементы. В побочных - d – элементы.

 

Задачи:

1. Сколько электронов может находиться на элект­ронных уровнях K, L, М, N, О, Р, Q?

2. Сколько электронов может находиться на 2 р - и 3 р - подуровнях?

3. Сколько электронов может находиться на 3 d, 4 d и 5 d - подуровнях?

4. Исходя из положения в Периодической системе, изобразите электронное строение атомов следую­щих элементов: а) лития; б) бериллия; в) бора; г) угле­рода; д) азота; е) кислорода; ж) хрома; з) марганца.

5. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 37, 43, 48, 52 и 54. В каких группах Периодической системы располагаются эти элементы и к какому семейству они относятся?

6. Назовите элементы, имеющие по одному электрону на подуровне: а) 3 d; б) 4 d; в) 5 d. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и укажите их положение в периодической системе — период, группа и подгруппа.

7. Назовите элементы 4, 5 и 6-го периодов, у которых заканчивается заполнение d -орбиталей. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и укажите, к какому периоду, группе и подгруппе перио­дической системы они относятся.

8. Сколько свободных d -орбиталей имеется в атомах титана и ванадия? Напишите для них электронно-гра­фическую формулу.

9. Назовите элементы 4-го периода, атомы которых содержат наибольшее число неспаренных d -электронов. Напишите их электронно-графическую структуру.

10. Сколько свободных f -орбиталей содержится в атомах лантаноидов от церия до самария включительно?

11. Назовите лантаноиды, атомы которых имеют на­ибольшее число неспаренных f -электронов.

12. Какие энергетические уровни не имеют: а) p, б) d, в) f -подуровней? Возможно ли отсутствие s -подуровня? Атомы каких элементов не имеют электронов на р- и d -под­уровнях?

13. На каком энергетическом уровне и подуровне нахо­дится внешний электрон в атомах лития и калия? При ка­ких условиях они могут переходить на более высокие энер­гетические уровни? Будут ли для них такие возбужденные состояния устойчивыми?

14. Какой элемент имеет в атоме три электрона, для каж­дого из которых п=3 и l = 1? Чему равно для них значе­ние магнитного квантового числа? Должны ли они иметь антипараллельные спины?

15. Укажите значения квантовых чисел п и l для внеш­них электронов в атомах элементов с порядковыми номера­ми 11, 14, 20, 23, 33.

16. Какое значение имеет: а) орбитальное квантовое чис­ло для энергетических подуровней, емкость которых равна 10 и 14; б) главное квантовое число для энергетических уров­ней, емкость которых равна 32, 50 или 72?

17. Укажите порядковый номер элемента, у кото­рого: а) заканчивается заполнение электронами ор­биталей 4 d; б) начинается заполнение подуровня 4р.

18. Запишите электронные формулы атомов эле­ментов с зарядом ядра: а) 8; б) 3; в) 8; г) 23; д) 53; е) 63; ж) 83. Составьте графические схемы за­полнения электронами валентных орбиталей этих атомов.

19. Среди приведенных ниже электронных конфи­гураций укажите невозможные и объясните причину не­возможности их реализации: а) 1 р ³; б) 3 р ⁶; в) 3 s ²; г) 2 s ²; д) 2 d ⁵; е) 5 d²; ж) 3 f ¹²; з) 2 р ⁴; и) 3 р ⁷.

20. Сколько вакантных 3 d -орбиталей имеют воз­бужденные атомы: а) Сl; б) V; в) Мn?

21. Составьте электронно-графические схемы ионов Fе²⁺ и Fе³⁺. Чем можно объяснить особую устойчивость электронной конфигурации иона Fе³⁺?

22. Электронная емкость седьмого энергетического уровня (уро­вень Q; п = 7) не насыщена, слой содержит 21 электрон. Укажите, какие энергетические подуровни достроены, какой подуровень до­страивается. Представьте электронные конфигурации подуровням и укажите, к какому электронному семейству принадлежит элемент.

23. Как выглядела бы гипотетическая структура шестого элект­ронного слоя в атоме (п = 6), если предположить, что все 6 энергетических подуровней этого уровня полностью застраивают­ся электронами? Сколько всего получается электронов?

 

Задачи для самостоятельного решения:

1. Чему равна емкость энергетических уровней, для ко­торых п = 1, 2, 3, 4 и 5, а также подуровней, для которых чис­ло значений т_l равно 5 и 7?

2. Учитывая емкость энергетических уровней, покажи­те, сколько электронных слоев содержит электронная оболочка атома из 18, 36, 54, 86 электронов.

3. Сколько неспаренных электронов содержат невозбужденные атомы: а) В; б) S; в) As; г) Сr; д) Нg; с) Еu?

4. Укажите особенности электронных конфигу­раций атомов меди и хрома. Сколько 4 s -электронов содержат невозбужденные атомы этих эле­ментов?

5. Структура валентного электронного слоя атома элемента выражается формулой: а) 5 s ²5 р ⁴; б) 4 s ¹3 d ⁵. Определите порядковый номер и название элемента.

6. Электронная структура атома описывается фор­мулой 1 s ²2 s ²2 р ⁶3 s ²3 р ⁶4 s ²3 d ⁶. Какой это элемент?

7. Напишите электронные формулы ионов: а) Sn²⁺; б) Sn⁴⁺; в) Мn²⁺; г) Сu²⁺; д) Сr³⁺; е) S^2-.

8. У элементов каких периодов электроны внеш­него слоя характеризуются значением n + l = 5?

9. Среди приведенных ниже конфигураций укажите возможные и невозможные: а) 6 f ³; б) 1 p ³; в) 3 p ¹; г) 4 p ⁴; д) 4 d ⁴; е) 3 f ⁶. Ответ обоснуйте.

10.По записям конфигураций укажите, какие подуровни до­строены, а какие не заполнены электронами до полной их емкости: а) 5 s ¹; б) 1 s ²; в) 2 р ⁶; г) 6 р ²; д) 4 р ⁴; е) 5 d ¹⁰; ж) 6 d ²; з) 5 f ¹⁴; и) 5 f ⁷; к) 3 d ³.

11. Чему равна электронная емкость: а) энергетического уровня М; б) энергетического подуровня р; в) энергетического подуровня с побочным квантовым числом l = 3?

12.Структура внешних электронных слоев атома: а) 4 s ²4 р ³; б) 5 d ⁸6 s ²; в) 3 d ³4 s ². К каким периодам и группам относятся элемен­ты, атомы которых содержат указанные группировки?

13. Электронныеформулы внешних подуровней некоторых элементов:

а) 3 s ¹;

б) 3 s ²3 p ⁶;

в) 4 s ²3 d ⁷;

г) 7 s ²5 f ¹³.

Для каждого элемента:

а) подсчитайте общее число электронов в атоме, укажите поряд­ковый номер элемента и назвите его;

б) выявите достраиваемый энергетический подуровень и укажите электронное семейство, к которому относится элемент;

в) укажите общее число валентных электронов и обратите вни­мание на характер расположения их на энергетических уровнях (на одном или на двух внешних уровнях); отметьте, к какой группе и подгруппе по таблице Д. И. Менделеева относится каждый эле­мент;

г) ориентируясь на число электронов во внешнем слое, укажите, каким характером (металлическим или неметаллическим) обладают элементы;

д) по числу застраиваемых энергетических уровней определите, к какому периоду относится элемент.

Занятие №4.