• Что можно приготовить из кальмаров: быстро и вкусно

    Атом – наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Движение электрона в атоме носит вероятностно-волновой характер.

    Пример 1. Что такое квантовые числа? Какие значения они могут принимать?

    Решение. Околоядерное пространство, в котором с наибольшей вероятностью (90-95%) находится электрон, называется атомной орбиталью. Атомная орбиталь характеризуется квантовыми числами (n,l ,m).

    Бензол - это жидкость, которая бесцветна и легковоспламеняема, со сладким и бензиноподобным запахом. Хотя это полезное химическое вещество, мы должны помнить, что это токсичный химикат, и постоянное воздействие на него может иметь раковые эффекты. Это связано с тем, что бензол является канцерогеном, а это означает, что он является химическим веществом или средством, которое может вызвать рак.

    Его химическая структура может быть описана как шестиугольное кольцо с чередующимися двойными связями, как показано на этой иллюстрации. Химическая структура бензола показывает, что для каждого атома углерода существует один атом водорода. Существует три способа нарисовать химическую структуру бензола, которую вы можете видеть на экране. Иллюстрация слева, показывает все атомы углерода и водорода и то, как они связаны друг с другом. Вторая иллюстрация, также является еще одним способом получения бензола, где каждый край шестиугольника соответствует каждому углеродному атому в структуре, а водородные связи не показаны.

    n– главное квантовое число, характеризует общую энергию электрона - энергетический уровень и размер орбитали. Принимает значения целых чисел от 1 до. Чем большеn, тем больше энергия электрона и размер орбитали.

    l – орбитальное квантовое число, характеризует энергию электронов на подуровнях данного уровня (энергетический подуровень) и форму орбитали. Принимает все целочисленные значения от 0 до (n- 1). Например, при n = 4, орбитальное квантовое число принимает значения 0, 1, 2, 3. Чем больше орбитальное квантовое числоl при данном n, тем больше энергия электрона на подуровне. Число подуровней в каждом энергетическом уровне равно значению его главного квантового числа (табл. 1). Обычно подуровни обозначаются буквами:

    Третья иллюстрация показывает, что вместо этих чередующихся двойных связей можно нарисовать круг. Его структура и формула показывают, что бензол является ароматическим углеводородом, который определяется как соединение, которое состоит из водорода и углерода, которые имеют чередующиеся двойные связи, образующие кольцо. В течение этого периода запах бензола считался приятным, поэтому он использовался как лосьон после бритья.

    Периодическое изменение свойств химических элементов. Атомные и ионные радиусы. Энергия ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность

    Конечно, теперь, когда мы знаем, что бензол является канцерогеном, использовать его в качестве бритья и использовать его на кофе, безусловно, то, что мы больше не делаем. Еще одно раннее использование бензола было для обезжиривания металла. Однако, поскольку позже было известно, что бензол является канцерогенным и токсичным, другие химические вещества, которые являются менее токсичными и канцерогенными, заменяют бензол.

    l 0 1 2 3

    обозначение подуровня spdf

    Атомные орбитали, для которых l = 0, 1, 2, 3, соответственно называютсяs-,p-,d-,f–орбиталями, а электроны, занимающие эти орбитали, называются s-, p -, d -, f-электронами.

    m– магнитное квантовое число, характеризует магнитный момент количества движения и пространственную ориентацию атомных орбиталей. Принимает целочисленные значения от –l до +l , включая 0. Каждому значениюmпри данномl соответствует определенная ориентация орбитали в пространстве: так, дляs-орбитали (l = 0) возможно одно значениеm(m= 0) и одно положение в пространстве; дляp-орбиталей (l = 1) возможно три значенияm(-1, 0, +1) и три ориентации по координатным осям (х,у,z);d-орбиталям соответствует пять, аf-орбиталям семь различных ориентаций в пространстве. Число возможных значений магнитного квантового числа при заданномl равно (2l +1) и определяет количество орбиталей в подуровне. Следовательно, s - подуровень состоит из одной орбитали, р – из трех, d – из пяти, f – из семи орбиталей.

    Теперь бензол является одним из 20 наиболее широко используемых химических веществ в Соединенных Штатах. Он по-прежнему используется во многих промышленных процессах для производства пластмасс, смазочных материалов, каучуков, синтетических волокон и красителей. Однако его непромышленное использование ограничено, поскольку бензол является канцерогенным и токсичным.

    Бензол в производстве других химических веществ

    Большая часть произведенного бензола используется для производства других химических веществ. Однако около 80% бензола используют для получения в основном трех химических веществ: этилбензола, кумола и циклогексана. Что именно делает этилбензол, кумол и циклогексан настолько важными, что большинство бензола используется для их производства? На самом деле этилбензол необходим для производства стирола, который необходим для изготовления пластмасс. Кумол, с другой стороны, необходим для получения фенола, который предназначен для смол и адгезивов.

    Графическое изображение орбиталей в подуровнях s,p,d

    Состояние электрона в атоме описывает также спиновое квантовое число m s , которое характеризует собственный момент количества движения электрона (вращение вокруг своей оси – спин электрона) и принимает два значения +1/2 или –1/2 (m s = 1/2), обозначаемых в электронно-графических формулах стрелкой или .

    Циклогексан используется для получения нейлона. Все эти химические вещества - этилбензол, кумол и циклогексан необходимы для производства продуктов в различных промышленных процессах. Бензол используется в качестве добавки в бензине для повышения октанового числа и снижения стука. Октановый рейтинг бензина говорит нам, что количество сжатого бензина может занять до того, как оно воспламенится. Более высокий октановый рейтинг лучше, потому что это означает, что бензин может получить большее сжатие до того, как бензин может воспламениться.

    Распределение электронов в многоэлектронных атомах основано на трех положениях: принципе Паули, принципе наименьшей энергии и правиле Хунда.

    Ватоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковый набор всех четырех квантовых чисел (принцип Паули), поэтому на атомной орбитали может находиться не более двух электронов, отличающихся своими спинами (m s =1/2). В связи с этим на подуровне может находиться максимально 2(2l + 1) электронов, а на уровне 2n 2 электронов.

    Когда зажигается бензин, он может повредить двигатель, что, очевидно, нам не нужно. Итак, чем выше октановый рейтинг, тем лучше. И что же такое стук двигателя, и почему мы хотим его уменьшить? Вам когда-нибудь было не повезло, чтобы ехать, а затем вы слышите зловещие звуки, похожие на стук, исходящий от вашего автомобильного двигателя? Это происходит, когда топливо неправильно зажигается, и оно может повредить компоненты двигателя. Хорошо, что присутствие бензола в бензине может уменьшить вероятность этого.

    Бензол представляет собой бесцветную, легковоспламеняющуюся и токсичную жидкость с канцерогенными свойствами, которая имеет сладкий, похожий на бензин запах. Бензол представляет собой ароматический углеводород, который представляет собой химическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода с чередующимися двойными связями, образующими кольцо. Бензол используется в производстве химических веществ, используемых в промышленных процессах, которые создают смолы, адгезивы и пластмассы. Он также используется в качестве бензиновой добавки, которая увеличивает октановое число, что говорит о том, что количество сжатого бензина может занять до того, как оно воспламенится, и уменьшит стук двигателя в транспортных средствах.

    В таблице 1 приведены значения и обозначения квантовых чисел, а также число электронов на соответствующем уровне и подуровне.

    Таблица 1. Максимальное число электронов на атомных энергетических уровнях и подуровнях.

    Энергетический уровень

    Энергетический подуровень

    Пользователи могут назначать для каждого атома стереохимия, заряд, валентность, радикалы и изотопы. Поддерживаются одинарные, двойные, тройные связи и ароматические формы. Более того, использование клиновых связей пользователь может назначать стереохимию для атомов. Структуры «впереди» стрелки будут распознаваться как реагенты, структуры «выше» стрелки как агенты, а структуры - как продукты.

    Четкий и настраиваемый интерфейс. Смотрите только то, что вы хотите видеть

    Атомы могут автоматически или вручную отображаться с помощью функции стрелки. Например, вы можете реорганизовать содержимое строки меню и заказать или создать новые строки меню. Масштабирование молекул осуществляется путем установки длины и размера связей.

    Возможные значения магнитного квантового числа m

    Число орбиталей в подуровне

    Максимальное число электронов

    На уровне 2n 2

    s (l =0)

    s (l =0)

    Кроме того, обширная и постоянно растущая библиотека шаблонов помогает пользователям в их повседневной эскизе. При обращении с химическими структурами пользователи могут указать, как обрабатывать химические свойства, относящиеся к форматам файлов молекул.

    Различные атомы помещают точку вокруг своего символа каждым электроном. Поскольку максимальное число электронов возможно восемь, они помещаются в пары: один сверху, один внизу, одна пара влево и одна вправо. Сначала вы должны поместить их в каждую позицию, а затем пары завершатся, кроме; его два электрона появляются вместе.

    p (l =1)

    s (l =0)

    p (l =1)

    d (l =2)

    2; -1; 0; +1; +2

    s (l =0)

    p (l =1)

    d (l =2)

    f (l =3)

    2; -1; 0; +1; +2

    3; -2; -1; 0; +1; +2; +3

    Пример 2. Составьте электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 4, 16, 22. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов. Какие электроны являются валентными? Постоянную или переменную валентность имеют эти элементы?

    Простейшие молекулы имеют центральный атом, который окружен остальными атомами молекулы. В молекулах, образованных несколькими атомами элемента, и только один из другого элемента отличается, последний является центральным атомом. В соединениях, созданных разными атомами разных элементов, наименьший электроотрицательный - это центральный атом, за исключением водорода. Например, в тионилдихлориде центральный атом. Как правило, в этих простых молекулах сначала вы должны присоединяться к каждому нецентральному атому с центральным с помощью простой связи.

    Решение. Электронные формулы изображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням и подуровням. При записи электронной формулы вначале ставится номер уровня, затем буквенное обозначение подуровня, в виде степени указывается число электронов, имеющихся на данном подуровне. Число электронов в атоме элемента равно его порядковому номеру в периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Число уровней, на которых располагаются электроны данного элемента, соответствует номеру периода.

    В некоторых случаях трудно определить центральный атом, как правило, когда все атомы составных элементов появляются в молекуле более одного раза. В этих случаях определяется, какие атомы связаны с атомами, которые должны выполняться каким-либо другим способом, либо путем проб и ошибок, либо путем предварительного знания структур, которые могут быть похожими.

    Общее число электронов, представленных на диаграмме Льюиса, равно сумме валентных электронов каждого атома. Электроны, не находящиеся в валентном слое данного атома, не представлены. Когда валентные электроны определены, они должны быть расположены в структуре. Они должны быть первоначально размещены как одиночные пары: пара точек для каждой пары электронов. Одиночные пары должны быть первоначально помещены на внешние атомы, пока каждый внешний атом не имеет восьми электронов в связных парах и одиночных парах; дополнительные одиночные пары должны быть расположены в центральном атоме.

    Последовательность размещения электронов по уровням и подуровням атома должна соответствовать наименьшей энергии электрона и атома в целом. В этом случае устойчивость электронной системы будет максимальной и связь электронов с ядром – наиболее прочной. Увеличение энергии и соответственно заполнение энергетических уровней и подуровней происходит в порядке возрастания суммы значений квантовых чисел (n+l ), а при равной сумме значений (n+l ) сначала заполняется подуровень с меньшим значениемn(правило Клечковского), что соответствует для многоэлектронного атома следующей последовательности:

    В случае сомнений одиночные пары должны быть расположены сначала на большинстве электроотрицательных атомов. Как только все одиночные пары будут расположены, атомы, особенно центральные, могут не иметь октета электронов. В этом случае атомы должны образовывать двойную связь; одиночная пара электронов перемещается, образуя вторую связь между двумя атомами. Подобно тому, как пара связей разделяется между двумя атомами, у атома, у которого первоначально была одиночная пара, все еще есть октет; и у другого атома теперь есть еще два электрона в последнем слое.

    1s 2s 2p 3s 3p4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 

    (5d 1)4f5d6p7s(6d 1)5f6d7p

    Элемент с порядковым номером 4 – бериллий, расположен во втором периоде, следовательно, 4 электрона расположены на двух энергетических уровнях. Электронная формула атома бериллия 4 Be1s 2 2s 2 .

    Элемент с порядковым номером 16 – сера, расположен в третьем периоде, следовательно, 16 электронов расположены на трех энергетических уровнях. Электронная формула атома серы 16 S1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 .

    Структуры Льюиса для многоатомных ионов должны быть проведены тем же методом. При подсчете электронов отрицательные ионы должны иметь дополнительные электроны, расположенные в их структурах Льюиса; положительные ионы должны иметь меньше электронов, чем нейтральная молекула.

    При написании структуры Льюиса иона вся конструкция заключена в квадратные скобки, а заряд записывается как показатель в верхнем правом углу, вне квадратных скобок. Более простой метод был предложен для построения структур Льюиса, устраняя необходимость подсчета электронов: атомы рисуются путем отображения валентных электронов, образуются связи, затем образуются валентные электронные пары атомов, участвующих в процессе для образования связей, а анионы и катионы образуются путем добавления или удаления электронов из соответствующих атомов.

    Элемент с порядковым номером 22 – титан, расположен в четвертом периоде, следовательно, 22 электрона расположены на четырех энергетических уровнях. Заполнение электронами энергетических подуровней в атоме титана в соответствии с принципом наименьшей энергии:

    22 Ti1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2 . После 3p-подуровня заполняется 4sподуровень (n+l = 4+0 = 4), затем 3dподуровень (n+l = 3+2 = 5). При составлении электронной формулы возможна такая запись: сначала последовательно записать все состояния электронов с меньшим значениемn, (в атоме титана сn= 3), а затем уже переходить к состояниям с более высоким значениемn(в атоме титанаn=4). Электронная формула атома титана

    Согласно, атомы более стабильны, когда они получают восемь электронов в валентном слое, являются одиночными парами или разделены ковалентной связью. Учитывая, что каждая простая ковалентная связь приносит два электрона каждому атому объединения, при рисовании диаграммы или структуры Льюиса мы должны избегать назначения более восьми электронов каждому атому.

    Однако есть некоторые исключения. Например, водород имеет только одну орбиталь в своем валентном слое, который может принимать не более двух электронов; поэтому он может делиться своей орбитой только одним атомом, образующим единую связь. С другой стороны, неметаллические атомы третьего периода могут образовывать «расширенные октеты», т.е. они могут содержать более восьми орбиталей в своей валентной оболочке, обычно путем помещения дополнительных орбиталей в подвыборы.

    22 Ti1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 .

    Электронно-графические формулы отражают распределение электронов по атомным орбиталям (квантовым ячейкам), изображаемых в виде клеточки или черты – , в которых один неспаренный электрон обозначается или () , а два спаренных электрона (электронная пара)

    (или). Распределение электронов по орбиталям на подуровне подчиняется правилу Хунда: электроны заполняют максимальное число свободных орбиталей, чтобы число неспаренных электронов было наибольшим, т.е. сначала по одному с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами.

    Правило 18 электронов и 32 электронов

    Правило 18 электронов относится к атомам четвертого периода, который может заполнить 18 электронов, чтобы заполнить их орбитали и получить конфигурацию благородного газа. Аналогично, с шестого периода атомы могут заполнить 32 электрона для заполнения своих орбиталей.

    В терминах структур Льюиса формальный заряд используется при описании, сравнении и оценке вероятных топологических структур и резонансных структур путем определения кажущегося заряда электронов каждого атома внутри, исходя из предполагаемой структуры точки электрона или. Это использует определение возможной переконфигурации электронов, когда оно относится к механизмам реакции, и, как правило, тот же знак, что и частичный заряд атома, с исключениями. В общем случае формальный заряд атома может быть рассчитан по следующей формуле: нестандартные определения, принятые для используемой прибыли.

    Электронно-графические формулы атомов бериллия, серы и титана:

    4 Be n =2

    16 S n =2

    22 Ti

    В зависимости от того, на какой энергетический подуровень в атоме поступает последний электрон, элементы делятся на s-,p-,d-,f- элементы (электронные семейства). При этомs-элементы составляют главные подгруппыI-IIгрупп периодической системы – металлы, а также Н и Не;

    р-элементы – металлы и неметаллы, составляют главные подгруппы III–VIIIгрупп;d-элементы - металлы составляют побочные подгруппыI–VIIIгрупп; кf-элементам относятся лантаноиды и актиноиды (металлы).

    Бериллий находится во второй группе, главной подгруппе, последний электрон занимает s– подуровень. Бериллий –s– элемент. Сера находится в четвертой группе, главной подгруппе, последний электрон занимает р-подуровень. Сера – р-элемент. Титан находится в четвертой группе, побочной подгруппе, последний электрон в соответствии с правилом Клечковского занимаетd-подуровень. Титан –d-элемент.

    Номер группы указывает максимальное число валентных электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. Валентность элемента определяется числом неспаренных электронов в основном (нормальном) и возбужденном состоянии атома. Основное состояние атома (состояние с минимальной энергией) характеризует электронная конфигурация атома, соответствующая положению элемента в периодической системе. Возбужденное состояние – это более высокое энергетическое состояние атома с иным распределением электронов в пределах валентного уровня. Источником энергии возбуждения может быть энергия тепла, света, энергия, выделяющая при образовании новых веществ в процессе химической реакции.

    Для s- и р-элементов валентными могут быть электроны внешнего энергетического уровня; дляd-элементов – электроны внешнего уровня и неспаренныеd-электроны предвнешнего уровня.

    Бериллий – s– элемент. Валентными являютсяs– электроны внешнего уровня: 2s 2 .

    Сера – р-элемент. Валентными электронами являются sи р электроны внешнего уровня: 3s 2 3р 4 .

    Титан – d-элемент. Валентные электроны: 3d 2 4s 2 .

    В основном состоянии у атома бериллия нет неспаренных электронов, валентность его равна нулю (В=0). Однако у бериллия имеется три свободных орбитали 2p- подуровня. При возбуждении атома происходит распаривание электронов внешнего уровня и один из 2s– электронов переходит на свободную 2pорбиталь. Число неспаренных электронов становится равным двум. Бериллий в соединениях проявляет постоянную валентность равную 2.

    Основное состояние Возбужденное состояние

    4 Be…2s 2 4 Be  …2s 1 2p 1

    В основном состоянии атом серы содержит два неспаренных электрона и ее валентность равна двум. Однако у серы есть пять свободных орбиталей 3d – подуровня, за счет этого число неспаренных электронов, а, следовательно, и валентность может увеличиваться. При возбуждении атома спаренные электроны внешнего уровня могут распариваться и переходить на свободные орбитали другого подуровня в пределах того же (валентного) уровня. При возбуждении атома серы происходит переход 3р – электрона (первое возбужденное состояние S ), затем 3s- электрона на свободныеd-орбитали (второе возбужденное состояниеS  *). Число неспаренных электронов становится равным соответственно 4 и 6. Сера проявляет переменную валентность равную 2, 4, 6.

    16 S…3s 2 3p 4 16 S * …3s 2 3p 3 3d 1

    16 S *  … 3s 1 3p 3 3d 2

    В основном состоянии атом титана содержит 2 неспаренных электрона и его валентность равна двум. При возбуждении спаренные 4s- электроны внешнего уровня распариваются и один 4s- электрон переходит на 4р - подуровень, число неспаренных электронов становится равным четырем. Титан проявляет переменную валентность равную 2 и 4.

    Основное состояние Возбужденное состояние

    22 Ti…3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 22 Ti* ...3s 2 3p 6 3d 2 4s 1 4p 1

    s s

    Пример 3. Охарактеризуйте с помощью квантовых чиселn,l ,m,m s валентные электроны атома марганца.

    Решение. Электронная формула атома марганца:

    25 Mn1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 . Марганец –dэлемент, валентными электронами являютсяs-электроны внешнего и неспаренныеd-электроны предвнешнего уровней. Электронная и электронно-графическая формулы валентных электронов атома марганца в основном состоянии:

    25 Mn…3d 5 4s 2

    а) валентные dэлектроны (3d 5) находятся на третьем энергетическом уровне, что соответствует значению главного квантового числа, т.е.n=3. Буквенное обозначение подуровняdсоответствует значению орбитального квантового числа равного двум, т.е.l =2. Приl =2 магнитное квантовое число для пяти электронов занимающихdорбиталь принимает значения -2, -1, 0, +1, +2. Так как каждыйd– электрон расположен в отдельной квантовой ячейке и спины у всех электронов одинаковы (), то значения спинового квантового числа для всех электронов одинаково и равноm s = +1/2

    m = -2 m = -1 m=0 m=+1 m=+2

    m s =+1/2 m s =+1/2 m s =+1/2 m s =+1/2 m s =+1/2

    б) валентные sэлектроны (4s 2) находятся на четвертом энергетическом уровне, что соответствует значению главного квантового числа, т.е.n=4. Буквенное обозначение подуровняsсоответствует значению орбитального квантового числа, равного нулю, т.е.l =0. Приl =0 магнитное квантовое число для обоих электронов, заполняющихsорбиталь, равно нулю, т.е.m=0. Значение спинового квантового числа различны (m s =+1/2, -1/2), так как электроны наsорбитали имеют различные спины ().

    n=4l =0,m=0,m s =+1/2,m s = -1/2

    21.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 5, 20, 43. Укажите период, группу, подгруппу, в которых находятся элементы. К какому электронному семейству относится каждый из них? Какие электроны являются валентными?

    22.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов фосфора, ванадия, стронция. В каком периоде, группе, подгруппе находятся элементы? К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными?

    23.Какие энергетические уровни не имеют: а) p-, б)d-, в)f- подуровней? Возможно ли отсутствиеs-подуровня? Приведите по одному примеру

    p-,d-,f- элементов. Составьте электронные и электронно-графические формулы атомов этих элементов. В каком периоде, группе, подгруппе они находятся?

    24.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов калия, марганца, селена в основном и возбужденном состоянии. Укажите период, группу, подгруппу в которых находятся элементы. К какому электронному семейству относится каждый из них? Какие электроны являются валентными? Какой подуровень в атоме селена заполняется раньше: а) 3dили 4s; б) 3dили 4p. Объясните на основании правил Клечковского.

    25.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами: 12, 14, 23. В каком периоде, группе, подгруппе находятся эти элементы? К какому электронному семейству они относятся? Укажите значения квантовых чисел nиl для валентных электронов атомов данных элементов.

    26.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 17, 19, 29 в основном и возбужденном состояниях. В каком периоде, группе, подгруппе они находятся? К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными?

    27.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов натрия, селена и фтора. В каком периоде, группе, подгруппе находятся эти элементы? К какому электронному семейству относится каждый из них? Какие электроны являются валентными. Объясните, почему селен проявляет переменную валентность, а фтор - постоянную.

    28.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов магния, хлора и ванадия. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству они относятся? Какие электроны являются валентными? Объясните, почему хлор проявляет переменную, а магний - постоянную валентность.

    29.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов хрома, селена, рубидия. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству они относятся? Какие электроны являются валентными? Сформулируйте правило Хунда и, пользуясь этим правилом, распределите электроны по энергетическим ячейкам, соответствующим низшему энергетическому состоянию атомов.

    30.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 11, 15 и 40 в основном и возбужденном состояниях. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными? Охарактеризуйте квантовыми числами валентные электроны фосфора.

    31.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов технеция, хлора, фтора в основном и возбужденном состояниях. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству они относятся? Какие электроны являются валентными? Объясните, почему у элементов одной группы – хлора и фтора разные валентные возможности.

    32.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 12, 26, 35 в основном и возбужденном состоянии. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству они относятся? Какие электроны являются валентными? Какой подуровень в атоме брома заполняется раньше: а) 3dили 4s; б) 3dили 4p? Объясните на основании правил Клечковского.

    33.Какие четыре квантовых числа определяют состояние электрона в атоме? Дайте характеристику этих квантовых чисел. Какие значения может принимать каждое из них? Напишите электронную и электронно-графическую формулу атома мышьяка и охарактеризуйте квантовыми числами его валентные электроны. В каком периоде, группе, подгруппе находится мышьяк, к какому электронному семейству он относится?

    34.Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число mпри орбитальном квантовом числе: а)l = 0; б)l =1; в)l =2; г)l =3? Какие элементы в периодической системе носят названиеs-,p-,d-,f-элементов? Приведите примеры этих элементов и напишите их электронные и электронно-графические формулы. Укажите период, группу, подгруппу, в которых находятся эти элементы.

    35.Какой элемент имеет в атоме три электрона, для каждого из которых n=3,l =1? Чему равно для них значение магнитного квантового числа? Должны ли они иметь антипараллельные спины? Напишите электронную и электронно-графическую формулу атома этого элемента. В каком периоде, группе, подгруппе находится этот элемент? К какому электронному семейству он относится? Какие электроны являются валентными?

    36.На основании правил Клечковского объясните, какие орбитали заполняются раньше: а) 4sили 3d; б) 5sили 4d? Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 34 и 46, учитывая, что последний, находясь в пятом периоде, на пятом энергетическом уровне не содержит ни одного электрона. Укажите период, группу, подгруппу в которых находится каждый из этих элементов. К какому электронному семейству они относятся?

    37.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24, 33, 37 в основном и возбужденном состояниях. Укажите, к какому электронному семейству относится каждый из этих элементов. Какие электроны являются валентными?

    38.Дайте формулировку принципа Паули и правила Хунда. Пользуясь правилом Хунда, распределите электроны по энергетическим ячейкам, соответствующим низшему энергетическому состоянию, для атомов элементов с порядковыми номерами 14, 23, 37. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными?

    39.В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне атома р 7 - или d 12 -электронов? Почему? Напишите электронные электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 34 и 40. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными?

    40.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 7,32,42. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными? Охарактеризуйте с помощью квантовых чисел p- электроны атома азота.

    Согласно представлениям Гейтлера и Лондона, валентность элементов определяется числом неспаренных электронов. Рассмотрим электронно-графические формулы некоторых элементов, в которых орбитали представляют в виде ячеек- квадратов, а электрон в виде стрелок + ½; -1/2.

    Из этих формул следует, что в нормальном (неспаренном) состоянии углерод имеет II валентность, Sc – I.Атомы могут переходить в возбуждённое состояние, при котором с ниже лежащих подуровней могут переходить выше лежащие пустые подуровне (в пределах одного подуровня).

    6. Периодический закон и периодическая система д.И. Менделеева Структура периодической системы (период, группа, подгруппа). Зна­чение периодического закона и периодической системы.

    Периодический закон Д. И. Менделеева: Свойства простых тел , а также формы и свойства соеди­ нений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов .(Свойства эл-тов находятся в периодической зависимости от заряда атомов их ядер).

    Периодическая система элементов. Ряды элементов, в пре­делах которых свойства изменяются последовательно, как, напри­мер, ряд из восьми элементов от лития до неона или от натрия до аргона, Менделеев назвал периодами. Если напишем эти два периода один под другим так, чтобы под литием находился натрий, а под неоном - аргон, то получим следующее расположение эле­ментов:

    При таком расположении в вертикальные столбцы попадают элементы, сходные по своим свойствам и обладающие одинаковой валентностью, например, литий и натрий, бериллий и магний и т. д.

    Разделив все элементы на периоды и располагая один период под другим так, чтобы Сходные по свойствам и типу образуемых соединений элементы приходились друг под другом, Менделеев со­ставил таблицу, названную им периодической системой элементов по группам и рядам.

    Значение периодической систе мы. Периодическая система элементов оказала большое влияние на последующее развитие химии. Она не только была первой естественной классификацией химических элементов, показавшей, что они обра­зуют стройную систему и находятся в тесной связи друг с дру­гом, но и явилась могучим орудием для дальнейших исследо­ваний.

    7. Периодическое изменение свойств химических элементов. Атомные и ионные радиусы. Энергия ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность.

    Зависимость атомных радиусов от заряда ядра атома Z имеет периодический характер. В пределах одного периода с увеличе­нием Z проявляется тенденция к уменьшению размеров атома, что особенно четко наблюдается в коротких периодах

    С началом застройки нового электронного слоя, более удален­ного от ядра, т. е. при переходе к следующему периоду, атомные радиусы возрастают (сравните, например, радиусы атомов фтора и натрия). В результате в пределах подгруппы с возрастанием заряда ядра размеры атомов увеличиваются.

    Потеря атомов электронов приводит к уменьшению его эф­фективных размеров, а присоединение избыточных электронов - к увеличению. Поэтому радиус положительно заряженного иона (катиона) всегда меньше, а радиус отрицательно заряженного нона (аниона) всегда больше радиуса соответствующего электронейтрального атома.

    В пределах одной подгруппы радиусы ионов одинакового за­ряда возрастают с увеличением заряда ядра Такая закономерность объясняется увеличением числа элек­тронных слоев и растущим удалением внешних электронов от ядра.

    Наиболее ха­рактерным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать внешние электроны и превращаться в положительно заряженные ионы, а неметаллы, наоборот, харак­теризуются способностью присоединять электроны с образованием отрицательных ионов. Для отрыва электрона от атома с превраще­нием последнего в положительный ион нужно затратить некоторую энергию, называемую энергией ионизации.

    Энергию ионизации можно определить путем бомбардировки атомов электронами, ускоренными в электрическом поле. То наи­меньшее напряжение поля, при котором скорость электронов ста­новится достаточной для ионизации атомов, называется потен­циалом ионизации атомов данного элемента и выражается в вольтах.

    При затрате достаточной энергии можно оторвать от атома два, три и более электронов. Поэтому говорят о первом потен­циале ионизации (энергия отрыва от атома первого элек­трона).втором потенциале ионизации (энергия отрыва второго электрона)

    Как отмечалось выше, атомы могут не только отдавать, но и присоединять электроны. Энергия, выделяющаяся при присоедине­нии электрона к свободному атому, называется сродством атома к электрону. Сродство к электрону, как и энергия ионизации, обычно выражается в электронвольтах. Так, сродство к электрону атома водорода равно 0,75 эВ, кислорода-1,47 эВ, фтора -3,52 эВ.

    Сродство к электрону атомов металлов, как правило, близко к нулю или отрицательно; из этого следует, что для атомов боль­шинства металлов присоединение электронов энергетически невы­годно. Сродство же к электрону атомов неметаллов всегда поло­жительно и тем больше, чем ближе к благородному газу распо­ложен неметалл в периодической системе; это свидетельствует об усилении неметаллических свойств по мере приближения к концу периода.

    Читать еще: