![]() |
|
|
Общая химиядесь лишь некоторую энергетическую зону, в пределах которой точное значение энергии электрона определяется величиной /. В результате возрастание энергии по энергетическим подуровням происходит примерно в следующем порядке (см. также рис. 22 на стр. 90): ls<2s < 2р <3s < Зр < 4s<3d <4j0<5s<4d <5/> < 6s < 4/ ж ж Ы < 6р < 7s < 5/ ж Ы < 1р 32. Принцип Паули. Электронная структура атомов и периодическая система элементов. Для определения состояния электрона в многоэлектронном атоме важное значение имеет сформулированное В. Паули положение (принцип Паули), согласно которому в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми. Из этого следует, что каждая атомная орбиталь, характеризующаяся определенными значениями п, I и т, может быть занята не более чем двумя электронами, спины которых имеют противоположные знаки. Два таких электрона, находящиеся на одной орбитали и обладающие противоположно направленными спинами, называются спаренными, в отличие от одиночного (т. е. н е с п а р е н н о г о) электрона, занимающего какую-либо орбиталь. Пользуясь принципом Паули, подсчитаем, какое максимальное число электронов может находиться на различных энергетических уровнях и подуровнях в атоме. При / = 0, т. е. на s-подуровне, магнитное квантовое число тоже равно нулю. Следовательно, на 5-подуровне имеется всего одна орбиталь, которую принято условно обозначать в виде клетки («квантовая ячейка»): ?. Как указывалось выше, на каждой атомной орбитали размещается не более двух электронов, спины которых противоположно направлены. Это можно символически представить следующей схемой: Итак, максимальное число электронов на s-подуровне каждого электронного слоя равно 2. При / ~ 1 (р-подуровень) возможны уже три различных значения магнитного квантового числа (—1,0, +1). Следовательно, на р-подуровне имеется три орбитали, каждая из которых может быть занята не более чем двумя электронами. Всего на р-подуровне может разместиться 6 электронов: ни н Подуровень d (1 — 2) состоит из пяти орбиталей, соответствующих пяти разным значениям т\ здесь максимальное число электронов равно 10: н н Наконец, на /-подуровне (/ — 3) может размещаться 14 электронов; вообще, максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом / равно 2(2/+ 0* Первый энергетический уровень (/(-слой, п—\) содержит только 5-подуровень, второй энергетический уровень (L-слой, п = 2) состоит из 5- и р-подуровней и т. д. Учитывая это, составим таблицу максимального числа электронов, размещающихся в различных электронных слоях (табл. 2). Как показывают приведенные в табл. 2 данные, максимальное число электронов на каждом энергетическом уровне равно 2/г2, где п — соответствующее значение главного квантового числа. Так, в /(-слое может находиться максимум 2 электрона (2-12 = 2), в L-слое — 8 электронов (2-22 —8), в AJ-слое—18 электронов (2*32 = 18) и т. д. Отметим, что полученные числа совпадают с числами элементов в периодах периодической системы. Наиболее устойчивое состояние электрона в атоме соответствует минимальному возможному значению его энергии. Любое другое его состояние является возбужденным, неустойчивым: из него электрон самопроизвольно переходит в состояние с более низкой энергией. Поэтому в иевозбуждеином атоме водорода (заряд ядра Z— 1) единственный электрон находится в самом низком из возможных энергетических состояний, т. е. на ls-подуровне. Электронную структуру атома водорода можно представить схемой н 1 или записать так: Is1 (читается «один эс один»)'. В атоме гелия (Z = 2) второй электрон также находится в со* стоянии 15. Его электронная структура (152 — читается «один эс два») изображается схемой: Не 1 У этого элемента заканчивается заполнение ближайшего к ядру 7(-слоя и тем самым завершается построение первого периода системы элементов. У следующего за гелием элемента — лития (Z — 3) третий электрон уже не может разместиться на орбитали Д'-слоя: это противоречило бы принципу Паули. Поэтому он занимает s-co-стояние второго энергетического уровня (L-слой, п —2). Его электронная структура записывается формулой ls^s1, что соответ* ствует схеме: t
Число и взаимное расположение квантовых ячеек на последней схеме показывает, что: 1) электроны в атоме лития расположены на двух энергетических уровнях, причем первый из них состоит из одного подуровня (Is) и целиком заполнен; 2) второй — внешний — энергетический уровень соответствует более высокой энергии и состоит из двух подуровней (2s и 2р); 3) 25-подуровень включает одну орбиталь, на которой в атоме лития находится один электрон; 4) 2р-подуровень включает три энергетически равноценные орбитали, которым соответствует более высокая энергия, чем энергия, отвечающая 25-орбитали; в невозбужденном атоме лития 2р-орбитали остаются незанятыми. В дальнейшем на электронных схемах мы для упрощения бу- дем указывать только неполностью запятые энергетические уровни. В соответствии с этим, строение электрон |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [прайс-листы] [форум] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|