чения: m — +1/2 или m = -1/2.

Принципы заполнения орбиталей

1. Принцип Паули. В атоме не может быть

двух электронов, у которых все четыре кванто-

вых числа (n, 1, m„ т ) были бы одинаковы.

Эквивалентное определение: на каждой орбитали может находиться не более двух электронов.

2, Принцип наименьшей энергии. В основном

состоянии атома каждый электрон располагается

так, чтобы его энергия была минимальной.

Энергия орбиталей увеличивается в следующем порядке: Is < 2s < 2р < 3s < Зр < 4s < 3d <

< 4р < 5s < 4d < 5р < 6s < 4f < 5d < 6р < 7s <

< 5f < 6d < 7p.

Как видно из этого ряда, чем меньше сумма п+1, тем меньше энергия орбитали. При заданном значении n-fl наименьшую энергию имеет орбиталь с наименьшим п.

3. Правило Гунда. В основном состоянии атом должен иметь максимально возможное число неспаренных электронов в пределах определенного подуровня.

Принцип наименьшей энергии и правило Гунда справедливы только для основных состояний атомов. В возбужденных состояниях электроны могут находиться на любых орбиталях атомов, если при этом не нарушается принцип Паули.

2. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева Тестовое задание

1. Отметьте правильные утверждения:

а) период начинается щелочноземельным ме-

таллом;

б) период завершается инертным газом;

в) малыми периодами являются 1, 2, 3;

г) номер периода равен числу электронов на

внешнем энергетическом уровне.

2. Атом какого элемента имеет наибольший

радиус:

а) К, б) Na; в) Кг; г) Rb.

3. Какой порядковый номер элемента, имею-

щего электронную конфигурацию... 3d104 s2

а) 12; б) 18; в) 30; г) 38.

4. Охарактеризуйте электронное строение ато-

ма гелия:

а) s-элемент;

б) два неспаренных электрона;

в) электроны имеют противоположные спины;

г) первый энергетический уровень завершен.

5. Сколько энергетических уровней полно-

стью заполнено в атоме элемента, имеющего 16

электронов:

а) 1; б) 2; в) 3; г) 8.

6. В атомах каких элементов все электроны

являются спаренными:

а) Кг; б) Хе; в) Са; г) Н.

7. Сколько элементов включает пятый период:

а) 5; б) 8; в) 18; г) 32.

8. Укажите ряды элементов, в которых воз-

растают неметаллические свойства:

a) Na, К, Rb; б) К, Са, Ga; в) CI, Br, J; г) Mg, Al, Si.

9. Укажите общую формулу летучего водород-

ного соединения для элементов главной подгруп-

пы IV группы:

a) RH2; б) RH3; в) RH4; г) RH&;

10. Отметьте правильные утверждения:

а) порядковый номер элемента равен числу

протонов в ядре атома;

б) порядковый номер элемента равен числу

электронов в атоме;

в) номер периода показывает число энерге-

тических уровней;

г) номер группы равен числу электронов на

внешнем энергетическом уровне для элемен-

тов главных подгрупп.

123456 789 10

а) + + +

б) + + + + +

в) + + + + + + +

г) + + + +

Пример 1. Объясните на основе строения атомов, у какого из элементов I группы — лития или калия — сильнее выражены металлические свойства.

Решение.

Расположение электронов по уровням в атомах этих элементов можно представить так: Li — 2.1 и К — 2.8.9.1 или Is2 2s' и Is2 2s2 2р6 3s2 Зр6 4s1. Отсюда видно, что в атоме калия внешний электрон находится дальше от ядра, чем у лития (у него больше радиус атома), и, следовательно, легче отрывается. Поскольку металлические свойства обусловливаются способностью отдавать электроны, они сильнее выражены у калия.

Пример 2. Исходя из положения в периодической системе фосфора, дать характеристику его химических свойств.

Решение.

Фосфор находится в III периоде и V группе главной подгруппе, порядковый номер 15, относительная атомная масса Аг(Р) — 31 (округленно). Его 15 электронов расположены на трех энергетических уровнях, причем на внешнем уровне находится 5 электронов. Электронная формула:

Is2 2s2 2p6 3s2 Зр3. Ядро состоит из 15 протонов и 31 -15 = 16 нейтронов. Фосфор — неметалл, т.к. на внешнем энергетическом уровне содержится 5е. Максимальная степень окисления равна +5. Формула высшего оксида Р205 — это кислотный оксид, а формула газообразного соединения с водородом — РН3.

Пример 3. Какими свойствами должен обладать элемент, порядковый номер которого 25? И к какому электронному типу (семейству) он относится?

Решение.

По периодической системе легко определить, что этот элемент находится в четном ряду большого (четвертого) периода. Значит, на внешнем энергетическом уровне у него находится два электрона (как и у атома железа), а всего уровней четыре. Расположение электронов по энергетическим уровням можно изобразить схемой: 2/8/(8+5)/2, или электронной формулой: Is2 2s2 2р6 3s2 Зр6 3d5 4s2. Так как последним заполняется d-подуровень, то элемент относится к d-семейству. Он должен легко отдавать два электрона, проявляя металлические свойства. Формула соединения с кислородом RO и гидроксидом — R(OH)2. Газообразн