Электронные и электронно-графические формулы атомов элементов. Правило Хунда. Электронно графические формулы спиновые схемы элементов


Электронные и электронно-графические формулы атомов элементов. Правило Хунда

Электронные формулы фиксируют занятые электронами уровни и подуровни и количество электронов на них. В электронных формулах используется обозначение уровней и подуровней, т.е. первым, цифровым символом обозначают уровень (номер), а вторым буквенным символом (s, p, d, f) обозначают подуровни. Число электронов на подуровне обозначают верхним первым индексом.

Например: 1Н 1S , для азота N 7 1S2 2S2 2p3

Электронно-графические формулы изображают атом в виде совокупности орбиталей, которые называют квантовыми ячейками. Например, для азота 1S2 2S2 2p3

S-подуровень

n =1, l=0, m=0

 

S

 

S= -1/2 S = +1/2

 
 

n =2

P-подуровень, l=1 m=-1,m=0,m=+1

 

Заполнение орбиталей – ячеек электронами осуществляется в соответствии с принципом Паули, минимизация энергии и правилами Хунда

При данном значении l электроны в атоме располагаются так, что суммарное спиновое число их максимально.

∑S = 1/2+ 1/2+1/2 =3/2

Если заполнили так, т.е. s = +1/2 s = - 1/2, спаренные электроны

∑s= 1/2 + (-1/2) + 1/2 =1/2

Химические свойства атомов определяются в основном строением наружных электронных уровней, которые называются валентными.

Заполненные энергетические подуровни, соответствующие электронным структурам атомов благородных газов, называют электронным остовом. Например: для натрия, имеющего электронную формулу 1S 22S2 2p6 благородного газа неона. Сокращенно электронную формулу благородного газа обозначают его химическим символом в квадратных скобках, например: 1S2 2S2 2p6 = [Ne]

Это позволяет упростить запись электронных формул, например для калия вместо 1S 22S2 2p6 3S2 3p6 4S1 можно написать [Ar] 4S1. Одновременно эта запись наглядно выделяет валентные электроны, определяющие химические свойства атомов элемента.

В электронно-графических (структурных) формулах в отличие от электронных изображают не только заполненные, но и вакантные орбитали валентных подуровней. Это позволяет предсказать изменение валентности элемента в результате перехода его атома в возбужденное состояние, что обозначают символом соответствующего элемента со звездочкой.

Например: 15P * [Ne] 3S2 3P3 n=3 ↓↑ S ↓↓↓ P

 

В невозбужденном состоянии атом фосфора имеет три неспаренных электрона на p-подуровне. При переходе атома в возбужденное состояние электронная пара s-подуровня может разделиться, и один из электронов с S- подуровня может переходить на d-подуровень. Валентность фосфора при этом меняется с трех в основном состоянии до пяти в возбужденном состоянии.

Контрольные вопросы

1 Какие элементарные частицы входят в состав атома?

2 Что такое электрон, протон, нейтрон?

3 Объясните, почему у многих элементов при одном и том же заряде ядра атома могут быть разные массовые числа. Почему у ряда элементов, например у хлора, нецелочисленные атомные массы?

4 Дайте характеристику квантовым числам. Почему в атоме не могут быть два электрона с одинаковыми квантовыми числами? Принцип Паули.

5 Объясните физический смысл графических изображений

S и р-орбиталей: S p

6 Изобразите электронно-структурные формулы атомов углерода, азота и кислорода. Подсчитайте суммы спиновых квантовых чисел электронов в этих атомах. Как изменяются эти суммы при нарушении правила Хунда.

7 Напишите электронную и электронно-структурную формулу атома бора. Какую дополнительную информацию содержит электронно-структурная формула по сравнению с электронной.

8 Правило Клечковского. Какой энергетический уровень и подуровень заполняется вперед 4S или 3d, 5S или 4p, 4f или 6p?

9 Какое основное отличие р-орбиталей от d-орбиталей?

10 Какое число электронов может находиться в энергетических состояниях 2S, 3p, 3d, 5f?

11 Опишите форму орбитали, характеризующейся квантовыми числами: а) n=3, 1=0, m=0 ; б) n=3, 1=1, m=0+1-1; в) n=3, 1=2, m=0+1-1+2-2 Приведите символы орбиталей

12 Охарактеризуйте набором квантовых чисел каждую из следующих орбиталей: 1S, 2p, 3d.

13 Сформулируйте правила, которыми определяется число орбиталей и электронов данного электронного слоя. Например 1=0,1,2 n=1,2,3

14 Какова максимальная емкость электронных слоев К, М, L, N?

15 Зависит ли число орбиталей с данным значением 1 от номера энергетического уровня? Приведите буквенные обозначения орбиталей с указанными значениями 1.

 

 

Рекомендуемая литература

Основная

1 Хомченко Г.П., Цитович И.К. Неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1998, глава 2, стр 53-75

2 Князев Д.А., Смарыгин С.Н. Неоганическая химия. М.: Высшая школа, 1990, глава 10, стр 102 -112

Дополнительная

3 Глинка Н.Л. Общая химия.(Под ред. А.И.Ермакова, - 28-е изд., перераб. и доп. – М.; Интеграл-Пресс, 2000 – 728с.)

4 Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. М.;1988.

5 Павлов Н.Н Теоретические основы общей химии. М.,Высшая химия 1978.

 

 

megaobuchalka.ru

Электронные формулы и схемы

Об авторе: Лебедев Сергей Николаевич, учитель химии высшей категории, ГОУ школа-интернат V-VI вида. г. Кострома. На сайте сообщества учителей химии "Химоза" Сергей Николаевич представил разработанный им "Справочник по химии для учащихся" и презентации для некоторых разделов справочника. Одна из этих презентаций предлагается посетителям сайта "КонТрен".

Презентация "Составление электронных формул и электронно-графических схем строения атома" содержит пошаговый алгоритм данного вида деятельности. Презентация может быть использована при работе со школьниками и студентами 1-го курса:

  • При объяснении материала по данной теме
  • Для организации групповой самостоятельной работы учащихся (Задание: составить электронную формулу и схему для любого элемента 4-го периода)
  • Для внеурочной индивидуальной работы учащихся (тренировка, формирование навыков, подготовка к контрольной работе)

В содержание презентации внесены дополнения автором сайта.

Для скачивания презентации щелкните по ссылке и на появившейся вкладке нажмите кнопку "Сохранить", затем укажите место сохранения, например, "Рабочий стол".

Отзывы посетителей сайта:

- Спасибо автору. Только есть одна неточность. Не выполняется правило Гунда: суммарный спин электронов на орбиталях должен иметь максимальное значение. Это значит, что все одиночные электроны на орбиталях всегда имеют положительный спин +1/2. В графических схемах такие электроны принято обозначать стрелочной вверх. Стрелочкой вниз обозначаются электроны с отрицательным спином. Варвашевич Анастасия, химик-фармацевт. (07.03.2013)

- Большое спасибо))) очень хорошая презентация! Очень красивое оформление и максимум информации, и все понятно! Анна Бойкова, 1 гимназия, Нижний Новгород (02.05.2012)

- Спасибо большое автору этой презентации. Всё доступно и понятно,презентация очень помогла восстановить знания по этой теме)) Кузнецов Егор, Санкт-Петербург (11.04.2012)

- Большое спасибо! Презентация позволила восстановить пробелы в построении электронно-графических схем. Клецко C. (30.01.2012)

- Понятней придумать нельзя! Большое спасибо! Лидия Федоровна, пенсионерка. (14.10.2011)

- Огромное спасибо Вам! Ваша презентация очень помогла мне при объяснении моему ребенку этой темы. Побольше бы такого наглядного пособия внедряли в школы. Елена, офис-менеджер в газете. (2.10.2011)

- Спасибо, хорошая и понятная презентация. (15.09.2011)

- Спасибо огромное! Просто отличная презентация - всё просто и понятно. И сделана красиво. (11.05.2011)

- Очень понравилась электронно графическая формула (презентация)! Все понятно,все по порядку! школа №5 г.Иваново (24.09.2010)

Отзывы и замечания о ресурсе можно оставить на странице "Обратная связь".

www.kontren.narod.ru

Электронно-графическая формула натрия и его свойства

Многие металлы распространены в природе не только в составе различных горных пород или минералов, но и в свободном – самородном виде. К таким, например, относятся золото, серебро и медь. Однако активные металлические элементы, такие как натрий, электронно-графическую формулу которого мы изучим, не встречаются как простое вещество. Причина заключается в их высокой реакционной способности, приводящей к быстрому окислению вещества кислородом воздуха. Именно поэтому в лаборатории металл сберегают под слоем керосина или технического масла. Химическую активность всех щелочных металлических элементов можно объяснить особенностями строения их атомов. Рассмотрим электронно-графическую формулу натрия и выясним, как ее характеристика отражается на физических свойствах и особенностях взаимодействия с другими веществами.

Атом натрия

Положение элемента в главной подгруппе первой группы периодической системы влияет на строение его электронейтральной частицы. Данная схема иллюстрирует расположение электронов вокруг ядра атома и определяет количество энергетических уровней в нем:

Число протонов, нейтронов, электронов в атоме натрия будет соответственно равно 11, 12, 11. Протонное число и количество электронов определяем по порядковому номеру элемента, а количество нейтральных ядерных частиц будет равным разности между нуклонным числом (атомной массой) и протонным числом (порядковым номером). Для записи распределения отрицательно заряженных частиц в атоме можно воспользоваться следующей электронной формулой: 1s22s22p63s1.

Взаимосвязь между строением атома и свойствами вещества

Свойства натрия как щелочного металла можно объяснить тем, что он относится к s-элементам, его валентность равна 1, а степень окисления +1. Один неспаренный электрон на третьем, последнем, слое обуславливает его восстановительные характеристики. В реакциях с другими атомами натрий всегда отдает собственную отрицательную частицу более электроотрицательным элементам. Например, окисляясь кислородом воздуха, атомы Na становятся положительно заряженными частицами – катионами, входящими в состав молекулы основного оксида Na2O. Данная реакция имеет следующий вид:

4Na +O2 = 2Na2O.

Физические свойства

Электронно-графическая формула натрия и его кристаллическая решетка определяют такие параметры элемента, как агрегатное состояние, температуры плавления и кипения, а также способность проводить тепло и электрический ток. Натрий – это легкий (плотность 0,97 г/см3) и очень мягкий серебристый металл. Наличие в кристаллической решетке свободно движущихся электронов обуславливает высокую тепло- и электропроводность. В природе он встречается в составе таких минералов, как поваренная соль NaCl и сильвинит NaCl × KCl. Натрий является очень распространенным не только в неживой природе, например в составе залежей каменной соли или морской воды морей и океанов. Он, наряду с хлором, серой, кальцием, фосфором и другими элементами, входит в десятку важнейших органогенных химических элементов, образующих живые биологические системы.

Особенности химических свойств

На электронно-графической формуле натрия хорошо видно, что единственный s-электрон, вращающийся на последнем, третьем энергетическом слое атома Na, слабо связан с положительно заряженным ядром. Он легко покидает пределы атома, поэтому натрий в реакциях с кислородом, водой, водородом и азотом ведет себя как сильный восстановитель. Приведем примеры уравнений реакций, типичных для щелочных металлов:

2Na + Н2 = 2NaH;

6Na + N2 = 2Na3N;

2Na + 2Н2O = 2NaOH + h3.

Реакция с водой заканчивается образованием химически агрессивных соединений – щелочей. Гидроксид натрия, еще называемый едким натром, проявляет свойства активных оснований и в твердом состоянии нашел применение в качестве осушителя газов. Металлический натрий в промышленности получают электролизом расплава соли – хлорида натрия или соответствующего гидроксида, при этом на катоде образуется слой металлического натрия.

В нашей статье мы рассмотрели электронно-графическую формулу натрия, а также изучили его свойства и получение в промышленности.

fb.ru

Графические электронные формулы - Справочник химика 21

    Изобразите графические электронные формулы следующих элементов а) фтора б) фосфора в) калия. [c.27]

    Напишите графические электронные формулы цинка (N30) и селена (N34). [c.44]

    Напишите электронные и графические электронные формулы хлора в степенях окисления —1 0 +1 +3 +5 и +7. [c.129]

    Пример 6. Напишите электронные формулы атома бора В, находящегося в нормальном и возбужденном состояниях. Представьте графические электронные формулы для этих двух состояний атома бора. [c.19]

    В качестве примера запишем графическую электронную формулу атома азота  [c.26]

    Составляем электронную и графическую электронную формулы атома кислорода  [c.34]

    Напишите электронные и графические электронные формулы атомов натрия, калия и рубидия. [c.169]

    Изобразите электронные и графические электронные формулы атомов титана и ванадия и следующлч ионов титана (II), титана, (1П), титана (IV), ванадия (II), ванадия (IV), ванадия (V). [c.135]

    Решение. Запишем электронные и графические электронные формулы атомов углерода и кислорода  [c.30]

    Как представить графической схемой заполнение электронами атомных орбиталей (графические электронные формулы)  [c.18]

    Приведите графическую электронную формулу атома железа. Как располагаются -электроны в атоме железа Объясните порядок заполнения -орбиталей. [c.21]

    Напишите электронную и графическую электронную формулы атома элемента галлия (элемент №31). Исходя нз положения галлия в периодической системе Д. И. Менделеева, охарактеризуйте его свойства н свойства оксида и гидроксида. У какого элемента — бора или галлия — более выражены металлические свойства  [c.148]

    Составьте графические электронные формулы ионов Fe и Ре +. Объясните, почему ион Ре + более устойчив, чем Ре +.  [c.24]

    Чтобы показать распределение электронов по орбиталям, составляем графическую электронную формулу  [c.27]

    Определите строение электронных оболочек атомов хлора, кислорода и неона. Изобразите их графические электронные формулы. [c.29]

    Графические электронные формулы показывают распределение электронов по энергетическим уровням, подуровням и орбиталям. При этом используются следующие обозначения  [c.26]

    Напишите электронную и графическую электронную формулы элемента, атом которого содержит на Зр-поду ровне два электрона. [c.27]

    Графические электронные формулы. Электронные формулы часто изображают графически, используя приведенные выше графические обозначения орбитали и электронов. Графические электронные формулы иока-зывают распределение электронов не только ио уровням и подуровням, но и по орбиталям. [c.43]

    В пределах подуровня электроны заполняют максимальное число орбиталей, что видно на примере 2/ -подуровня в графической электронной формуле атома азота. [c.26]

    Назовите элементы подгруппы азота и изобразите графические электронные формулы азота и фосфора. [c.203]

    Изобразите графические электронные формулы атомов С, N. О, С1 и укажите, в каком порядке заполняются электронами орбитали подуровней  [c.52]

    Изобразите электронные и графические электронные формулы натрия и рубидия. Какой из этих металлов проявляет более сильные восстановительные свойства  [c.122]

    Какая из графических электронных формул атома фосфора (невозбужденное состояние) является правильной Ответ мотивируйте с привлечением правила Гунда. [c.97]

    Назовите элементы подгруппы кислорода и изобразите графические электронные формулы кислорода и серы. [c.181]

    Напишите общие электронную и графическую электронную формулы внешнего энергетического уровня для атомов элементов главной подгруппы четвертой группы периодической системы Д. И. Менделеева. [c.32]

    Льюисовыми структурами (валентаыми структурами, валентными схемами) называются графические электронные формулы молекул и комплексных ионов, где для обозначения обобществленных между атомами связьшающих электронных пар (связей) используются прямые линии (валентные штрихи), а для обозначения неподеленных пар электронов используются две точки. Для молекул и комплексных ионов, содержащих только элементы первого и второго периодов, наилучшие льюисовы структуры характеризуются тем, что в них каждый атом окружен таким же числом электронов, как атом благородного газа, ближайшего к данному элементу по периодической системе. Это означает, что атом Н должен быть окружен двумя электронами (одна электронная пара, как у Не), а атомы неметаллических элементов второго периода (В, С, К, О, Г) должны быть окружены восемью электронами (четыре электронные пары, как у 1 е). Поскольку восемь электронов образуют замкнутую конфигуращ1Ю 2х 2р , правило записи льюисовых структур требует окружать каждый атом элемента второго периода октетом (восьмеркой) электронов, и поэтому называется правилом октета. [c.501]

    Часто записывают не всю графическую электронную формулу, а лишь ее окончание (т. е. подуровни, на которых расположены валентные электроны), например  [c.43]

    Очень часто структуру электронных оболочек изображают с помощью квантовых ячеек — это так называемые графические электронные формулы или схемы. Каждая такая ячейка обозначается клеткой клетка — орбиталь, стрелка — электрон, направление стрелки — направление спина, свободная клетка — свободная орбиталь, которую может занимать электрон при возбуждении. Согласно принципу Паули в ячейке может быть один или два электрона (если два, то они спарены). [c.43]

    Кроме того, структура электронных оболочек изображается с помощью энергетических или квантовых ячеек (орбиталей) — это так называемые графические электронные формулы. Каждая такая ячейка обозначается прямоугольником [ , электрон направление стрелки характеризует спин электрона. По принципу Паули в ячейке (орбитали) размещается один (неспаренный) или два (спаренных) электрона. Электронную структуру атома натрия можно представить схемой  [c.96]

    Рассмотрим это положение на примере азота N2. гидразина N2h5, аммиака NH,, аммоний-иона NHi и азотной кислоты HNO3. Схема распределения электронов по орбиталям атома азота представлена на с. 19. Из графической электронной формулы атома азота легко сделать вывод, что поскольку азот и> еет три несп. рен-ных электрона, он может образовывать три химические сиязи. [c.58]

    Рассмотрим это положение на примере азота N2, гидразина N2114, аммиака ННз, аммоний-иона и азотной кислоты ННОз. Из графической электронной формулы атома азота легко сделать вывод, что поскольку азот имеет три неспаренных электрона, он может образовьшать три химические связи. Обозначая каждую электронную пару ковалентной связи черточкой, получим структурные формулы для N2, и ННз  [c.75]

    Очень часто структуру электронных оболочек изображают с помощью энергетических, или квантовых, ячеек — это так называемые графические электронные формулы. Каждая такая ячейка обозначается клеткой клетка — орбиталь, стрелка — электрон, направление стрелки — направление спина , свободная [c.18]

chem21.info

Электронные формулы и электронно-графические схемы

Химия Электронные формулы и электронно-графические схемы

просмотров - 1025

Электронное строение атома можно показать электронной формулой и электронно-графической схемой. В электронных формулах последовательно записываются энергетические уровни и подуровни в порядке их заполнения и общее число электронов на подуровне. При этом состояние отдельного электрона, в частности его магнитное и спиновое квантовые числа, в электронной формуле не отражено. В электронно-графических схемах каждый электрон «виден» полностью, ᴛ.ᴇ. его можно охарактеризовать всœеми четырьмя квантовыми числами. Электронно-графические схемы обычно приводятся для внешних электронов.

Пример 1. Напишите электронную формулу фтора, состояние внешних электронов выразите электронно-графической схемой. Сколько неспаренных электронов в атоме этого элемента?

Решение. Атомный номер фтора равен девяти, следовательно, в его атоме имеется девять электронов. В соответствии с принципом наименьшей энергии, пользуясь рис. 7 и учитывая следствия принципа Паули, записываем электронную формулу фтора: 1s22s22p5. Для внешних электронов (второй энергетический уровень) составляем электронно-графическую схему (рис. 8), из которой следует, что в атоме фтора имеется один неспаренный электрон.

Рис. 8. Электронно-графическая схема валентных электронов атома фтора

Пример 2.Составьте электронно-графические схемы возможных состояний атома азота. Какие из них отражают нормальное состояние, а какие – возбужденное?

Решение. Электронная формула азота 1s2s22p3, формула внешних электронов: 2s22p3. Подуровень 2p незавершен, т.к. число электронов на нем меньше шести. Возможные варианты распределœения трех электронов на 2р-подуровне показаны на рис. 9.

Рис. 9. Электронно-графические схемы возможных состояний 2р-подуровня в атоме азота.

Максимальное (по абсолютной величинœе) значение спина (3/2) соответствует состояниям 1 и 2, следовательно, они являются основными, а остальные – возбужденные.

Пример 3.Определите квантовые числа, которыми определяется состояние последнего электрона в атоме ванадия?

Решение. Атомный номер ванадия Z = 23, следовательно, полная электронная формула элемента: 1s22s22p63s23p64s23d3. Электронно-графическая схема внешних электронов (4s23d3) такова (рис. 10),:

Рис. 10. Электронно-графическая схема валентных электронов атома ванадия

Главное квантовое число последнего электрона n = 3 (третий энергетический уровень), орбитальное l = 2 (подуровень d). Mагнитное квантовое число для каждого из трех d-электронов различно: для первого оно равно –2, для второго –1, для третьего – 0. Спиновое квантовое число у всœех трех электронов одинаково: ms = +1/2. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, состояние последнего электрона в атоме ванадия характеризуется квантовыми числами: n = 3; l = 2; m = 0; ms = +1/2.

7. Спаренные и неспаренные электроны

Электроны, заполняющие орбитали попарно, называются спаренными, а одиночные электроны называются неспаренными. Неспаренные электроны обеспечивают химическую связь атома с другими атомами. Наличие неспаренных электронов устанавливается экспериментально изучением магнитных свойств. Вещества с неспаренными электронами парамагнитны(втягиваются в магнитное поле благодаря взаимодействию спинов электронов, как элементарных магнитов, с внешним магнитным полем). Вещества, имеющие только спаренные электроны, диамагнитны(внешнее магнитное поле на них не действует). Неспаренные электроны находятся только на внешнем энергетическом уровне атома и их число можно определить по его электронно-графической схеме.

Пример 4.Определите число неспаренных электронов в атоме серы.

Решение. Атомный номер серы Z = 16, следовательно, полная электронная формула элемента: 1s22s22p63s23p4. Электронно-графическая схема внешних электронов такова (рис. 11).

Рис. 11. Электронно-графическая схема валентных электронов атома серы

Из электронно-графической схемы следует, что в атоме серы имеется два неспаренных электрона.

oplib.ru

Составление электронных формул и электронно-графических схем строения атома

Составление электронных формул и электронно-графических схем строения атома

  • Разработал: Лебедев Сергей Николаевич учитель химии высшей категории ГОУ школа-интернат V-VI вида. г. Кострома.

  • Дополнено:

Составление электронных формул и электронно-графических схем строения атома

  • научимся составлять электронные и электронно-графические схемы строения атома

1. Запиши знак химического элемента. Перед ним внизу укажи его порядковый номер.

  • Порядковый номер химического элемента показывает, сколько электронов в атоме.

  • У атома хрома 24 электрона.

2. По образцу составь электронную формулу.

  • Порядок заполнения энергетических уровней в атоме.

  • 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4р6 …

Определи: По порядку ли идут энергетические уровни. Если уровни идут по порядку, то так их и оставь. Если уровни идут не по порядку, то перепиши их, расставив по мере возрастания.

  • Нет. 4s и 3d подуровни идут не по порядку.

  • Надо переписать и расставить их по мере возрастания.

«Провал электрона»

  • Если d- подуровень близок к полному заполнению: (d9 – не хватает одного электрона до d10), или к заполнению наполовину: (d4 – не хватает одного электрона до d5) на него часто «проваливается» электрон с s – подуровня.

  • Исправляем

Правила для составления электронно-графической схемы

  • Каждый подуровень имеет определенное число орбиталей

  • На каждой орбитали могут находиться не более двух электронов

  • Если на орбитали два электрона, то у них должен быть разный спин.

3. Составь электронно-графическую схему

Работа выполнена

Дополнительная информация

  • Последовательность заполнения подуровней: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 …

  • Орбитали можно показывать не только клеточками, но и линиями.

  • В атомах элементов V-VII периодов могут встретиться и другие случаи «провала» электронов, не подчиняющиеся простым правилам. Составленные формулы надо проверять по справочным данным

  • При возбуждении атома его внешние электроны могут распариваться и переходить на ближайшие свободные подуровни.

libdocs.ru