Строение электронных оболочек. Объяснение периодической системы Д.И.Менделеева.

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Строение электронных оболочек. Объяснение периодической системы Д.И.Менделеева.

Содержание

3. В 1869г. Д. И. Менделеевым был открыт периодический закон и построена периодическая система элементов, объяснение которой
4. 2) Принцип Паули: В атоме может существо-вать только один электрон в состоянии, характеризуемом данными значениями четырех
5. Совокупность электронов, обладающих одина-ковым главным квантовым числом образует слой. Слои имеют названия : Совокупность электронов, имеющих
6. Принцип Паули ограничивает число электронов на той или иной электронной оболочке. Дейст-вительно, электроны в невозбужденном атоме
7. Установим теперь, сколько электронов может находится на оболочке и в атоме. Т.к. число ms может иметь
8. При заданном n квантовое число l может прини-мать n значений: 0, 1, 2, …, n -1.
9. Конфигурация электронных оболочек атомов за-писывается с помощью следующих обозначе-ний. Каждая оболочка обозначается соответст-вующим n и буквой,
10. Итак, принцип Паули дает следующую картину построения электронной оболочки атомов. Каж-дый вновь присоединяемый электрон связыва-ется в
11. Например, 19-ый электрон калия должен (соглас-но идеальной схеме) находиться в 3d-оболоч-ке. Однако химические и спектроскопические данные
12. По этой же причине 20-ый электрон кальция тоже присоединяется в 4s-состояние, а нормальное за- полнение 3d-оболочки
14. Скачать презентацию

Слайд 2

Слайд 3

В 1869г. Д. И. Менделеевым был открыт периодический закон и построена

периодическая система элементов, объяснение которой – одна из важнейших задач атомной физики.

Сформулируем прежде всего те принципы, на которых основано это объяснение:
1). Состояние электрона в атоме полностью определяется четырьмя квантовыми числами:
главным квантовым числом n = 1, 2, 3, …;
орбитальным квантовым числом l = 0, 1, …, n-1;
магнитным квантовым числом m = 0, ±1, ±2, …, ±l;
магнитным спиновым
квантовым числом ms = +1/2, -1/2.

Слайд 4

2) Принцип Паули: В атоме может существо-вать только один электрон в

состоянии, характеризуемом данными значениями четырех квантовых чисел; т.е. два электрона в одном и том же атоме должны различаться значениями по крайней мере одного квантового числа.
3) Атом (как и любая система) устойчив тогда, когда находится в состоянии с наименьшей возможной энергией.

Слайд 5

Совокупность электронов, обладающих одина-ковым главным квантовым числом образует слой. Слои имеют

названия :
Совокупность электронов, имеющих одинаковые n и l, образует оболочку. Названия оболочек :

Слайд 6

Принцип Паули ограничивает число электронов на той или иной электронной оболочке.

Дейст-вительно, электроны в невозбужденном атоме стремятся перейти в состояние с наименьшей энергией (в устойчивое состояние), которое со-ответствует минимальным значениям главного и орбитального чисел. Однако возможность та-кого перехода ограничена принципом Паули. Поэтому электроны в невозбужденном атоме находятся в таких состояниях, при которых энергия атома является наименьшей, но распределение по состояниям удовлетворяет принципу Паули.

Слайд 7

Установим теперь, сколько электронов может находится на оболочке и в атоме.
Т.к.

число ms может иметь два значения, то в атоме может быть два электрона с одинако-выми числами n, l, m.
При заданном l квантовое число m может иметь (2 l +1) значений, следовательно, на оболоч-ке может быть 2(2 l +1) электронов, т.е.

Слайд 8

При заданном n квантовое число l может прини-мать n значений: 0,

1, 2, …, n -1. Поэтому мак-симальное число электронов в слое можно вы-разить суммой арифметической прогрессии:
(16.1)

Слайд 9

Конфигурация электронных оболочек атомов за-писывается с помощью следующих обозначе-ний. Каждая оболочка

обозначается соответст-вующим n и буквой, обозначающей l, а индек-сом справа вверху обозначается число элект-ронов. Например:
Водород 1s1
Гелий 1s2
Литий 1s22s1
Углерод 1s22s22p2
Кислород 1s22s22p4
Аргон 1s22s22p63s23p6

Слайд 10

Итак, принцип Паули дает следующую картину построения электронной оболочки атомов. Каж-дый

вновь присоединяемый электрон связыва-ется в состоянии с наименьшими возможными квантовыми числами. Эти электроны постепен-но заполняют слой с одним и тем же главным квантовым число n. Когда построение слоя за-канчивается, получается устойчивая структура (инертный газ). Следующий электрон начинает заполнение уже нового слоя и т.д. Эта идеаль-ная схема соблюдается до 18 элемента табли-цы Менделеева (до аргона).
Начиная с 19-го элемента (калия) наблюдаются отступления от идеальной схемы. Причина этих отступлений заключается в том, что идеальная схема не учитывает взаимодействия электро-нов между собой.

Слайд 11

Например, 19-ый электрон калия должен (соглас-но идеальной схеме) находиться в 3d-оболоч-ке.

Однако химические и спектроскопические данные указывают на то, что этот электрон на-ходится в 4s-оболочке. Детальный расчет с учетом взаимодействия электронов показыва-ет, что состояние 3d действительно отвечает большей энергии, чем 4s.

Слайд 12

По этой же причине 20-ый электрон кальция тоже
присоединяется в 4s-состояние, а

нормальное за-
полнение 3d-оболочки начинается у скандия.
Аналогичное нарушение нормального порядка
наблюдаетс у рубидия, цезия, франция.
Другое отступление от нормального порядка за-
полнения слоев имеет место у редких земель (Z =
58 - 71): идет заполнение 4f-оболочки после того,
как заполнены оболочки 5s, 5p и 6s.