Az elektronikus konfiguráció a atomok

Mivel a kémiai reakciók reagálni a sejtmagban atomok változatlan marad (kivéve a radioaktív transzformációk), a fizikai és kémiai tulajdonságait az atomok függ elsősorban a szerkezetét az elektron héját az atomok. Ezért lakozik a megoszlása elektronok az atom, és elsősorban azok, amelyek a kémiai tulajdonságait az atomok (úgynevezett vegyérték-elektronok), és így a frekvencia a tulajdonságait az atomok és azok vegyületei.

Azt már tudjuk, hogy az állam az elektron leírható egy négy kvantumszám, hanem megmagyarázni a szerkezet a elektronhéjak az atomok kell tudni az alábbi három fő pontot: 1) a Pauli-elv, 2) elve minimális energia, és 3) általában Gunda.

A Pauli-elv.

1925-ben egy svájci fizikus létre egy szabályt, későbbi nevén a Pauli-elv (Pauli vagy tiltás):

Az atom nem lehet két elektron amelynek kvantumszámok mind a négy egyenlő lenne.

Legalább az egyik kvantumszám szükségszerűen eltérő lehet. Így, elektronok azonos kvantumszámok kell szükségszerűen változik vissza vetítés. Ezért, az atom lehet, hogy csak két elektron azonos az egyik a másik, hogy ellenkezőleg, ha a nyúlványok a két azonos centrifugálás elektronok eltérő kell legyen, egy kvantum számokat vagy

Ismerve a Pauli-elv, most lássuk, hogy hány elektron egy atom lehet különösen „pályán” egy fő kvantum legfeljebb n.

Az első „pályán” felel. Akkor bármilyen érték sem. Látjuk, hogy ha ezek az elektronok csak kettő.

Általában, bármely adott érték az n elektronok elsősorban abban különböznek oldalán kvantum szám l, figyelembe közötti értékek 0 Adott N és L lehet elektronok különböző értékeivel a mágneses kvantum száma szám meg kell kétszerezni, mivel adott értékek megfelelnek a két különböző értékeket ez a vetülete a spin.

Következésképpen, a maximális számú elektronok az azonos kvantum n szám által kifejezett összege

Ezért világos, hogy miért az első energiaszint nem lehet több, mint 2 elektron, a második - 8, - a harmadik 18, stb

Vegyük például, hidrogénatom QI. Az egyik hidrogénatom van elektron és a spin az elektron lehet irányítani önkényesen (azaz, vagy), és az elektron az on-állapotban az első energiaszint (Megjegyezzük továbbá, hogy az első energia szint áll egy alréteg - egy második energia szint - két alrétegeit - a harmadik - három sublevels -, stb.) . Szintalatti, viszont van osztva kvantum-sejt (az energia állapotok, száma határozza meg a lehetséges értékek, hogy a sejtek készül grafikusan ábrázolja a téglalap, az irányt a elektron spin - nyilak.

Ezért az állam az elektron egy hidrogénatom lehet reprezentálni, vagy ezzel ekvivalens

A hélium atom kvantum számok azonosak mindkét az elektronokat, és a kvantum száma különbözik. Electron spin-vetítési hélium lehet shell elektronikus szerkezet a hélium atom lehet reprezentálni, vagy ezzel egyenértékűen

Ábrázolják szerkezete elektronhéjak atomok az öt elem a második időszakban a periódusos rendszer:

Az a tény, hogy az elektron héj kell tölteni ilyen módon korábban nem nyilvánvaló. A fenti elrendezés a pörgetés határozza meg az úgynevezett Hund szabály (első fogalmazott 1927-ben a német fizikus F. Gund).

Hund szabály. Egy adott értéket (azaz, egy adott szintalatti) elektronokat úgy vannak elrendezve, hogy a teljes centrifugálás került maximalizált.

Ha például, három p-sejtek kell terjeszteni nitrogénatommal három elektron, akkor lesz található az egyes különálló cellákban, azaz elhelyezett három különböző p-pályák:

Ebben az esetben a teljes spin 3/2, mivel ez egy vetítés. Ugyanaz a három elektron nem lehet elrendezni a következőképpen:

mert akkor a nyúlvány a teljes centrifugálás Emiatt, pontosan, mint már említettük, az elektronok vannak elrendezve, hogy szénatomos, nitrogént és oxigént.

Tekintsük most az elektronikus konfiguráció a negyedik periódus az atom. Az első 18 elektronok töltse orbitális következő :. Úgy tűnik, hogy a tizenkilencedik elektron kálium-atom kell kap a alréteg, amelyek megfelelnek azonban ténylegesen vegyérték-elektron kálium-atom található orbitális töltési kagyló után további 18-edik elem nem a szekvenciában, mint az első két időszakban. Az elektronok az atomok vannak elrendezve összhangban Pauli-elv és a Hund szabály, de úgy, hogy az energia volt a legalacsonyabb.

Az elv a legkisebb energia

(A legnagyobb hozzájárulása a fejlesztés ezen elv tette a szovjet tudós VM Klechkovskii) - az atom, minden elektron úgy helyezkedik el, hogy az energia minimális volt (ami megfelel a maximális való kapcsolat a kernel).

Az elektron energia lényegében az eddig főkvantumszám n, és egy oldalsó kvantum szám l, ezért először töltse azon sublevels, amelyek esetében a összege a kvantum számok értékek a legkisebb.

Például, az elektron energia a szintalatti 4S kevesebb, mint szintalatti 3d, mint az első esetben, és a második alréteg kevesebb energiát fogyaszt, mint alacsonyabb energiát, mint stb

Ez V. M. Klechkovsky először 1961-ben megfogalmazott általános rendelkezés, amely szerint az elektron foglal alapállapotú szint az a legkisebb lehetséges értéke n, és a legalacsonyabb összeg

Abban az esetben, ha a két sublevels az összeg értékek L és n jelentése, az első alréteg tele van egy kisebb n értékét. Például, a sublevels összege L és n jelentése megegyezik a S. Ebben az esetben az első töltési sublevels alacsonyabb értékeket az n, m. e és T ... a periódusos rendszer szekvenciát elektronok töltés szintek és sublevels a következőképpen (ábra. 2.3).

Az elv a legkisebb energia csak akkor érvényes, az alapállapot az atomok. A gerjesztett állapotú elektronok lehet bármelyik atom pályák, ha ez nem törött Pauli-elv.