![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тема 3 Строение атома. Химическая связь
Тела, окружающие нас, состоят из веществ, вещества– из молекул. Молекула – наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Молекулы состоят из атомов. Атом – наименьшая частица химического элемента. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Ядро состоит из протонов (р+, заряд +1, масса 1) и нейтронов (n, заряд 0, масса 1). Электроны (е, заряд –1, масса 1836 раз меньше массы протона) создают оболочку вокруг ядра, число электронов в атоме равно числу протонов. Химический элемент – атомы c одинаковым зарядом ядра, они тождественны по химическим свойствам. Изотопы – атомы с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов (отличаются массой). Большинство элементов имеет несколько изотопов, поэтому атомные массы элементов отклоняются от целочисленных значений. Электрон – микрочастица и имеет двойственную корпускулярно-волновую природу, его движение носит вероятностно-волновой характер. Атомная орбиталь (АО) – пространство, в котором вероятность нахождения электрона более 90%. Занимая АО, электрон образует электронное облако. Движение электрона по АО характеризуется набором четырех параметров – квантовых чисел (n, l, ml, ms). Три числа характеризуют АО: ее размер и энергию (n), форму (l) и ориентацию в пространстве (ml). Четвертое число (ms) характеризует вращение электрона по АО по или против часовой стрелки. Главное квантовое число (n) принимает целые значения от 1 до n – номера периода элемента в Таблице Менделеева. Чем ближе АО к ядру, тем меньше n и ниже энергия электрона на этой АО. Электроны с одинаковым значением n образуют энергетический уровень (электронный слой). Орбитальное квантовое число (l) принимает значения от 0 до (n–1), характеризует подуровни энергетического уровня. АО разных подуровней имеют разную форму. Число подуровней в уровне равно главному квантовому числу уровня. Так: для n =2 l =0, 1; для n =3 l =0, 1, 2; для n =4 l =0, 1, 2, 3. Орбитали, для которых l = 0, 1, 2, 3, соответственно называются s -, p -, d -, f -орбиталями, а электроны, занимающие эти орбитали, s -, p -, d -, f -электронами. Больше четырех подуровней не заполняется, l = 0, 1, 2, 3 описывают электроны в атомах всех известных элементов. Магнитное квантовое число (ml) принимает значения (2 l +1) и определяет количество и ориентацию орбиталей одного подуровня. l = 0, ml = 0 l = 1, ml = -1, 0, +1 l = 2 ml = -2, -1, 0, +1, +2 l = 3, ml =-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 Спиновое квантовое число (ms) принимает значение ±1/2, характеризует движение электрона вокруг своей оси (спин). На одной АО может находиться максимально два электрона, у которых числа n, l и ml одинаковы, а числа ms имеют обратные значения (обратные спины). Так для n =4 числа l и ml могут иметь значения.
Рисунок 1 Форма электронных s -, р -и f -орбиталей Электроны распределяются по АО в соответствие с правилами: 1. Принцип наименьшей энергии: электроны заполняют орбитали в порядке повышения уровня энергии орбиталей. Для орбиталей одного уровня: E s < E p < E d < E f. 2. Правило Хунда: при заполнении АО электроны располагаются так, чтобы суммарный спин был максимальным: сначала на каждой АО подуровня по одному электрону, затем по второму с противоположными спинами. Суммарный спин спаренных электронов равен нулю. 3. Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значения всех четырех квантовых чисел. На одной АО может находиться не более двух электронов с противоположными спинами. Максимальное число электронов на уровне равно 2 n 2. 4. Правило Клечковского: подуровни заполняются в порядке возрастания суммы квантовых чисел (n+l), а при равной сумме (n+l) – в порядке возрастания числа n. Порядок заполнения орбиталей:
1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2 3 d 10 4 p 6 5 s 2 4 d 10 5 p 6 6 s 2 5 d 1 4 f 14 5 d 2-10 6 p 6 7 s 2 6 d 1 5 f 14 6 d 2-10 7 p 6 8 s 2
Цифры означают энергетические уровени, буквы энергетические подуровни, степени – число электронов на подуровне. Например: после 3 p- подуровня (n + l =3+1=4; n =3) заполняется 4 s- подуровень (n + l =4+0=4; n =4), затем 3 d- подуровень (n + l =3+2=5; n =3), 4 p -подуровень (n + l =4+1=5; n =4) и 5 s -подуровень (n + l =5+0=5; n =5). Схематически АО обозначают клетками, электроны – стрелками. Стрели направлены в одну сторону, если спины одинаковы, в обратные – если спины противоположны.
|