Строение электронных оболочек атомов элементов

Рассмотрим строение электронных обо­лочек атомов элементов главных подгрупп по следующему плану:

1) определить общее число электронов на оболочке (оно равно порядковому номеру элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева);

2) определить число электронных слоев (энергетических уровней) в электронной оболочке (оно равно номеру периода);

3) определить число электронов на каждом слое — уровне (на 1-м — не более двух; на 2-м — не более восьми; на внешнем уровне число электронов равно номеру группы для элементов главных подгрупп).

Например, для серы:

S 2e^-8e^-6e^-

Для элементов побочных подгрупп следует учитывать тот факт, что у атомов этих элементов заполняется не внешний слой (на нем, как правило, будут находиться два электрона), а предвнешнего слоя (на них может поместиться не более 10 элект­ронов).

Рассмотрим, например, строение электронной оболоч­ки элемента № 23 — ванадия, расположенного в 4-м периоде, побочной подгруппе V группы Периодической системы Д. И. Менделеева. Следовательно, ядро его ато­ма имеет заряд +23, на электронной оболочке находятся 23 электрона: на первом слое — 2 электрона, на втором слое — 8 электронов, на внешнем, четвертом — 2 s-электрона, как у элемента побочной подгруппы, и ос­тальные 11 электронов — на третьем слое:

Ti 2e^-8e^-11e^-2e^-

Вероятность нахождения электрона рассмат­ривают как электронное облако.S – облако имеет форму шара, р- облако - гантели или объемной восьмерки, а некоторые d-облака — форму листа клевера.

Форма и размеры того или иного электронного облака определяются атомными орбиталями. Как и соответствующие им элек­тронные облака, орбитали обозначают символами s, p, d, f.

В атомах химических элементов первому слою со­ответствует одна s-орбиталь, на которой могут нахо­диться два s-электрона. Второй слой имеет s-орбиталь, запас энергии электронов на ней выше, чем у электронов первого слоя. Кроме того, второй слой имеет три р-орбитали, которым соответствуют гантелеобразные электрон­ные облака одного размера. Они взаимно перпендику­лярны, подобно осям координат х, у, г. Третий слой, помимо одной s- и трех р-орбиталей, имеет пять d-орбиталей.

Каждую орбиталь могут занимать два электрона. Сле­довательно, максимальное число электронов, которые могут поместиться на первом слое, равно 2, на втором слое — 8 (2 — на одной s-орбитали и 6 — на трех р-орбиталях), на третьем слое — 18 (2 — на s-орбитали, 6 — на р-орбитали и 10 — на (d-орбиталях).

В зависимости от того, на какой орбитали находится этот последний электрон, химические элементы можно разделить на семейства: s, р, d и f.

К s-элементам относят элементы главных подгрупп I и II групп Периодической системы Д. И. Менделеева, а также гелий.

К р-элементам относят элементы главных подгрупп III—VIII групп Периодической системы Д. И. Менде­леева.

К d- и f-элементам относят химические элементы побочных подгрупп Периодической системы Д. И. Мен­делеева.

Принадлежность химического элемента к тому или иному электронному семейству можно определить по электронной конфигурации (электронной фор­муле), которая показывает расположение электронов на электронных слоях и орбиталях атомов. Записать такую формулу можно с помощью Периодической системы/

Например, для серы (р-элемент)

1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Например, для титана (d – элементам)

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²