Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Топ:
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Интересное:
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Дисциплины:
2017-12-12 | 1103 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Заселение электронами атомных орбиталей (АО) осуществляется согласно принципу наименьшей энергии, принципу Паули и правилу Гунда.
Принцип наименьшей энергии требует, чтобы электроны заселяли АО в порядке увеличения их энергии. Это отражает общие термодинамические тенденции – максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.
В многоэлектронных атомах электрон находится не только в поле ядра, но и в поле других электронов. Поэтому энергия электрона в многоэлектронных атомах определяется как главным, так и орбитальным квантовыми числами, увеличиваясь с их ростом, при этом влияние l (межэлектронного взаимодействия) тем значительнее, чем больше электронов содержит атом.
Самым низким по энергии является первый, ближайший к ядру энергетический уровень с n = 1.
Энергия подуровня определяется формой орбитали (квантовым числом l) и при одном и том же значении n возрастает с ростом l, т.е. энергия n s- подуровня < n p < n d < n f.
Влияние квантового числа l на энергию электрона проявляется в частности через эффект экранирования и эффект проникновения электрона к ядру.
Эффект экранирования состоит в уменьшении воздействия на электрон положительного заряда ядра из-за наличия между рассматриваемым электроном и ядром других электронов. Экранирование возрастает с увеличением числа электронных слоёв, окружающих ядро. Оно ослабляет связь электрона с ядром, уменьшая эффективный (действующий) заряд ядра (Z эфф. < Z) и, тем самым, увеличивает энергию электрона. Влияние экранирования особенно заметно у s - элементов (I-А и II-А групп) и проявляется, в том числе, в значениях их орбитальных радиусов и энергий ионизации (рис. 1.4 и 1.5).
|
Экранированию противоположен эффект проникновения электрона к ядру (во внутренние слои), который понижает энергию электрона и увеличивает его связь с ядром, делая nэфф. ‹ n.
Общий результат притяжения внешних электронов к ядру зависит от относительного вклада экранирующего влияния внутренних электронных слоёв и проникающей способности валентных электронов.
Проникающая способность убывает в ряду: n s > n p > n d >n f с усложнением формы орбиталей.
Разной проникающей способностью электронов можно объяснить тот факт, что в многоэлектронном атоме энергииподуровней (n-2) f, (n-1) d и n s близки между собой и всегда меньше, чем n p. т.е. (n-2) f ≈ (n-1) d ≈ n s < n p.
Заселение электронами атомных орбиталей происходит с учётом повышенной устойчивости подуровней p, d, f, когда они заполнены наполовину (неспаренными электронами) и полностью заполнены. Пониженной энергией и соответственно особой устойчивостью характеризуется конфигурация инертного газа n s 2 и n s 2n p 6 (октет).
Принцип Паули запрещает в многоэлектронном атоме находиться электронам с одинаковым набором квантовых чисел. Это означает, что два любых электрона в атоме (или молекуле и ионе) должны отличаться друг от друга значением хотя бы одного квантового числа, то есть на одной орбитали может быть не более двух электронов с различными спинами (спаренных электронов). Каждый подуровень содержит 2 ℓ + 1 орбитали, на которых размещаются не более 2 (2ℓ + 1) электронов. Отсюда ёмкость s - орбиталей – два, р - орбиталей – шесть, d - орбиталей – десять и f - орбиталей – четырнадцать электронов.
Орбитали с одинаковыми энергиями (вырожденные) заполняются в соответствии с правилом Гунда: наименьшей энергией обладает электронная конфигурация с максимальным спином. Это означает, что если на р - орбиталях три электрона, то они располагаются так ↓ ↓ ↓ и суммарный спин S = 3/2, а не так ⇅ ↓ –, S = 1/2.
Правило Гунда выведено на основании изучения атомных спектров. Квантовомеханическая природа этого правила основана на том, что электроны с разными значениями m ℓ (в нашем примере –1, 0, +1) наиболее пространственно удалены друг от друга и энергия их электростатического отталкивания минимальна.
|
В записи электронных формул (или конфигураций) в соответствии с приведенными правилами, первая цифра означает энергетический уровень n, буква после неё – подуровень, а показатель степени – число электронов в этом состоянии. Например, электроннаые формулы атомов − лития − 1 s 22 s 1, углерода − 1 s 22 s 22 p 2, хлора − 1 s 22 s 22 p 63 s 23 p 5.
Если хотят показать распределение электронов не только на подуровне, но и на орбиталях, то представляют ор-
битальную диаграмму. Орбитали на диаграмме изображают
в виде квантовых ячеек (квадратов или горизонтальных линий). Электроны изображают в виде стрелок (рис.1.2).
Орбитальная диаграмма наглядно показывает, что в многоэлектронных атомах не только энергетические уровни но и подуровни различаются по энергии, то есть энергия электронов определяется как n-, так и ℓ- квантовыми числами; орбитали отличаются значениями m ℓ, а у спаренных электронов различны только спины.
E C 1 s 22 s 22 p 2
m ℓ= – 1 m ℓ = 0 m ℓ= 1
2 p 2
n =2 2 s 2
n =1 1 s 2
Рис. 1.2. Орбитальная диаграмма атома углерода.
|
|
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!