Atomun elektron quruluşunu necə təyin etmək olar. Atomun quruluşunun əsasları. Demək olar ki, kompleks

Kimyəvi reaksiyalar zamanı reaksiya verən atomların nüvələri dəyişməz qaldığından (radioaktiv çevrilmələr istisna olmaqla) atomların kimyəvi xassələri onların elektron qabıqlarının quruluşundan asılıdır. Nəzəriyyə elektron quruluş atom kvant mexanikasının aparatına əsaslanır. Beləliklə, atomun enerji səviyyələrinin strukturu atom nüvəsi ətrafındakı fəzada elektronların tapılma ehtimallarının kvant mexaniki hesablamaları əsasında əldə edilə bilər ( düyü. 4.5).

düyü. 4.5. Enerji səviyyələrinin alt səviyyələrə bölünməsi sxemi

Atomun elektron quruluşu nəzəriyyəsinin əsasları aşağıdakı müddəalara endirilir: atomdakı hər bir elektronun vəziyyəti dörd kvant nömrəsi ilə xarakterizə olunur: əsas kvant nömrəsi. n = 1, 2, 3,; orbital (azimut) l=0,1,2, n–1; maqnit m l = –l, –1,0,1,  l; fırlatmaq m s = -1/2, 1/2 .

görə Pauli prinsipi, eyni atomda eyni dörd kvant ədədi dəstinə malik iki elektron ola bilməz n, l, m l , m s; eyni əsas kvant nömrələri olan elektron dəstləri n elektron təbəqələrini və ya atomun enerji səviyyələrini təşkil edir, nüvədən nömrələnir və belə işarələnir. K, L, M, N, O, P, Q,  üstəlik, verilmiş qiymətlə enerji qatında n-dən artıq ola bilməz 2n 2 elektronlar. Eyni kvant nömrələri olan elektron dəstləri n və l,   əsasdan uzaqlaşdıqca işarələnən alt səviyyələr təşkil edir s, p, d, f.

Atom nüvəsi ətrafındakı fəzada elektronun mövqeyinin ehtimalla tapılması Heisenberg qeyri-müəyyənlik prinsipinə uyğundur. Kvant mexaniki anlayışlarına görə, atomdakı elektron xüsusi hərəkət trayektoriyasına malik deyil və nüvə ətrafındakı fəzanın istənilən hissəsində yerləşə bilər və onun müxtəlif mövqeləri müəyyən mənfi yük sıxlığına malik elektron buludu kimi qəbul edilir. Nüvə ətrafındakı elektronun ən çox tapıldığı boşluğa deyilir orbital. O, elektron buludunun təxminən 90%-ni ehtiva edir. Hər bir alt səviyyə 1s, 2s, 2p və s. müəyyən formada olan müəyyən sayda orbitallara uyğun gəlir. Misal üçün, 1s- və 2s- Orbitallar sferikdir və 2p-orbitallar ( 2p x , 2p y , 2p z-orbitallar) qarşılıqlı perpendikulyar istiqamətlərə yönəldilir və dumbbell formasına malikdir ( düyü. 4.6).

düyü. 4.6. Elektron orbitalların forması və orientasiyası.

Kimyəvi reaksiyalar zamanı atom nüvəsi dəyişmir, yalnız atomların elektron qabıqları dəyişir, quruluşu bir çox xüsusiyyətləri izah edir. kimyəvi elementlər. Atomun elektron quruluşu nəzəriyyəsinə əsaslanaraq, dərin fiziki məna Mendeleyevin kimyəvi elementlərin dövri qanunu və kimyəvi birləşmə nəzəriyyəsini yaratmışdır.

Kimyəvi elementlərin dövri sisteminin nəzəri əsaslandırılması kimyəvi elementlərin xassələrindəki dəyişikliklərin dövriliyi ilə onların atomlarının elektron konfiqurasiyalarının oxşar növlərinin dövri təkrarlanması arasında əlaqənin mövcudluğunu təsdiq edən atomun quruluşu haqqında məlumatları ehtiva edir.

Atomun quruluşu doktrinasının işığında Mendeleyevin bütün elementləri yeddi dövrə bölməsi özünü doğruldur: dövrün sayı elektronlarla dolu atomların enerji səviyyələrinin sayına uyğun gəlir. Qısa dövrlərdə, atom nüvələrinin müsbət yükünün artması ilə xarici səviyyədə elektronların sayı artır (birinci dövrdə 1-dən 2-ə, ikinci və üçüncü dövrlərdə isə 1-dən 8-ə qədər). elementlərin xassələrinin dəyişməsi: dövrün əvvəlində (birinci istisna olmaqla) qələvi metal var, sonra metal xassələrin tədricən zəifləməsi və qeyri-metal xüsusiyyətlərinin artması var. Bu qanunauyğunluğu ikinci dövrün elementləri üçün izləmək olar cədvəl 4.2.

Cədvəl 4.2.

Böyük dövrlərdə nüvələrin yükünün artması ilə səviyyələrin elektronlarla doldurulması daha çətin olur ki, bu da kiçik dövrlərin elementləri ilə müqayisədə elementlərin xüsusiyyətlərinin daha mürəkkəb dəyişməsini izah edir.

Alt qruplardakı kimyəvi elementlərin xassələrinin eyni təbiəti, aşağıda göstərildiyi kimi, xarici enerji səviyyəsinin oxşar quruluşu ilə izah olunur. nişanı. 4.3 qələvi metalların alt qrupları üçün enerji səviyyələrinin elektron doldurulması ardıcıllığını təsvir edir.

Cədvəl 4.3.

Qrup nömrəsi, bir qayda olaraq, kimyəvi bağların formalaşmasında iştirak edə bilən atomdakı elektronların sayını göstərir. Bu qrup nömrəsinin fiziki mənasıdır. Dövri cədvəldə dörd yerdə elementlər atom kütlələrinin artan qaydasında deyil: Ar və K,co və Ni,Te və I,Th və Pa. Bu sapmalar kimyəvi elementlərin dövri cədvəlinin çatışmazlıqları hesab olunurdu. Atomun quruluşu haqqında doktrina bu sapmaları izah edirdi. Nüvə yüklərinin eksperimental təyini göstərdi ki, bu elementlərin düzülüşü onların nüvələrinin yüklərinin artmasına uyğundur. Bundan əlavə, atom nüvələrinin yüklərinin eksperimental təyini hidrogen və uran arasındakı elementlərin sayını, həmçinin lantanidlərin sayını təyin etməyə imkan verdi. İndi dövri sistemdəki bütün yerlər -dən intervalla doldurulur Z=1əvvəl Z=114, lakin dövri cədvəl tam deyil, yeni transuran elementlərinin kəşfi mümkündür.

TƏrif

Atomən kiçik kimyəvi hissəcikdir.

Kimyəvi birləşmələrin müxtəlifliyi kimyəvi elementlərin atomlarının molekullara və qeyri-molekulyar maddələrə müxtəlif birləşməsindən qaynaqlanır. Bir atomun daxil olmaq qabiliyyəti kimyəvi birləşmələr, onun kimyəvi və fiziki xassələri atomun quruluşu ilə müəyyən edilir. Bu baxımdan kimya üçün bu, böyük əhəmiyyət kəsb edir daxili quruluş atom və ilk növbədə onun elektron qabığının quruluşu.

Atomun quruluşunun modelləri

19-cu əsrin əvvəllərində D.Dalton o dövrdə məlum olan kimyanın fundamental qanunlarına (tərkibinin sabitliyi, çoxsaylı nisbətlər və ekvivalentlər) əsaslanaraq atomistik nəzəriyyəni yenidən canlandırdı. Maddənin quruluşunu öyrənmək üçün ilk təcrübələr aparıldı. Lakin edilən kəşflərə baxmayaraq (eyni elementin atomları eyni, digər elementlərin atomları isə fərqli xüsusiyyətlərə malikdir) konsepsiya atom kütləsi), atom bölünməz hesab olunurdu.

Eksperimental sübut aldıqdan sonra (son XIX başlanğıc XX əsr) atomun quruluşunun mürəkkəbliyi (fotoelektrik effekt, katod və rentgen şüaları, radioaktivlik) müəyyən edilmişdir ki, atom bir-biri ilə qarşılıqlı təsirdə olan mənfi və müsbət yüklü hissəciklərdən ibarətdir.

Bu kəşflər atomun quruluşunun ilk modellərinin yaradılmasına təkan verdi. İlk modellərdən biri təklif edildi J. Tomson(1904) (Şəkil 1): atom, içərisində salınan elektronlarla "müsbət elektrik dənizi" kimi təqdim edildi.

α-hissəciklərlə təcrübələrdən sonra, 1911-ci ildə. Ruterford sözdə təklif etdi planet modeli atomun strukturu (şəkil 1), günəş sisteminin quruluşuna bənzər. Planet modelinə görə, atomun mərkəzində ölçüsü təqribən 1.000.000 dəfə olan Z e yüklü çox kiçik bir nüvə var. daha kiçik ölçülər atomun özü. Nüvə atomun demək olar ki, bütün kütləsini ehtiva edir və müsbət yükə malikdir. Elektronlar nüvə ətrafında orbitlərdə hərəkət edirlər, onların sayı nüvənin yükü ilə müəyyən edilir. Elektronların xarici trayektoriyası atomun xarici ölçülərini təyin edir. Atomun diametri 10 -8 sm, nüvəsinin diametri isə ondan çox kiçik -10 -12 sm-dir.

düyü. 1 Tomson və Rezerforda görə atomun quruluşunun modelləri

Atom spektrlərinin tədqiqi üzrə aparılan təcrübələr atomun strukturunun planetar modelinin qeyri-kamil olduğunu göstərdi, çünki bu model atom spektrlərinin xətt quruluşuna ziddir. Rezerford modelinə, Eynşteynin işıq kvantları nəzəriyyəsinə və şüalanmanın kvant nəzəriyyəsinə əsaslanan Plank Niels Bohr (1913) tərtib edilmişdir postulatlar, ehtiva edir atom nəzəriyyəsi(şək. 2): elektron nüvənin ətrafında heç birində deyil, yalnız bəzi xüsusi orbitlərdə (stasionar) fırlana bilir, belə bir orbit boyunca hərəkət edir, şüalanmır. elektromaqnit enerjisi, radiasiya (elektromaqnit enerjisinin kvantının udulması və ya emissiyası) elektronun bir orbitdən digərinə keçidi (sıçrayışı) zamanı baş verir.

düyü. 2. N.Bor üzrə atomun quruluş modeli

Atomun quruluşunu xarakterizə edən toplanmış eksperimental material göstərdi ki, elektronların, eləcə də digər mikroobyektlərin xassələrini klassik mexanika anlayışları əsasında təsvir etmək mümkün deyil. Mikrohissəciklər yaradılması üçün əsas olan kvant mexanikasının qanunlarına tabe olur atomun quruluşunun müasir modeli.

Kvant mexanikasının əsas tezisləri:

- enerji ayrı-ayrı hissələrdə cisimlər tərəfindən buraxılır və udulur - kvantlar, buna görə də hissəciklərin enerjisi kəskin dəyişir;

- elektronlar və digər mikrohissəciklər ikili təbiətə malikdir - həm hissəciklərin, həm də dalğaların xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir (hissəcik-dalğa dualizmi);

- kvant mexanikası mikrohissəciklər üçün müəyyən orbitlərin mövcudluğunu inkar edir (hərəkət edən elektronların dəqiq mövqeyini müəyyən etmək mümkün deyil, çünki onlar nüvənin yaxınlığında kosmosda hərəkət edirlər, yalnız bir elektronun tapılma ehtimalını müəyyən etmək olar. müxtəlif hissələr boşluqlar).

Elektron tapma ehtimalının kifayət qədər yüksək olduğu (90%) nüvənin yaxınlığında boşluq deyilir. orbital.

kvant ədədləri. Pauli prinsipi. Kleçkovskinin qaydaları

Bir atomdakı bir elektronun vəziyyəti dörd istifadə edərək təsvir edilə bilər kvant ədədləri.

nəsas kvant nömrəsidir. Atomdakı elektronun ümumi enerjisini və enerji səviyyəsinin sayını xarakterizə edir. n 1-dən ∞-ə qədər tam qiymətlər alır. Elektron n=1-də ən aşağı enerjiyə malikdir; artan n - enerji ilə. Bir atomun elektronları o qədər enerji səviyyələrində olar ki, onların ümumi enerjisi minimal olur, əsas vəziyyət adlanır. Daha yüksək dəyərlərə sahib olan dövlətlər həyəcanlı adlanır. Enerji səviyyələri n dəyərinə uyğun olaraq ərəb rəqəmləri ilə göstərilir. Elektronlar yeddi səviyyədə düzülə bilər, buna görə də reallıqda n 1-dən 7-ə qədər mövcuddur. Əsas kvant nömrəsi elektron buludunun ölçüsünü müəyyən edir və atomdakı elektronun orta radiusunu təyin edir.

l orbital kvant nömrəsidir. O, alt səviyyədə elektronların enerji ehtiyatını və orbitalın formasını xarakterizə edir (Cədvəl 1). 0-dan n-1-ə qədər tam dəyərləri qəbul edir. l n-dən asılıdır. Əgər n=1, onda l=0, yəni 1-ci səviyyədə 1-ci alt səviyyə var.

mən maqnit kvant nömrəsidir. Kosmosda orbitalın oriyentasiyasını xarakterizə edir. –l-dən 0-a qədər +l-ə qədər tam dəyərləri qəbul edir. Beləliklə, l=1 (p-orbital) olduqda m e -1, 0, 1 qiymətlərini alır və orbitalın istiqaməti fərqli ola bilər (şək. 3).

düyü. 3. p-orbital fəzada mümkün orientasiyalardan biri

s spin kvant nömrəsidir. Elektronun ox ətrafında öz fırlanmasını xarakterizə edir. -1/2(↓) və +1/2 () dəyərlərini alır. Eyni orbitalda olan iki elektronun antiparalel spinləri var.

Atomlarda elektronların vəziyyəti müəyyən edilir Pauli prinsipi: bir atomda bütün kvant ədədlərinin eyni dəstinə malik iki elektron ola bilməz. Orbitalların elektronlarla doldurulması ardıcıllığı ilə müəyyən edilir Kleçkovskinin qaydaları: orbitallar bu orbitallar üçün (n + l) cəminin artan sırası ilə elektronlarla doldurulur, əgər cəmi (n + l) eyni olarsa, onda n-dən aşağı qiymətə malik orbital əvvəlcə doldurulur.

Bununla belə, bir atom adətən bir deyil, bir neçə elektron ehtiva edir və onların bir-biri ilə qarşılıqlı təsirini nəzərə almaq üçün nüvənin effektiv yükü konsepsiyasından istifadə olunur - xarici səviyyəli elektrona bir yük təsir edir. nüvənin yükündən azdır, bunun nəticəsində daxili elektronlar xarici elektronları ekranlaşdırır.

Atomun əsas xüsusiyyətləri: atom radiusu (kovalent, metal, van der Waals, ion), elektron yaxınlığı, ionlaşma potensialı, maqnit momenti.

Atomların elektron formulları

Bir atomun bütün elektronları onun elektron qabığını təşkil edir. Elektron qabığın quruluşu təsvir edilmişdir elektron formula, elektronların enerji səviyyələri və alt səviyyələr üzərində paylanmasını göstərir. Alt səviyyədəki elektronların sayı alt səviyyəni göstərən hərfin yuxarı sağ tərəfində yazılan nömrə ilə göstərilir. Məsələn, hidrogen atomunun 1-ci enerji səviyyəsinin s-alt səviyyəsində yerləşən bir elektronu var: 1s 1. Tərkibində iki elektron olan heliumun elektron düsturu aşağıdakı kimi yazılır: 1s 2.

İkinci dövrün elementləri üçün elektronlar 8 elektrondan çox olmayan 2-ci enerji səviyyəsini doldurur. Əvvəlcə elektronlar s-alt səviyyəni, sonra p-alt səviyyəni doldurur. Misal üçün:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

Atomun elektron quruluşunun elementin dövri sistemdəki mövqeyi ilə əlaqəsi

Elementin elektron düsturu onun mövqeyi ilə müəyyən edilir Dövri sistem DI. Mendeleyev. Beləliklə, dövrün sayı ikinci dövrün elementlərinə uyğundur, elektronlar 8 elektrondan çox olmayan 2-ci enerji səviyyəsini doldurur. Birincisi, elektronlar doldurulur İkinci dövrün elementlərində elektronlar 8 elektrondan çox olmayan 2-ci enerji səviyyəsini doldurur. Əvvəlcə elektronlar s-alt səviyyəni, sonra p-alt səviyyəni doldurur. Misal üçün:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

Bəzi elementlərin atomları üçün elektronun xarici enerji səviyyəsindən sondan əvvəlki səviyyəyə "sızması" fenomeni müşahidə olunur. Elektron sürüşməsi mis, xrom, palladium və bəzi digər elementlərin atomlarında baş verir. Misal üçün:

24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

8 elektrondan çox olmayan enerji səviyyəsi. Əvvəlcə elektronlar s-alt səviyyəni, sonra p-alt səviyyəni doldurur. Misal üçün:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

Əsas alt qrupların elementləri üçün qrup nömrəsi ədədinə bərabərdir xarici enerji səviyyəsində elektronlar, belə elektronlar valent elektronlar adlanır (kimyəvi bağın formalaşmasında iştirak edirlər). Yan altqrupların elementlərinin valent elektronları xarici enerji səviyyəsinin elektronları və sondan əvvəlki səviyyənin d-alt səviyyəsi ola bilər. III-VII qrupların yan alt qruplarının elementləri qrupunun sayı, həmçinin Fe, Ru, Os üçün uyğundur. ümumi sayı elektronlar xarici enerji səviyyəsinin s-alt səviyyəsində və sondan əvvəlki səviyyənin d-alt səviyyəsində

Tapşırıqlar:

Fosfor, rubidium və sirkonium atomlarının elektron düsturlarını çəkin. Valentlik elektronlarını sadalayın.

Cavab:

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 Valent elektronları 3s 2 3p 3

37 Rb 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1 Valent elektronları 5s 1

40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2 Valent elektronları 4d 2 5s 2

“Atom” anlayışı bəşəriyyətə o vaxtdan tanışdır Qədim Yunanıstan. Qədim filosofların dediyi kimi, atom maddənin bir hissəsi olan ən kiçik hissəcikdir.

Atomun elektron quruluşu

Atom proton və neytronlardan ibarət müsbət yüklü nüvədən ibarətdir. Elektronlar nüvə ətrafında orbitlərdə hərəkət edir, onların hər biri dörd kvant ədədi dəsti ilə xarakterizə edilə bilər: əsas (n), orbital (l), maqnit (m l) və spin (ms və ya s).

Əsas kvant nömrəsi elektronun enerjisini və elektron buludlarının ölçüsünü təyin edir. Elektronun enerjisi əsasən elektronun nüvədən uzaqlığından asılıdır: elektron nüvəyə nə qədər yaxındırsa, onun enerjisi bir o qədər aşağı olur. Başqa sözlə, əsas kvant ədədi elektronun müəyyən bir enerji səviyyəsində (kvant təbəqəsi) yerini müəyyənləşdirir. Əsas kvant nömrəsi 1-dən sonsuza qədər bir sıra tam ədədlərin qiymətlərinə malikdir.

Orbital kvant sayı elektron buludunun formasını xarakterizə edir. fərqli forma elektron buludları bir enerji səviyyəsi daxilində elektronların enerjisinin dəyişməsinə səbəb olur, yəni. enerji alt səviyyələrinə bölünür. Orbital kvant sayı sıfırdan (n-1) cəmi n dəyərində ola bilər. Enerji alt səviyyələri hərflərlə işarələnir:

Maqnit kvant nömrəsi kosmosda orbitalın istiqamətini göstərir. O, sıfır daxil olmaqla (+l) ilə (-l) arasında istənilən tam dəyəri qəbul edir. Nömrə mümkün dəyərlər maqnit kvant ədədi (2l+1) bərabərdir.

Atomun nüvəsi sahəsində hərəkət edən elektron, orbital bucaq impulsundan əlavə, onun öz oxu ətrafında mil şəklində fırlanmasını xarakterizə edən özünəməxsus bucaq impulsuna da malikdir. Elektronun bu xüsusiyyətinə spin deyilir. Spin dəyəri və istiqaməti (+1/2) və (-1/2) dəyərləri qəbul edə bilən spin kvant nömrəsi ilə xarakterizə olunur. müsbət və mənfi dəyər arxa onun istiqaməti ilə bağlıdır.

Yuxarıda göstərilənlərin hamısı məlum olmadan və eksperimental olaraq təsdiqlənməmişdən əvvəl atomun quruluşunun bir neçə modeli var idi. Atomun quruluşunun ilk modellərindən birini E.Rezerford təklif etmiş, o, α-hissəciklərin səpilməsi ilə bağlı təcrübələrdə göstərmişdir ki, atomun demək olar ki, bütün kütləsi çox kiçik həcmdə - müsbət yüklü cəmləşmişdir. nüvə. Onun modelinə görə, elektronlar nüvə ətrafında kifayət qədər böyük məsafədə hərəkət edir və onların sayı elədir ki, bütövlükdə atom elektrik cəhətdən neytraldır.

Rezerfordun atomun quruluşu modelini N.Bor işləyib hazırladı, o da öz tədqiqatlarında Eynşteynin işıq kvantları haqqında təlimini və Plankın şüalanmanın kvant nəzəriyyəsini birləşdirdi. Louis de Broglie və Schrodinger başladıqları işi tamamladılar və kimyəvi element atomunun quruluşunun müasir modelini dünyaya təqdim etdilər.

Problemin həlli nümunələri

NÜMUNƏ 1

Məşq edin	Azotun (atom nömrəsi 14), silisiumun (atom nömrəsi 28) və bariumun (atom nömrəsi 137) nüvələrində olan proton və neytronların sayını göstərin.
Həll	Kimyəvi element atomunun nüvəsindəki protonların sayı onun Dövri Cədvəldəki seriya nömrəsi ilə müəyyən edilir, neytronların sayı isə kütlə sayı (M) ilə nüvə yükü (Z) arasındakı fərqdir. Azot: n(N)=M-Z=14-7=7. Silikon: n(Si) \u003d M -Z \u003d 28-14 \u003d 14. barium: n (Ba) \u003d M -Z \u003d 137-56 \u003d 81.
Cavab verin	Azot nüvəsindəki protonların sayı 7, neytronların sayı 7; çaxmaq daşı atomunun nüvəsində 14 proton, 14 neytron var; barium atomunun nüvəsində 56 proton və 81 neytron var.

NÜMUNƏ 2

Məşq edin	Enerji alt səviyyələrini elektronlarla doldurma ardıcıllığı ilə təşkil edin: a) 3p, 3d, 4s, 4p; b) 4d , 5s, 5p, 6s; c) 4f , 5s , 6p; 4d , 6s; d) 5d, 6s, 6p, 7s, 4f .
Həll	Enerji alt səviyyələri Kleçkovski qaydalarına uyğun olaraq elektronlarla doldurulur. İlkin şərt əsas və orbital kvant ədədlərinin cəminin minimum qiymətidir. s-alt səviyyə 0, p - 1, d - 2 və f-3 rəqəmləri ilə xarakterizə olunur. İkinci şərt ondan ibarətdir ki, əvvəlcə əsas kvant ədədinin ən aşağı qiyməti olan alt səviyyə doldurulur.
Cavab verin	a) 3p, 3d, 4s, 4p orbitalları 4, 5, 4 və 5 rəqəmlərinə uyğun olacaq. Buna görə də elektronlarla doldurulma aşağıdakı ardıcıllıqla baş verəcək: 3p, 4s, 3d, 4p. b) Orbitallar 4d , 5s, 5p, 6s 7, 5, 6 və 6 rəqəmlərinə uyğun olacaq. Buna görə də elektronlarla doldurulma aşağıdakı ardıcıllıqla baş verəcək: 5s, 5p, 6s, 4d. c) Orbitallar 4f , 5s , 6p; 4d , 6s 7, 5, 76 və 6 rəqəmlərinə uyğun olacaq. Buna görə də elektronlarla doldurulma aşağıdakı ardıcıllıqla baş verəcək: 5s, 4d , 6s, 4f, 6p. d) 5d, 6s, 6p, 7s, 4f orbitalları 7, 6, 7, 7 və 7 ədədlərinə uyğun olacaq. Buna görə də elektronlarla doldurulma aşağıdakı ardıcıllıqla baş verəcək: 6s, 4f, 5d, 6p, 7s.

(Mühazirə qeydləri)

Atomun quruluşu. Giriş.

Kimyanın tədqiqat obyekti kimyəvi elementlər və onların birləşmələridir. kimyəvi element Eyni müsbət yüklü atomlar qrupu adlanır. Atom kimyəvi elementi saxlayan ən kiçik hissəcikdir Kimyəvi xassələri. Bir və ya müxtəlif elementlərin atomları bir-biri ilə bağlanaraq daha mürəkkəb hissəciklər əmələ gətirir - molekullar. Atomların və ya molekulların toplusu kimyəvi maddələr əmələ gətirir. Hər bir fərdi kimyəvi maddə fərdi fiziki xüsusiyyətlər toplusu ilə xarakterizə olunur, məsələn, qaynama və ərimə nöqtələri, sıxlıq, elektrik və istilik keçiriciliyi və s.

1. Atomun quruluşu və elementlərin dövri sistemi

DI. Mendeleyev.

Dövri elementlər sisteminin doldurulma qaydasının qanunauyğunluqlarını bilmək və başa düşmək D.İ. Mendeleyev bizə aşağıdakıları anlamağa imkan verir:

1. müəyyən elementlərin təbiətdə mövcudluğunun fiziki mahiyyəti,

2. elementin kimyəvi valentliyinin təbiəti,

3. elementin başqa elementlə qarşılıqlı əlaqədə olarkən elektron vermək və ya qəbul etmək qabiliyyəti və “asanlığı”,

4. verilmiş elementin digər elementlərlə qarşılıqlı əlaqədə yarada biləcəyi kimyəvi rabitələrin xarakteri, sadə və mürəkkəb molekulların fəza quruluşu və s. və s.

Atomun quruluşu.

Atom hərəkətdə olan və bir-biri ilə qarşılıqlı təsirdə olan elementar hissəciklərdən ibarət mürəkkəb mikrosistemdir.

19-cu əsrin sonu və 20-ci əsrin əvvəllərində atomların daha kiçik hissəciklərdən: neytronlardan, protonlardan və elektronlardan ibarət olduğu aşkar edilmişdir.Son iki hissəcik yüklü hissəciklərdir, proton müsbət yük daşıyır, elektron mənfidir. Əsas vəziyyətdə olan elementin atomları elektrik cəhətdən neytral olduğundan, bu, hər hansı bir elementin atomunda protonların sayının elektronların sayına bərabər olması deməkdir. Atomların kütləsi proton və neytronların kütlələrinin cəmi ilə müəyyən edilir, onların sayı D.I.-nin dövri sistemində atomların kütləsi ilə onun seriya nömrəsi arasındakı fərqə bərabərdir. Mendeleyev.

1926-cı ildə Şrödinqer, əldə etdiyi dalğa tənliyindən istifadə edərək elementin atomunda mikrohissəciklərin hərəkətini təsvir etməyi təklif etdi. Hidrogen atomu üçün Schrödinger dalğa tənliyini həll edərkən üç tam kvant ədədi görünür: n, ℓ və m ℓ , nüvənin mərkəzi sahəsində üçölçülü fəzada elektronun vəziyyətini xarakterizə edən. kvant ədədləri n, ℓ və m ℓ tam qiymətləri götürün. Üç kvant ədədi ilə təyin olunan dalğa funksiyası n, ℓ və m ℓ və Şrödinger tənliyinin həlli nəticəsində alınan orbital adlanır. Orbital, bir elektronun tapılma ehtimalının ən çox olduğu kosmos bölgəsidir. kimyəvi elementin atomuna aiddir. Beləliklə, hidrogen atomu üçün Schrödinger tənliyinin həlli üç kvant nömrəsinin meydana gəlməsinə səbəb olur, bunun fiziki mənası bir atomun ola biləcəyi üç müxtəlif növ orbitalları xarakterizə edir. Gəlin hər bir kvant nömrəsinə daha yaxından nəzər salaq.

Əsas kvant nömrəsi n istənilən müsbət tam qiymətləri qəbul edə bilər: n = 1,2,3,4,5,6,7… Bu elektron səviyyənin enerjisini və elektron “buludun” ölçüsünü xarakterizə edir. Əsas kvant ədədinin sayının verilmiş elementin yerləşdiyi dövrün sayı ilə üst-üstə düşməsi xarakterikdir.

Azimutal və ya orbital kvant sayıℓ -dən tam ədəd ala bilər ℓ = 0….n – 1-ə qədər və elektronların hərəkət momentini təyin edir, yəni. orbital forma. ℓ-nin müxtəlif ədədi dəyərləri üçün aşağıdakı qeyd istifadə olunur: ℓ = 0, 1, 2, 3 və simvollarla işarələnir s, səh, d, füçün müvafiq olaraq ℓ = 0, 1, 2 və 3. Elementlərin dövri cədvəlində spin nömrəsi olan elementlər yoxdur. ℓ = 4.

Maqnit kvant nömrəsim ℓ elektron orbitallarının fəza düzülməsini və nəticədə elektronun elektromaqnit xassələrini xarakterizə edir. Dəyərləri götürə bilər - ℓ + üçün ℓ , sıfır daxil olmaqla.

Atom orbitallarının forması və ya daha dəqiq desək, simmetriya xassələri kvant ədədlərindən asılıdır. ℓ və m ℓ . "elektron bulud", uyğun gəlir s- orbitallar var, top formasına malikdir (eyni zamanda ℓ = 0).

Şəkil 1. 1s orbital

ℓ = 1 və m ℓ = -1, 0 və +1 kvant ədədləri ilə təyin olunan orbitallara p-orbitallar deyilir. m ℓ-də üç olduğundan müxtəlif dəyərlər, onda atomun üç energetik ekvivalent p-orbitalı var (onlar üçün əsas kvant nömrəsi eynidir və n = 2,3,4,5,6 və ya 7 dəyərinə malik ola bilər). p-orbitallar eksenel simmetriyaya malikdir və xarici sahədə x, y və z oxları boyunca istiqamətlənmiş üçölçülü səkkizlik formasına malikdir (şək. 1.2). Buradan p x , p y və p z simvollarının mənşəyi yaranır.

Şəkil 2. p x , p y və p z -orbitalları

Bundan əlavə, d- və f- atom orbitalları, birinci üçün ℓ = 2 və m ℓ = -2, -1, 0, +1 və +2, yəni. beş AO, ikinci üçün ℓ = 3 və m ℓ = -3, -2, -1, 0, +1, +2 və +3, yəni. 7 AO.

dördüncü kvant m s Spin kvant nömrəsi adlanan, 1925-ci ildə Qudsmit və Uhlenbek tərəfindən hidrogen atomunun spektrində bəzi incə təsirləri izah etmək üçün təqdim edilmişdir. Bir elektronun spini elektronun yüklənmiş elementar hissəciyinin bucaq impulsudur, oriyentasiyası kvantlaşdırılmışdır, yəni. ciddi şəkildə müəyyən bucaqlarla məhdudlaşır. Bu oriyentasiya bir elektron üçün olan spin maqnit kvant ədədinin (s) dəyəri ilə müəyyən edilir. ½ , buna görə də, bir elektron üçün, kvantlaşdırma qaydalarına uyğun olaraq m s = ± ½. Bu baxımdan, üç kvant ədədi çoxluğuna kvant nömrəsini əlavə etmək lazımdır m s . Bir daha vurğulayırıq ki, dörd kvant rəqəmi Mendeleyevin elementlərin dövri cədvəlinin qurulma ardıcıllığını müəyyən edir və birinci dövrdə nə üçün yalnız iki, ikinci və üçüncü dövrdə səkkiz, dördüncü dövrdə 18 və s. elementlərin olduğunu izah edir. , atomların çoxelektronunun quruluşunu, atomun müsbət yükü artdıqca elektron səviyyələrin doldurulma qaydasını izah etmək üçün elektronların davranışını "idarə edən" dörd kvant nömrəsi haqqında təsəvvürə malik olmaq kifayət deyil. elektron orbitalları doldurarkən, lakin daha çox bilmək lazımdır sadə qaydalar, yəni, Pauli prinsipi, Qund qaydası və Kleçkovski qaydaları.

Pauli prinsipinə görə dörd kvant ədədinin müəyyən dəyərləri ilə xarakterizə olunan eyni kvant vəziyyətində birdən çox elektron ola bilməz. Bu o deməkdir ki, bir elektron, prinsipcə, istənilən atom orbitalında yerləşdirilə bilər. İki elektron eyni atom orbitalında ola bilər, ancaq onların spin kvant nömrələri fərqlidir.

Üç p-AO, beş d-AO və yeddi f-AO-nu elektronlarla doldurarkən, yalnız Pauli prinsipini deyil, Hund qaydasını da rəhbər tutmaq lazımdır: Əsas vəziyyətdə bir alt qabığın orbitallarının doldurulması eyni spinlərə malik elektronlarla baş verir.

Alt qabıqları doldurarkən (səh, d, f) spinlərin cəminin mütləq qiyməti maksimum olmalıdır.

Kleçkovski qaydası. Klechkovsky qaydasına görə, doldurarkənd və felektronların orbitalına hörmət edilməlidirminimum enerji prinsipi. Bu prinsipə əsasən, əsas vəziyyətdə olan elektronlar orbitləri minimum enerji səviyyələri ilə doldurur. Alt səviyyəli enerji kvant ədədlərinin cəmi ilə müəyyən edilirn + ℓ = E .

Kleçkovskinin ilk qaydası: əvvəlcə hansı alt səviyyələri doldurunn + ℓ = E minimal.

Kleçkovskinin ikinci qaydası: bərabərlik halından + ℓ bir neçə alt səviyyə üçün, alt səviyyə üçünn minimal .

Hal-hazırda 109 element məlumdur.

2. İonlaşma enerjisi, elektron yaxınlıq və elektronmənfilik.

Atomun elektron konfiqurasiyasının ən mühüm xüsusiyyətləri ionlaşma enerjisi (EI) və ya ionlaşma potensialı (IP) və atomun elektron yaxınlığıdır (SE). İonlaşma enerjisi 0 K-də elektronun sərbəst atomdan qopması prosesində enerjinin dəyişməsidir: A = + + ē . İonlaşma enerjisinin elementin Z atom nömrəsindən, atom radiusunun ölçüsündən asılılığı aydın dövri xarakter daşıyır.

Elektron yaxınlığı (SE) 0 K-da mənfi ion əmələ gəlməsi ilə bir elektronun təcrid olunmuş bir atoma bağlanması ilə müşayiət olunan enerjinin dəyişməsidir: A + ē = A. - (atom və ion əsas vəziyyətlərindədir). Bu halda, əgər VZAO iki elektron tərəfindən tutulursa, elektron ən aşağı sərbəst atom orbitalını (LUAO) tutur. SE onların orbital elektron konfiqurasiyasından çox asılıdır.

EI və SE-dəki dəyişikliklər elementlərin və onların birləşmələrinin bir çox xassələrindəki dəyişikliklərlə əlaqələndirilir, bu xüsusiyyətləri EI və SE dəyərlərindən proqnozlaşdırmaq üçün istifadə olunur. Ən yüksək mütləq dəyər Halojenlərin elektron yaxınlığı var. Elementlərin dövri cədvəlinin hər bir qrupunda ionlaşma potensialı və ya EI element sayının artması ilə azalır, bu, atom radiusunun artması və elektron təbəqələrinin sayının artması ilə əlaqələndirilir və bu, elementlərin artması ilə yaxşı əlaqələndirilir. elementin azaldıcı gücü.

Elementlərin Dövri Cədvəlinin 1-ci Cədvəli eV/atomda EI və SE dəyərlərini verir. Qeyd edək ki, dəqiq SE dəyərləri yalnız bir neçə atom üçün məlumdur, onların dəyərləri Cədvəl 1-də vurğulanır.

Cədvəl 1

Dövri sistemdə atomların ilk ionlaşma enerjisi (EI), elektron yaxınlığı (SE) və elektronmənfiliyi χ).

χ	0.747 2. 1 0 0, 3 7																	1,2 2
χ	0.54 1. 55	-0.3 1. 1 3											0.2 0. 91	1.2 5	-0. 1 0, 55	1.47 0. 59	3.45 0. 64	1 ,60
χ	0. 7 4 1. 89	-0.3 1 . 3 1 1 . 6 0											0. 6	1.63	0.7	2.07	3.61
χ	2.3 6	- 0 .6						1.26(α)				-0.9 1 . 39	0. 18	1.2	0. 6	2.07	3.36
χ	2.4 8											-0.6 1 . 56	0. 2			2.2
χ	2.6 7	2, 2 1						Os

χ - Pauling elektronmənfiliyi

r- atom radiusu, ("Ümumi və qeyri-üzvi kimyadan laboratoriya və seminar məşğələlərindən", N.S.Axmetov, M.K. Əzizova, L.İ.Badygina)

Elektronlar

Atom anlayışı qədim dünyada maddənin hissəciklərini ifadə etmək üçün yaranmışdır. Yunan dilində atom "bölünməz" deməkdir.

İrlandiyalı fizik Stoney təcrübələrə əsaslanaraq, elektrikin ötürüldüyü qənaətinə gəldi. kiçik hissəciklər bütün kimyəvi elementlərin atomlarında mövcud olan. 1891-ci ildə Stoney bu hissəcikləri elektron adlandırmağı təklif etdi ki, bu da yunan dilində "kəhrəba" deməkdir. Elektron adını aldıqdan bir neçə il sonra ingilis fiziki Cozef Tomson və fransız fiziki Jan Perrin elektronların mənfi yük daşıdığını sübut etdilər. Bu, kimyada vahid (-1) kimi qəbul edilən ən kiçik mənfi yükdür. Tomson hətta elektronun sürətini (orbitdəki elektronun sürəti n orbit nömrəsinə tərs mütənasibdir. Orbitlərin radiusları orbit sayının kvadratına mütənasib olaraq böyüyür. Hidrogenin birinci orbitində) müəyyən etməyə müvəffəq olub. atom (n=1; Z=1), sürəti ≈ 2,2 106 m/c, yəni işığın sürətindən təqribən yüz dəfə az c=3 108 m/s.) və elektron kütləsi ( hidrogen atomunun kütləsindən təxminən 2000 dəfə azdır).

Bir atomdakı elektronların vəziyyəti

Bir atomdakı elektronun vəziyyəti müəyyən elektronun enerjisi və onun yerləşdiyi məkan haqqında məlumat toplusu. Atomdakı elektronun hərəkət trayektoriyası yoxdur, yəni yalnız ondan danışmaq olar. onun nüvə ətrafındakı fəzada tapılma ehtimalı.

O, nüvəni əhatə edən bu fəzanın istənilən hissəsində yerləşə bilər və onun müxtəlif mövqelərinin cəmi müəyyən mənfi yük sıxlığına malik elektron buludu kimi qəbul edilir. Obrazlı olaraq bunu belə təsəvvür etmək olar: əgər foto bitişdə olduğu kimi saniyənin yüzdə və ya milyonda birində atomdakı elektronun mövqeyini fotoşəkil çəkmək mümkün olsaydı, o zaman belə fotoşəkillərdəki elektron nöqtələr şəklində təmsil olunardı. Saysız-hesabsız bu cür fotoşəkillərin üst-üstə qoyulması, bu nöqtələrin çoxunun olacağı ən yüksək sıxlığa malik elektron buludunun şəkli ilə nəticələnəcəkdir.

Atom nüvəsinin ətrafındakı elektronun ən çox tapıldığı boşluğa orbital deyilir. Təxminən ehtiva edir 90% e-bulud, bu o deməkdir ki, vaxtın təxminən 90%-i elektron kosmosun bu hissəsindədir. Forması ilə seçilir Hal-hazırda məlum olan 4 orbital növü, Latın dili ilə işarələnmişdir s, p, d və f hərfləri. Bəzi formaların qrafik təsviri elektron orbitallarışəkildə göstərilmişdir.

Müəyyən bir orbitdə bir elektronun hərəkətinin ən vacib xüsusiyyəti onun nüvə ilə əlaqəsinin enerjisi. Bənzər enerji dəyərlərinə malik elektronlar tək bir elektron təbəqəsi və ya enerji səviyyəsi təşkil edir. Enerji səviyyələri nüvədən başlayaraq nömrələnir - 1, 2, 3, 4, 5, 6 və 7.

Enerji səviyyəsinin sayını bildirən n tam ədədinə əsas kvant ədədi deyilir. Müəyyən bir enerji səviyyəsini tutan elektronların enerjisini xarakterizə edir. Nüvəyə ən yaxın olan birinci enerji səviyyəsinin elektronları ən aşağı enerjiyə malikdirlər. Birinci səviyyənin elektronları ilə müqayisədə, sonrakı səviyyələrin elektronları böyük miqdarda enerji ilə xarakterizə olunacaq. Nəticə etibarilə, xarici səviyyənin elektronları atomun nüvəsi ilə ən az möhkəm bağlıdır.

Enerji səviyyəsində ən çox elektron sayı düsturla müəyyən edilir:

N = 2n2,

burada N elektronların maksimum sayıdır; n səviyyə nömrəsi və ya əsas kvant nömrəsidir. Nəticə etibarilə, nüvəyə ən yaxın olan birinci enerji səviyyəsi iki elektrondan çox ola bilməz; ikincidə - 8-dən çox deyil; üçüncüdə - 18-dən çox deyil; dördüncü - 32-dən çox deyil.

İkinci enerji səviyyəsindən (n = 2) başlayaraq, səviyyələrin hər biri nüvə ilə əlaqə enerjisinə görə bir-birindən bir qədər fərqlənən alt səviyyələrə (alt təbəqələrə) bölünür. Alt səviyyələrin sayı əsas kvant nömrəsinin dəyərinə bərabərdir: birinci enerji səviyyəsi bir alt səviyyəyə malikdir; ikinci - iki; üçüncü - üç; dördüncü - dörd alt səviyyə. Alt səviyyələr, öz növbəsində, orbitallar tərəfindən formalaşır. Hər bir dəyərn, n-ə bərabər olan orbitalların sayına uyğundur.

Latın hərfləri ilə alt səviyyələri, həmçinin onların ibarət olduğu orbitalların formasını təyin etmək adətdir: s, p, d, f.

Protonlar və neytronlar

Hər hansı bir kimyəvi elementin atomu kiçik bir atomla müqayisə edilə bilər günəş sistemi. Buna görə də E.Rezerfordun təklif etdiyi atomun belə modeli adlanır planetar.

Atomun bütün kütləsinin cəmləşdiyi atom nüvəsi iki növ hissəcikdən ibarətdir - protonlar və neytronlar.

Protonların yükü elektronların yükünə bərabər, lakin işarəsi (+1) ilə əks, kütləsi isə hidrogen atomunun kütləsinə bərabərdir (kimyada vahid kimi qəbul edilir). Neytronlar heç bir yük daşımır, onlar neytraldır və proton kütləsinə bərabərdir.

Protonlar və neytronlar birlikdə nuklonlar adlanır (latınca nüvədən - nüvə). Atomdakı proton və neytronların sayının cəminə kütlə nömrəsi deyilir. Məsələn, bir alüminium atomunun kütlə sayı:

13 + 14 = 27

protonların sayı 13, neytronların sayı 14, kütlə sayı 27

Elektronun cüzi olan kütləsi diqqətdən kənarda qala bildiyindən, atomun bütün kütləsinin nüvədə cəmləşdiyi aydındır. Elektronlar e - ni təmsil edir.

Çünki atom elektrik neytral, atomdakı proton və elektronların sayının eyni olduğu da aydındır. Dövri sistemdə ona təyin edilmiş kimyəvi elementin seriya nömrəsinə bərabərdir. Atomun kütləsi proton və neytronların kütləsindən ibarətdir. Elementin seriya nömrəsini (Z), yəni protonların sayını və kütlə nömrəsini (A) bilmək, məbləğinə bərabərdir proton və neytronların sayını, düsturdan istifadə edərək neytronların sayını (N) tapa bilərsiniz:

N=A-Z

Məsələn, bir dəmir atomunda neytronların sayı:

56 — 26 = 30

izotoplar

Nüvə yükü eyni olan, lakin kütlə nömrələri fərqli olan eyni elementin atomlarının növləri deyilir izotoplar. Təbiətdə tapılan kimyəvi elementlər izotopların qarışığıdır. Beləliklə, karbonun kütləsi 12, 13, 14 olan üç izotopu var; oksigen - kütləsi 16, 17, 18 və s olan üç izotop. Adətən Dövri sistemdə verilmiş kimyəvi elementin nisbi atom kütləsi müəyyən bir elementin izotoplarının təbii qarışığının atom kütlələrinin orta qiymətidir, nəzərə alaraq onların nisbi məzmun təbiətdə. Kimyəvi xassələriƏksər kimyəvi elementlərin izotopları tamamilə eynidir. Bununla belə, hidrogen izotopları nisbi atom kütlələrində kəskin qat artımına görə xassələrinə görə çox fərqlənir; hətta onlara fərdi adlar və kimyəvi simvollar da verilmişdir.

Birinci dövrün elementləri

Hidrogen atomunun elektron quruluşunun sxemi:

Atomların elektron quruluşunun sxemləri elektronların elektron təbəqələr (enerji səviyyələri) üzərində paylanmasını göstərir.

Hidrogen atomunun qrafik elektron düsturu (elektronların enerji səviyyələri və alt səviyyələr üzərində paylanmasını göstərir):

Atomların qrafik elektron düsturları elektronların təkcə səviyyələrdə və alt səviyyələrdə deyil, həm də orbitlərdə paylanmasını göstərir.

Helium atomunda birinci elektron təbəqəsi tamamlanır - onun 2 elektronu var. Hidrogen və helium s-elementləridir; bu atomlar üçün s-orbital elektronlarla doludur.

İkinci dövrün bütün elementləri birinci elektron təbəqəsi doldurulur, elektronlar isə ən az enerji prinsipinə (əvvəlcə s, sonra isə p) və Pauli və Hund qaydalarına uyğun olaraq ikinci elektron təbəqəsinin s- və p-orbitallarını doldururlar.

Neon atomunda ikinci elektron təbəqəsi tamamlanır - onun 8 elektronu var.

Üçüncü dövr elementlərinin atomları üçün birinci və ikinci elektron təbəqələri tamamlanır, beləliklə üçüncü elektron təbəqə doldurulur, burada elektronlar 3s-, 3p- və 3d-alt səviyyələri tuta bilər.

Maqnezium atomunda 3s elektron orbital tamamlanır. Na və Mg s elementləridir.

Alüminium və sonrakı elementlər üçün 3p alt səviyyəsi elektronlarla doldurulur.

Üçüncü dövrün elementləri doldurulmamış 3 ölçülü orbitallara malikdir.

Al-dan Ar-a qədər bütün elementlər p-elementlərdir. s- və p-elementləri Dövri sistemdə əsas alt qrupları təşkil edir.

Dördüncü - yeddinci dövrlərin elementləri

Dördüncü elektron təbəqə kalium və kalsium atomlarında görünür, 4s alt səviyyəsi doldurulur, çünki 3d alt səviyyəsindən daha az enerjiyə malikdir.

K, Ca - əsas alt qruplara daxil olan s-elementlər. Sc-dən Zn-ə qədər olan atomlar üçün 3d alt səviyyəsi elektronlarla doldurulur. Bunlar 3D elementləridir. Onlar ikinci dərəcəli alt qruplara daxil edilirlər, əvvəlcədən xarici elektron təbəqə ilə doldurulurlar, onlara keçid elementləri deyilir.

Xrom və mis atomlarının elektron qabıqlarının quruluşuna diqqət yetirin. Onlarda bir elektronun 4s-dən 3d-alt səviyyəyə qədər "uğursuzluğu" baş verir ki, bu da 3d 5 və 3d 10 elektron konfiqurasiyalarının daha böyük enerji sabitliyi ilə izah olunur:

Sink atomunda üçüncü elektron təbəqəsi tamamlanır - bütün 3s, 3p və 3d alt səviyyələri doldurulur, cəmi 18 elektron var. Sinkdən sonrakı elementlərdə dördüncü elektron təbəqəsi, 4p alt səviyyəsi doldurulmağa davam edir.

Ga-dan Kr-a qədər olan elementlər p-elementlərdir.

Kripton atomunun xarici təbəqəsi (dördüncü) tamdır və 8 elektrona malikdir. Lakin dördüncü elektron təbəqədə yalnız 32 elektron ola bilər; kripton atomunun 4d və 4f alt səviyyələri hələ də doldurulmamış qalır.Beşinci elementlər dövr gəlir alt səviyyələrin aşağıdakı ardıcıllıqla doldurulması: 5s - 4d - 5p. Bununla bağlı istisnalar da var” uğursuzluq» elektronlar, y 41 Nb, 42 Mo, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

Altıncı və yeddinci dövrlərdə f elementləri, yəni üçüncü xarici elektron təbəqənin müvafiq olaraq 4f- və 5f-alt səviyyələrinin doldurulduğu elementlər meydana çıxır.

4f elementlərinə lantanidlər deyilir.

5f elementlərinə aktinidlər deyilir.

Altıncı dövr elementlərinin atomlarında elektron alt səviyyələrin doldurulma qaydası: 55 Cs və 56 Ba - 6s-elementlər; 57 La … 6s 2 5d x - 5d element; 58 Ce - 71 Lu - 4f elementləri; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementləri; 81 T1 - 86 Rn - 6d elementləri. Ancaq hətta burada elektron orbitalların doldurulma qaydasının "pozulduğu" elementlər var, məsələn, yarım və tamamilə doldurulmuş f-alt səviyyələrin, yəni nf 7 və nf 14-ün daha çox enerji sabitliyi ilə əlaqələndirilir. Atomun hansı alt səviyyəsinin sonuncu elektronlarla doldurulmasından asılı olaraq, bütün elementlər dörd elektron ailəyə və ya bloka bölünür:

• s-elementləri. Atomun xarici səviyyəsinin s-alt səviyyəsi elektronlarla doludur; s-elementlərinə hidrogen, helium və I və II qrupların əsas alt qruplarının elementləri daxildir.

• p-elementləri. Atomun xarici səviyyəsinin p-alt səviyyəsi elektronlarla doludur; p-elementlərinə III-VIII qrupların əsas alt qruplarının elementləri daxildir.

• d-elementləri. Atomun xaricdən əvvəlki səviyyəsinin d-alt səviyyəsi elektronlarla doludur; d-elementlərinə I-VIII qrupların ikinci dərəcəli alt qruplarının elementləri, yəni s- və p-elementləri arasında yerləşən böyük dövrlərin interkalyar onilliklərinin elementləri daxildir. Onlara keçid elementləri də deyilir.

• f elementləri. Atomun üçüncü xarici səviyyəsinin f-alt səviyyəsi elektronlarla doludur; bunlara lantanidlər və antinoidlər daxildir.

1925-ci ildə isveçrəli fizik W. Pauli müəyyən etdi ki, bir orbitalda bir atomda əks (antiparalel) spinlərə (ingilis dilindən tərcümədə - "mil") malik iki elektrondan çox ola bilməz, yəni. şərti olaraq təsəvvür edilə bilən xüsusiyyətlərə malikdir. elektronun öz xəyali oxu ətrafında fırlanması kimi: saat əqrəbi istiqamətində və ya saat yönünün əksinə.

Bu prinsip deyilir Pauli prinsipi. Orbitalda bir elektron varsa, ona qoşalaşmamış deyilir, iki varsa, bunlar qoşalaşmış elektronlar, yəni əks spinli elektronlardır. Şəkildə enerji səviyyələrinin alt səviyyələrə bölünməsi diaqramı və onların doldurulma qaydası göstərilir.

Çox vaxt atomların elektron qabıqlarının quruluşu enerji və ya kvant hüceyrələrindən istifadə edərək təsvir olunur - onlar qrafik elektron düsturları yazır. Bu qeyd üçün aşağıdakı qeydlərdən istifadə olunur: hər bir kvant hüceyrəsi bir orbitala uyğun gələn hüceyrə ilə işarələnir; hər bir elektron spin istiqamətinə uyğun ox ilə göstərilir. Qrafik elektron düstur yazarkən iki qaydanı yadda saxlamaq lazımdır: Pauli prinsipi və F. Hund qaydası, buna görə elektronlar sərbəst hüceyrələri bir dəfə birinci tutur və eyni zamanda var eyni dəyər fırlanır və yalnız bundan sonra cütləşirlər, lakin spinlər, bu halda, Pauli prinsipinə görə, artıq əks istiqamətə yönəldiləcəkdir.

Hund qaydası və Pauli prinsipi

Hund qaydası- müəyyən bir alt qatın orbitallarının doldurulması qaydasını təyin edən və aşağıdakı kimi tərtib edilən kvant kimyasının qaydası: bu alt qatın elektronlarının spin kvant sayının ümumi dəyəri maksimum olmalıdır. 1925-ci ildə Fridrix Hund tərəfindən tərtib edilmişdir.

Bu o deməkdir ki, alt qat orbitallarının hər birində əvvəlcə bir elektron doldurulur və yalnız doldurulmamış orbitallar tükəndikdən sonra bu orbitala ikinci elektron əlavə olunur. Bu halda bir orbitalda əks işarəli yarım tam spinli iki elektron var ki, onlar qoşalaşır (iki elektronlu bulud əmələ gətirir) və nəticədə orbitalın ümumi spini sıfıra bərabər olur.

Digər ifadələr: Enerjidə aşağıda iki şərtin ödənildiyi atom termini yerləşir.

1. Çoxluq maksimumdur
2. Çoxluqlar üst-üstə düşdükdə, ümumi orbital impuls L maksimumdur.

Bu qaydanı p-alt səviyyənin orbitallarının doldurulması nümunəsindən istifadə edərək təhlil edək səh- ikinci dövrün elementləri (yəni bordan neona qədər (aşağıdakı diaqramda üfüqi xətlər orbitalları, şaquli oxlar elektronları, oxun istiqaməti isə spinin istiqamətini göstərir).

Kleçkovski qaydası

Kleçkovskinin qaydası - atomlarda elektronların ümumi sayı artdıqca (onların nüvələrinin yükləri artdıqca və ya seriya nömrələri kimyəvi elementlər), atom orbitalları elə yerləşdirilmişdir ki, daha yüksək enerjili orbitallarda elektronların görünüşü yalnız n əsas kvant sayından asılıdır və l də daxil olmaqla bütün digər kvant nömrələrindən asılı deyildir. Fiziki olaraq, bu o deməkdir ki, hidrogenə bənzər bir atomda (elektronlararası itələmə olmadıqda) elektronun orbital enerjisi yalnız elektron yük sıxlığının nüvədən məkan uzaqlığı ilə müəyyən edilir və onun hərəkət xüsusiyyətlərindən asılı deyildir. nüvə sahəsində.

Kleçkovskinin empirik qaydası və ondan yaranan atom orbitallarının bir qədər ziddiyyətli real enerji ardıcıllığının ardıcıllığı yalnız eyni tipli iki halda: atomlar üçün Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, xarici təbəqənin əvvəlki təbəqənin d-alt səviyyəsinə s - alt səviyyəsi olan bir elektronun "uğursuzluğu" var ki, bu da atomun enerji baxımından daha sabit vəziyyətinə gətirib çıxarır, yəni: orbital 6-nı iki ilə doldurduqdan sonra. elektronlar s