fronet janë të ngjashme me AO. Ato quhen edhe orbitale elektronike ose atomike. Reja elektronike karakterizohet nga katër numra kuantikë (n, l,, ms).Këta numra kuantikë shoqërohen me fi-

vetitë fizike të elektronit, dhe numri n (numri kuantik kryesor) karakterizon nivelin e energjisë (kuantike) të elektronit; numri l (orbital) - momenti i momentit (nënniveli i energjisë); numër (magnetik) - moment magnetik; ms - rrotullim. Rrotullimi

Një elektron krijohet duke e rrotulluar rreth boshtit të vet. Elektronet në një atom duhet të ndryshojnë nga të paktën një numër kuantik (parimi i Paulit), prandaj, në AO nuk mund të ketë më shumë se dy elektrone që ndryshojnë në rrotullimet e tyre (mS = + 1/2) Tabela 1 tregon vlerat dhe shënim numrat kuantikë, si dhe numrin e elektroneve në nivelin dhe nënnivelin përkatës të energjisë.

Tabela 1 Kuptimi i numrave kuantikë dhe numri maksimal elektronet në

nivelet dhe nënnivelet kuantike.

Shembulli 2. Hartoni formula elektronike të atomeve të elementeve me numra serialë 15 dhe 22. Tregoni shpërndarjen e elektroneve në qelizat kuantike (energjetike).

Zgjidhje. Formulat elektronike shfaqin shpërndarjen e elektroneve në një atom sipas niveleve të energjisë, nënnivelet (atom-

orbitalet). Konfigurimi elektronik shënohet me grupet e simboleve nlx, ku n është numri kuantik kryesor, l është numri kuantik orbital (përcaktimi i shkronjave përkatëse tregohet në vend - s, p, d, f), x është numri i elektroneve në një nënniveli i dhënë.

Në këtë rast, duhet pasur parasysh se elektroni më herët zë nënnivelin e energjisë në të cilin ka energjinë më të ulët, d.m.th. shuma më e vogël n+l (rregulli I i Kleçkovskit).

Nëse shumat n + l të nënniveleve janë të njëjta, atëherë së pari plotësohet nënniveli me "n" më pak (rregulli II i Klechkovsky).

Sekuenca e mbushjes së niveleve dhe nënniveleve të energjisë është si më poshtë:

Meqenëse numri i elektroneve në një atom të një elementi është i barabartë me numrin e tij serial në tabelën e Mendeleev, atëherë për elementët nr. I6 (squfur) dhe nr. 22 (titan), formulat elektronike duken si:

Struktura elektronike e një atomi mund të përshkruhet gjithashtu në formën e paraqitjeve të elektroneve në qelizat kuantike (energjetike), të cilat janë një paraqitje skematike orbitalet atomike(AO). Një qelizë kuantike është caktuar si një drejtkëndore

ka □ , dhe elektronet në këto qeliza shënohen me shigjeta. Çdo qelizë kuantike mund të përmbajë jo më shumë se dy elektrone me rrotullime të kundërta. Orbitalet e një nënniveli të caktuar mbushen fillimisht nga një elektron me rrotullime identike, dhe më pas nga elektroni i dytë me rrotullime të kundërta (rregulli i Hundit).

Një nga opsionet për vendosjen e elektroneve: s

Shembulli 3. Çfarë valence për shkak të elektroneve të paçiftuara mund të shfaqë fosfori në gjendje normale dhe të ngacmuar?

Zgjidhje. Shpërndarja e elektroneve të jashtme niveli i energjisë fosfor...

Atomet e fosforit kanë d orbitale të lira, kështu që është e mundur që një elektron 3 s të kalojë në gjendjen 3d:

Prandaj, valenca e fosforit në gjendje normale është tre, dhe në gjendje të ngacmuar - pesë.

Shembulli 4. Çfarë është elektronegativiteti? Cila prej lidhjeve në molekulën e cianidit të kaliumit (KCN) karakterizohet nga një përqindje e madhe jonikiteti?

Zgjidhje. Elektronegativiteti (EO) karakterizon aftësinë e atomeve për të tërhequr elektrone nga atomet e tjerë gjatë formimit lidhje kimike. EO është e barabartë me gjysmën e shumës së energjisë së jonizimit dhe afinitetit të elektroneve. Zakonisht, përdoren vlerat relative të EO, d.m.th. raportet e EO të një elementi të caktuar ndaj EO të litiumit, vlera e të cilit me kusht merret si 1. Për shembull, EO relative e fluorit, oksigjenit, azotit dhe kaliumit janë përkatësisht 4,0; 3.5; 3.0; 0.8. Vlerat relative të EC janë përmbledhur në një tabelë (Tabela Polin-

ha). Sa më i madh të jetë ndryshimi në ER-të relative të atomeve lidhëse, aq më i madh është jonikiteti i lidhjes ndërmjet tyre. Ekzistojnë dy lidhje në cianidin e kaliumit:

K - C: 2,5 - 0,8 \u003d 1,3 C - N: 3,0 - 2,5 \u003d 0,5

Kjo do të thotë se lidhja K-C ka një përqindje të madhe të jonikitetit.

PYETJE TESTI

41. Shkruani sekuencën në të cilën orbitalet e elementit radon Rn janë të mbushura me elektrone (numri serial 86). te

42. Pse, me të njëjtin konfigurim të nivelit të jashtëm elektronik të atomeve të azotit dhe fosforit, oksigjenit dhe squfurit, fluorit dhe klorit, elementët e këtyre çifteve ndryshojnë në aftësitë e valencës?

43. Cilat lidhje (jonike, kovalente jopolare, polare) kryhen në përbërjet: acid fosforik, klor, dioksid squfuri, klorur natriumi, klorur hidrogjeni?

te cilës familje i përket ky element?

46. Cila nga dy lidhjet në molekulën HOCl ka jonikitetin më të madh? Mbështetni përgjigjen tuaj me një llogaritje. (EO: H=2.1; O=3.5; Cl=3.0).

47. Cila nga tre lidhjet në tiocianatin e kaliumit KSCN është më jonike? Mbështetni përgjigjen tuaj me një llogaritje. (EO: K=0.8; C=2.5; N=3.0; S=2.5).

48. Çfarë valence mund të shfaqë një atom antimon në gjendjet e pangacmuar dhe të ngacmuar?

49. Atomet elementet e të cilëve në gjendje të pangacmuar kanë këto struktura të nivelit të jashtëm:

50. Bazuar në madhësitë e elektronegativitetit, tregoni se si aftësia e atomeve për të pranuar

nëna e elektroneve. (EO: F=4.0; Cl=3.0; Br=2.8; I=2.2)

51. Sa f-orbitale të lira përmbajnë atomet e elementeve me numra serialë 59, 69, 93, 98? Duke përdorur rregullin e Hundit, shpërndani elektronet midis orbitaleve për atomet e këtyre elementeve.

52. Shkruani sekuencën në të cilën orbitalet e elementit të Kalifornisë janë të mbushura me elektrone (numri serial 98). Cilës familje i përket ky element?

53. Çfarë gabimesh bëhen në skemat e shpërndarjes së elektroneve të niveleve të jashtme në atome të pangacmuar? Eliminoni gabimet.

54. Çfarë valence (maksimumi) mund

55. Shkruani radhën në të cilën janë plotësuar

elektronet orbitale të elementit ari (numri serial 79). Cilës familje i përket ky element?

56. Çfarë lidhjesh, δ- oseπ-, janë formuar në molekulat e hidrogjenit, fluorit, klorurit të hidrogjenit, oksigjenit, dioksidit të karbonit?

58. Çfarë valence mund të shfaqë silikoni në gjendje të pangacmuar dhe të emocionuar?

59. Shkruani radhën në të cilën janë plotësuar

elektronet e orbitales së elementit plumb (numri serial 82). Cilës familje i përket ky element?

60. Njehsoni numrin maksimal të elektroneve në nënnivelet s-, p-, d- dhe f-.

61. Llogaritni numrin maksimal të elektroneve në nivelet 1, 2, 3 dhe 4 të energjisë.

62. Karakterizoni gjendjet e mëposhtme të elektroneve me katër numra kuantikë:

jonikiteti më i lartë, drejt cilit prej atomeve zhvendoset reja e elektroneve lidhëse? (OE:

Ge=1.8; S=2.5).

64. Çfarë gjendje valence mund të shfaqë një atom selenium në gjendje të pangacmuar dhe të ngacmuar?

65. Shkruani radhën në të cilën janë plotësuar

te cilës familje i përket ky element?

66. Sa çifte elektronesh marrin pjesë në formimin e lidhjeve në molekula: brom, oksigjen, azot dhe ujë?

67. Karakterizoni gjendjet e mëposhtme të elektroneve me katër numra kuantikë (për secilin elektron):

68. Çfarë valence mund të shfaqë një atom silikoni në gjendje të pangacmuar dhe të ngacmuar?

69. Si mund të shpjegohet se fluori dhe klori kanë të njëjtën gjë konfigurim elektronik s 2 p5 e nivelit të jashtëm elektronik të atomeve, mund të shfaqin valenca të ndryshme: fluor - 1, klor -

70. Si të shpjegohet periodiciteti në vetitë e elementeve me një rritje të njëpasnjëshme të ngarkesave të bërthamave të atomeve?

71. Pse squfuri dhe oksigjeni, duke qenë analoge elektronike (s 2 p4 ) shfaqin valenca të ndryshme: oksigjen - vetëm 2, dhe squfur

– 2, 4, 6?

72. Shkruani sekuencën në të cilën orbitalet e elementit të platinit janë të mbushura me elektrone (numri serial 78).

73. Duke përdorur rregullin e Hundit, shpërndani elektronet në orbitale që korrespondojnë me gjendjen më të ulët të energjisë për atomet me numra atomik 21, 35, 37, 52.

74. Çfarë valence mund të shfaqë një atom klori në gjendje të pangacmuar dhe të ngacmuar?

75. Shkruani sekuencën në të cilën orbitalet e elementit tantal Ta (numri serial 73) janë të mbushura me elektrone. Cilës familje i përket ky element?

76. Çfarë valence tregon teluriumi (numri serial 52)

në gjendjet normale dhe të emocionuara?

77. Karakterizoni gjendjet e mëposhtme të elektroneve me katër numra kuantikë (për secilin elektron):

78. Çfarë valence mund të shfaqë një atom bismut në gjendjet e pangacmuar dhe të ngacmuar?

79. Shkruani sekuencën në të cilën orbitalet e elementit të tungstenit W janë të mbushura me elektrone (numri serial 74). Cilës familje i përket ky element?

80. Cilat lidhje kimike (jonike, kovalente polare, jopolare) kryhen ne substanca: fluori hidrogjeni HF, fluori i rubidiumit RbF, etani, dioksidi i karbonit, acidi sulfurik, acidi.

gjini, hidrogjen, klorur natriumi NaCl? (EO: H=2.1; F=4.0; Rb=0.8; C=2.5; O=3.5; S=2.5; Na=0.9; Cl=3.0).

81. Cili nënnivel mbushet së pari me elektrone: 7s, 6p

82. Nëse ndonjë nga lidhjet-σ- ose -π-, a është e vështirë të rrotullohen atomet e karbonit në një molekulë hidrokarbure?

83. Cila është valenca maksimale që mund të shfaqë një atom?

84. Shkruani sekuencën në të cilën orbitalet e elementit të mendeleviumit Md (numri serial 101) janë të mbushura me elektrone.

te cilës familje i përket ky element?

85. Duke pasur parasysh aftësinë e molekulave të ujit për të formuar lidhje hidrogjeni, shpjegoni pse dendësia e akullit është më e vogël se ajo e ujit të lëngshëm?

86. Duke pasur parasysh vlerën e elektronegativitetit të elementeve, vlerësoni se cila lidhje në serinë e klorureve të elementeve të periudhës II është më shumë dhe

e cila është më pak polare: LiCl, BeCl2, CCl4, NCl3, OCl2, FCl. (EO: Li=1.0; Be=1.5; C=2.5; N=3.0; O=3.5; F=4.0; Cl=3.0).

87. Shkruani sekuencën në të cilën orbitalet e elementit të bismutit Bi janë të mbushura me elektrone (numri serial 83). Cilës familje i përket ky element?

88. Për një atom me strukturë elektronike 1s 2 2s2 2p3 përshtaten

një frymëmarrje elektronesh në gjendje normale.

89. Karakterizoni gjendjet e mëposhtme të elektroneve me katër numra kuantikë (për çdo elektron):

2 ↓ ↓ ↓ ↓

90. Shkruani sekuencën në të cilën orbitalet e elementit astatin At (numri serial 85) janë të mbushura me elektrone. Cilës familje i përket ky element?

91. Cila nga tre lidhjet në molekulën HOCN të acidit fulminant ka përqindjen më të lartë të jonit? Konfirmoni përgjigjen tuaj

madje. (EO: H=2.1; C=2.5; N=3.0; O=3.5)

92. Si do të ndryshojë jonikiteti i lidhjes kimike në fluoride të elementeve të periudhës së tretë të sistemit periodik me një rritje të numrit të elementit?

93. Cila është valenca maksimale e një atomi mangani?

94. Shkruani radhën në të cilën janë plotësuar

te cilës familje i përket ky element?

95. Cilat lidhje (jonike, kovalente polare, jopolare) kryhen në komponime: oksigjen, brom hidrogjeni, etani,

fluori i kaliumit, dioksidi i azotit? (EO: O=3.5; H=2.1; Br=2.8; C=2.5; F=4.0; K=0.8; N=3.0)

96. Shkruani formulat elektronike të atomeve të elementeve me numra serialë 16 dhe 26. Shpërndani elektronet e këtyre atomeve sipas qelizat kuantike. Cilës familje elektronike i përket secili prej këtyre elementeve?

97. Cila nga lidhjet e mëposhtme shumica -

më afër jonik? (EO: Cs=0.86; Cl=3.0; Ca=1.0; S=2.5; Ba=0.97; F=4.0)

98. Shkruani formulat elektronike të atomeve të elementeve me numër rendor 25 dhe 34. Cilës familje elektronike i përket secili prej këtyre elementeve? Shpërndani elektronet e këtyre atomeve midis qelizave kuantike.

99. Shkruani formulën elektronike të atomit të elementit me numër atomik 79.

100. Bëni formula elektronike të atomeve të elementeve me numra serialë 50 dhe 79, duke pasur parasysh se ky i fundit ka një "dështim" të një 6s-elektroni në nënnivelin 5d. Cilës familje elektronike i përket secili prej këtyre elementeve?

101. Cili është parimi Pauli? A mund të jetë ndezur ndonjë nënnivel të elektroneve p-7 ose d-12? Pse? Hartoni formulën elektronike të një atomi të një elementi me numër rendor 52 dhe tregoni elektronet e tij valente.

102. Sa dhe çfarë vlerash mund të ketë magnetike

numër kuantik ml me numër orbital l = 0, 1, 2 dhe 3? Cilat elemente në sistemin periodik quhen elemente s-, p-, d- dhe f? Jep shembuj.

103. Shkruani formulat elektronike të atomeve të elementeve me numra serialë 21 dhe 23. Sa të lirë d-orbitalet në atomet e këtyre elementeve?

104. Duke përdorur rregullin e Hundit, shpërndani elektronet në orbita që korrespondojnë me gjendjen më të lartë energjetike të atomeve: fosfor, alumin, silic, squfur.

105. Cilat orbitale të një atomi mbushen së pari me elektrone: 4d apo 5s, 6s apo 5p? Pse? Shkruani formulën elektronike të atomit të elementit me numër atomik 104.

106. Pse uji ka T anormalisht të lartë pl dhe Tbp në krahasim me përbërjet e hidrogjenit me p-elementet e tjerë të grupit VI të tabelës së D.I. Mendeleev?

107. Çfarë është energjia e jonizimit? Në cilat njësi shprehet? Si ndryshon aktiviteti reduktues i elementeve s dhe p në grupet e sistemit periodik me rritjen e numrit serik? Pse?

108. Cila lidhje kovalente quhet polare? Cila është masa sasiore e polaritetit të një lidhje kovalente? Bazuar në vlerat e elektronegativitetit të atomeve të elementeve përkatëse, përcaktoni se cila nga lidhjet: HI, HCl, BrF është më polare. (EO: H=2.1; Cl=3.0; I=2.2; Br=2.7, F=4.0)

109. Njehsoni shkallën e jonikitetit të lidhjeve në molekulat CBr4, CaC2, CO, B4 C.

më i vogël? (OE: C=2.5; Br=2.8; O=3.5; Ca=1.0; B=2.0)

110. Sa elektrone të paçiftuara ka një atom klori në gjendje normale dhe të ngacmuar? Shpërndani këto elektrone midis qelizave kuantike. Cila është valenca e klorit për shkak të elektroneve të paçiftuara?

111. Si quhet lidhja kovalenteσ-lidhja dhe çfarë-lidhja π? Merrni një shembull të strukturës së një molekule oksigjeni.

112. Si do të ndryshojë jonikiteti i lidhjes kimike në fluoride të elementeve të periudhës së tretë të sistemit periodik me një rritje të but-

masë elementi? (EO: Na=1.0; Mg=1.2; Al=1.5; Si=1.7; P=2.1; S=2.5; Cl=3.0; F=4.0)

113. Cila lidhje kimike quhet lidhje hidrogjeni? Ndërmjet

Cilat molekula e formojnë atë? Pse H2 O dhe HF, duke pasur më pak masë molare, shkrihet dhe zihet për më shumë temperaturat e larta sesa homologët e tyre?

114. Shpërndani elektronet e atomit të karbonit në qeliza kuantike. Sa elektrone të paçiftuara mund të ketë një atom karboni në gjendje normale dhe të ngacmuar? Cila është valenca e karbonit në këtë rast?

115. Shpërndani elektronet e atomit të klorit mbi qelizat kuantike. Sa elektrone të paçiftuara mund të ketë një atom klori

në gjendjet normale dhe të emocionuara? Cila është valenca e klorit në këtë rast?

116. Shpërndani elektronet e atomit të fosforit në qelizat kuantike. Sa elektrone të paçiftuara mund të ketë një atom fosfori në gjendje normale dhe të ngacmuar?

117. Cili nga elementët - kalciumi apo zinku - ka veti metalike më të theksuara? Arsyetoni përgjigjen tuaj në bazë të analizës së formulave elektronike të Ca dhe Zn.

118. Çfarë është afiniteti i elektroneve? Në cilat njësi shprehet? Si do të ndryshojë aktiviteti oksidativ i atomeve në një periudhë dhe në një grup të sistemit periodik me një rritje të numrit serik. Arsyetoni përgjigjen tuaj me strukturën e atomit të elementit përkatës.

119. Shpërndani elektronet e atomit të azotit dhe fosforit në qelizat kuantike. Shpjegoni pse gjendja pesëvalente është e pamundur për azotin, por e mundur për fosforin.

Pra, secili nga katër numrat kuantikë është "përgjegjës" për një aspekt të caktuar të karakteristikave të gjendjes elektronike. Grupi i të katër numrave kuantikë bën të mundur karakterizimin e plotë të gjendjes së një elektroni në një atom nga këndvështrimi i një modeli mekanik kuantik.

1.7. qelizat kuantike

Ekziston një shënim shumë i thjeshtë dhe i qartë në të cilin është zakon të simbolizohet çdo orbitale nga një qelizë (e ashtuquajtura qelizë kuantike) (Fig. 1.5.), dhe vlerat e numrit kuantik spin janë

përputhje me drejtimin e shigjetës: (ms = +½ ),↓ (ms = -½ ).

Sipas rregullit të Hundit (parimi i shumëfishimit maksimal)

vlera absolute e numrit total të spinit të elektroneve të një nënniveli të caktuar energjetik duhet të jetë maksimale.

s-nënnivel

p-nënniveli

d-nënniveli

f-nënnivel

Oriz. 1.5. qelizat kuantike

Me fjalë të tjera, në gjendja bazë e atomit(një gjendje e tillë korrespondon me energjinë e saj minimale) numri maksimal i qelizave kuantike duhet të jetë i zënë nga elektronet, prandaj, kur ndërtohet një skemë për shpërndarjen e elektroneve mbi qelizat kuantike, së pari duhet vendosur një elektron në secilën prej tyre (rrotullimet e të gjithëve elektronet e një nënniveli të caktuar duhet të jenë

paralel), dhe vetëm pasi elektronet e vetme mbushin të gjitha qelizat, një elektron i dytë me një spin antiparalel vendoset në to.

Për shembull, shpërndarja e vetme e saktë e katër elektroneve për nënnivel të energjisë d është si vijon:

d-nënniveli

sepse është në këtë rast që numri total i rrotullimit arrin vlerën e tij maksimale: +½ +½ +½ +½ = +4/2.

Elektronet me të njëjtat vlera të numrit kuantik ms (d.m.th. elektronet me rrotullime paralele) quhen të paçiftuara. Janë këto elektrone që luajnë një rol vendimtar në formimin e një lidhjeje kimike midis atomeve, duke përcaktuar gjendjet e tyre të valencës.

Nëse numri i elektroneve tejkalon numrin e qelizave kuantike, atëherë gjetja e elektroneve në të njëjtën qelizë kuantike është e mundur vetëm nëse vlerat e numrave kuantikë spin të këtyre elektroneve janë të kundërta (elektrone të tilla me rrotullime antiparalele quhen të çiftëzuara). Për shembull, shtatë elektrone mbushin qelizat e gjendjes d si më poshtë:

d-nënniveli

Kur një atom merr energji shtesë, ai kalon nga kryesore në gjendje e ngacmuar. Në këtë rast, elektronet nga orbitalet e mbushura plotësisht lëvizin në orbitalet vakante të të njëjtit nënnivel energjetik. Numri i elektroneve të paçiftuara rritet dhe mundësitë e valencës së atomit ndryshojnë.

Nga parimi Pauli rrjedh se në të njëjtën qelizë kuantike (numrat kuantikë n, ℓ, mℓ për elektrone të tillë tashmë përkojnë) mund të ketë një maksimum prej dy elektronesh me vlera të kundërta të rrotullimit.

numri kuantik ms . Kjo ju lejon të vendosni kapacitetin maksimal të çdo nënniveli të energjisë (Fig. 1.6.).

Oriz. 1.6. Kapaciteti maksimal i nënniveleve të energjisë

Pra, çdo nënnivel energjetik ka kufizime në numrin e elektroneve që e mbushin atë.

1.8. Formulat elektronike të atomeve

Të paraqesësh strukturën elektronike të një atomi me shumë elektron do të thotë në formë të kushtëzuar të japësh shpërndarjen e elektroneve të këtij atomi mbi nivelet dhe nënnivelet e energjisë, d.m.th. bëjnë të ashtuquajturat formula elektronike e një atomi. Një formulë elektronike është një lloj shifrimi i bazuar në numrat kuantikë. Formula elektronike e një atomi është ndërtuar nga blloqe të formës:

nℓx,

ku: n është numri kuantik kryesor (numri i nivelit të energjisë, vlera e tij tregohet me numrat 1,2,3, 4,5,...), ℓ është numri kuantik orbital (vlera e tij tregohet nga shkronja përkatëse latine s, p, d, f), x është numri i elektroneve në një gjendje të caktuar kuantike.

Për shembull, hyrja 4d7 do të thotë se shtatë elektrone zënë nivelin e katërt të energjisë, nënnivelin d, d.m.th. për këto shtatë elektrone n=4 dhe ℓ=2.

Formula elektronike e një atomi përpilohet për gjendjen e tij bazë, d.m.th. për gjendjen që korrespondon me energjinë minimale. Gjatë përpilimit të formulave elektronike, nënnivelet e energjisë duhet të plotësohen sipas radhës së rritjes së tyre të energjisë, nënnivelet më të ulëta të energjisë plotësohen gjithmonë së pari (parimi i energjisë më të vogël).

Energjia e nënniveleve rritet në përputhje me rritjen e vlerës totale të numrave kuantikë n + ℓ, dhe në rastin e barazisë së tyre, së pari plotësohet nënniveli me vlerë më të vogël n.

Rendi i mbushjes është i lehtë për t'u nxjerrë nga diagrami i paraqitur në fig. 1.7.

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6P, 7s, 5f,...

Oriz. 1.7. Diagrami i nënniveleve të energjisë

Në këtë diagram, nënnivelet e energjisë të secilit prej shtatë niveleve janë shkruar në një kolonë. Kur lëvizni nga e djathta në të majtë përgjatë diagonales së këtij diagrami, ju merrni rendin në të cilin duhet të plotësoni nënnivelet e energjisë me elektrone kur përpiloni formulat elektronike të atomeve.

Duke marrë parasysh rregullsitë e diskutuara më sipër, formulat elektronike të atomeve të aluminit (elementi numër 13, një atom përmban 13 elektrone) dhe skandiumit (elementi numër 21, një atom përmban 21 elektrone) mund të përfaqësohen si:

13 Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

21 Sc 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 ose 21 Sc 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2,

nëse thjesht formalisht lidhin së bashku nënnivelet e nivelit të tretë të energjisë.

Formulat elektronike të atomeve multielektronike mund të paraqiten në më shumë formë e shkurtër, duke pasur parasysh se predha të ndërtuara plotësisht karakterizojnë gjendjen elektronike të gazeve fisnike - elemente që plotësojnë çdo periudhë të sistemit periodik të D. I. Mendeleev:

Ai (1s2),

Ne (1s2 2s2 2p6),

Ar (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6),

Kr (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 ),

Xe (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 ),

Rn (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 ).

Prandaj, në formulat elektronike, mund të tregoni simbolin e gazit fisnik përkatës në kllapa katrore, dhe më pas të jepni shpërndarjen

përcaktimi i atyre elektroneve të një atomi, numri i të cilëve e kalon numrin e elektroneve në atomin e këtij gazi fisnik. Për formulat e plota elektronike të aluminit dhe skadiumit të diskutuara më sipër, një modifikim i tillë jep rezultatin e mëposhtëm:

13 Al 3s2 3p1

21 Sc 3d1 4s2

Elektronet e nivelit të jashtëm (të fundit) të energjisë dhe, si rregull, niveli para-jashtëm (i parafundit) i nënnivelit d, nëse nuk është ndërtuar

në tërësi, i thirrur elektronet e valencës.

Pra, Al konsiderohen elektronet valente 3s2 3p1 , dhe Sc - 3d1 4s2 .

Së bashku me formulat elektronike të atomeve, të ashtuquajturat grafika elektronike formula të bazuara në konceptet e qelizave kuantike të diskutuara më sipër. Në këtë rast, çdo nënnivel energjetik përfaqësohet nga një grup qelizash kuantike përkatëse, të cilat janë të mbushura me elektrone sipas kërkesave të parimit Pauli dhe rregullit të Hundit.

Për shembull, formulat elektron-grafike të atomeve të aluminit dhe skandiumit duken kështu:

Detyra 66.
Sa elektrone të paçiftuara ka një atom klori në gjendje normale dhe të ngacmuar? Shpërndani këto elektrone midis qelizave kuantike. Cila është valenca e klorit për shkak të elektroneve të paçiftuara?
Zgjidhja:
Shpërndarja e elektroneve të nivelit të jashtëm të energjisë … 3s 2 3p 5 (duke marrë parasysh rregullin e Hundit 3s 2 3p x 2 3p y 2 3p z 1) për qelizat kuantike ka formën:
a) Mbushja e nivelit të jashtëm të energjisë së atomit të klorit në gjendjen bazë:

spinvalencë) e një atomi karboni është 1.

b) Mbushja e nivelit të energjisë së jashtme të atomit të klorit në gjendje të ngacmuar me kalimin e një elektroni 3py në nënnivelin d:

(spinvalencë) e një atomi karboni është 3.

c) Mbushja e nivelit të energjisë së jashtme të atomit të klorit në gjendje të ngacmuar me kalimin e një elektroni 3py- dhe një 3px-elektroni në nënnivelin d:

Në këtë gjendje, valenca ( spinvalencë) e një atomi karboni është 5.

d) Mbushja e nivelit të energjisë së jashtme të atomit të klorit në gjendje të ngacmuar me kalimin e një elektroni 3py-, një 3px- dhe një s-elektroni në nënnivelin d:

Në këtë gjendje, valenca (spivalencë) e një atomi karboni është 7.

Plotësimi i nivelit të jashtëm energjetik të një atomi

Problemi 67.
Shpërndani elektronet e atomit të squfurit në qeliza kuantike. Sa elektrone të paçiftuara kanë atomet e tij në gjendje normale dhe të ngacmuar? Cila është valenca e squfurit për shkak të elektroneve të paçiftuara?
Zgjidhja:
Shpërndarja e elektroneve të nivelit të jashtëm të energjisë së atomit të squfurit … 3s 2 3p 4 (duke marrë parasysh rregullin Hund 3s 2 3p x 2 3p y 1 3p z 1) mbi qelizat kuantike ka formën:

a) Mbushja e nivelit të energjisë së jashtme të atomit të squfurit në gjendjen bazë:

Në këtë gjendje, valenca ( spinvalencë) e një atomi squfuri është 2.

b) Mbushja e nivelit të jashtëm të energjisë së atomit të squfurit në gjendje të ngacmuar gjatë kalimit të një elektroni 3py në nënnivelin d:

Në këtë gjendje, valenca (spivalencë) e një atomi squfuri është 4.

c) Mbushja e nivelit të energjisë së jashtme të atomit të squfurit në një gjendje të ngacmuar gjatë kalimit të një 3p y - dhe një s-elektroni në nënnivelin d:

Në këtë gjendje, valenca (spivalencë) e një atomi squfuri është 6.

Momenti elektrik i dipolit

Problemi 68.
Ajo që quhet moment elektrik dipol? Cila nga molekulat HCI, HBr, HI ka momentin më të madh të dipolit? Pse?
Zgjidhja:
Një lidhje kovalente e formuar nga atome të ndryshme quhet lidhje polare. Për shembull, H - Cl; qendra e gravitetit ngarkesë negative(e lidhur me elektronet) nuk përkon me qendrën e gravitetit ngarkesë pozitive(e lidhur me ngarkesën e bërthamës së një atomi). Dendësia e elektroneve të elektroneve të zakonshme zhvendoset në një nga atomet, i cili ka një vlerë më të madhe elektronegativiteti, në një masë më të madhe. Në H:Cl, çifti elektronik i përbashkët është i njëanshëm drejt atomit më elektronegativ të klorit. Polariteti i lidhjes matet me momentin e dipolit (), i cili është prodhimi i gjatësisë së dipolit (l) - distanca ndërmjet dy ngarkesave të barabarta dhe të kundërta +g dhe -g me vlerën absolute të ngarkesës: . Momenti dipol është një sasi vektoriale dhe drejtohet përgjatë boshtit të dipolit nga një ngarkesë negative në një pozitive. Momenti i dipolit të lidhjes jep informacion të vlefshëm për sjelljen e molekulës në tërësi. Ajo shërben si një masë sasiore e polaritetit të saj. Sa më polare të jetë molekula, aq më shumë çifti elektronik i përbashkët zhvendoset në një nga atomet, d.m.th., aq më të larta janë ngarkesat efektive të atomeve dhe aq më e gjatë gjatësia e dipolit l. Prandaj, në një seri molekulash të ndërtuara në mënyrë të ngjashme, momenti i dipolit rritet ndërsa diferenca në elektronegativitetin e atomeve që formojnë molekulën rritet. Për shembull, momentet e dipolit në serinë HCI - HBr - HI do të ulen, gjë që shoqërohet me një ulje të ndryshimit në elektronegativitetin e atomeve pas kalimit nga HCI, HBr, HI. Prandaj, molekula HCI ka momentin më të madh të dipolit. Momentet dipole HCI, HBr, HI janë përkatësisht të barabarta me 1.04; 0,79; 0,38 D. Momentet dipole të molekulave zakonisht maten në debyes (D)*: 1D = 3,33 . 10-30 C . m.

Grilat kristalore jonike, atomike, molekulare, metalike

Detyra 69.
Cilat struktura kristalore quhen jonike, atomike, molekulare dhe metalike? Kristalet e çfarë substancash - diamant, klorur natriumi, dioksid karboni, zink - kanë këto struktura?
Zgjidhja:
a) Struktura kristalore, në nyjet e së cilës ka anione dhe katione, quhet jonike. Distancat midis joneve të ngarkuar në mënyrë të kundërt janë më të vogla se distancat midis joneve të ngjashme, pra elektrostatike forcat e tërheqjes ndërionike mbizotërojnë mbi forcat refuzuese. Pra forcat elektrostatike nuk kanë as ngopje dhe as drejtim. Çdo jon ndërvepron jo vetëm me jonet e mjedisit të tij të afërt, por edhe me të gjithë jonet e tjera të kristalit. Tarifat efektive ka gjithmonë më shumë jone në kristalet me një rrjetë kristalore jonike, kështu që ndërveprimi i Kulombit mbetet i fortë dhe krijon një alternim të renditur rreptësisht të kationeve dhe anioneve në hapësirë, d.m.th., një rrjetë jonike. Ndër rrjetat kristalore jonike është rrjeta NaCl. Në një kristal NaCl, tetë jone klorur formojnë tetë kulmet e një kubi dhe gjashtë jone të tjerë klorur shtrihen në qendrat e gjashtë faqeve të këtij kubi. Kështu, jonet e klorurit formojnë një rrjetë kubike të përqendruar në fytyrë. Kationet më të vogla të natriumit zënë zbrazëti oktaedrale në rrjetën e formuar nga jonet e klorurit. Rrjeta e formuar nga kationet e natriumit është gjithashtu kub me qendër në fytyrë. Në këtë rrjetë kristalore, çdo kation natriumi është i rrethuar nga gjashtë jone klorur, dhe çdo jon kloruri është i rrethuar nga gjashtë katione natriumi, d.m.th., numri i koordinimit të të dy joneve është gjashtë.

b) Struktura kristalore atomike është një kristal, në nyjet e rrjetës së të cilit ka atome. Lidhja në kristale të tilla është thjesht kovalente. Për shembull, në diamant, çdo atom karboni ka katër lidhje dhe është i rrethuar në mënyrë katërkëndore nga katër atome të njëjta të karbonit. Karboni në diamant është në një gjendje hibridizimi sp 3, prandaj të gjitha lidhjet midis atomeve në diamant janë të njëjta (gjatësia e lidhjes është 154 pm), dhe këndi midis atomeve është 109.5 0. Çdo atom karboni është i lidhur me katër të tjerë.

c) Strukturat kristalore, në vendet e rrjetës së të cilave ka molekula, quhen kristale molekulare. Tërheqja e ndërsjellë në këto kristale midis molekulave është për shkak të ose të dobët forcat van der vals, ose lidhje hidrogjenore, të cilat janë shumë më të dobëta se forcat që veprojnë në kristalet jonike, atomike dhe metalike. Kështu, në vendet e CO 2 kristalor ( "akull i thatë") përmban molekula CO 2, të cilat janë të paketuara dendur në një rrjetë kristalore me në qendër fytyrën. Ndërmjet molekulave të CO 2 në aktin kristal forcat van der vals.

d) Struktura kristalore metalike është një rrjetë e tillë, njësia strukturore e së cilës është një atom. Në rrjetat kubike, çdo atom është i rrethuar nga tetë atome të tjera (rrjeta kubike me qendër trupin), dhe në të tjerat nga dymbëdhjetë (rrjeta gjashtëkëndore). Kështu, çdo atom mund të formojë 8 ose 12 lidhje me fqinjët e tij të menjëhershëm, zakonisht duke pasur një numër të vogël elektronesh valente për këtë. Në këto kushte, atje numër i madh orbitale shumëqendrore me një numër të vogël elektronesh mbi to. Orbitalet mbulojnë një numër të konsiderueshëm atomesh, ato janë të delokalizuara. Elektronet në këto orbitale ndahen nga shumë atome në të njëjtën kohë.

Kështu, rrjetat kristalore të metaleve formohen nga katione të ngarkuara pozitivisht dhe "zhyten" në gazin elektronik. Elektronet e valencës brenda metali metalik lëvizin pothuajse lirshëm. E-gazi kompenson forcat e zmbrapsjes elektrostatike jone pozitive dhe është arsyeja e qëndrueshmërisë, forcës së gjendjes metalike. Përqendrimi i elektroneve të lira në gazin elektronik të metaleve është 10 22 - 10 23 elektrone për 1 cm 3. Zinku, si një metal, gjithashtu ka një strukturë kristalore metalike.

Metoda e lidhjes së valencës (BC)

Detyra 70.
Si e shpjegon metoda e lidhjeve valente (BC) strukturën këndore të molekulës H 2 S dhe strukturën lineare të molekulës CO 2?
Zgjidhja:
a) Squfuri në gjendjen bazë ka dy p-elektrone të paçiftuara (3s 2 3p x 2 3p y 1 3p z 1). Për shkak të zmbrapsjes elektrostatike, dy retë p-elektronike janë gjithmonë pingul me njëra-tjetrën. Kur formohet një molekulë H 2 S, dy retë p të një atomi squfuri mbivendosen me s-retë e atomeve të hidrogjenit, duke formuar dy lidhje kovalente, këndi ndërmjet të cilave është afër 900 (Fig. 1.), i cili është në gjendje të mirë. marrëveshje me marrëveshje reciproke dy orbitale p. e zënë nga elektrone të paçiftëzuara.

Fig. 1. Skema e mbivendosjes së reve elektronike në molekula
komponimet e hidrogjenit me squfur, selen, telur.

Kështu, molekula H 2 S ka një strukturë këndore, e cila mund të përfaqësohet me formulën strukturore:

b) Karboni në gjendjen bazë ka dy p-elektrone të paçiftuara (2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 0 ). Për shkak të zmbrapsjes elektrostatike, dy retë p-elektronike janë gjithmonë të vendosura pingul me njëra-tjetrën, d.m.th., karboni në gjendjen bazë mund të jetë dyvalent. molekula CO 2 përmban dy atome oksigjen për atom karboni, d.m.th. karboni me dy atome oksigjeni është i lidhur përmes katër lidhje kovalente. Është vërtetuar se CO 2 ka një strukturë lineare. Kjo formë e molekulës CO 2 Kjo shpjegohet me faktin se atomi i karbonit ka dy orbitale sp-hibride dhe dy orbitale johibride. Të gjithë ata mbivendosen me p-orbitalet e atomeve të oksigjenit. Në këtë rast, dy orbitale sp-hibride japin dy lidhje me orbitalet p të çdo atomi të oksigjenit, këndi ndërmjet të cilave është 1800 (Fig. 2.). Dy p-orbitalet e pahibridizuara të atomit të karbonit japin dy orbitale p të secilit atom oksigjeni me dy lidhje të vendosura në rrafshe pingul me njëri-tjetrin.

Oriz. 2. Molekula triatomike CO 2.

Formula strukturore CO 2 duket si: