tahtlar AO'ya benzer. Ayrıca elektron veya atomik orbitaller olarak da adlandırılırlar. Elektron bulutu dört kuantum sayısıyla (n, l, ms) karakterize edilir.Bu kuantum sayıları fi ile ilişkilidir.

elektronun fiziksel özellikleri ve n sayısı (ana kuantum sayısı) elektronun enerji (kuantum) seviyesini karakterize eder; sayı l (yörünge) - momentum anı (enerji alt seviyesi); sayı (manyetik) - manyetik moment; ms - dönüş. Döndürmek

Bir elektron, kendi ekseni etrafında döndürülerek oluşturulur. Bir atomdaki elektronlar en az bir kuantum sayısına göre farklılık göstermelidir (Pauli ilkesi), bu nedenle AO'da spinlerinde farklılık gösteren ikiden fazla elektron olamaz (mS = + 1/2) Tablo 1 değerleri gösterir ve gösterim Kuantum sayıları, ayrıca ilgili enerji seviyesi ve alt seviyedeki elektronların sayısı.

Tablo 1 Kuantum sayılarının anlamı ve azami sayı elektronlar

kuantum seviyeleri ve alt seviyeleri.

Örnek 2. Seri numarası 15 ve 22 olan elementlerin atomlarının elektronik formüllerini oluşturun. Kuantum (enerji) hücrelerinde elektronların dağılımını gösterin.

Çözüm. Elektronik formüller, bir atomdaki elektronların enerji seviyelerine, alt seviyelere (atom-

yörüngeler). Elektronik konfigürasyon, nlx sembol grupları ile gösterilir, burada n, ana kuantum sayısıdır, l, yörünge kuantum sayısıdır (bunun yerine, karşılık gelen harf ataması belirtilir - s, p, d, f), x sayısıdır Belirli bir alt seviyedeki elektronlar.

Bu durumda, elektronun daha önce en düşük enerjiye sahip olduğu enerji alt seviyesini işgal ettiği, yani. daha küçük toplam n+l (Klechkovsky'nin kuralı I).

Alt seviyelerin toplamları n + l ise, o zaman önce “n” eksiği olan alt seviye doldurulur (Klechkovsky'nin II kuralı).

Doldurma enerjisi seviyelerinin ve alt seviyelerinin sırası aşağıdaki gibidir:

Bir elementin atomundaki elektron sayısı, Mendeleev tablosundaki seri numarasına eşit olduğundan, I6 (kükürt) ve 22 (titanyum) elementler için elektronik formüller şöyle görünür:

Bir atomun elektronik yapısı, şematik bir temsil olan kuantum (enerji) hücrelerinde elektron düzenleri şeklinde de gösterilebilir. atomik yörüngeler(AO). Kuantum hücresi dikdörtgen olarak belirlenir.

ka □ ve bu hücrelerdeki elektronlar oklarla gösterilir. Her kuantum hücresi, zıt spinli ikiden fazla elektron içerebilir. Belirli bir alt seviyenin orbitalleri, önce aynı spinlere sahip bir elektron ve daha sonra zıt spinlere sahip ikinci elektron tarafından doldurulur (Hund kuralı).

Elektron yerleştirme seçeneklerinden biri: s

Örnek 3. Fosfor normal ve uyarılmış durumlarda eşleşmemiş elektronlardan dolayı hangi değerlik gösterebilir?

Çözüm. Dış elektron dağılımı enerji seviyesi fosfor...

Fosfor atomlarının serbest d orbitalleri vardır, bu nedenle bir 3 s elektronunun 3d durumuna geçmesi mümkündür:

Bu nedenle, normal durumda fosforun değeri üç ve uyarılmış durumda - beştir.

Örnek 4. Elektronegatiflik nedir? Potasyum siyanür (KCN) molekülündeki bağlardan hangisi yüksek oranda iyoniklik ile karakterize edilir?

Çözüm. Elektronegatiflik (EO), atomların oluşum sırasında diğer atomlardan elektron çekme yeteneğini karakterize eder. Kimyasal bağ. EO, iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisi toplamının yarısına eşittir. Genellikle göreceli EO değerleri kullanılır, yani. bu elementin EO'sunun değeri koşullu olarak 1 olarak alınan lityumun EO'suna oranları. Örneğin, flor, oksijen, nitrojen ve potasyumun nispi EO'su sırasıyla 4.0'dır; 3.5; 3.0; 0.8. Göreceli EC değerleri bir tabloda özetlenmiştir (Tablo Polin-

Ha). Bağlanan atomların bağıl ER'lerindeki fark ne kadar büyükse, aralarındaki bağın iyonikliği o kadar büyük olur. Potasyum siyanürde iki bağ vardır:

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

Bu, K-C bağının büyük bir iyoniklik yüzdesine sahip olduğu anlamına gelir.

TEST SORULARI

41. Radon Rn elementinin yörüngelerinin elektronlarla dolu olduğu diziyi yazın (seri numarası 86). İle

42. Neden, azot ve fosfor, oksijen ve kükürt, flor ve klor atomlarının harici elektronik seviyesinin aynı konfigürasyonuyla, bu çiftlerin elementleri değerlik yeteneklerinde farklılık gösterir?

43. Bileşiklerde hangi bağlar (iyonik, kovalent polar olmayan, polar) gerçekleştirilir: fosforik asit, klor, kükürt dioksit, sodyum klorür, hidrojen klorür?

İle Bu element hangi aileye aittir?

46. HOCl molekülündeki iki bağdan hangisi en yüksek iyonikliğe sahiptir? Cevabınızı bir hesaplama ile destekleyin. (EO: H=2.1; O=3.5; Cl=3.0).

47. Potasyum tiyosiyanat KSCN'deki üç bağdan hangisi daha iyoniktir? Cevabınızı bir hesaplama ile destekleyin. (EO: K=0.8; C=2.5; N=3.0; S=2.5).

48. Bir antimon atomu uyarılmamış ve uyarılmış durumlarda hangi değerlik gösterebilir?

49. Uyarılmamış durumdaki elementleri, dış seviyenin aşağıdaki yapılarına sahip olan atomlar:

50. Elektronegatifliğin büyüklüklerine dayanarak, atomların kabul etme yeteneğinin nasıl olduğunu gösterin.

elektronların annesi. (EO: F=4.0; Cl=3.0; Br=2.8; I=2.2)

51. Seri numarası 59, 69, 93, 98 olan elementlerin atomlarında kaç tane serbest f-orbital bulunur? Hund kuralını kullanarak, elektronları bu elementlerin atomları için orbitaller arasında dağıtın.

52. California elementinin yörüngelerinin elektronlarla dolu olduğu diziyi yazın (seri numarası 98). Bu element hangi aileye aittir?

53. Uyarılmamış atomlarda dış seviyelerin elektron dağılımı şemalarında hangi hatalar yapılır? Hataları ortadan kaldırın.

54. Hangi değerlik (maksimum) olabilir?

55. Doldurulma sırasını yazın

altın elementinin yörünge elektronları (seri numarası 79). Bu element hangi aileye aittir?

56. Hangi bağlar, δ- veyaπ-, hidrojen, flor, hidrojen klorür, oksijen, karbondioksit moleküllerinde oluşur?

58. Silisyum, uyarılmamış ve uyarılmış durumlarda hangi değerlik gösterebilir?

59. Doldurulma sırasını yazın

kurşun elementinin yörüngesinin elektronları (seri numarası 82). Bu element hangi aileye aittir?

60. s-, p-, d- ve f- alt düzeylerindeki maksimum elektron sayısını hesaplayın.

61. 1., 2., 3. ve 4. enerji seviyelerindeki maksimum elektron sayısını hesaplayın.

62. Aşağıdaki elektron durumlarını dört kuantum sayısı ile karakterize edin:

en yüksek iyoniklik, bağlayıcı elektron bulutu atomlardan hangisine doğru kaymıştır? (EÖ:

Ge=1.8; S=2.5).

64. Bir selenyum atomu uyarılmamış ve uyarılmış durumlarda hangi değerlik durumlarını sergileyebilir?

65. Doldurulma sırasını yazın

İle Bu element hangi aileye aittir?

66. Moleküllerde bağ oluşumunda kaç elektron çifti bulunur: brom, oksijen, nitrojen ve su?

67. Aşağıdaki elektron durumlarını dört kuantum sayısı ile karakterize edin (her elektron için):

68. Bir silikon atomu, uyarılmamış ve uyarılmış durumlarda hangi değerlik gösterebilir?

69. Flor ve klorun aynı özelliklere sahip olması nasıl açıklanabilir? elektronik konfigürasyon s Atomların dış elektronik seviyesinin 2 p5'i farklı değerler gösterebilir: flor - 1, klor -

70. Atom çekirdeğinin yüklerinde art arda bir artış olan elementlerin özelliklerindeki periyodiklik nasıl açıklanır?

71. Neden kükürt ve oksijen, elektronik analoglar (lar) 2 p4) farklı değerler sergiler: oksijen - sadece 2 ve kükürt

– 2, 4, 6?

72. Platin elementinin yörüngelerinin elektronlarla doldurulduğu sırayı yazın (seri numarası 78).

73. Hund kuralını kullanarak, seri numaraları 21, 35, 37, 52 olan atomlar için en düşük enerji durumuna karşılık gelen elektronları orbitallere dağıtın.

74. Bir klor atomu, uyarılmamış ve uyarılmış durumlarda hangi değerlik gösterebilir?

75. Tantal elementi Ta'nın (seri numarası 73) yörüngelerinin elektronlarla dolu olduğu diziyi yazın. Bu element hangi aileye aittir?

76. Tellür hangi değeri gösterir (seri numarası 52)

içinde normal ve heyecanlı haller?

77. Aşağıdaki elektron durumlarını dört kuantum sayısı ile karakterize edin (her elektron için):

78. Bir bizmut atomu, uyarılmamış ve uyarılmış durumlarda hangi değerlik gösterebilir?

79. W tungsten elementinin yörüngelerinin elektronlarla doldurulduğu sırayı yazın (seri numarası 74). Bu element hangi aileye aittir?

80. Maddelerde hangi kimyasal bağlar (iyonik, kovalent polar, polar olmayan) gerçekleştirilir: hidrojen florür HF, rubidyum florür RbF, etan, karbondioksit, sülfürik asit, asit

cins, hidrojen, sodyum klorür 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. Hangi alt seviye önce elektronlarla doldurulur: 7s, 6p

82. Eğer bağlantılardan herhangi biri-σ- veya -π-, bir hidrokarbon molekülündeki karbon atomlarını döndürmek zor mu?

83. Bir atomun sergileyebileceği maksimum değer nedir?

84. Mendelevyum elementi Md'nin (seri numarası 101) orbitallerinin elektronlarla dolu olduğu diziyi yazın.

İle Bu element hangi aileye aittir?

85. Su moleküllerinin hidrojen bağları oluşturma yeteneği göz önüne alındığında, buzun yoğunluğunun neden sıvı suyunkinden daha az olduğunu açıklayın?

86. Elementlerin elektronegatifliğinin değeri göz önüne alındığında, II. periyot elementlerinin klorür dizisindeki hangi bağın en fazla olduğunu değerlendirin ve

en az polar olan: 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. Bizmut Bi elementinin yörüngelerinin elektronlarla dolu olduğu diziyi yazın (seri numarası 83). Bu element hangi aileye aittir?

88. 1s elektronik yapıya sahip bir atom için 2 2s2 2p3 sığdır

normal durumda bir elektron nefesi.

89. Aşağıdaki elektron durumlarını dört kuantum sayısıyla (her elektron için) karakterize edin:

2 ↓ ↓ ↓ ↓

90. Astatin elementi At'ın (seri numarası 85) orbitallerinin elektronlarla dolu olduğu diziyi yazın. Bu element hangi aileye aittir?

91. Fulminant asit HOCN molekülündeki üç bağdan hangisi en yüksek iyoniklik yüzdesine sahiptir? Cevabınızı onaylayın

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

92. Periyodik sistemin üçüncü periyodundaki elementlerin florürlerindeki kimyasal bağın iyonikliği, element sayısının artmasıyla nasıl değişecek?

93. Bir manganez atomunun maksimum değeri nedir?

94. Doldurulma sırasını yazın

İle Bu element hangi aileye aittir?

95. Bileşiklerde hangi bağlar (iyonik, kovalent polar, polar olmayan) gerçekleştirilir: oksijen, hidrojen bromür, etan,

potasyum florür, nitrojen dioksit? (EO: O=3.5; H=2.1; Br=2.8; C=2.5; F=4.0; K=0.8; N=3.0)

96. Seri numarası 16 ve 26 olan elementlerin atomlarının elektronik formüllerini yazınız. Bu atomların elektronlarını kuantum hücreleri. Bu öğelerin her biri hangi elektronik aileye aittir?

97. Aşağıdaki bağlantılardan hangisiçoğu-

iyonik daha yakın? (EO: Cs=0.86; Cl=3.0; Ca=1.0; S=2.5; Ba=0.97; F=4.0)

98. Seri numarası 25 ve 34 olan elementlerin atomlarının elektronik formüllerini yazınız. Bu elementlerin her biri hangi elektronik aileye aittir? Bu atomların elektronlarını kuantum hücreleri arasında dağıtın.

99. Atom numarası 79 olan elementin atomunun elektronik formülünü yazınız.

100. Seri numarası 50 ve 79 olan elementlerin atomlarının elektronik formüllerini, ikincisinin 5d-alt seviyede bir 6s-elektronun "arızasına" sahip olduğunu dikkate alarak yapın. Bu öğelerin her biri hangi elektronik aileye aittir?

101. Pauli ilkesi nedir? üzerinde olabilir mi p-7 veya d-12 elektronlarının bir alt seviyesi mi? Neden? Niye? Seri numarası 52 olan bir elementin atomunun elektronik formülünü oluşturun ve değerlik elektronlarını belirtin.

102. Manyetik kaç ve hangi değerlere sahip olabilir?

yörünge numarası l = 0, 1, 2 ve 3 olan kuantum sayısı ml? Periyodik sistemdeki hangi elementlere s-, p-, d- ve f-elementleri denir? Örnekler ver.

103. Seri numarası 21 ve 23 olan elementlerin atomlarının elektronik formüllerini yazınız. Bu elementlerin atomlarındaki d-orbitalleri?

104. Hund kuralını kullanarak, elektronları atomların en yüksek enerji durumuna karşılık gelen yörüngelere dağıtın: fosfor, alüminyum, silikon, kükürt.

105. Bir atomun hangi orbitalleri önce elektronlarla doldurulur: 4d veya 5s,6s veya 5p? Neden? Niye? Atom numarası 104 olan elementin atomunun elektronik formülünü yazın.

106. Su neden anormal derecede yüksek T'ye sahiptir? pl ve Tbp, D.I. Mendeleev tablosunun VI grubunun diğer p-elementleri ile hidrojen bileşikleri ile karşılaştırıldığında?

107. iyonlaşma enerjisi nedir? Hangi birimlerde ifade edilir? Artan seri numarası ile periyodik sistem gruplarındaki s ve p elementlerinin indirgeme aktivitesi nasıl değişir? Neden? Niye?

108. Hangi kovalent bağa polar denir? Bir kovalent bağın polaritesinin nicel ölçüsü nedir? Karşılık gelen elementlerin atomlarının elektronegatiflik değerlerine dayanarak, hangi bağların olduğunu belirleyin: HI, HCl, BrF en polar. (EO: H=2.1; Cl=3.0; I=2.2; Br=2.7, F=4.0)

109. CBr4, CaC2, CO, B4 C moleküllerindeki bağların iyoniklik derecesini hesaplayın.

daha küçük? (OE: C=2.5; Br=2.8; O=3.5; Ca=1.0; B=2.0)

110. Bir klor atomunun normal ve uyarılmış durumda kaç tane eşleşmemiş elektronu vardır? Bu elektronları kuantum hücreleri arasında dağıtın. Eşlenmemiş elektronlardan dolayı klorun değeri nedir?

111. Kovalent bağa ne denirσ-bağ ve hangi π-bağ? Bir oksijen molekülünün yapısına bir örnek alın.

112. Periyodik sistemin üçüncü periyodundaki elementlerin florürlerindeki kimyasal bağın iyonikliği, ani artışla nasıl değişecek?

eleman ölçüsü? (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. Hangi kimyasal bağa hidrojen bağı denir? Arasında

Hangi moleküller onu oluşturur? Neden H2 O ve HF, daha az molar kütle, eritin ve daha fazla kaynatın yüksek sıcaklıklar meslektaşlarından daha mı?

114. Karbon atomunun elektronlarını kuantum hücrelerine dağıtın. Bir karbon atomunun normal ve uyarılmış durumda kaç tane eşleşmemiş elektronu olabilir? Bu durumda karbonun değeri nedir?

115. Klor atomunun elektronlarını kuantum hücreleri üzerine dağıtın. Bir klor atomunun kaç tane eşleşmemiş elektronu olabilir?

içinde normal ve heyecanlı haller? Bu durumda klorun değeri nedir?

116. Fosfor atomunun elektronlarını kuantum hücrelerine dağıtın. Bir fosfor atomunun normal ve uyarılmış durumda kaç tane eşleşmemiş elektronu olabilir?

117. Elementlerden hangisi - kalsiyum veya çinko - daha belirgin metalik özelliklere sahiptir? Cevabınızı Ca ve Zn'nin elektronik formüllerinin analizine dayanarak gerekçelendirin.

118. Elektron ilgisi nedir? Hangi birimlerde ifade edilir? Atomların oksidatif aktivitesi, seri numarasındaki bir artışla periyodik sistemin bir döneminde ve bir grubunda nasıl değişecektir. Cevabınızı karşılık gelen elementin atomunun yapısına göre doğrulayın.

119. Kuantum hücrelerinde azot ve fosfor atomunun elektronlarını dağıtın. Beş değerlikli durumun azot için neden imkansız olduğunu, ancak fosfor için neden mümkün olduğunu açıklayın.

Bu nedenle, dört kuantum sayısının her biri, elektronik durumun özelliklerinin belirli bir yönünden "sorumludur". Dört kuantum sayısının tümü, bir atomdaki bir elektronun durumunu kuantum mekaniksel bir model açısından tam olarak karakterize etmeyi mümkün kılar.

1.7. kuantum hücreleri

Her yörüngeyi bir hücre (sözde kuantum hücresi) (Şekil 1.5.) ve spin kuantum sayısının değerleri

ok yönü ile eşleştirin: (ms = +½ ),↓ (ms = -½ ).

Hund kuralına göre (maksimum çokluk ilkesi)

belirli bir enerji alt seviyesindeki elektronların toplam spin sayısının mutlak değeri maksimum olmalıdır.

s-alt düzey

p-alt seviye

d-alt seviye

f-alt seviye

Pirinç. 1.5. kuantum hücreleri

Başka bir deyişle, içinde atomun temel hali(böyle bir durum minimum enerjisine karşılık gelir) maksimum kuantum hücresi sayısı elektronlar tarafından işgal edilmelidir, bu nedenle elektronları kuantum hücrelere dağıtmak için bir şema oluştururken, önce her birine bir elektron yerleştirilmelidir (tüm belirli bir alt seviyenin elektronları olmalıdır

paralel) ve yalnızca tek elektronlar tüm hücreleri doldurduktan sonra, içlerine antiparalel spinli ikinci bir elektron yerleştirilir.

Örneğin, d-enerji alt düzeyi başına dört elektronun tek doğru dağılımı şudur:

d-alt seviye

çünkü bu durumda toplam dönüş sayısı maksimum değerine ulaşır: +½ +½ +½ +½ = +4/2.

Kuantum sayısı ms ile aynı değerlere sahip elektronlara (yani paralel spinli elektronlar) eşleşmemiş denir. Atomlar arasında kimyasal bir bağın oluşumunda belirleyici bir rol oynayan ve değerlik durumlarını belirleyen bu elektronlardır.

Elektron sayısı kuantum hücrelerinin sayısını aşarsa, aynı kuantum hücresinde elektron bulmak ancak bu elektronların spin kuantum sayılarının değerleri zıtsa mümkündür (antiparalel spinlere sahip bu tür elektronlara eşleştirilmiş denir). Örneğin, yedi elektron d-durumundaki hücreleri şu şekilde doldurur:

d-alt seviye

Bir atom ek enerji aldığında, ana enerjiden diğerine geçer. heyecanlı durum. Bu durumda, tamamen dolu orbitallerden gelen elektronlar, aynı enerji alt seviyesindeki boş orbitallere hareket eder. Eşlenmemiş elektronların sayısı artar ve atomun değerlik olasılıkları değişir.

Pauli ilkesinden, aynı kuantum hücresinde (bu tür elektronlar için kuantum sayıları n, ℓ, mℓ zaten çakışmaktadır), spinin zıt değerlerine sahip maksimum iki elektron olabilir.

kuantum sayısı ms . Bu, her bir enerji alt seviyesinin maksimum kapasitesini ayarlamanıza izin verir (Şekil 1.6.).

Pirinç. 1.6. Enerji alt seviyelerinin maksimum kapasitesi

Bu nedenle, her bir enerji alt seviyesinin, onu dolduran elektron sayısı üzerinde sınırları vardır.

1.8. Atomların elektronik formülleri

Çok elektronlu bir atomun elektronik yapısını koşullu bir biçimde sunmak, bu atomun elektronlarının enerji seviyeleri ve alt seviyeleri üzerinde dağılımını vermek, yani. sözde yapmak atomun elektronik formülü. Elektronik formül, kuantum sayılarına dayalı bir tür şifredir. Bir atomun elektronik formülü, şu şekildeki bloklardan oluşur:

nℓx ,

burada: n ana kuantum sayısıdır (enerji seviyesinin sayısı, değeri 1,2,3, 4,5,... sayılarıyla gösterilir), ℓ yörünge kuantum sayısıdır (değeri karşılık gelen Latin harfi s, p, d, f), x, belirli bir kuantum durumundaki elektron sayısıdır.

Örneğin, 4d7 girişi, yedi elektronun dördüncü enerji seviyesini, d-alt seviyesini, yani. bu yedi elektron için n=4 ve ℓ=2.

Bir atomun elektronik formülü, temel durumu için derlenir, yani. minimum enerjiye karşılık gelen durum için. Elektronik formülleri derlerken, enerji alt seviyeleri, enerji büyüme sırasına göre doldurulmalıdır, her zaman önce daha düşük enerji alt seviyeleri doldurulur (en az enerji ilkesi).

Alt seviyelerin enerjisi, n + ℓ kuantum sayılarının toplam değerinin büyümesine göre büyür ve eşitlikleri durumunda, daha küçük n değerine sahip alt seviye ilk önce doldurulur.

Doldurma sırasını, Şekil l'de gösterilen diyagramdan anlamak kolaydır. 1.7.

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

Pirinç. 1.7. Enerji alt düzeylerinin diyagramı

Bu şemada, yedi seviyenin her birinin enerji alt seviyeleri bir sütuna yazılmıştır. Bu diyagramın köşegeni boyunca sağdan sola hareket ederken, atomların elektronik formüllerini derlerken enerji alt seviyelerini elektronlarla doldurmanız gereken sırayı alırsınız.

Yukarıda tartışılan düzenlilikleri dikkate alarak, alüminyum atomlarının (element numarası 13, bir atom 13 elektron içerir) ve skandiyumun (element numarası 21, bir atom 21 elektron içerir) elektronik formülleri şu şekilde temsil edilebilir:

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

21 Sık 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 veya 21 Sık 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2 ,

eğer üçüncü enerji seviyesinin alt seviyelerini tamamen resmi olarak birbirine bağlarsa.

Çok elektronlu atomların elektronik formülleri daha fazla şekilde temsil edilebilir. kısa form, tamamen yerleşik kabukların asil gazların elektronik durumunu karakterize ettiği göz önüne alındığında - D. I. Mendeleev'in periyodik sisteminin her periyodunu tamamlayan elementler:

O(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) .

Bu nedenle, elektronik formüllerde, karşılık gelen soy gazın sembolünü köşeli parantez içinde gösterebilir ve ardından dağılımını verebilirsiniz.

sayısı bu soy gazın atomundaki elektronların sayısını aşan bir atomun elektronlarının belirlenmesi. Yukarıda tartışılan alüminyum ve skandiyumun tam elektronik formülleri için, böyle bir değişiklik aşağıdaki sonucu verir:

13 Al 3s2 3p1

21 Sık 3d1 4s2

Dış (son) enerji seviyesinin elektronları ve kural olarak, oluşturulmamışsa d-alt seviyesinin ön dış (sondan bir önceki) seviyesi

tam olarak, denilen değerlik elektronları.

Dolayısıyla, Al değerlik elektronları 3s2 3p1 ve Sc - 3d1 4s2 olarak kabul edilir.

Atomların elektronik formülleri ile birlikte, sözde elektronik grafikler yukarıda tartışılan kuantum hücrelerinin kavramlarına dayanan formüller. Bu durumda, her bir enerji alt düzeyi, Pauli ilkesinin ve Hund kuralının gereksinimlerine göre elektronlarla doldurulmuş bir dizi karşılık gelen kuantum hücresi ile temsil edilir.

Örneğin, alüminyum ve skandiyum atomlarının elektron grafik formülleri şöyle görünür:

Görev 66.
Bir klor atomunun normal ve uyarılmış durumda kaç tane eşleşmemiş elektronu vardır? Bu elektronları kuantum hücreleri arasında dağıtın. Eşlenmemiş elektronlardan dolayı klorun değeri nedir?
Çözüm:
Dış enerji seviyesindeki elektronların dağılımı … 3s Kuantum hücreleri için 2 3p 5 (Hund'un 3s 2 3p x 2 3p y 2 3p z 1 kuralı dikkate alınarak) şu şekildedir:
a) Klor atomunun dış enerji seviyesinin temel halde doldurulması:

spinvalans) bir karbon atomunun 1'dir.

b) Bir 3py elektronunun d-alt düzeyine geçişi üzerine uyarılmış durumdaki klor atomunun dış enerji düzeyinin doldurulması:

(spinvalans) bir karbon atomunun 3'tür.

c) Bir 3py- ve bir 3px-elektronun d-alt düzeyine geçişi üzerine uyarılmış durumdaki klor atomunun dış enerji seviyesinin doldurulması:

Bu durumda, değerlik ( spinvalans) bir karbon atomunun 5'tir.

d) Bir 3py-, bir 3px- ve bir s-elektronun d-alt düzeyine geçişi ile uyarılmış durumdaki klor atomunun dış enerji seviyesinin doldurulması:

Bu durumda, değerlik (spinvalans) bir karbon atomunun 7'dir.

Bir atomun dış enerji seviyesini doldurmak

Sorun 67.
Kükürt atomunun elektronlarını kuantum hücrelerine dağıtın. Atomlarının normal ve uyarılmış durumda kaç tane eşleşmemiş elektronu vardır? Eşlenmemiş elektronlardan kaynaklanan kükürtün değeri nedir?
Çözüm:
Kükürt atomunun dış enerji seviyesindeki elektronların kuantum hücreleri üzerindeki dağılımı … 3s 2 3p 4 (Hund kuralı 3s 2 3p x 2 3p y 1 3p z 1 dikkate alınarak) şu şekildedir:

a) Temel haldeki kükürt atomunun dış enerji seviyesinin doldurulması:

Bu durumda, değerlik ( spinvalans) bir kükürt atomunun 2'dir.

b) Bir 3py elektronunun d-alt düzeyine geçişi sırasında uyarılmış durumdaki kükürt atomunun dış enerji seviyesinin doldurulması:

Bu durumda, değerlik (spinvalans) bir kükürt atomunun 4'tür.

c) Bir 3p y - ve bir s-elektronun d-alt seviyesine geçişi sırasında kükürt atomunun dış enerji seviyesinin uyarılmış bir durumda doldurulması:

Bu durumda, değerlik (spinvalans) bir kükürt atomunun 6'dır.

Dipolün elektrik momenti

Sorun 68.
Ne denir elektrik momenti dipol? HCI, HBr, HI moleküllerinden hangisi en büyük dipol momentine sahiptir? Neden? Niye?
Çözüm:
Farklı atomların oluşturduğu kovalent bağa polar bağ denir. Örneğin, H - Cl; ağırlık merkezi negatif yük(elektronlarla ilişkili) ağırlık merkezi ile çakışmaz pozitif yük(bir atomun çekirdeğinin yükü ile ilişkili). Ortak elektronların elektron yoğunluğu, elektronegatiflik değeri daha yüksek olan atomlardan birine daha fazla kaydırılır. H:Cl'de, paylaşılan elektron çifti en elektronegatif klor atomuna doğru eğilimlidir. Bağın polaritesi, dipol uzunluğunun (l) ürünü olan dipol momenti () ile ölçülür - yükün mutlak değeri ile iki eşit ve zıt yük +g ve -g arasındaki mesafe: . Dipol momenti bir vektör miktarıdır ve dipol ekseni boyunca negatif bir yükten pozitif bir yüke yönlendirilir. Bağ dipol momenti, bir bütün olarak molekülün davranışı hakkında değerli bilgiler sağlar. Polaritesinin nicel bir ölçüsü olarak hizmet eder. Molekül ne kadar polarsa, ortak elektron çifti atomlardan birine o kadar fazla kaydırılır, yani atomların etkin yükleri o kadar yüksek ve dipol uzunluğu l o kadar uzun olur. Bu nedenle, benzer şekilde yapılandırılmış bir dizi molekülde, molekülü oluşturan atomların elektronegatifliklerindeki fark arttıkça dipol momenti artar. Örneğin, HCI - HBr - HI serisindeki dipol momentleri azalacaktır, bu da HCI, HBr, HI'dan geçiş üzerine atomların elektronegatifliğindeki farktaki bir azalma ile bağlantılıdır. Bu nedenle, HCI molekülü en büyük dipol momentine sahiptir. HCI, HBr, HI dipol momentleri sırasıyla 1.04'e eşittir; 0.79; 0.38 D. Moleküllerin dipol momentleri genellikle debyes (D)*: 1D = 3.33 cinsinden ölçülür. . 10-30 C . m.

İyonik, atomik, moleküler, metalik kristal kafesler

Görev 69.
Hangi kristal yapılar iyonik, atomik, moleküler ve metalik olarak adlandırılır? Hangi maddelerin kristalleri - elmas, sodyum klorür, karbon dioksit, çinko - bu yapılara sahiptir?
Çözüm:
a) Düğümlerinde anyon ve katyon bulunan kristal yapıya iyonik denir. Zıt yüklü iyonlar arasındaki mesafeler, benzer iyonlar arasındaki mesafelerden daha azdır, bu nedenle elektrostatik interiyonik çekim kuvvetleri itici güçlere üstün gelir. Yani elektrostatik kuvvetlerin ne doygunluğu ne de yönü vardır. Her iyon, yalnızca yakın çevresinin iyonlarıyla değil, aynı zamanda kristalin diğer tüm iyonlarıyla da etkileşime girer. Geçerli ücretler iyonik kristal kafesli kristallerde her zaman daha fazla iyon vardır, bu nedenle Coulomb etkileşimi güçlü kalır ve uzayda katyonların ve anyonların kesin olarak sıralanmış bir değişimini, yani iyonik bir kafes oluşturur. İyonik kristal kafesler arasında NaCl kafesi bulunur. Bir NaCl kristalinde, sekiz klorür iyonu bir küpün sekiz köşesini oluşturur ve diğer altı klorür iyonu bu küpün altı yüzünün merkezlerinde bulunur. Böylece, klorür iyonları kübik yüz merkezli bir kafes oluşturur. Daha küçük sodyum katyonları, klorür iyonlarının oluşturduğu kafes içindeki oktahedral boşlukları işgal eder. Sodyum katyonlarının oluşturduğu kafes de yüz merkezli kübiktir. Bu kristal kafeste, her sodyum katyonu altı klorür iyonu ile çevrilidir ve her klorür iyonu altı sodyum katyonu ile çevrilidir, yani her iki iyonun koordinasyon sayısı altıdır.

b) Bir atomik kristal yapı, kafes düğümlerinde atomların bulunduğu bir kristaldir. Bu tür kristallerdeki bağ tamamen kovalenttir. Örneğin, elmasta her karbon atomunun dört bağı vardır ve aynı karbon atomlarından dördü tarafından dörtyüzlü olarak çevrilidir. Elmastaki karbon sp 3 hibritleşme durumundadır, bu nedenle elmastaki atomlar arasındaki tüm bağlar aynıdır (bağ uzunluğu 154 pm'dir) ve atomlar arasındaki açı 109,5 0'dır. Her bir karbon atomu diğer dördüne bağlıdır.

c) Kafes bölgelerinde moleküllerin bulunduğu kristal yapılara moleküler kristaller denir. Moleküller arasındaki bu kristallerdeki karşılıklı çekim, ya zayıf van der vals kuvvetleri veya iyonik, atomik ve metalik kristallerde etki eden kuvvetlerden çok daha zayıf olan hidrojen bağları. Böylece, kristalli CO2 bölgelerinde ( "kuru buz") yüz merkezli bir kristal kafes içine yoğun bir şekilde paketlenmiş CO2 molekülleri içerir. Kristal hareketinde CO 2 molekülleri arasında van der vals kuvvetleri.

d) Metalik kristal yapı, yapısal birimi bir atom olan böyle bir kafestir. Kübik kafeslerde, her bir atom diğer sekiz atomla (vücut merkezli kübik kafes) ve diğerlerinde on iki (altıgen kafes) ile çevrilidir. Böylece, her atom, yakın komşularıyla, genellikle bunun için az sayıda değerlik elektronuna sahip olan 8 veya 12 bağ oluşturabilir. Bu şartlar altında orada Büyük sayı çok merkezli yörüngelerüzerlerinde az sayıda elektron bulunur. Yörüngeler önemli sayıda atomu kaplar, delokalize olurlar. Bu orbitallerdeki elektronlar aynı anda birçok atom tarafından paylaşılır.

Böylece metallerin kristal kafesleri pozitif yüklü katyonlardan oluşur ve elektron gazına "daldırılır". değerlik elektronları içinde metalik metal neredeyse özgürce hareket edin. E-gaz, elektrostatik itme kuvvetlerini dengeler pozitif iyonlar ve metalik halin sağlamlığının, sağlamlığının sebebidir. Metallerin elektron gazındaki serbest elektronların konsantrasyonu, 1 cm3 başına 10 22 - 10 23 elektrondur. Çinko da metal gibi metalik kristal yapıya sahiptir.

Değerlik bağ yöntemi (BC)

Görev 70.
Değerlik bağları yöntemi (BC) H 2 S molekülünün açısal yapısını ve CO 2 molekülünün doğrusal yapısını nasıl açıklar?
Çözüm:
a) Temel haldeki kükürt, iki eşleşmemiş p-elektrona sahiptir (3s 2 3p x 2 3p y 1 3p z 1). Elektrostatik itme nedeniyle, iki p-elektron bulutu her zaman birbirine diktir. Bir H2S molekülü oluşturulduğunda, bir kükürt atomunun iki p-bulutları, hidrojen atomlarının s-bulutları ile örtüşür ve aralarındaki açı 900'e yakın olan (Şekil 1) iki kovalent bağ oluşturur (Şekil 1). ile anlaşma karşılıklı düzenleme iki p orbitali eşleşmemiş elektronlar tarafından işgal edilir.

Şekil 1. Moleküllerde örtüşen elektron bulutlarının şeması
kükürt, selenyum, tellür ile hidrojen bileşikleri.

Böylece, H 2 S molekülü, yapısal formülle temsil edilebilen açısal bir yapıya sahiptir:

b) Temel durumdaki karbonun iki eşleşmemiş p-elektronu (2s) vardır. 2 2p x 1 2p y 1 2p z 0 ). Elektrostatik itme nedeniyle, iki p-elektron bulutu her zaman birbirine dik yerleştirilmiştir, yani temel durumdaki karbon iki değerli olabilir. CO molekülü 2 karbon atomu başına iki oksijen atomu içerir, yani iki oksijen atomlu karbon, dört ile bağlanır kovalent bağlar. CO olduğu tespit edilmiştir. 2 lineer bir yapıya sahiptir. CO molekülünün bu şekli 2 Bu, karbon atomunun iki sp-hibrit orbitale ve iki hibrit olmayan orbitale sahip olması gerçeğiyle açıklanır. Hepsi oksijen atomlarının p-orbitalleri ile örtüşür. Bu durumda, iki sp-hibrit orbital, her oksijen atomunun p-orbitalleri ile aralarındaki açı 1800 olan iki -bağ verir (Şekil 2). Karbon atomunun hibritleşmemiş iki p-orbitali, birbirine dik düzlemlerde bulunan iki -bağ ile her oksijen atomunun iki p-orbitalini verir.

Pirinç. 2. Triatomik CO 2 molekülü.

Yapısal formül CO2 şuna benzer: