Çalışmada, çeşitli enerji seviyelerinde ve alt seviyelerde her bir yörüngedeki maksimum elektron sayısının ne olduğunu öğrendik.
Herhangi bir elementin atomunun elektron kabuğunun yapısını oluşturmak için başka ne bilmeniz gerekir? Bunu yapmak için yörüngelerin elektronlarla doldurulma sırasını bilmeniz gerekir.
Atomik yörüngelerin elektronlarla doldurulma sırası en az enerji ilkesini (minimum enerji ilkesi) belirler:
Atomun temel (kararlı) durumu enerjisi en düşük olan durumdur. Bu nedenle elektronlar artan enerji sırasına göre yörüngeleri doldururlar.
Aynı alt seviyedeki yörüngeler aynı enerjiye sahiptir.
Örneğin, belirli bir p-alt seviyesinin üç yörüngesi aynı enerjiye sahiptir.
Bu nedenle, en az enerji ilkesi, enerji alt seviyelerinin doldurulma sırasını belirler: elektronlar, enerji alt seviyelerini artan enerji sırasına göre doldurur.
Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi elektronlarla ilk doldurulan 15. alt seviye en düşük enerjiye sahiptir.
Daha sonra aşağıdaki alt seviyeler art arda elektronlarla doldurulur: 2s, 2p, 3s, 3p. 3p alt seviyesinden sonra elektronlar, 3d alt seviyesinden daha az enerjiye sahip olduğu için 4. alt seviyeyi doldurur.
Bu, alt seviyenin enerjisinin ana ve ikincil enerjinin toplamı tarafından belirlenmesiyle açıklanmaktadır. Kuantum sayıları, yani toplam (n + ben). Bu toplam ne kadar küçük olursa alt seviyenin enerjisi de o kadar düşük olur. Toplamlar n + ise ben farklı alt seviyeler için aynıysa, enerjileri ne kadar küçükse, ana kuantum sayısı n de o kadar küçüktür. Belirtilen kurallar 1951'de Sovyet bilim adamı V. M. Klechkovsky tarafından formüle edildi ( Klechkovsky kuralları).
Şekilde gösterilen alt seviyeler 112 elektronu barındırabilir. Bilinen elementlerin atomları 1 ila 110 elektron içerir. Bu nedenle atomların temel durumlarındaki diğer alt düzeyler elektronlarla dolu değildir.
Son olarak, elektronların bir alt seviyenin yörüngelerini hangi sırayla doldurduğu sorusunu açıklığa kavuşturmak kalıyor. Bunu yapmak için tanımanız gerekir Gund'ın kuralı:
Bir alt seviyede elektronlar, spin kuantum sayıları toplamının (toplam spin) mutlak değeri maksimum olacak şekilde düzenlenir. Bu atomun kararlı durumuna karşılık gelir.
Örneğin, p-alt seviyesindeki üç elektronun hangi düzeninin atomun kararlı durumuna karşılık geldiğini düşünün:
Her durum için toplam spinin mutlak değerini hesaplayalım: 
Elementlerin atomlarının elektron kabuklarının yapısı (elektronik konfigürasyonlar)BEN – IV dönemler
Çeşitli atomların elektronik konfigürasyonlarını doğru bir şekilde tasvir etmek için bilmeniz gerekenler:
1) bir atomdaki elektron sayısı (elementin seri numarasına eşit);
2) düzeylerdeki, alt düzeylerdeki maksimum elektron sayısı;
3) alt seviyelerin ve yörüngelerin doldurulma sırası.
ElementlerBENdönem:
Tablolar, II, III ve IV dönem elementlerinin atomlarının elektronik yapısının şemalarını, elektronik ve elektron-grafik formüllerini sunmaktadır.
ElementlerIIdönem:
ElementlerIIIdönem:
ElementlerIVdönem:
ENERJİ SEVİYELERİ
| Parametre adı | Anlam |
| Makale konusu: | ENERJİ SEVİYELERİ |
| Değerlendirme listesi (tematik kategori) | Eğitim |
ATOMUN YAPISI
1. Atomun yapısı teorisinin gelişimi. İLE
2. Atomun çekirdeği ve elektron kabuğu. İLE
3. Atom çekirdeğinin yapısı. İLE
4. Nüklitler, izotoplar, kütle numarası. İLE
5. Enerji seviyeleri.
6. Yapının kuantum mekaniğiyle açıklanması.
6.1. Atomun yörünge modeli.
6.2. Yörüngeleri doldurma kuralları.
6.3. S-elektronlu yörüngeler (atomik s-orbitaller).
6.4. P-elektronlu yörüngeler (atomik p-orbitaller).
6.5. D-f elektronlu yörüngeler
7. Çok elektronlu bir atomun enerji alt seviyeleri. Kuantum sayıları.
ENERJİ SEVİYELERİ
Bir atomun elektron kabuğunun yapısı, atomdaki bireysel elektronların farklı enerji rezervleri tarafından belirlenir. Bohr atom modeline göre elektronlar atomda kesin olarak tanımlanmış (kuantize edilmiş) enerji durumlarına karşılık gelen pozisyonları işgal edebilir. Bu durumlara enerji seviyeleri denir.
Ayrı bir enerji seviyesinde bulunabilecek elektronların sayısı 2n2 formülüyle belirlenir; burada n, 1 - 7 Arap rakamlarıyla gösterilen seviye sayısıdır. İlk dört enerji seviyesinin maksimum doldurulması. 2n 2 formülüne göre: birinci seviye için - 2 elektron, ikinci seviye için - 8, üçüncü seviye için -18 ve dördüncü seviye için - 32 elektron. Bilinen elementlerin atomlarındaki yüksek enerji seviyelerinin elektronlarla maksimum doldurulması sağlanamamıştır.
Pirinç. Şekil 1, ilk yirmi elementin enerji seviyelerinin elektronlarla (hidrojen H'den kalsiyum Ca'ya, siyah dairelere) doldurulmasını göstermektedir. Doldurma bu sırayla enerji seviyeleri, elementlerin atomlarının en basit modellerini alırken, son elektron karşılık gelen elementin sembolünü göstermeyecek şekilde doldurma sırasını (şekilde aşağıdan yukarıya ve soldan sağa) gözlemlerken Üçüncü enerji seviyesinde M(maksimum kapasite 18'dir) e-) Na - Ar elementleri için yalnızca 8 elektron içerir, ardından dördüncü enerji seviyesi oluşmaya başlar N- K ve Ca elementleri için üzerinde iki elektron belirir. Sonraki 10 elektron yine seviyeyi işgal eder M(Sc – Zn elementleri (gösterilmemiştir) ve ardından N seviyesinin altı elektronla daha doldurulması devam eder (Ca-Kr elementleri, beyaz daireler).
 Pirinç. 1 |  Pirinç. 2 |
Eğer atom temel durumdaysa, elektronları minimum enerjili seviyeleri işgal eder, yani sonraki her elektron, Şekil 2'deki gibi enerji açısından en uygun pozisyonu işgal eder. 1. Ne zaman dış etki Enerjinin kendisine aktarılmasıyla ilişkili bir atom üzerinde, örneğin ısıtılarak elektronlar daha yüksek enerji seviyelerine aktarılır (Şekil 2). Atomun bu durumuna heyecanlı denir. Alt enerji seviyesinde boşalan yer (avantajlı bir konum olarak) üst enerji seviyesinden bir elektron tarafından doldurulur. Geçiş sırasında elektron belli miktarda enerji yayar, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ seviyeler arasındaki enerji farkına karşılık gelir. Elektronik geçişler sonucunda karakteristik radyasyon ortaya çıkar. Emilen (yayılan) ışığın spektral çizgilerinden atomun enerji seviyeleri hakkında niceliksel bir sonuca varılabilir.
Bohr'un atomun kuantum modeline göre, belirli bir enerji durumuna sahip bir elektron, atomda dairesel bir yörüngede hareket eder. Aynı enerji rezervine sahip elektronlar çekirdeğe eşit uzaklıkta bulunur; her enerji seviyesi, Bohr'un elektron katmanı olarak adlandırdığı kendi elektron grubuna karşılık gelir. Bohr'a göre, bir katmanın elektronları küresel bir yüzey boyunca hareket eder, bir sonraki katmanın elektronları ise başka bir küresel yüzey boyunca hareket eder. tüm küreler, merkezi atom çekirdeğine karşılık gelecek şekilde birbirinin içine yazılmıştır.
ENERJİ SEVİYELERİ - kavram ve türleri. "ENERJİ SEVİYELERİ" kategorisinin sınıflandırılması ve özellikleri 2017, 2018.
34. Atom ve moleküllerdeki enerji düzeyleri. Enerji seviyeleri arasındaki geçişler sırasında enerjinin emisyonu ve emilimi. Hidrojen atomunun spektrumu.
MOLEKÜLLERİN ENERJİ DÜZEYLERİ
Moleküller atomlardan oluştuğu için molekül içi hareket atom içi hareketten daha karmaşıktır. Bir molekülde, elektronların çekirdeğe göre hareketine ek olarak, atomların denge konumları etrafında salınım hareketi (çekirdeklerin onları çevreleyen elektronlarla birlikte salınımı) ve molekülün bir bütün olarak dönme hareketi vardır. Molekülün elektronik, salınımlı ve dönme hareketlerine karşılık gelen üç tür enerji seviyesi vardır: Eel, Ekol ve Eur. Kuantum mekaniğine göre, bir moleküldeki her türlü hareketin enerjisi yalnızca ayrık değerler alır (kuantumlanmış). Yaklaşık olarak hayal edin tam Enerji Molekülün E'si, farklı türdeki enerjilerin nicelenmiş değerlerinin toplamıdır: E \u003d Yılan Balığı + Ekol + Heb.
Elektronik enerji seviyeleri arasındaki mesafe, bitişik titreşim seviyeleri 10~2-10" eV arasında, bitişik dönme seviyeleri 10-5 - 10-3 eV arasında birkaç elektron volt düzeyindedir.
ATOMLAR VE MOLEKÜLLER TARAFINDAN RADYASYON VE ENERJİNİN EMİLİMİNİN ÖZELLİKLERİ
Bir atom ve bir molekül sabit enerji durumlarında olabilir. Bu durumlarda enerji yaymaz veya absorbe etmezler. Enerji durumları şematik olarak seviyeler halinde gösterilmektedir. En düşük enerji seviyesi (temel seviye) temel duruma karşılık gelir.
Kuantum geçişlerinde atomlar ve moleküller bir durağan durumdan diğerine, bir enerji seviyesinden diğerine atlarlar. Atomların durumundaki bir değişiklik, elektronların enerji geçişleriyle ilişkilidir. Moleküllerde enerji, yalnızca elektronik geçişler sonucunda değil, aynı zamanda atomların titreşimlerindeki değişiklikler ve dönme seviyeleri arasındaki geçişler sonucunda da değişebilmektedir. Yüksek enerji seviyelerinden düşük enerji seviyelerine geçiş sırasında bir atom veya molekül enerji verir ve ters geçişlerde bu enerjiyi emer. Temel durumdaki bir atom yalnızca enerjiyi emebilir. İki tür kuantum geçişi vardır:
1) radyasyon olmadan veya bir atom veya molekül tarafından elektromanyetik enerjinin emilmesi olmadan. Böyle bir ışınımsız geçiş, bir atom veya molekül diğer parçacıklarla etkileşime girdiğinde meydana gelir; örneğin
çarpışma sırasında. Değişen esnek olmayan çarpışmayı ayırt edin iç durum bir atom ve ışınımsal olmayan bir geçiş gerçekleştirilir ve elastik - bir atomun veya molekülün kinetik enerjisinde bir değişiklikle, ancak iç durumun korunmasıyla;
2) bir fotonun emisyonu veya soğurulması ile. Bir fotonun enerjisi, bir atomun veya molekülün başlangıç ve son durağan durumlarının enerjileri arasındaki farka eşittir:
Formül (29.1) enerjinin korunumu yasasını ifade eder
Bir fotonun yayılmasıyla kuantum geçişine neden olan nedene bağlı olarak iki tür radyasyon ayırt edilir. Bunun nedeni içsel ve uyarılmış bir parçacık kendiliğinden daha düşük bir enerji seviyesine geçiyorsa, bu tür radyasyona kendiliğinden denir (Şekil 29.1, a). Zaman, frekans (farklı alt seviyeler arasında geçişler olabilir), yayılma ve kutuplaşma yönünde rastgele ve kaotiktir. Geleneksel ışık kaynakları çoğunlukla kendiliğinden radyasyon yayar. Diğer radyasyon zorlanır veya uyarılır (Şekil 29.1, b). Bir fotonun uyarılmış bir parçacıkla etkileşimi sırasında, fotonun enerjisinin enerji seviyeleri arasındaki farka eşit olması durumunda ortaya çıkar. Zorunlu kuantum geçişinin bir sonucu olarak, iki özdeş foton parçacıktan bir yönde yayılacaktır: biri birincil, zorlayıcı, diğeri ise ikincil olup yayılır. Atomlar veya moleküller tarafından yayılan enerji emisyon spektrumunu, emilen enerji ise absorpsiyon spektrumunu oluşturur.
Spektral çizgilerin yoğunluğu, saniyede meydana gelen özdeş geçişlerin sayısına göre belirlenir ve bu nedenle, yayan (emici) atomların sayısına ve karşılık gelen geçişin olasılığına bağlıdır.
Herhangi bir enerji düzeyi arasında kuantum geçişleri gerçekleşmez. Geçişlerin mümkün olduğu, imkansız olduğu veya ihtimal dışı olduğu koşulları formüle eden, belirlenmiş seçim veya yasaklama kuralları.
Çoğu atom ve molekülün enerji seviyeleri oldukça karmaşıktır. Seviyelerin yapısı ve dolayısıyla spektrumlar yalnızca tek bir atomun veya molekülün yapısına değil aynı zamanda dış faktörlere de bağlıdır.
Elektronların elektromanyetik etkileşimi, enerji seviyelerinin (ince yapı) ince bir bölünmesine1 yol açar. Çekirdeklerin manyetik momentlerinin etkisi aşırı ince bölünmeye (aşırı ince yapı) neden olur. Bir atomun veya molekülün dışındaki elektrik ve manyetik alanlar da enerji seviyelerinin bölünmesine neden olur (Stark ve Zeeman fenomeni; bkz. § 30.2).
Spektrumlar çeşitli bilgilerin kaynağıdır.
Her şeyden önce atomlar ve moleküller, niteliksel spektral analizin görevlerinden biri olan spektrum formuyla tanımlanabilir. Yayılan (emici) atomların sayısı, spektral çizgilerin yoğunluğundan - kantitatif spektral analizden - belirlenir. Aynı zamanda, %10~5-10~6 konsantrasyonlarındaki safsızlıkların bulunması nispeten kolaydır ve çok küçük kütleli (onlarca mikrograma kadar) numunelerin bileşimi oluşturulur.
Spektrumlardan bir atomun veya molekülün yapısı, enerji seviyelerinin yapısı, büyük moleküllerin tek tek parçalarının hareketliliği vb. değerlendirilebilir. Spektrumların bir atom veya moleküle etki eden alanlara bağımlılığını bilerek, komşu atomların (moleküllerin) etkisi bir elektromanyetik alan aracılığıyla gerçekleştirilir, çünkü parçacıkların karşılıklı düzenlenmesi hakkında bilgi elde edilir.
Hareketli cisimlerin spektrumlarının incelenmesi, optik Doppler etkisine dayanarak radyasyon yayıcı ve alıcının bağıl hızlarının belirlenmesini mümkün kılar.
Bir maddenin spektrumundan durumu, sıcaklığı, basıncı vb. hakkında sonuçlar çıkarmanın mümkün olduğunu hesaba katarsak, o zaman radyasyonun kullanımını ve enerjinin atomlar ve moleküller tarafından emilmesini bir araştırma yöntemi olarak son derece takdir edebiliriz. .
Bir atom (veya molekül) tarafından yayılan veya emilen bir fotonun enerjisine (frekansına) bağlı olarak, aşağıdaki spektroskopi türleri sınıflandırılır: radyo, kızılötesi, görünür radyasyon, ultraviyole ve x-ışını.
Maddenin türüne göre (spektrumun kaynağı), atomik, moleküler spektrumlar ve kristallerin spektrumları ayırt edilir.
Işık emilimi (Bouguer yasası)
X ışınlarının ve gama ışınlarının PS'si niceliksel olarak Bouguer yasasıyla tanımlanır:
Burada I0 gelen radyasyonun yoğunluğudur; ben - x kalınlığında bir madde katmanından geçtikten sonraki radyasyon yoğunluğu. Bu formül Bouguer'in ışık yasasından yalnızca μ katsayısının belirlenmesinde farklılık gösterir, iyonlaştırıcı radyasyon durumunda buna zayıflama katsayısı denir. Katsayı öncelikle nesnenin türüne bağlıdır: öğe ne kadar ağırsa zayıflama katsayısı da o kadar büyük olur. İkincisi, μ radyasyonun türüne ve enerjisine çok güçlü bir şekilde bağlıdır.
Tıbbi uygulamada, iyonlaştırıcı radyasyonun gücü genellikle yoğunluk I ile değil, sözde doz hızı P ile karakterize edilir. Ancak P ve I birbirleriyle orantılıdır, bu nedenle:
P=P0*exp (-μx)
Katsayı ile birlikte zayıflama genellikle yarı zayıflama katmanı adı verilen başka bir sabiti kullanır. Bu şeyin kalınlığı, doz hızını yarı yarıya zayıflatır. Genellikle d0.5 olarak anılır. μ=0,693/ d0,5 ve Bouguer yasası şu biçimde yazılabilir: Р=Р0*exp (0,693х/ d0,5).
Yarı zayıflatma katmanı kavramını kullanarak, bir maddeden geçerken radyasyon akışının nasıl değiştiğini görselleştirmek mümkündür.
Standart bir malzemedeki yarı zayıflatma katmanının değerini bilerek, farklı radyasyonların sertliği karşılaştırılabilir. D0.5 ne kadar fazla olursa, yavl o kadar şiddetli olur. Radyasyon. Bu pratik olarak uygundur çünkü. Farklı kalınlıklarda bir dizi plaka varsa, yarı zayıflatma katmanının herhangi bir dozimetrik cihazla belirlenmesi kolaydır.
Bazı durumlarda, bir şeyin emici katmanını kalınlığa göre değil, birim alan başına kütleye (m / S) göre karakterize etmek uygundur. Alanı S ve kalınlığı x olan bir levha olsun. Böyle bir plakanın hacmi S*x'e ve kütlesi m=S*x*ρ'ye eşit olacaktır; burada ρ, emici malzemenin yoğunluğudur. Dolayısıyla х=m/Sρ ve х=(μ/ρ)*(m/S) ve ayrıca: Р=Р0*exp(-((μ/ρ)*(m/S))).
μ/ρ=μkütle değerine kütle zayıflama katsayısı denir. Bunu kullanmak doğrusal katsayı μ, p.h'den daha uygundur. farklı şeylerdeki kütle zayıflama katsayılarının değerleri birbirinden çok daha az farklılık gösterir.
Radyasyon birkaç farklı şeyden art arda geçerse, kütle zayıflama katsayısını kullanırken, hepsini ortalama yoğunluğa sahip tek bir katmanda birleştirmek mümkündür, bu da hesaplamayı büyük ölçüde basitleştirir.
IŞIK SAÇILMASI
Işık saçılımı, bir ortamda yayılan ışık ışınının mümkün olan tüm yönlerde saptırıldığı bir olgudur.
Işık saçılımının oluşması için gerekli bir koşul, optik homojensizliklerin varlığıdır; ana ortamdan farklı kırılma indisine sahip bölgeler. Işığın saçılması ve kırınımı bazı ortak özelliklere sahiptir; her iki olay da bariyerin veya homojensizliğin oranına ve dalga boyuna bağlıdır. Bu fenomenler arasındaki fark, kırınımın ikincil dalgaların girişiminden kaynaklandığı ve saçılmanın, ışığın etkisi altında homojensizliklerdeki elektronların zorlanmış salınımlarından kaynaklanan radyasyonun eklenmesinden (girişimden değil!) kaynaklandığı gerçeğinde yatmaktadır.
Bu tür homojensizliklerin iki ana türü vardır:
1) homojen şeffaf bir madde içindeki küçük yabancı parçacıklar. Bu tür ortamlar bulanıktır: duman (gazdaki katı parçacıklar), sis (gazdaki sıvı damlacıkları), süspansiyonlar, emülsiyonlar vb. Bulanık ortamda saçılmaya Tyndall fenomeni denir.
2) moleküllerin tekdüze bir dağılımdan (yoğunluk dalgalanmaları) istatistiksel olarak sapması nedeniyle saf bir maddede ortaya çıkan optik homojensizlikler. Işığın bu tür homojensizliklerle saçılmasına moleküler denir; örneğin ışığın atmosferde saçılması.
Soğurma durumunda olduğu gibi saçılma nedeniyle ışık yoğunluğundaki azalma, üstel bir fonksiyon kullanılarak tanımlanır.
Ii =I0-ml , burada m saçılma indeksidir (doğal).
Işığın soğurulması ve saçılmasının birleşik etkisi ile yoğunluk zayıflaması aynı zamanda üstel bir fonksiyondur Ii =I0-μl, burada µ zayıflama indeksidir (doğal). µ= m + k olduğunu görmek kolaydır.
Rayleigh, bulanık bir ortamda yaklaşık 0,2 A'dan daha düşük homojensizliklerle saçılma sırasında ve ayrıca moleküler saçılma sırasında, saçılan ışığın yoğunluğunun dalga boyunun dördüncü kuvveti (Rayleigh yasası) ile ters orantılı olduğunu buldu: I~1/גּ4 .
OPTİK ATOM SPEKTRUMLARI
Atomik spektrumlar, serbest veya zayıf etkileşime giren atomların seviyeleri arasındaki kuantum geçişleri sırasında ortaya çıkan hem emisyon spektrumları hem de absorpsiyon spektrumlarıdır.
Optik atomik CEV spektrumları altında, birkaç mertebesinde foton enerjisine sahip dış elektron seviyeleri arasındaki geçişlerden kaynaklananları kastediyoruz.
elektron-volt. Bu, spektrumun ultraviyole, görünür ve yakın kızılötesi (mikrometrelere kadar) bölgelerini içerir.
En çok ilgi çeken, uyarılmış atomlardan elde edilen optik atomik emisyon spektrumlarıdır. Uyarılmaları genellikle ışınımsız kuantum geçişlerinin bir sonucu olarak elde edilir. Elektrik boşalması bir gaz içinde veya bir maddenin gaz brülörlerinin alevi, elektrik arkı veya kıvılcımla ısıtılması.
Hidrojen atomu ve hidrojen benzeri iyonlar.
Bir hidrojen atomu (Z = 1) tarafından yayılan (absorbe edilen) ışığın frekansı formülü:
Bu formül deneysel olarak I.Ya. Balmer, kuantum mekaniğinin yaratılmasından çok önce ve teorik olarak Bohr tarafından elde edildi.
Spektrum, spektral seri adı verilen çizgi gruplarına ayrılabilir. Emisyon spektrumlarına uygulanan her seri, farklı seviyelerden aynı son seviyeye geçişlere karşılık gelir.
Lyman serisi ultraviyole bölgede yer almaktadır. en yüksek enerji seviyelerinden en düşük enerji seviyelerine geçiş sırasında oluşur.
Paszek serisi, üst enerji seviyelerinden üçüncü enerji seviyelerine geçişler sırasında oluşan kızılötesi bölgede yer almaktadır.
Atomik hidrojenin spektrumu düşük frekanslar açısından sınırlı değilmiş gibi görünebilir, çünkü enerji seviyeleri n arttıkça keyfi olarak yakınlaşır. Ancak gerçekte bu seviyeler arasında geçiş olasılığı o kadar küçüktür ki, bu geçişler pratikte gözlenememektedir.
Atomik spektral analiz için hem emisyon hem de absorpsiyon spektrumları kullanılır (absorbsiyon atomik spektral analizi). Tıbbi amaçlar için, emisyon analizi temel olarak vücut dokularındaki eser elementleri, hijyenik amaçlarla konserve gıdalardaki az miktardaki metal atomlarını, adli amaçlarla kadavra dokularındaki bazı elementleri vb. belirlemek için kullanılır.
Kimyasal reaksiyonlar sırasında elementlerin atomlarına ne olur? Elementlerin özellikleri nelerdir? Bu soruların her ikisine de bir cevap verilebilir: Sebep dış yapıda yatmaktadır. Makalemizde metallerin ve metal olmayanların elektroniğini ele alacağız ve dış seviyenin yapısı ile özellikleri arasındaki ilişkiyi bulacağız. unsurlardan biridir.
Elektronların özel özellikleri
İki veya daha fazla reaktifin molekülleri arasında kimyasal bir reaksiyon meydana geldiğinde, atomların elektron kabuklarının yapısında değişiklikler meydana gelirken çekirdekleri değişmeden kalır. Öncelikle atomun çekirdekten en uzak seviyelerinde bulunan elektronların özelliklerini tanıyalım. Negatif yüklü parçacıklar, çekirdekten ve birbirlerinden belirli bir mesafede katmanlar halinde düzenlenir. Çekirdeğin etrafındaki elektronların bulunma olasılığının en yüksek olduğu boşluğa elektron yörüngesi denir. Negatif yüklü elektron bulutunun yaklaşık %90'ı burada yoğunlaşmıştır. Atomdaki elektronun kendisi dualite özelliği sergiler, aynı anda hem parçacık hem de dalga olarak davranabilir.
Bir atomun elektron kabuğunu doldurma kuralları
Parçacıkların bulunduğu enerji düzeylerinin sayısı, elementin bulunduğu periyodun sayısına eşittir. Elektronik kompozisyon neyi gösteriyor? Küçük ve büyük periyotların ana alt gruplarının s ve p elemanları için dış enerji seviyesindeki elektron sayısının grup numarasına karşılık geldiği ortaya çıktı. Örneğin iki katmana sahip olan birinci gruptaki lityum atomlarının dış kabuğunda bir elektron bulunur. Kükürt atomları, element altıncı grubun ana alt grubunda yer aldığından, son enerji seviyesinde altı elektron içerir. Konuşuyoruz d-elementler hakkında, o zaman onlar için var sonraki kural: Dış negatif parçacıkların sayısı 1 (krom ve bakır için) veya 2'dir. Bu, atom çekirdeğinin yükü arttıkça önce iç d-alt seviyesinin doldurulması ve dış enerji seviyelerinin değişmeden kalmasıyla açıklanır. .
Küçük periyotlardaki elementlerin özellikleri neden değişiyor?
1, 2, 3 ve 7. periyotlar küçük kabul edilir. Aktif metallerden başlayıp inert gazlara kadar nükleer yükler arttıkça elementlerin özelliklerindeki yumuşak değişim, dış seviyedeki elektron sayısının kademeli olarak artmasıyla açıklanmaktadır. Bu dönemlerdeki ilk elementler, atomları yalnızca bir veya iki elektrona sahip olan ve çekirdekten kolaylıkla kopabilen elementlerdir. Bu durumda pozitif yüklü bir metal iyonu oluşur.
Alüminyum veya çinko gibi amfoterik elementler dış enerji seviyelerini küçük bir miktar elektronlar (çinko için 1, alüminyum için 3). Kimyasal reaksiyonun koşullarına bağlı olarak hem metallerin hem de metal olmayanların özelliklerini sergileyebilirler. Küçük periyotlardaki metalik olmayan elementler, atomlarının dış kabuklarında 4 ila 7 negatif parçacık içerir ve onu diğer atomlardan elektronları çeken bir oktete tamamlar. Örneğin, en yüksek elektronegatiflik indeksine sahip metal olmayan bir madde olan florin, son katmanda 7 elektrona sahiptir ve her zaman yalnızca metallerden değil, aynı zamanda aktif metalik olmayan elementlerden de bir elektron alır: oksijen, klor, nitrojen. Küçük dönemler ve büyük dönemler, tek atomlu molekülleri 8 elektrona kadar dış enerji seviyelerini tamamen tamamlamış inert gazlarla sona erer.
Büyük periyotlardaki atomların yapısının özellikleri
4, 5 ve 6 periyotlu çift sıralar, dış kabukları yalnızca bir veya iki elektron içeren elementlerden oluşur. Daha önce de söylediğimiz gibi, sondan bir önceki katmanın d veya f alt düzeylerini elektronlarla doldururlar. Genellikle bunlar tipik metallerdir. Fiziksel ve Kimyasal özelliklerçok yavaş değişiyorlar. Tek sıralar, dış enerji seviyelerinin aşağıdaki şemaya göre elektronlarla doldurulduğu bu tür elemanları içerir: metaller - amfoterik element - metal olmayanlar - inert gaz. Onun tezahürünü zaten tüm küçük dönemlerde gözlemledik. Örneğin, 4 periyottan oluşan tek bir seride bakır bir metaldir, çinko bir amfoterdir, ardından galyumdan broma geçerek metalik olmayan özellikler artar. Dönem, atomları tamamen tamamlanmış bir elektron kabuğuna sahip olan kriptonla sona eriyor.
Elementlerin gruplara bölünmesi nasıl açıklanır?
Her grup - ve onlar kısa form sekizinci tablo da ana ve ikincil olarak adlandırılan alt gruplara ayrılmıştır. Bu sınıflandırma, elementlerin atomlarının dış enerji seviyesindeki elektronların farklı konumlarını yansıtır. Ana alt grupların elementlerinin, örneğin lityum, sodyum, potasyum, rubidyum ve sezyumun, son elektronun s-alt seviyesinde yer aldığı ortaya çıktı. Ana alt grubun 7. grubunun elemanları (halojenler), p-alt seviyelerini negatif parçacıklarla doldurur.
Krom gibi yan alt grupların temsilcileri için d-alt seviyesinin elektronlarla doldurulması tipik olacaktır. Ve aileye dahil olan elementler için, negatif yüklerin birikmesi sondan bir önceki enerji seviyesinin f-alt seviyesinde meydana gelir. Ayrıca, grup numarası kural olarak kimyasal bağlar oluşturabilen elektronların sayısıyla çakışmaktadır.
Makalemizde kimyasal elementlerin atomlarının dış enerji seviyelerinin nasıl bir yapıya sahip olduğunu öğrendik ve atomlar arası etkileşimlerdeki rollerini belirledik.
E.N.FRENKEL
Kimya eğitimi
Kimyayı bilmeyen ama öğrenmek ve anlamak isteyenler için bir rehber
Bölüm I. Genel Kimyanın Unsurları
(birinci zorluk seviyesi)
Devam. 13, 18, 23/2007 sayılı sayının başlangıcına bakınız.
Bölüm 3. Atomun yapısı hakkında temel bilgiler.
D.I. Mendeleev'in periyodik yasası
Atomun ne olduğunu, atomun nelerden oluştuğunu, kimyasal reaksiyonlarda atomun değişip değişmediğini hatırlayın.
Atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve negatif yüklü elektronlardan oluşan elektriksel olarak nötr bir parçacıktır.
Kimyasal işlemler sırasında elektron sayısı değişebilir ancak nükleer yük her zaman aynı kalır. Bir atomdaki elektronların dağılımını (atomun yapısını) bilerek, belirli bir atomun birçok özelliğinin yanı sıra, içinde yer aldığı basit ve karmaşık maddelerin özelliklerini de tahmin etmek mümkündür.
Atomun yapısı, yani Çekirdeğin bileşimi ve elektronların çekirdek etrafındaki dağılımı, elementin içindeki konumuna göre belirlenmesi kolaydır. periyodik sistem.
D.I. Mendeleev'in periyodik sisteminde kimyasal elementler belirli bir sırayla düzenlenmiştir. Bu dizi, bu elementlerin atomlarının yapısıyla yakından ilgilidir. Sistemdeki her kimyasal elemente atanmıştır. seri numarası, ayrıca bunun için dönem numarasını, grup numarasını, alt grup türünü de belirleyebilirsiniz.
Çevrimiçi mağaza "Megameh" makalesinin yayın sponsoru. Mağazada her zevke uygun kürk ürünleri bulacaksınız - tilki, nutria, tavşan, vizon, gümüş tilki, kutup tilkisinden yapılmış ceketler, yelekler ve kürk mantolar. Şirket ayrıca size elit kürk ürünleri satın almanızı ve hizmetleri kullanmanızı da sunuyor bireysel terzilik. Kürk toptan ve perakende - bütçe kategorisinden lükse, %50'ye varan indirimler, 1 yıl garanti, Ukrayna, Rusya, BDT ve AB ülkelerinde teslimat, Krivoy Rog'daki showroom'dan teslim alma, Ukrayna, Rusya'nın önde gelen üreticilerinin ürünleri, Türkiye ve Çin. "megameh.com" adresinde bulunan web sitesinde ürün kataloğunu, fiyatları, kişileri görüntüleyebilir ve tavsiye alabilirsiniz.
Bir kimyasal elementin tam "adresini" (bir grup, alt grup ve periyot numarası) bilerek, atomunun yapısı açıkça belirlenebilir.
Dönem yatay bir kimyasal element sırasıdır. Modern periyodik sistemde yedi dönem vardır. İlk üç dönem küçük, Çünkü 2 veya 8 element içerirler:
1. periyot - H, He - 2 element;
2. periyot - Terazi ... Ne - 8 element;
3. periyot - Na ... Ar - 8 element.
Diğer dönemler - büyük. Her biri 2-3 satır öğe içerir:
4. periyot (2 sıra) - K ... Kr - 18 element;
6. periyot (3 sıra) - Cs ... Rn - 32 element. Bu dönem bir dizi lantaniti içerir.
Grup dikey bir kimyasal element sırasıdır. Toplamda sekiz grup var. Her grup iki alt gruptan oluşur: ana alt grup Ve ikincil alt grup. Örneğin:
Ana alt grup, küçük dönemlerin (örneğin, N, P) ve büyük dönemlerin (örneğin, As, Sb, Bi) kimyasal elementlerinden oluşur.
Bir yan alt grup yalnızca büyük periyotlardaki kimyasal elementlerden oluşur (örneğin, V, Nb,
Ta).
Görsel olarak bu alt grupların ayırt edilmesi kolaydır. Ana alt grup “yüksek” olup 1. veya 2. dönemden başlar. İkincil alt grup ise 4. dönemden itibaren “düşük”tür.
Yani periyodik sistemin her kimyasal elementinin kendi adresi vardır: dönem, grup, alt grup, sıra numarası.
Örneğin vanadyum V, 4. periyodun, grup V, ikincil alt grubun, seri numarası 23'ün kimyasal bir elementidir.
Görev 3.1. Seri numaraları 8, 26, 31, 35, 54 olan kimyasal elementler için periyodu, grubu ve alt grubu belirtin.
Görev 3.2. Bulunduğu biliniyorsa kimyasal elementin seri numarasını ve adını belirtin:
a) 4. periyotta VI. grup, ikincil alt grup;
b) 5. periyotta IV. grup, ana alt grup.
Bir elementin periyodik sistemdeki konumu hakkındaki bilgi atomunun yapısıyla nasıl ilişkilendirilebilir?
Bir atom, çekirdek (pozitif yüklü) ve elektronlardan (negatif yüklü) oluşur. Genel olarak atom elektriksel olarak nötrdür.
Pozitif atom çekirdeğinin yükü kimyasal elementin atom numarasına eşittir.
Bir atomun çekirdeği karmaşık bir parçacıktır. Bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdekte yoğunlaşmıştır. Bir kimyasal element aynı nükleer yüke sahip atomların bir koleksiyonu olduğundan, elementin sembolünün yanında aşağıdaki koordinatlar belirtilir:
Bu verilere dayanarak çekirdeğin bileşimi belirlenebilir. Çekirdek proton ve nötronlardan oluşur.
Proton P kütlesi 1 (1,0073 amu) ve yükü +1'dir. Nötron N hiçbir yükü yoktur (nötr) ve kütlesi yaklaşık olarak bir protonun kütlesine (1,0087 amu) eşittir.
Nükleer yük protonlar tarafından belirlenir. Ve proton sayısı(boyuta göre) atom çekirdeğinin yükü yani seri numarası.
Nötron sayısı N miktarlar arasındaki farkla belirlenir: "çekirdeğin kütlesi" A ve "seri numarası" Z. Yani bir alüminyum atomu için:
N = A – Z = 27 –13 = 14N,
Görev 3.3. Kompozisyonu belirleyin atom çekirdekleri kimyasal element şuradaysa:
a) 3. periyot, grup VII, ana alt grup;
b) 4. periyot, IV. grup, ikincil alt grup;
c) 5. periyot, grup I, ana alt grup.
Dikkat! Bir atom çekirdeğinin kütle numarasını belirlerken periyodik sistemde belirtilen atom kütlesinin yuvarlanması gerekir. Bunun nedeni, proton ve nötronun kütlelerinin neredeyse tamsayı olması ve elektronların kütlesinin ihmal edilebilmesidir.
Aşağıdaki çekirdeklerden hangisinin aynı kimyasal elemente ait olduğunu belirleyelim:
bir (20 R + 20N),
B (19 R + 20N),
20'DE R + 19N).
Aynı kimyasal elementin atomları, aynı sayıda proton içerdikleri için A ve B çekirdeklerine sahiptir, yani bu çekirdeklerin yükleri aynıdır. Araştırma gösteriyor ki Bir atomun kütlesinin kimyasal özelliklerini önemli ölçüde etkilemediği.
İzotoplara, kütleleri farklı olan (farklı sayıda nötron) aynı kimyasal elementin (aynı sayıda proton) atomları denir.
İzotoplar ve bunların kimyasal bileşikleri birbirlerinden farklıdır. fiziki ozellikleri ancak bir kimyasal elementin izotoplarının kimyasal özellikleri aynıdır. Dolayısıyla karbon-14 izotopları (14 C), herhangi bir canlı organizmanın dokularına giren karbon-12 (12 C) ile aynı kimyasal özelliklere sahiptir. Fark yalnızca radyoaktivitede (izotop 14 C) ortaya çıkar. Bu nedenle teşhis ve tedavide izotoplar kullanılır. çeşitli hastalıklar, bilimsel araştırma için.
Atomun yapısının tanımına dönelim. Bildiğiniz gibi kimyasal işlemlerde atomun çekirdeği değişmez. Ne değişiyor? Değişken atomdaki toplam elektron sayısı ve elektronların dağılımıdır. Genel nötr bir atomdaki elektron sayısı Belirlenmesi kolaydır - seri numarasına eşittir, yani. Atom çekirdeğinin yükü:
Elektronların negatif yükü -1'dir ve kütleleri ihmal edilebilir düzeydedir: protonun kütlesinin 1/1840'ı.
Negatif yüklü elektronlar birbirini iter farklı mesafelerçekirdekten. burada yaklaşık olarak eşit olan elektronlar enerji rezervi, çekirdeğe yaklaşık olarak eşit uzaklıkta bulunur ve bir enerji seviyesi oluşturur.
Bir atomdaki enerji düzeylerinin sayısı, kimyasal elementin bulunduğu periyodun sayısına eşittir. Enerji seviyeleri geleneksel olarak aşağıdaki şekilde belirlenir (örneğin Al için):
Görev 3.4. Oksijen, magnezyum, kalsiyum, kurşun atomlarındaki enerji seviyelerinin sayısını belirleyin.
Her enerji seviyesi sınırlı sayıda elektron içerebilir:
İlkinde - en fazla iki elektron;
İkincisinde - en fazla sekiz elektron;
Üçüncüsünde - en fazla on sekiz elektron.
Bu sayılar, örneğin ikinci enerji seviyesinin 2, 5 veya 7 elektrona sahip olabileceğini ancak 9 veya 12 elektrona sahip olamayacağını göstermektedir.
Şunu bilmek önemlidir: üzerindeki enerji seviyesi numarasına bakılmaksızın harici seviye(son) sekizden fazla elektron olamaz. Dıştaki sekiz elektronlu enerji düzeyi en kararlı olanıdır ve tam olarak adlandırılır. Bu tür enerji seviyeleri en aktif olmayan elementler olan soy gazlarda bulunur.
Geriye kalan atomların dış seviyesindeki elektron sayısı nasıl belirlenir? Bunun için basit bir kural var: dış elektron sayısı eşittir:
Ana alt grupların elemanları için - grubun numarası;
İkincil alt grupların elemanları için ikiden fazla olamaz.
Örneğin (Şekil 5):
Görev 3.5. Seri numaraları 15, 25, 30, 53 olan kimyasal elementler için harici elektron sayısını belirtin.
Görev 3.6. Periyodik tablodaki kimyasal elementleri, tamamlanmış bir dış seviyenin bulunduğu atomlarda bulun.
Dış elektronların sayısını doğru bir şekilde belirlemek çok önemlidir, çünkü Atomun en önemli özellikleri onlarla ilişkilidir. Evet, içinde kimyasal reaksiyonlar atomlar kararlı, eksiksiz bir dış düzey elde etme eğilimindedir (8 e). Bu nedenle dış seviyesinde az sayıda elektron bulunan atomlar, elektronları vermeyi tercih ederler.
Atomları yalnızca elektron verebilen kimyasal elementlere denir metaller. Açıkçası, metal atomunun dış seviyesinde az sayıda elektron bulunmalıdır: 1, 2, 3.
Bir atomun dış enerji seviyesinde çok sayıda elektron varsa, bu tür atomlar, dış enerji seviyesinin tamamlanmasından önce, yani sekize kadar elektronu kabul etme eğilimindedir. Bu tür elementlere denir metal olmayanlar.
Soru. İkincil alt grupların kimyasal elementleri metallere mi yoksa metal olmayanlara mı aittir? Neden?
Cevap Periyodik tablodaki ana alt grupların metalleri ve metal olmayanları bordan astatine çekilebilecek bir çizgi ile ayrılır. Bu çizginin üstünde (ve çizgide) metal olmayanlar, altında metaller bulunur. İkincil alt grupların tüm elemanları bu çizginin altındadır.
Görev 3.7. Metallerin veya metal olmayanların şunları içerip içermediğini belirleyin: fosfor, vanadyum, kobalt, selenyum, bizmut. Elementin kimyasal elementlerin periyodik tablosundaki konumunu ve dış seviyedeki elektron sayısını kullanın.
Elektronların kalan seviye ve alt seviyelere dağılımını oluşturmak için aşağıdaki algoritma kullanılmalıdır.
1. Atomdaki toplam elektron sayısını belirleyin (seri numarasına göre).
2. Enerji seviyelerinin sayısını belirleyin (periyot numarasına göre).
3. Dış elektronların sayısını belirleyin (alt grup türüne ve grup numarasına göre).
4. Sondan bir önceki seviye dışındaki tüm seviyelerdeki elektron sayısını belirtin.
Örneğin, manganez atomu için 1-4 arasındaki noktalara göre belirlenir:
Toplam 25 e; dağıtılmış (2 + 8 + 2) = 12 e; yani üçüncü seviyede: 25 - 12 = 13 e.
Manganez atomundaki elektronların dağılımı elde edildi:
Görev 3.8. 16, 26, 33, 37 numaralı elementlerin atomik yapı diyagramlarını çizerek algoritmayı oluşturun. Bunların metal mi yoksa metal olmayan mı olduğunu belirtin. Cevabı açıklayın.
Atomun yapısının yukarıdaki diyagramlarını derlerken, atomdaki elektronların sadece seviyeleri değil aynı zamanda belirli seviyeleri de işgal ettiğini hesaba katmadık. alt düzeyler her seviye. Alt düzey türleri Latin harfleriyle gösterilir: S, P, D.
Olası alt seviyelerin sayısı seviye numarasına eşittir.İlk seviye bir taneden oluşur
S-alt düzey. İkinci seviye iki alt seviyeden oluşur: S Ve R. Üçüncü seviye - üç alt seviyeden - S, P Ve D.
Her alt seviye kesinlikle sınırlı sayıda elektron içerebilir:
s-alt düzeyinde - en fazla 2e;
p-alt düzeyinde - en fazla 6e;
d-alt seviyesinde - en fazla 10e.
Bir düzeyin alt düzeyleri kesin olarak tanımlanmış bir sıraya göre doldurulur: SPD.
Böylece, R- alt seviye dolu değilse dolmaya başlayamaz S-belirli bir enerji seviyesinin alt seviyesi vb. Bu kurala dayanarak manganez atomunun elektronik konfigürasyonunu oluşturmak kolaydır:
Genel olarak bir atomun elektronik konfigürasyonu manganez şu şekilde yazılır:
25 milyon 1 S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3D 5 4S 2 .
Görev 3.9. 16, 26, 33, 37 numaralı kimyasal elementler için atomların elektronik konfigürasyonlarını yapın.
Atomların elektronik konfigürasyonlarını yapmak neden gereklidir? Bu kimyasal elementlerin özelliklerini belirlemek. Şunu unutmamak gerekir ki kimyasal süreçler yalnızca katıl değerlik elektronları.
Değerlik elektronları dış enerji seviyesindedir ve eksiktir.
d-dış öncesi seviyenin alt seviyesi.
Manganez için değerlik elektronlarının sayısını belirleyelim:
veya kısaltılmış hali: Mn ... 3 D 5 4S 2 .
Bir atomun elektronik konfigürasyonu formülüyle ne belirlenebilir?
1. Hangi element metal mi yoksa metal olmayan mı?
Manganez bir metaldir çünkü dış (dördüncü) seviye iki elektron içerir.
2. Metal için hangi süreç tipiktir?
Manganez atomları reaksiyonlarda daima elektron bağışlar.
3. Manganez atomuna hangi elektronlar ve kaç tanesi verilecek?
Reaksiyonlarda, manganez atomu iki dış elektronun (çekirdeğe en uzak olan ve çekirdek tarafından daha zayıf çekilen) yanı sıra beş ön-dış elektronunu verir. D-elektronlar. Değerlik elektronlarının toplam sayısı yedidir (2 + 5). Bu durumda atomun üçüncü seviyesinde sekiz elektron kalacaktır. tam dış seviye oluşur.
Tüm bu akıl yürütme ve sonuçlar şema kullanılarak yansıtılabilir (Şekil 6):
Bir atomun ortaya çıkan koşullu yüklerine denir oksidasyon durumları.
Atomun yapısı dikkate alındığında benzer şekilde oksijen için tipik oksidasyon durumlarının -2, hidrojen için ise +1 olduğu gösterilebilir.
Soru. Yukarıda elde edilen oksidasyon derecelerini dikkate alırsak, manganez hangi kimyasal elementlerle bileşik oluşturabilir?
Cevap: Sadece oksijenle, tk. atomu oksidasyon durumunda zıt yüke sahiptir. İlgili manganez oksitlerin formülleri (burada oksidasyon durumları bu kimyasal elementlerin değerlerine karşılık gelir):
Manganez atomunun yapısı şunu göstermektedir: Daha Manganez oksitlenemez çünkü. bu durumda, artık tamamlanmış olan kararlı dış-öncesi seviyeye değinmek gerekecektir. Bu nedenle +7 oksidasyon durumu en yüksek olanıdır ve karşılık gelen Mn207 oksit en yüksek manganez oksittir.
Tüm bu kavramları birleştirmek için tellür atomunun yapısını ve bazı özelliklerini göz önünde bulundurun:
Metal olmayan bir element olan Te atomu, dış seviyenin tamamlanmasından önce 2 elektron kabul edebilir ve "ekstra" 6 elektron bağışlayabilir:
Görev 3.10. Na, Rb, Cl, I, Si, Sn atomlarının elektronik konfigürasyonlarını çizin. Bu kimyasal elementlerin özelliklerini, en basit bileşiklerinin (oksijen ve hidrojen ile) formüllerini belirleyin.
1. Kimyasal reaksiyonlara yalnızca değerlik elektronları katılır ve bu yalnızca son iki seviyede olabilir.
2. Metal atomları, pozitif oksidasyon durumlarını alarak yalnızca değerlik elektronlarını (tümü veya birkaçını) bağışlayabilir.
3. Metal olmayan atomlar, negatif oksidasyon durumlarını elde ederken elektronları (eksik - sekize kadar) kabul edebilir ve pozitif oksidasyon durumlarını elde ederken değerlik elektronlarını (tümü veya birkaçını) bağışlayabilir.
Şimdi bir alt grubun kimyasal elementlerinin, örneğin sodyum ve rubidyumun özelliklerini karşılaştıralım:
Hayır...3 S 1 ve Kb...5 S 1 .
Bu elementlerin atomlarının yapısında ortak olan nedir? Her atomun dış seviyesinde bir elektron aktif metallerdir. metal aktivitesi Elektron verme yeteneği ile ilişkilidir: Bir atom ne kadar kolay elektron verirse, metalik özellikleri de o kadar belirgin olur.
Elektronları atomda tutan şey nedir? çekirdeğe olan ilgi. Elektronlar çekirdeğe ne kadar yakınsa, atomun çekirdeği tarafından o kadar güçlü çekilirler, onları "koparmak" o kadar zor olur.
Buna dayanarak şu soruyu cevaplayacağız: Hangi element - Na veya Rb - harici bir elektronu daha kolay verir? Hangi element daha fazla aktif metal? Açıkçası rubidyum, çünkü değerlik elektronları çekirdekten daha uzaktadır (ve çekirdek tarafından daha az güçlü bir şekilde tutulur).
Çözüm. Ana alt gruplarda yukarıdan aşağıya doğru metalik özellikler artırılmıştır., Çünkü atomun yarıçapı artar ve değerlik elektronları çekirdeğe daha zayıf çekilir.
Grup VIIa'nın kimyasal elementlerinin özelliklerini karşılaştıralım: Cl …3 S 2 3P 5 ve ben...5 S 2 5P 5 .
Her iki kimyasal element de metal değildir çünkü. dış seviye tamamlanmadan bir elektron eksiktir. Bu atomlar eksik elektronu aktif olarak çekecektir. Dahası, eksik elektron metal olmayan bir atomu ne kadar güçlü çekerse, metalik olmayan özellikleri (elektronları kabul etme yeteneği) o kadar güçlü olur.
Elektronun çekiciliğine ne sebep olur? Atom çekirdeğinin pozitif yükü nedeniyle. Ek olarak, elektron çekirdeğe ne kadar yakınsa, karşılıklı çekimleri o kadar güçlü, metal olmayanlar da o kadar aktif olur.
Soru. Hangi elementin metalik olmayan özellikleri daha belirgindir: klor veya iyot?
Cevap: Açıkçası klor, çünkü. değerlik elektronları çekirdeğe daha yakındır.
Çözüm. Alt gruplarda metal olmayanların aktivitesi yukarıdan aşağıya doğru azalır, Çünkü atomun yarıçapı artar ve çekirdeğin eksik elektronları çekmesi giderek zorlaşır.
Silikon ve kalayın özelliklerini karşılaştıralım: Si …3 S 2 3P 2 ve Sn…5 S 2 5P 2 .
Her iki atomun da dış seviyede dört elektronu vardır. Bununla birlikte periyodik tablodaki bu elementler bor ve astatini birleştiren çizginin zıt taraflarındadır. Bu nedenle sembolü B-At çizgisinin üzerinde olan silikon için metalik olmayan özellikler daha belirgindir. Aksine sembolü B-At çizgisinin altında olan kalay daha güçlü metalik özelliklere sahiptir. Bunun nedeni kalay atomunda dört değerlik elektronunun çekirdekten çıkarılmasıdır. Bu nedenle eksik olan dört elektronun bağlanması zordur. Aynı zamanda beşinci enerji seviyesinden elektronların geri dönüşü oldukça kolay gerçekleşir. Silikon için, ilki (elektronların kabulü) baskın olmak üzere her iki süreç de mümkündür.
3. Bölüme ilişkin sonuçlar. Bir atomdaki dış elektronlar ne kadar azsa ve bunlar çekirdekten ne kadar uzaktaysa, metalik özellikler o kadar güçlü ortaya çıkar.
Bir atomda ne kadar çok dış elektron varsa ve bunlar çekirdeğe ne kadar yakınsa, metalik olmayan özellikler de o kadar fazla ortaya çıkar.
Bu bölümde formüle edilen sonuçlara dayanarak, periyodik sistemin herhangi bir kimyasal elementi için bir "özellik" oluşturabilirsiniz.
Özellik Açıklama Algoritması
konumuna göre kimyasal element
periyodik sistemde
1. Atomun yapısının bir diyagramını çizin, yani. çekirdeğin bileşimini ve elektronların enerji seviyelerine ve alt seviyelere göre dağılımını belirler:
Bir atomdaki toplam proton, elektron ve nötron sayısını belirleyin (seri numarasına ve bağıl atom kütlesi);
Enerji seviyelerinin sayısını belirleyin (periyot numarasına göre);
Harici elektronların sayısını belirleyin (alt grup türüne ve grup numarasına göre);
Sondan bir önceki hariç tüm enerji seviyelerindeki elektron sayısını belirtin;
2. Değerlik elektronlarının sayısını belirleyin.
3. Belirli bir kimyasal element için hangi özelliklerin (metal veya metal olmayan) daha belirgin olduğunu belirleyin.
4. Verilen (alınan) elektronların sayısını belirleyin.
5. Bir kimyasal elementin en yüksek ve en düşük oksidasyon durumlarını belirleyin.
6. Bu oksidasyon durumlarını oluşturun kimyasal formüller oksijen ve hidrojen ile en basit bileşikler.
7. Oksitin doğasını belirleyin ve su ile reaksiyonu için bir denklem yazın.
8. 6. paragrafta belirtilen maddeler için karakteristik reaksiyonların denklemlerini oluşturun (bkz. Bölüm 2).
Görev 3.11. Yukarıdaki şemaya göre kükürt, selenyum, kalsiyum ve stronsiyum atomlarının ve bu kimyasal elementlerin özelliklerinin tanımlarını yapın. Oksitlerinin ve hidroksitlerinin genel özellikleri nelerdir?
Alıştırma 3.10 ve 3.11'i tamamladıysanız, yalnızca bir alt grubun elementlerinin atomlarının değil, aynı zamanda bileşiklerinin de ortak özelliklere ve benzer bir bileşime sahip olduğunu görmek kolaydır.
D.I. Mendeleev'in periyodik yasası:kimyasal elementlerin özellikleri ve bunların oluşturduğu basit ve karmaşık maddelerin özellikleri, atom çekirdeklerinin yüküne periyodik olarak bağlıdır.
Periyodik yasanın fiziksel anlamı: Değerlik elektronlarının konfigürasyonları (dış ve sondan bir önceki seviyelerdeki elektronların dağılımı) periyodik olarak tekrarlandığından, kimyasal elementlerin özellikleri periyodik olarak tekrarlanır.
Dolayısıyla, aynı alt grubun kimyasal elementleri aynı değerlik elektron dağılımına ve dolayısıyla benzer özelliklere sahiptir.
Örneğin beşinci grubun kimyasal elementleri beş değerlik elektronuna sahiptir. Aynı zamanda kimyasal atomlarda ana alt grupların elemanları- tüm değerlik elektronları dış seviyededir: ... ns 2 np 3, nerede N– dönem numarası.
Atomlarda ikincil alt grupların unsurları yalnızca 1 veya 2 elektron dış seviyededir, geri kalanı D- dış öncesi seviyenin alt seviyesi: ... ( N – 1)D 3 ns 2, nerede N– dönem numarası.
Görev 3.12. 35 ve 42 numaralı kimyasal elementlerin atomları için kısa elektronik formüller yapın ve ardından algoritmaya göre bu atomlardaki elektronların dağılımını oluşturun. Tahmininizin gerçekleştiğinden emin olun.
3. bölüm için alıştırmalar
1. "Dönem", "grup", "alt grup" kavramlarının tanımlarını formüle edin. Aşağıdakileri oluşturan kimyasal elementler nelerdir: a) nokta; b) bir grup; c) alt grup?
2. İzotoplar nelerdir? İzotopların fiziksel veya kimyasal özellikleri nelerdir? Neden?
3. DIMendeleev'in periyodik yasasını formüle edin. Fiziksel anlamını açıklayın ve örneklerle gösterin.
4. Kimyasal elementlerin metalik özellikleri nelerdir? Bir grupta ve bir dönemde nasıl değişirler? Neden?
5. Kimyasal elementlerin metalik olmayan özellikleri nelerdir? Bir grupta ve bir dönemde nasıl değişirler? Neden?
6. 43, 51, 38 numaralı kimyasal elementlerin kısa elektronik formüllerini yapın. Bu elementlerin atomlarının yapısını yukarıdaki algoritmaya göre tanımlayarak varsayımlarınızı doğrulayın. Bu elemanların özelliklerini belirtin.
7. Kısa elektronik formüllerle
a) ...4 S 24p1;
b) …4 D 1 5S 2 ;
3'te D 5 4s 1
D.I. Mendeleev'in periyodik sistemindeki karşılık gelen kimyasal elementlerin konumunu belirleyin. Bu kimyasal elementleri adlandırın. Varsayımlarınızı, bu kimyasal elementlerin atomlarının yapısının algoritmaya göre açıklanmasıyla doğrulayın. Bu kimyasal elementlerin özelliklerini belirtiniz.
Devam edecek
Yükleniyor...
