Kimyəvi elementlərin atomlarının elektron quruluşunun prinsipi. Atomun elektron konfiqurasiyası. Atomun elektron quruluşu

Kimyəvi maddələr ətrafımızdakı dünyanı təşkil edən şeylərdir.

Hər bir kimyəvi maddənin xassələri iki növə bölünür: bunlar onun digər maddələr əmələ gətirmə qabiliyyətini xarakterizə edən kimyəvi və obyektiv şəkildə müşahidə olunan və kimyəvi çevrilmələrdən təcrid olunmuş şəkildə nəzərdən keçirilə bilən fizikidir. Beləliklə, məsələn, maddənin fiziki xassələri onun birləşmə vəziyyəti (bərk, maye və ya qaz), istilik keçiriciliyi, istilik tutumu, müxtəlif mühitlərdə (su, spirt və s.) həllolma qabiliyyəti, sıxlığı, rəngi, dadı və s. .

Bəzi kimyəvi maddələrin başqa maddələrə çevrilməsinə kimyəvi hadisələr və ya kimyəvi reaksiyalar deyilir. Qeyd etmək lazımdır ki, fiziki hadisələr də var ki, onlar açıq-aydın bir maddənin başqa maddələrə çevrilmədən hər hansı fiziki xassələrinin dəyişməsi ilə müşayiət olunur. Fiziki hadisələrə, məsələn, buzun əriməsi, suyun donması və ya buxarlanması və s.

Hər hansı bir proses zamanı kimyəvi hadisənin baş verməsi, rəngin dəyişməsi, çöküntünün əmələ gəlməsi, qazın təkamülü, istiliyin və / və ya işığın təkamülü kimi kimyəvi reaksiyaların xarakterik əlamətlərini müşahidə etməklə nəticələnə bilər.

Beləliklə, məsələn, müşahidə etməklə kimyəvi reaksiyaların gedişi haqqında bir nəticə çıxarmaq olar:

Gündəlik həyatda miqyas adlanan suyun qaynadılması zamanı çöküntü əmələ gəlməsi;

Yanğın zamanı istilik və işığın sərbəst buraxılması;

Havada təzə alma diliminin rənginin dəyişdirilməsi;

Xəmirin fermentasiyası zamanı qaz qabarcıqlarının əmələ gəlməsi və s.

Kimyəvi reaksiyalar zamanı praktiki olaraq dəyişməyə məruz qalmayan, ancaq bir-biri ilə yeni bir şəkildə bağlanan ən kiçik maddə hissəciklərinə atomlar deyilir.

Bu cür maddə vahidlərinin mövcudluğu ideyası qədim Yunanıstanda qədim filosofların şüurunda yaranmışdır ki, bu da əslində "atom" termininin mənşəyini izah edir, çünki "atom" yunan dilindən hərfi tərcümədə "bölünməz" deməkdir.

Bununla belə, qədim yunan filosoflarının fikrindən fərqli olaraq, atomlar maddənin mütləq minimumu deyil, yəni. özləri mürəkkəb quruluşa malikdirlər.

Hər bir atom subatom hissəcikləri adlanan hissəciklərdən ibarətdir - müvafiq olaraq p +, n o və e - simvolları ilə işarələnən protonlar, neytronlar və elektronlar. İstifadə olunan qeyddəki yuxarı işarə protonun vahid müsbət yükə, elektronun vahid mənfi yükə, neytronun isə heç bir yükə malik olmadığını göstərir.

Atomun keyfiyyət quruluşuna gəlincə, hər bir atom nüvə deyilən yerdə cəmləşmiş bütün proton və neytronlara malikdir, onların ətrafında elektronlar elektron qabığı əmələ gətirir.

Proton və neytron praktiki olaraq eyni kütlələrə malikdir, yəni. m p ≈ m n və elektron kütləsi onların hər birinin kütləsindən demək olar ki, 2000 dəfə azdır, yəni. m p / m e ≈ m n / m e ≈ 2000.

Atomun əsas xassəsi onun elektrik neytrallığı olduğundan və bir elektronun yükü bir protonun yükünə bərabər olduğundan, buradan belə nəticəyə gəlmək olar ki, istənilən atomdakı elektronların sayı protonların sayına bərabərdir.

Beləliklə, məsələn, aşağıdakı cədvəl atomların mümkün tərkibini göstərir:

Eyni nüvə yükü olan atomların növü, yəni. nüvələrində eyni sayda proton olanlara kimyəvi element deyilir. Beləliklə, yuxarıdakı cədvəldən belə nəticəyə gələ bilərik ki, atom1 və atom2 bir kimyəvi elementə, atom3 və atom4 isə başqa kimyəvi elementə aiddir.

Hər bir kimyəvi elementin müəyyən bir şəkildə oxunan öz adı və fərdi simvolu var. Beləliklə, məsələn, atomları nüvəsində yalnız bir proton olan ən sadə kimyəvi elementin "hidrogen" adı var və "kül" kimi oxunan "H" simvolu ilə işarələnir və kimyəvi element +7 nüvə yükü ilə (yəni 7 protondan ibarət) - "azot", "en" kimi oxunan "N" simvoluna malikdir.

Yuxarıdakı cədvəldən göründüyü kimi, bir kimyəvi elementin atomları nüvələrdəki neytronların sayına görə fərqlənə bilər.

Eyni kimyəvi elementə aid olan, lakin fərqli sayda neytron və nəticədə kütləsi olan atomlara izotoplar deyilir.

Beləliklə, məsələn, hidrogen kimyəvi elementinin üç izotopu var - 1 H, 2 H və 3 H. H simvolunun üstündəki 1, 2 və 3 indeksləri neytronların və protonların ümumi sayını bildirir. Bunlar. hidrogenin atomlarının nüvələrində bir proton olması ilə xarakterizə olunan kimyəvi element olduğunu bilərək, 1 H izotopunda (1-1 = 0) ümumiyyətlə neytronların olmadığı qənaətinə gələ bilərik. 2 H izotopu - 1 neytron (2-1=1) və izotopda 3 H - iki neytron (3-1=2). Artıq qeyd edildiyi kimi, neytron və proton eyni kütlələrə malik olduğundan və elektronun kütləsi onlarla müqayisədə cüzi olduğundan, bu o deməkdir ki, 2 H izotopu 1 H izotopundan, 3 H izotopundan demək olar ki, iki dəfə ağırdır. izotop hətta üç dəfə ağırdır. Hidrogen izotoplarının kütlələrində belə böyük yayılma ilə əlaqədar olaraq, 2 H və 3 H izotoplarına hətta hər hansı digər kimyəvi element üçün xarakterik olmayan ayrıca fərdi adlar və simvollar təyin edildi. 2 H izotopuna deyterium adı verildi və D simvolu verildi, 3 H izotopuna isə tritium adı verildi və T simvolu verildi.

Əgər proton və neytronun kütləsini vahid kimi götürsək və elektronun kütləsini nəzərə almasaq, əslində atomdakı proton və neytronların ümumi sayından əlavə sol yuxarı göstərici onun kütləsi hesab edilə bilər və ona görə də bu indeks kütlə sayı adlanır və A simvolu ilə işarələnir. İstənilən protonun nüvəsinin yükü atoma uyğun gəldiyindən və hər bir protonun yükü şərti olaraq +1-ə bərabər hesab edildiyindən protonların sayı nüvəyə yük sayı (Z) deyilir. N hərfi ilə atomdakı neytronların sayını ifadə edərək, riyazi olaraq kütlə sayı, yük sayı və neytronların sayı arasındakı əlaqə belə ifadə edilə bilər:

Müasir anlayışlara görə, elektron ikili (hissəcik-dalğa) təbiətə malikdir. Həm hissəcik, həm də dalğa xüsusiyyətlərinə malikdir. Bir hissəcik kimi elektronun kütləsi və yükü var, lakin eyni zamanda dalğa kimi elektronların axını da difraksiya qabiliyyəti ilə xarakterizə olunur.

Atomdakı elektronun vəziyyətini təsvir etmək üçün kvant mexanikasının anlayışlarından istifadə olunur ki, bunlara əsasən elektron xüsusi hərəkət trayektoriyasına malik deyil və kosmosun istənilən nöqtəsində, lakin müxtəlif ehtimallarla yerləşə bilər.

Nüvə ətrafında bir elektronun tapılma ehtimalı yüksək olan fəza bölgəsi atom orbitalı adlanır.

Atom orbitalının fərqli forması, ölçüsü və istiqaməti ola bilər. Atom orbitalına elektron buludu da deyilir.

Qrafik olaraq, bir atom orbital adətən kvadrat hüceyrə kimi qeyd olunur:

Kvant mexanikası olduqca mürəkkəb riyazi aparata malikdir, buna görə də məktəb kimyası kursu çərçivəsində yalnız kvant mexanikası nəzəriyyəsinin nəticələri nəzərdən keçirilir.

Bu nəticələrə görə, hər hansı bir atom orbitalı və onun üzərində yerləşən elektron tamamilə 4 kvant rəqəmi ilə xarakterizə olunur.

• Əsas kvant nömrəsi - n - verilmiş orbitaldakı elektronun ümumi enerjisini təyin edir. Əsas kvant ədədinin dəyər diapazonu bütün natural ədədlərdir, yəni. n = 1,2,3,4,5 və s.
• Orbital kvant nömrəsi - l - atom orbitalının formasını xarakterizə edir və 0-dan n-1-ə qədər istənilən tam dəyərləri qəbul edə bilər, burada n əsas kvant nömrəsidir.

l = 0 olan orbitallar deyilir s-orbitallar. s-orbitallar sferikdir və kosmosda istiqaməti yoxdur:

l = 1 olan orbitallar deyilir p-orbitallar. Bu orbitallar üç ölçülü səkkiz fiqurun formasına malikdir, yəni. səkkiz rəqəmini simmetriya oxu ətrafında çevirməklə əldə edilən forma və zahirən bir dumbbellə bənzəyir:

l = 2 olan orbitallar deyilir d-orbitallar, və l = 3 ilə - f-orbitallar. Onların quruluşu daha mürəkkəbdir.

3) Maqnit kvant nömrəsi - m l - müəyyən bir atom orbitalının fəza oriyentasiyasını təyin edir və orbital bucaq momentumunun maqnit sahəsinin istiqaməti üzrə proyeksiyasını ifadə edir. Maqnit kvant sayı m l xarici maqnit sahəsinin gücü vektorunun istiqamətinə nisbətən orbitalın istiqamətinə uyğundur və -l-dən +l-ə qədər istənilən tam dəyərləri, o cümlədən 0, yəni. mümkün dəyərlərin ümumi sayı (2l+1). Beləliklə, məsələn, l = 0 m l = 0 (bir qiymət), l = 1 m l = -1, 0, +1 (üç dəyər), l = 2 m l = -2, -1, 0, + 1 , +2 (maqnit kvant nömrəsinin beş dəyəri) və s.

Beləliklə, məsələn, p-orbitallar, yəni. "üç ölçülü səkkiz rəqəmi" formasına malik orbital kvant nömrəsi l = 1 olan orbitallar maqnit kvant nömrəsinin üç dəyərinə (-1, 0, +1) uyğun gəlir, bu da öz növbəsində uyğun gəlir. fəzada bir-birinə perpendikulyar olan üç istiqamətə.

4) Spin kvant sayı (və ya sadəcə olaraq spin) - m s - şərti olaraq atomdakı elektronun fırlanma istiqamətindən məsul hesab edilə bilər, qiymətlər ala bilər. Fərqli spinləri olan elektronlar müxtəlif istiqamətləri göstərən şaquli oxlarla göstərilir: ↓ və .

Baş kvant nömrəsi ilə eyni qiymətə malik olan atomdakı bütün orbitalların çoxluğuna enerji səviyyəsi və ya elektron qabığı deyilir. Bəzi n ədədi olan istənilən ixtiyari enerji səviyyəsi n 2 orbitaldan ibarətdir.

Baş kvant sayı və orbital kvant sayı eyni olan orbitallar dəsti enerji alt səviyyəsidir.

Əsas kvant sayı n-ə uyğun gələn hər bir enerji səviyyəsi n alt səviyyəni ehtiva edir. Öz növbəsində, orbital kvant sayı l olan hər bir enerji alt səviyyəsi (2l+1) orbitallardan ibarətdir. Beləliklə, s-alt qatı bir s-orbitaldan, p-alt qat-üç p-orbitaldan, d-alt qat-beş d-orbitaldan, f-alt-layer isə yeddi f-orbitaldan ibarətdir. Artıq qeyd edildiyi kimi, bir atom orbitalı çox vaxt bir kvadrat hüceyrə ilə işarələndiyi üçün s-, p-, d- və f-alt səviyyələri qrafik olaraq aşağıdakı kimi təsvir edilə bilər:

Hər bir orbital n, l və m l üç kvant ədədindən ibarət fərdi ciddi şəkildə müəyyən edilmiş çoxluğa uyğundur.

Orbitallarda elektronların paylanması elektron konfiqurasiya adlanır.

Atom orbitallarının elektronlarla doldurulması üç şərtə uyğun olaraq baş verir:

• Minimum enerji prinsipi: Elektronlar ən aşağı enerji alt səviyyəsindən başlayaraq orbitalları doldurur. Artan enerji sırasına görə alt səviyyələrin ardıcıllığı aşağıdakı kimidir: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

Elektron alt səviyyələrin doldurulmasının bu ardıcıllığını yadda saxlamağı asanlaşdırmaq üçün aşağıdakı qrafik təsvir çox rahatdır:

• Pauli prinsipi: Hər bir orbital ən çox iki elektron saxlaya bilər.

Orbitalda bir elektron varsa, o, qoşalaşmamış, ikisi varsa, elektron cütü adlanır.

• Hund qaydası: atomun ən sabit vəziyyəti, bir alt səviyyə daxilində atomun mümkün maksimum sayda qoşalaşmamış elektrona malik olduğu vəziyyətdir. Atomun bu ən sabit vəziyyətinə əsas vəziyyət deyilir.

Əslində, yuxarıda göstərilənlər o deməkdir ki, məsələn, p-alt səviyyənin üç orbitalında 1-ci, 2-ci, 3-cü və 4-cü elektronların yerləşdirilməsi aşağıdakı kimi aparılacaqdır:

Atom orbitallarının yük nömrəsi 1 olan hidrogendən yük nömrəsi 36 olan kriptona (Kr) doldurulması aşağıdakı kimi həyata keçiriləcək:

Atom orbitallarının doldurulma ardıcıllığının oxşar təsviri enerji diaqramı adlanır. Ayrı-ayrı elementlərin elektron diaqramlarına əsaslanaraq, onların sözdə elektron formullarını (konfiqurasiyalarını) yaza bilərsiniz. Beləliklə, məsələn, 15 proton və nəticədə 15 elektron olan bir element, yəni. fosfor (P) aşağıdakı enerji diaqramına sahib olacaq:

Elektron formulaya çevrildikdə, fosfor atomu aşağıdakı formanı alacaq:

15 P = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Alt səviyyə simvolunun solunda olan normal ölçülü rəqəmlər enerji səviyyəsinin sayını, alt səviyyə simvolunun sağındakı yuxarı işarələr isə müvafiq alt səviyyədəki elektronların sayını göstərir.

Aşağıda D.I.-nin ilk 36 elementinin elektron düsturları verilmişdir. Mendeleyev.

Artıq qeyd edildiyi kimi, əsas vəziyyətdə, atom orbitallarında elektronlar ən az enerji prinsipinə uyğun olaraq düzülür. Buna baxmayaraq, atomun əsas vəziyyətində boş p-orbitalların olması halında, çox vaxt ona artıq enerji verildikdə, atom həyəcanlanmış vəziyyətə keçə bilər. Beləliklə, məsələn, əsas vəziyyətdə olan bir bor atomu elektron konfiqurasiyaya və aşağıdakı formanın enerji diaqramına malikdir:

Və həyəcanlı vəziyyətdə (*), yəni. bor atomuna bir qədər enerji verən zaman onun elektron konfiqurasiyası və enerji diaqramı belə görünəcək:

Atomda hansı alt səviyyənin sonuncu doldurulmasından asılı olaraq kimyəvi elementlər s, p, d və ya f-ə bölünür.

Cədvəldə s, p, d və f elementlərinin tapılması D.İ. Mendeleyev:

• s-elementləri doldurulmalı olan sonuncu s-alt səviyyəyə malikdir. Bu elementlərə I və II qrupların əsas (cədvəl xanasında solda) alt qruplarının elementləri daxildir.
• p-elementləri üçün p-alt səviyyə doldurulur. P-elementlərinə birinci və yeddinci istisna olmaqla, hər dövrün son altı elementi, həmçinin III-VIII qrupların əsas altqruplarının elementləri daxildir.
• d-elementləri böyük dövrlərdə s- və p-elementləri arasında yerləşir.
• f elementlərinə lantanidlər və aktinidlər deyilir. Onlar D.İ. tərəfindən masanın aşağı hissəsinə yerləşdirilir. Mendeleyev.

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

düyü. 4.5. Enerji səviyyələrinin alt səviyyələrə bölünməsi sxemi

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

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

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

düyü. 4.6. Elektron orbitalların forması və orientasiyası.

Kimyəvi reaksiyalar zamanı atom nüvəsi dəyişikliyə uğramır, yalnız atomların elektron qabıqları dəyişir, quruluşu kimyəvi elementlərin bir çox xassələrini izah edir. Atomun elektron quruluşu nəzəriyyəsi əsasında Mendeleyevin kimyəvi elementlərin dövri qanununun dərin fiziki mənası əsaslandırılmış və kimyəvi birləşmə nəzəriyyəsi yaradılmışdır.

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

Atomun quruluşu haqqında doktrina işığında Mendeleyevin bütün elementləri yeddi dövrə bölməsi özünü doğruldur: dövrün sayı elektronlarla dolu atomların enerji səviyyələrinin sayına uyğundur. Qısa dövrlərdə atomların nüvələrinin müsbət yükünün artması ilə xarici səviyyədəki elektronların sayı artır (birinci dövrdə 1-dən 2-yə, ikinci və üçüncü dövrlərdə isə 1-dən 8-ə qədər). elementlərin xassələrinin dəyişməsini izah edir: dövrün əvvəlində (birincidən başqa) qələvi metal olur, sonra metal xassələrin tədricən zəifləməsi və qeyri-metal xüsusiyyətlərinin artması müşahidə olunur. Bu qanunauyğunluğu ikinci dövrün elementləri üçün izləmək olar cədvəl 4.2.

Cədvəl 4.2.

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

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

Cədvəl 4.3.

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

Elementin elektron düsturunu tərtib etmək alqoritmi:

1. Kimyəvi elementlərin dövri cədvəlindən istifadə edərək atomdakı elektronların sayını təyin edin D.İ. Mendeleyev.

2. Elementin yerləşdiyi dövrün sayı ilə enerji səviyyələrinin sayını təyin edin; sonuncu elektron səviyyədəki elektronların sayı qrup nömrəsinə uyğundur.

3. Səviyyələri alt səviyyələrə və orbitallara bölün və orbitalların doldurulması qaydalarına uyğun olaraq elektronlarla doldurun:

Yadda saxlamaq lazımdır ki, birinci səviyyə maksimum 2 elektrona malikdir. 1s2, ikincidə - maksimum 8 (iki s və altı R: 2s 2 2p 6), üçüncüdə - maksimum 18 (iki s, altı səh, və on d: 3s 2 3p 6 3d 10).

• Baş kvant nömrəsi n minimal olmalıdır.
• Əvvəlcə dolduruldu s- alt səviyyə, onda p-, d-b f- alt səviyyələr.
• Elektronlar orbitalları orbital enerjinin artan ardıcıllığı ilə doldururlar (Kleçkovski qaydası).
• Alt səviyyə daxilində elektronlar əvvəlcə sərbəst orbitalları bir-bir tutur və yalnız bundan sonra cütlər əmələ gətirirlər (Hund qaydası).
• Bir orbitalda ikidən çox elektron ola bilməz (Pauli prinsipi).

Nümunələr.

1. Azotun elektron düsturunu tərtib edin. Azot dövri cədvəldə 7-ci yerdədir.

2. Arqonun elektron düsturunu tərtib edin. Dövri cədvəldə arqon 18-ci yerdədir.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.

3. Xromun elektron düsturunu tərtib edin. Dövri cədvəldə xrom 24 nömrədir.

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

Sinkin enerji diaqramı.

4. Sinkin elektron düsturunu tərtib edin. Dövri cədvəldə sink 30-dur.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10

Qeyd edək ki, elektron düsturun bir hissəsi, yəni 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 arqonun elektron düsturudur.

Sinkin elektron formulu kimi təqdim edilə bilər.

Elektronların enerji qabıqlarında və ya səviyyələrində yerləşməsi kimyəvi elementlərin elektron düsturlarından istifadə etməklə qeyd olunur. Elektron düsturlar və ya konfiqurasiyalar elementin atomunun strukturunu təmsil etməyə kömək edir.

Atomun quruluşu

Bütün elementlərin atomları müsbət yüklü nüvədən və nüvənin ətrafında yerləşən mənfi yüklü elektronlardan ibarətdir.

Elektronlar müxtəlif enerji səviyyələrindədir. Elektron nüvədən nə qədər uzaqdırsa, bir o qədər çox enerjiyə malikdir. Enerji səviyyəsinin ölçüsü atom orbitinin və ya orbital buludun ölçüsü ilə müəyyən edilir. Bu, elektronun hərəkət etdiyi məkandır.

düyü. 1. Atomun ümumi quruluşu.

Orbitalların müxtəlif həndəsi konfiqurasiyaları ola bilər:

• s-orbitallar- sferik;
• p-, d və f-orbitalları- dumbbell şəklində, müxtəlif təyyarələrdə uzanır.

Hər hansı bir atomun birinci enerji səviyyəsində həmişə iki elektronlu s-orbital var (istisna hidrogendir). İkinci səviyyədən başlayaraq s- və p-orbitalları eyni səviyyədədir.

düyü. 2. s-, p-, d və f-orbitallar.

Orbitallar elektronların yerləşdiyi yerdən asılı olmayaraq mövcuddur və doldurula və ya boş ola bilər.

Formula girişi

Kimyəvi elementlərin atomlarının elektron konfiqurasiyaları aşağıdakı prinsiplərə əsasən yazılır:

• hər bir enerji səviyyəsi ərəb rəqəmi ilə qeyd olunan seriya nömrəsinə uyğundur;
• rəqəmin ardınca orbiti bildirən hərf gəlir;
• hərfin üstündə orbitaldakı elektronların sayına uyğun üst yazı yazılır.

Qeyd nümunələri:

Atomun elektron konfiqurasiyası atomda elektronların səviyyələrə və alt səviyyələrə görə düzülməsini göstərən düsturdur. Məqaləni öyrəndikdən sonra siz elektronların harada və necə yerləşdiyini öyrənəcək, kvant ədədləri ilə tanış olacaq və atomun elektron konfiqurasiyasını onun nömrəsinə görə qura biləcəksiniz, məqalənin sonunda elementlər cədvəli var.

Niyə elementlərin elektron konfiqurasiyasını öyrənmək lazımdır?

Atomlar konstruktor kimidir: müəyyən sayda hissələr var, onlar bir-birindən fərqlənirlər, lakin eyni tipli iki hissə tam olaraq eynidir. Ancaq bu konstruktor plastikdən daha maraqlıdır və bunun səbəbi budur. Konfiqurasiya yaxınlıqda kimin olduğuna görə dəyişir. Məsələn, hidrogenin yanında oksigen ola bilər suya, natriumun yanında qaza, dəmirin yanında olmaq isə tamamilə pasa çevrilir. Bunun niyə baş verdiyi sualına cavab vermək və bir atomun digərinin yanında davranışını proqnozlaşdırmaq üçün aşağıda müzakirə ediləcək elektron konfiqurasiyanı öyrənmək lazımdır.

Bir atomda neçə elektron var?

Atom nüvədən və onun ətrafında fırlanan elektronlardan, nüvə proton və neytronlardan ibarətdir. Neytral vəziyyətdə hər bir atom nüvəsindəki protonların sayı qədər elektrona malikdir. Protonların sayı elementin seriya nömrəsi ilə göstərildi, məsələn, kükürdün 16 protonu var - dövri sistemin 16-cı elementi. Qızılın 79 protonu var - dövri cədvəlin 79-cu elementi. Müvafiq olaraq neytral vəziyyətdə kükürddə 16 elektron, qızılda isə 79 elektron var.

Elektronu harada axtarmaq lazımdır?

Bir elektronun davranışını müşahidə edərək müəyyən nümunələr əldə edildi, onlar kvant nömrələri ilə təsvir olunur, cəmi dördü var:

• Baş kvant nömrəsi
• Orbital kvant sayı
• Maqnit kvant nömrəsi
• Spin kvant nömrəsi

Orbital

Bundan əlavə, orbit sözünün əvəzinə "orbital" terminindən istifadə edəcəyik, orbital elektronun dalğa funksiyasıdır, təxminən - bu, elektronun vaxtın 90% -ni keçirdiyi sahədir.

N - səviyyə
L - qabıq
M l - orbital sayı
M s - orbitaldakı birinci və ya ikinci elektron

Orbital kvant sayı l

Elektron buludunun tədqiqi nəticəsində məlum olub ki, enerji səviyyəsindən asılı olaraq bulud dörd əsas forma alır: top, dumbbells və digər iki, daha mürəkkəb. Enerjinin artan ardıcıllığı ilə bu formalar s-, p-, d- və f-qabıqları adlanır. Bu qabıqların hər birində 1 (on s), 3 (p), 5 (d) və 7 (f) orbital ola bilər. Orbital kvant sayı orbitalların yerləşdiyi qabıqdır. s, p, d və f orbitalları üçün orbital kvant sayı müvafiq olaraq 0,1,2 və ya 3 qiymətlərini alır.

s-qabıqda bir orbital (L=0) - iki elektron
p-qabığında üç orbital var (L=1) - altı elektron
d-qabığında beş orbital var (L=2) - on elektron
f-qabıqda yeddi orbital (L=3) var - on dörd elektron

Maqnit kvant sayı m l

p-qabığında üç orbital var, onlar -L-dən +L-ə qədər rəqəmlərlə işarələnir, yəni p-qabıq üçün (L=1) "-1", "0" və "1" orbitalları var. . Maqnit kvant nömrəsi m l hərfi ilə işarələnir.

Qabığın içərisində elektronların müxtəlif orbitallarda yerləşməsi daha asan olur, ona görə də ilk elektronlar hər bir orbital üçün birini doldurur, sonra isə onun cütü hər birinə əlavə olunur.

Bir d-qabığı nəzərdən keçirin:
d-qabıq L=2 dəyərinə uyğundur, yəni beş orbital (-2,-1,0,1 və 2), ilk beş elektron M l =-2 dəyərlərini alaraq qabığı doldurur, M l =-1,M l =0 , M l =1, M l =2.

Spin kvant sayı m s

Spin elektronun öz oxu ətrafında fırlanma istiqamətidir, iki istiqamət var, ona görə də spin kvant sayının iki qiyməti var: +1/2 və -1/2. Yalnız əks spinləri olan iki elektron eyni enerji alt səviyyəsində ola bilər. Spin kvant nömrəsi m s ilə işarələnir

Əsas kvant sayı n

Əsas kvant rəqəmi enerji səviyyəsidir, hazırda yeddi enerji səviyyəsi məlumdur, hər biri ərəb rəqəmi ilə işarələnir: 1,2,3,...7. Hər səviyyədəki mərmilərin sayı səviyyənin nömrəsinə bərabərdir: birinci səviyyədə bir mərmi, ikincidə iki və s.

Elektron nömrəsi

Deməli, istənilən elektron dörd kvant rəqəmi ilə təsvir oluna bilər, bu ədədlərin birləşməsi elektronun hər bir mövqeyi üçün unikaldır, birinci elektronu götürək, ən aşağı enerji səviyyəsi N=1, bir qabıq birinci səviyyədə yerləşir, istənilən səviyyədəki ilk qabıq topun formasına malikdir (s -qabıq), yəni. L=0, maqnit kvant nömrəsi yalnız bir qiymət ala bilər, M l =0 və spin +1/2-yə bərabər olacaqdır. Beşinci elektronu (hansı atomda olursa olsun) götürsək, onun üçün əsas kvant ədədləri belə olacaq: N=2, L=1, M=-1, spin 1/2.