Количество и типы орбиталей, разрешенных для отдельных электронных подоболочек

Распределение электронов в многоэлектронных атомах

Распределение электронов в многоэлектронных атомах основано на трех положениях: принципе максимальной энергетической выгоды, принципе Паули и правиле Хунда.

Принцип максимальной энергетической выгоды заключается в том, что электрон в первую очередь распределяется в пределах электронной подоболочки с наинизшей (энергия отрицательна) энергией.

Тип электронной подоболочки определяется по правилу Всеволода Маврикиевича Клечковского.

Принцип Вольфганга Паули

состоит в том, что в атоме не может быть даже двух электронов, имеющих одинаковый набор всех четырех квантовых чисел. Поскольку электрон может характеризоваться только одним набором квантовых чисел n, l, m и m_s , вытекает, что в одной АО (квантовой ячейке), которая задана тремя квантовыми числами n, l и m, может разместиться только два электрона - по числу возможных значений m_s = 1/2.

Поэтому, как следствие принципа Паули практически используется положение, что в одной квантовой ячейке может разместиться не более двух электронов.

Правило Фридриха Хунда

определяет порядок размещения электронов в пределах электронной подоболочки. Оно, в частности, утверждает, что на электронной подоболочке система электронов стремится распределиться так, чтобы суммарный спин ее по модулю был максимален.

Способы записи электронных конфигураций атомов и ионов

Запись по электронным оболочкам и подоболочкам используют наиболее часто. Номер электронной оболочки (главное квантовое число) указывают цифрой, а тип подоболочки - символом s, p, d или f, в зависимости от значения орбитального квантового числа. Количество электронов указывается цифрой справа вверху у символа подоболочки. Для атома и иона азота данная запись имеет следующий вид:

₇N 1s²2s²2p³

В соответствии с максимальной емкостью s- подоболочек, равной 2, первые четыре электрона полностью заполняют первую и вторую s- подоболочки. Оставшиеся электроны размещаются на p- подоболочке.

Главная причина периодичности свойств химических элементов

В ряду атомов с последовательно возрастающим количеством электронов (зарядом ядра) периодически повторяются структуры с подобными конфигурациями электронных оболочек. Это свойство имеет большие физические и химические следствия: периодический характер изменения электронных структур в ряду атомов объясняет периодическое изменение свойств атомов, которые сильно зависят от электронных конфигураций.

Таким образом, периодический закон, состоящий в том, что строение и свойства атомов элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов и связаны с периодически повторяющимися однотипными электронными конфигурациями атомов элементов.

Периодические свойства атомов и ионов элементов

Итак, сходство физико-химических и химических свойств атомов обусловлено сходством их электронных конфигураций, причем, в первую очередь, важно сходство в распределении электронов по внешним АО.

Среди важнейших периодических свойств атома выделим следующие:

• k - количество электронов на внешней электронной оболочке;

• E_и энергия ионизации, определяется количеством энергии, необходимой для отрыва электрона от атома;

• E_е- сродство к электрону, определяется количеством энергии, выделяющейся при присоединении дополнительного электрона к атому;

• В.А. - восстановительная активность, определяется способностью атома отдавать электрон другому атому. Если Е_и, то В.А.  и наоборот;

• О.А. - окислительная активность, определяется способностью атома присоединять электрон от другого атома. Если Е_е, то О.А. , и наоборот;

• С.О. - степень окисления, определяется условным зарядом, который возник бы на атоме, если все его связи в соединении считать ионными;

•  - электроотрицательность, определяется способностью атома оттягивать к себе поделенную электронную пару.