Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ГОС / 43

.doc
Скачиваний:
31
Добавлен:
22.03.2015
Размер:
93.7 Кб
Скачать

43. Стационарное состояние атома. Состояние электрона в многоэлектронном атоме. Электронные оболочки. Периодическая система элементов Менделеева.

Открытый Менделеевым периодический закон является важнейшим законом природы. Он составляет основы не только химии, но и атомной и ядерной физики.

В опытах Резерфорда было установлено, что атом представляет собой массивное ядро и электронную оболочку. Размеры ядра и электронной оболочки ~ 10-15 м, т.е. очень малы. Заряд ядра определяется количеством входящих в него протонов и измеряется в целочисленных значениях заряда электрона.

в дальнейшем z – номер элемента в таблице.

Т.к. атом нейтрален, то число протонов в ядре равно числу электронов в электронной оболочке. Менделеев располагал элементы в таблице в соответствии с атомным весом, но для некоторых элементов, исходя из их химических свойств делал исключения.

z = 18 (Ar)

z = 19 (K)

Аргон (Ar) принадлежит к инертным газам и входит в 8 группу, а калий (K) – щелочной металл и входит в основную подгруппу первой группы. При увеличении порядкового номера число протонов и электронов в ядре и оболочке увеличивается. При этом химические свойства элементов определяются в основном электронами внешней оболочки и, если у щелочных металлов на внешней оболочке один электрон, то у инертных газов их восемь. Классическая механика не может понять движение большого числа электронов в атоме, т.к. в классической механике не решена задача трех тел. Однако, квантовая механика упрощает задачу за счет дискретности атомных состояний и действия принципа Паули. При этом необходимо учитывать, что движение электрона в атоме – это движение электрона в центрально-симметричном поле. А состояние электрона в центрально-симметричном поле характеризуется четверкой квантовых чисел:

n = 1, 2 …

l =

m =

ms =

Чтобы разобраться в периодической таблице элементов Менделеева и в распределении электронов в атомах элементов, будем представлять каждый последующий элемент таблицы на основе предыдущего прибавлением одного протона в ядро и одного электрона в электронную оболочку.

Впервые такой метод построения таблицы Менделеева был предложен Бором.

Нулевой элемент в таблице – это нейтрон: z = 0

Водород: z = 1. Водород в электронной оболочке создает один электрон, находящийся в основном состоянии.

Группа состояний с главным квантовым числом n = 1 называется К-оболочкой. В К-оболочке у водорода имеется один электрон.

Следующий элемент – гелий: z = 2

n

2n2

1

2

2

8

у гелия К-оболочка заполнена полностью

Далее идет – литий: z = 3

l

состояние

число эл-в

0

S

2

1

P

6

Группа состояний с главным квантовым числом n = 2 называется L-оболочкой.

Бериллий: z = 4

Бор: z = 5

Углерод: z = 6

Азот: z = 7

Кислород: z = 8

Фтор: z = 9

Неон: z = 10

L-оболочка у неона заполнена полностью.

главное квантовое число n

1

2

3

4

5

6

7

оболочки

K

L

M

N

O

P

Q

число возможных сост.(2n2)

2

8

18

32

50

72

98

последние три оболочки (O, P, Q) полностью не заполняются.

квантовые числа

состояния

число возможных электронов

S

2

p

6

d

10

f

14

g

18

Рассмотрим два элемента:

Ar:

K:

Под номером 57 имеется элемент лантан. Выделяется целая группа элементов (57 – 71), которые называются лантаноиды, т.к. химические свойства лантаноидов одинаковы. В p-оболочке имеются два электрона в 6S-состоянии. Физические свойства этих элементов различны, т.к. по-разному заполняется N-оболочка, а именно 4f-состояние. Еще они называются f-элементами.

Такую же группу выделяют на 89 номере (актиний). Эти элементы называются актиноиды (89 – 103). Они также обладают одинаковыми химическими свойствами, т.к. у них заполняется Q-оболочка, в 7s-состоянии имеется два электрона. Они обладают разными физическими свойствами, т.к. у них по-разному заполняется O-оболочка, 5f-состояние. Красным цветом выделены щелочные металлы (первая группа, главная подгруппа). Во внешней оболочке имеется один электрон в s-состоянии. Щелочно-земельные металлы (вторая группа, главная подгруппа) два электрона в s-состоянии. У желтых элементов d-состояние не заполнены или заполнены не полностью, эти элементы называются p-элементами. Синие элементы – переходные металлы. Перепутываются s- и d-состояния, d- состояние заполнено не полностью. Это d-элементы.

Соседние файлы в папке ГОС