Заполнение электронных орбиталей

23 Сен

Закономерности распределения электронов по орбиталям

img22

Подобно любой системе, атомы стремятся к минимуму энергии. Это достигается при определенном распределении электронов по орбиталям, которое можно оценить на основе таких закономерностей:

Принцип Паули: в атоме не может быть электронов с одинаковым значением всех четырех квантовых чисел.

Правило Гунда: электроны располагаются на одинаковых орбиталях таким образом, чтобы суммарный спин был максимален.

Правило Клечковского: порядок заполнения энергетических состояний определяется стремлением атома к минимальному значению суммы главного и побочного квантовых чисел, причем в пределах фиксированного значения n + l  в первую очередь заполняются состояния, отвечающие минимальным значениям n.

Рассмотрим несколько примеров, поясняющих приведенные закономерности.

  1. Применение правила Клечковского для калия (Z = 19) и скандия (Z = 21).

Предшествующий калию элемент аргон (Z = 18) имеет следующее распределение электронов по орбиталям: 1s22s22p63s23p6.

При распределении электронов по орбиталям в атоме К в соответствии с правилом Клечковского предпочтение отдается орбитали 4s (сумма квантовых чисел n + l  равна 4 + 0 = 4) по сравнению с орбиталью 3d (сумма квантовых чисел п + l равна 3 + 2 = 5), как орбитали, имеющей минимальное значение n + l

Следовательно, для атома К: 1s22s22p63s23p64s1

  1. Предшествующий скандию элемент кальций (Z = 20) имеет такое распределение электронов по орбиталям: 1s22s22p63s23p64s2

Из орбиталей 3d (n + l  равно 3 + 2 = 5) и 4р (n + l  равно 4 + 1 = 5) При распределении электронов в атоме Sc по орбиталям предпочтение следует отдать орбитали 3d, как орбитали, имеющей минимальное значение n = 3 при одинаковых суммах квантовых чисел nl, равных 5.

Поэтому скандий характеризуется таким распределением электронов по орбиталям: 1s22s22p63s23p63d14s2

Примеры распределения электронов у элементов первых трёх периодов, а также калия и кальция:

65

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники

Комментарии: