Bir atomun dış tabakasının elektronik konfigürasyonu. Atomun elektronik konfigürasyonu. ne öğrendik
Berilyum Elektronik konfigürasyon 2s2'dir. Dış kuantum katmanının elektronik diyagramı:
bor Elektronik konfigürasyon 2s22p1'dir. Bor atomu uyarılmış duruma geçebilir. Dış kuantum katmanının elektronik diyagramı:
Uyarılmamış bir karbon atomu, elektron eşleşmesi yoluyla iki kovalent bağ ve bir verici-alıcı mekanizması yoluyla bir kovalent bağ oluşturabilir. Böyle bir bileşiğe bir örnek, CO formülüne sahip olan ve karbon monoksit olarak adlandırılan karbon monoksittir (II). Yapısı Bölüm 2.1.2'de daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır. Uyarılmış bir karbon atomu benzersizdir: dış kuantum katmanının tüm yörüngeleri eşleşmemiş elektronlarla doludur, yani. aynı sayıda değerlik orbitaline ve değerlik elektronuna sahiptir. Bunun için ideal ortak, tek bir yörüngede bir elektronu olan hidrojen atomudur. Bu onların hidrokarbon oluşturma yeteneklerini açıklar. Dört eşleşmemiş elektrona sahip olan karbon atomu dört kimyasal bağ oluşturur: CH4, CF4, CO2. Organik bileşiklerin moleküllerinde, karbon atomu her zaman uyarılmış haldedir:
Azot atomu uyarılamaz, çünkü dış kuantum katmanında serbest yörünge yoktur. Elektronları eşleştirerek üç kovalent bağ oluşturur:
Dış katmanda eşleşmemiş iki elektrona sahip olan oksijen atomu iki kovalent bağ oluşturur:
Neon
Elektronik konfigürasyon 2s22p6'dır. Lewis sembolü: Dış kuantum katmanının elektronik diyagramı:
 |
Neon atomu tamamlanmış bir dış enerji seviyesine sahiptir ve hiçbir atomla kimyasal bağ oluşturmaz. İkinci soy gazdır. ÜÇÜNCÜ DÖNEMÜçüncü periyodun tüm elementlerinin atomları üç kuantum katmanına sahiptir. İki dahili enerji seviyesinin elektronik konfigürasyonu olarak temsil edilebilir. Dış elektron katmanı, genel yasalara uyarak elektronlar tarafından doldurulan dokuz orbital içerir. Yani, bir sodyum atomu için elektronik konfigürasyon şöyle görünür: 3s1, kalsiyum için - 3s2 (uyarılmış durumda - 3s13p1), alüminyum için - 3s23p1 (uyarılmış durumda - 3s13p2). İkinci periyodun elementlerinden farklı olarak, üçüncü periyodun V-VII gruplarının elementlerinin atomları hem temel durumda hem de uyarılmış durumda bulunabilir. Fosfor Fosfor beşinci grubun bir elementidir. Elektronik konfigürasyonu 3s23p3'tür. Azot gibi, dış enerji seviyesinde üç eşleşmemiş elektronu vardır ve üç kovalent bağ oluşturur. Bir örnek, PH3 formülüne sahip olan fosfindir (amonyak ile karşılaştırın). Ancak fosfor, azottan farklı olarak, dış kuantum katmanında serbest d-orbitalleri içerir ve uyarılmış bir duruma geçebilir - 3s13p3d1:
Bu ona örneğin P2O5 ve H3P04 gibi bileşiklerde beş kovalent bağ oluşturma yeteneği verir.
Ancak, önce bir elektron aktarılarak uyarılabilir. R- üzerinde d-orbital (ilk uyarılmış durum) ve ardından s- üzerinde d-orbital (ikinci uyarılmış durum):
 |
İlk uyarılmış durumda, kükürt atomu SO2 ve H2SO3 gibi bileşiklerde dört kimyasal bağ oluşturur. Sülfür atomunun ikinci uyarılmış hali bir elektronik diyagram kullanılarak gösterilebilir:
Böyle bir kükürt atomu, SO3 ve H2SO4 bileşiklerinde altı kimyasal bağ oluşturur.
1.3.3. Büyük elementlerin atomlarının elektronik konfigürasyonları dönemler DÖRDÜNCÜ DÖNEMDönem potasyum (19K) elektronik konfigürasyonu ile başlar: 1s22s22p63s23p64s1 veya 4s1 ve kalsiyum (20Ca): 1s22s22p63s23p64s2 veya 4s2. Böylece Klechkovsky kuralına göre daha düşük enerjiye sahip olan dış 4s alt seviyesi Ar p-orbitallerinden sonra doldurulur. 4s yörünge çekirdeğe daha yakın nüfuz eder; 3d alt düzey boş kalır (3d0). Skandiyumdan başlayarak, 10 element 3 boyutlu alt seviyenin yörüngelerini doldurur. Onlar aranmaktadır d-elemanları.
Yörüngelerin sıralı olarak doldurulması ilkesine uygun olarak, krom atomunun 4s23d4 elektron konfigürasyonuna sahip olması gerekir, ancak 4s elektronunun enerjide yakın bir 3d yörüngeye geçişinden oluşan bir elektron "sızıntısına" sahiptir (Şekil 1). 11).
 |
Bir atomun p-, d-, f-yörüngelerinin yarı dolu (p3, d5, f7), tamamen (p6, d10, f14) veya serbest (p0, d0) olduğu durumları deneysel olarak tespit edilmiştir. , f0), artan stabiliteye sahiptir. Bu nedenle, bir atomun alt seviyenin yarı tamamlanmasından veya tamamlanmasından önce bir elektronu yoksa, önceden doldurulmuş yörüngeden “sızması” gözlenir (bu durumda 4s).
Cr ve Cu hariç, Ca'dan Zn'ye kadar tüm elementlerin dış seviyelerinde aynı sayıda elektron bulunur - iki. Bu, geçiş metalleri serisindeki özelliklerdeki nispeten küçük değişikliği açıklar. Bununla birlikte, listelenen elementler için, hem dış alt seviyenin 4s-elektronları hem de ön-dış alt seviyenin 3d-elektronları değerliktir (üçüncü enerji seviyesinin tamamen tamamlandığı çinko atomu hariç).
|
Dördüncü periyot bitmesine rağmen 4d ve 4f orbitalleri serbest kaldı.
BEŞİNCİ DÖNEM
Yörünge doldurma sırası önceki dönemdekiyle aynıdır: ilk önce 5s yörüngesi doldurulur ( 37Rb 5s1), ardından 4d ve 5p ( 54Xe 5s24d105p6). 5s ve 4d orbitalleri enerji bakımından daha da yakındır, bu nedenle çoğu 4d elementi (Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag) 5s'den 4d alt düzeyine elektron geçişine sahiptir.
ALTINCI VE YEDİNCİ DÖNEMLER
Bir önceki altıncı periyottan farklı olarak 32 element içerir. Sezyum ve baryum 6'lı elementlerdir. Bir sonraki enerjisel olarak uygun durumlar 6p, 4f ve 5d'dir. Klechkovsky kuralının aksine, lantan için 4f değil 5d yörüngesi doldurulur ( 57La 6s25d1), ancak onu takip eden öğelerde 4f alt düzeyi doldurulmuştur ( 58C 6s24f2), on dört olası elektronik durum vardır. Seryumdan (Ce) lutesyuma (Lu) kadar olan atomlara lantanitler denir - bunlar f elementleridir. Lantanitler dizisinde, bazen elektronun yanı sıra d-elementleri dizisinde bir "aşma" vardır. 4f-alt-düzey tamamlandığında, 5d-alt-düzey (dokuz element) doldurulmaya devam eder ve altıncı periyot, ilk altı p-elemanı hariç diğerleri gibi tamamlanır.
Yedinci periyottaki ilk iki s elementi fransiyum ve radyumdur, ardından bir 6d element olan aktinyum ( 89ac 7s26d1). Aktinyumu on dört 5f elementi - aktinitler takip eder. Dokuz 6d elementi aktinitleri takip etmeli ve altı p elementi periyodu tamamlamalıdır. Yedinci dönem tamamlanmamıştır.
Sistemin periyotlarının elementler tarafından oluşumunun ve atomik orbitallerin elektronlarla doldurulmasının düşünülen modeli, atomların elektronik yapılarının çekirdeğin yüküne periyodik bağımlılığını gösterir.
Dönem - bu, atom çekirdeğinin yüklerinin artan düzeninde düzenlenmiş ve ana kuantum dış elektron sayısının aynı değeri ile karakterize edilen bir dizi elementtir. Dönemin başında doldurun ns - ve sonunda - np -orbitaller (ilk dönem hariç). Bu elemanlar, D.I.'nin sekiz ana (A) alt grubunu oluşturur. Mendeleyev.
Ana alt grup - Bu, dikey olarak yerleştirilmiş ve dış enerji seviyesinde aynı sayıda elektrona sahip bir dizi kimyasal elementtir.
Çekirdeğin yükünün artması ve soldan sağa doğru dış elektronların artan çekim kuvveti ile bir süre içinde, atomların yarıçapları azalır, bu da metaliklerin zayıflamasına ve metalik olmayanların artmasına neden olur. özellikleri. Başına atom yarıçapıçekirdekten dış kuantum katmanının maksimum elektron yoğunluğuna kadar teorik olarak hesaplanan mesafeyi alın. Gruplarda yukarıdan aşağıya, enerji seviyelerinin sayısı ve dolayısıyla atom yarıçapı artar. Bu durumda, metalik özellikler geliştirilir. Atomların çekirdeklerinin yüklerine bağlı olarak periyodik olarak değişen önemli özellikleri arasında Bölüm 2.2'de ele alınacak olan iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisi de yer alır.
Başlangıçta, Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosundaki elementler D.I. Mendeleev, atom kütlelerine ve kimyasal özelliklerine göre düzenlenmiştir, ancak aslında belirleyici rolü oynayan atomun kütlesi değil, çekirdeğin yükü ve buna bağlı olarak elektronların sayısı olduğu ortaya çıktı. nötr atom.
Bir kimyasal elementin atomundaki bir elektronun en kararlı durumu, enerjisinin minimumuna karşılık gelir ve elektronun kendiliğinden daha düşük enerjili bir seviyeye geçebileceği herhangi bir başka duruma uyarılmış denir.
Elektronların bir atomda yörüngeler boyunca nasıl dağıldığını düşünelim, yani. temel durumda çok elektronlu bir atomun elektronik konfigürasyonu. Elektronik bir konfigürasyon oluşturmak için orbitalleri elektronlarla doldurmak için aşağıdaki ilkeler kullanılır:
— Pauli ilkesi (yasaklama) — bir atomda, 4 kuantum sayısının tümüne sahip aynı kümeye sahip iki elektron olamaz;
- en az enerji ilkesi (Klechkovsky kuralları) - orbitaller, artan enerji sırasına göre elektronlarla doldurulur (Şekil 1).
Pirinç. 1. Hidrojen benzeri bir atomun yörüngelerinin enerji dağılımı; n, ana kuantum sayısıdır.
Bir yörüngenin enerjisi (n + l) toplamına bağlıdır. Yörüngeler, bu ortotaller için toplamın (n + l) artan düzeninde elektronlarla doldurulur. Böylece, 3d ve 4s alt seviyeleri için toplamlar (n + l) sırasıyla 5 ve 4'e eşit olacaktır, bunun sonucunda önce 4s yörüngesi doldurulacaktır. Toplam (n + l) iki yörünge için aynıysa, önce n'nin daha küçük değerine sahip yörünge doldurulur. Bu nedenle, 3d ve 4p orbitalleri için toplam (n + l) her orbital için 5'e eşit olacaktır, ancak önce 3d orbital doldurulur. Bu kurallara göre orbitallerin doldurulma sırası şu şekilde olacaktır:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<5d<4f<6p<7s<6d<5f<7p
Bir elementin ailesi, enerjiye göre elektronlarla dolu son yörünge tarafından belirlenir. Ancak elektronik formüller enerji serilerine göre yazılamaz.
41 Nb 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 3 5s 2 doğru elektronik konfigürasyon girişi
41 Nb 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 3 hatalı elektronik konfigürasyon girişi
İlk beş d-elementi için, değerlik (yani, bir kimyasal bağın oluşumundan sorumlu elektronlar), en son elektronlarla dolu olan d ve s üzerindeki elektronların toplamıdır. p - elementleri için değerlik, s ve p alt seviyelerinde bulunan elektronların toplamıdır. S-elementleri için değerlikler, dış enerji seviyesinin s alt seviyesinde bulunan elektronlardır.
- Hund kuralı - bir l değerinde, elektronlar yörüngeleri toplam dönüş maksimum olacak şekilde doldurur (Şekil 2)
Pirinç. 2. Periyodik sistemin 2. periyodundaki atomların 1s -, 2s - 2p - orbitallerinde enerji değişimi.
Atomların elektronik konfigürasyonlarının yapımına örnekler
Atomların elektronik konfigürasyonlarının yapımına ilişkin örnekler Tablo 1'de verilmiştir.
Tablo 1. Atomların elektronik konfigürasyonlarının yapımına ilişkin örnekler
|
Elektronik konfigürasyon |
Uygulanabilir kurallar |
|
|
Pauli ilkesi, Klechkovsky kuralları |
||
|
Hund kuralı |
||
|
1s 2 2s 2 2p 6 4s 1 |
Klechkovsky'nin Kuralları |
TANIM
flor- halojen grubuna ait bir element. Metal olmayan. VII grup A alt grubunun ikinci periyodunda yer alır.
Sıra numarası 9'dur. Çekirdeğin yükü +9'dur. Atom ağırlığı - 18.998 amu Florun tek kararlı nüklididir.
Flor atomunun elektronik yapısı
Flor atomu, ikinci periyotta yer alan tüm elementler gibi iki kabuğa sahiptir. Grup numarası - VII (halojenler) - nitrojen atomunun dış elektronik seviyesinde 7 değerlik elektronu olduğunu ve dış enerji seviyesinin tamamlanmasına kadar sadece bir elektronun eksik olduğunu gösterir. Periyodik Tablonun tüm elementleri arasında en yüksek oksitleyici güce sahiptir.
Pirinç. 1. Flor atomunun yapısının koşullu görüntüsü.
Temel durumun elektronik konfigürasyonu aşağıdaki gibi yazılır:
1s 2 2s 2 2p 5 .
Flor, p ailesinin bir elementidir. Uyarılmamış durumda değerlik elektronları için enerji diyagramı aşağıdaki gibidir:
Florun 3 çift eşleştirilmiş elektronu ve bir eşlenmemiş elektronu vardır. Tüm bileşiklerinde flor, I değeri ve -1 oksidasyon durumu sergiler.
Etkileşimin bir sonucu olarak, flor bir elektron alıcısıdır. Bu durumda atom, negatif yüklü bir iyona dönüşür (F -).
>> Kimya: Kimyasal elementlerin atomlarının elektronik konfigürasyonları
1925'te İsviçreli fizikçi W. Pauli, bir yörüngedeki bir atomda, zıt (antiparalel) dönüşlere sahip (İngilizce'den “iğ” olarak çevrilmiş) ikiden fazla elektron olamayacağını, yani olabilecek özelliklere sahip olduğunu belirledi. şartlı olarak kendini bir elektronun hayali ekseni etrafında dönüşü olarak temsil etti: saat yönünde veya saat yönünün tersine. Bu ilkeye Pauli ilkesi denir.
Yörüngede bir elektron varsa, o zaman eşlenmemiş denir, eğer iki varsa, o zaman bunlar eşleştirilmiş elektronlardır, yani zıt dönüşlü elektronlardır.
Şekil 5, enerji seviyelerinin alt seviyelere bölünmesinin bir diyagramını göstermektedir.
Bildiğiniz gibi s-yörüngesi küreseldir. Hidrojen atomunun elektronu (s=1) bu yörüngede bulunur ve eşleşmemiştir. Bu nedenle elektronik formülü veya elektronik konfigürasyonu şu şekilde yazılacaktır: 1s 1. Elektronik formüllerde, enerji seviyesi numarası harfin önündeki sayı (1 ...), alt seviye (yörünge tipi) Latin harfi ile ve sağ üst köşeye yazılan sayı ile gösterilir. harf (üs olarak) alt seviyedeki elektronların sayısını gösterir.
Aynı s-orbitalinde iki çift elektrona sahip olan bir helyum atomu için bu formül şöyledir: 1s 2 .
Helyum atomunun elektron kabuğu tamdır ve çok kararlıdır. Helyum asil bir gazdır.
İkinci enerji seviyesi (n = 2) dört yörüngeye sahiptir: bir s ve üç p. İkinci seviye s-yörünge elektronları (2s-orbital), çekirdekten 1s-yörünge elektronlarından (n = 2) daha büyük bir mesafede oldukları için daha yüksek bir enerjiye sahiptir.
Genel olarak, n'nin her değeri için bir s-yörüngesi vardır, ancak içinde buna karşılık gelen miktarda elektron enerjisi vardır ve bu nedenle, n'nin değeri arttıkça büyüyen karşılık gelen bir çapa sahiptir.
p-Orbital, bir dambıl veya sekiz hacimli bir şekle sahiptir. Her üç p-orbital, atomun çekirdeği boyunca çizilen uzaysal koordinatlar boyunca karşılıklı olarak dik olarak atomda bulunur. n = 2'den başlayarak her bir enerji seviyesinin (elektronik katman) üç p-yörüngesine sahip olduğu tekrar vurgulanmalıdır. n'nin değeri arttıkça elektronlar, çekirdekten büyük mesafelerde bulunan ve x, y ve z eksenleri boyunca yönlendirilen p-orbitallerini işgal eder.
İkinci periyodun elemanları (n = 2) için, önce bir β-orbital doldurulur ve ardından üç p-orbital doldurulur. Elektronik formül 1l: 1s 2 2s 1. Elektron, atomun çekirdeğine daha zayıf bağlanır, bu nedenle lityum atomu onu kolayca verebilir (açıkça hatırladığınız gibi, bu sürece oksidasyon denir), bir Li + iyonuna dönüşebilir.
Berilyum atomu Be 0'da dördüncü elektron da 2s orbitalinde bulunur: 1s 2 2s 2 . Berilyum atomunun iki dış elektronu kolayca ayrılır - Be 0, Be2+ katyonuna oksitlenir.
Bor atomunda beşinci elektron bir 2p yörüngesini işgal eder: 1s 2 2s 2 2p 1. Ayrıca, C, N, O, E atomları, soy gaz neon ile biten 2p orbitalleri ile doldurulur: 1s 2 2s 2 2p 6.
Üçüncü periyodun elemanları için sırasıyla Sv- ve Sp-orbitalleri doldurulur. Üçüncü seviyenin beş d-orbitali serbest kalır:
11 Na 1s 2 2s 2 Sv1; 17C11v22822r63r5; 18Ar P^Yor^3p6.
Bazen, elektronların atomlardaki dağılımını gösteren diyagramlarda, yalnızca her enerji seviyesindeki elektron sayısı belirtilir, yani, yukarıda verilen tam elektronik formüllerin aksine, kimyasal elementlerin atomlarının kısaltılmış elektronik formüllerini yazarlar.
Büyük periyotların (dördüncü ve beşinci) elementleri için, ilk iki elektron sırasıyla 4. ve 5. orbitalleri işgal eder: 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Her büyük periyodun üçüncü elementinden başlayarak, sonraki on elektron sırasıyla önceki 3d ve 4d orbitallerine gidecektir (ikincil alt grupların elementleri için): 23 V 2, 8 , 11, 2; 26 Tr 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tg 2, 8, 18, 13, 2. Kural olarak, önceki d-alt düzeyi dolduğunda, dış (sırasıyla 4p- ve 5p) p-alt düzeyi dolmaya başlayacaktır.
Büyük periyotların elemanları için - altıncı ve eksik yedinci - elektronik seviyeler ve alt seviyeler, kural olarak aşağıdaki gibi elektronlarla doldurulur: ilk iki elektron dış β-alt seviyeye gidecek: 56 Ba 2, 8, 18, 18 , 8, 2; 87Gr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; sonraki elektron (Na ve Ac için) öncekine (p-alt seviye: 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 ve 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2.
Daha sonra sonraki 14 elektron, lantanitler ve aktinitler için sırasıyla 4f ve 5f orbitallerinde dışarıdan üçüncü enerji seviyesine gidecektir.
Ardından ikinci dış enerji seviyesi (d-alt seviye) yeniden oluşmaya başlayacaktır: ikincil alt grupların elemanları için: 73 Ta 2, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8.18, 32, 32.10, 2, - ve son olarak, sadece mevcut seviyenin on elektronuyla tamamen doldurulduktan sonra dış p-alt seviye tekrar doldurulacaktır:
86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8.
Çoğu zaman, atomların elektron kabuklarının yapısı, enerji veya kuantum hücreleri kullanılarak tasvir edilir - sözde grafik elektronik formülleri yazarlar. Bu kayıt için aşağıdaki gösterim kullanılır: her kuantum hücresi, bir yörüngeye karşılık gelen bir hücre ile gösterilir; her elektron, dönüş yönüne karşılık gelen bir okla gösterilir. Bir grafik elektronik formül yazarken, iki kural hatırlanmalıdır: bir hücrede ikiden fazla elektronun olamayacağına göre Pauli ilkesi (yörüngeler, ancak antiparalel dönüşlerle) ve F. Hund'un hangi elektronlara göre kuralı serbest hücreleri (yörüngeleri) işgal eder, içinde bulunurlar, her seferinde bir tanedir ve aynı zamanda aynı dönüş değerine sahiptirler ve ancak o zaman eşleşirler, ancak bu durumda, Pauli ilkesine göre dönüşler zaten olacaktır. zıt yönlü.
Sonuç olarak, D. I. Mendeleev sisteminin periyotları boyunca elementlerin atomlarının elektronik konfigürasyonlarının haritalanmasını bir kez daha ele alalım. Atomların elektronik yapısının şemaları, elektronların elektronik katmanlar (enerji seviyeleri) üzerindeki dağılımını gösterir. 
Bir helyum atomunda ilk elektron katmanı tamamlanmıştır - 2 elektronu vardır.
Hidrojen ve helyum s elementleridir; bu atomların elektronlarla dolu bir s-yörüngesi vardır.
İkinci dönemin unsurları
İkinci periyodun tüm elemanları için, birinci elektron katmanı doldurulur ve elektronlar, ikinci elektron katmanının e- ve p-orbitallerini en az enerji ilkesine (önce s- ve sonra p) ve kurallarına uygun olarak doldurur. Pauli ve Hund (Tablo 2).
Neon atomunda ikinci elektron katmanı tamamlandı - 8 elektronu var.
Tablo 2 İkinci periyottaki elementlerin atomlarının elektron kabuklarının yapısı
Masanın sonu. 2 
Li, Be - elementler.
B, C, N, O, F, Ne - p-elemanları, bu atomlar p-orbital elektronlarla doldurulur.
Üçüncü periyodun unsurları
Üçüncü periyodun element atomları için, birinci ve ikinci elektron katmanları tamamlanır; bu nedenle, elektronların 3s, 3p ve 3d alt seviyelerini işgal edebileceği üçüncü elektron katmanı doldurulur (Tablo 3).
Tablo 3 Üçüncü periyottaki elementlerin atomlarının elektron kabuklarının yapısı
Magnezyum atomunda 3s elektronlu bir yörünge tamamlanır. Na ve Mg-s elementleri. 
Argon atomunda dış katmanda (üçüncü elektron katmanı) 8 elektron vardır. Dış katman olarak tamamlanmıştır, ancak toplamda, üçüncü elektron katmanında, zaten bildiğiniz gibi, 18 elektron olabilir, bu da üçüncü periyodun elemanlarının doldurulmamış 3d yörüngelere sahip olduğu anlamına gelir.
Al'den Ag'ye kadar tüm elementler p elementleridir. s- ve p-elementleri Periyodik sistemdeki ana alt grupları oluşturur.
Potasyum ve kalsiyum atomlarında dördüncü bir elektron tabakası belirir ve 3d alt seviyesinden daha düşük bir enerjiye sahip olduğu için 4s alt seviyesi doldurulur (Tablo 4). Dördüncü periyodun elementlerinin atomlarının grafik elektronik formüllerini basitleştirmek için: 1) argonun koşullu grafik elektronik formülünü aşağıdaki gibi gösteririz:
Ar;
2) Bu atomlar için dolu olmayan alt seviyeleri tasvir etmeyeceğiz.
Tablo 4 Dördüncü periyodun elementlerinin atomlarının elektron kabuklarının yapısı
K, Ca - s elementleri ana alt gruplara dahildir. Sc'den Zn'ye kadar olan atomlar için 3d alt seviye elektronlarla doldurulur. Bunlar 3d öğelerdir. İkincil alt gruplara dahildirler, ön-dış elektron katmanına sahiptirler, geçiş elementleri olarak adlandırılırlar.
Krom ve bakır atomlarının elektron kabuklarının yapısına dikkat edin. Onlarda, 4n-'den 3d alt seviyesine bir elektronun "arızası" meydana gelir, bu, sonuçta ortaya çıkan 3d 5 ve 3d 10 elektronik konfigürasyonlarının daha yüksek enerji kararlılığı ile açıklanır: 
Çinko atomunda üçüncü elektron katmanı tamamlanır - tüm 3s, 3p ve 3d alt seviyeleri doldurulur, toplamda 18 elektron vardır.
Çinkoyu takip eden elementlerde, dördüncü elektron tabakası, 4p alt seviyesi dolmaya devam eder: Ga'dan Kr'ye kadar olan elementler p elementleridir. 
Kripton atomunun dış tabakası (dördüncü) tamdır ve 8 elektrona sahiptir. Ama sadece dördüncü elektron katmanında bildiğiniz gibi 32 elektron olabilir; kripton atomunun 4d ve 4f alt seviyeleri hala doldurulmamış olarak kalır.
Beşinci periyodun unsurları alt seviyeleri şu sırayla dolduruyor: 5s-> 4d -> 5p. Ayrıca 41 Nb, 42 MO, vb.'de elektronların "arızası" ile ilgili istisnalar da vardır.
Altıncı ve yedinci periyotlarda, üçüncü dış elektronik katmanın sırasıyla 4f ve 5f alt seviyelerinin doldurulduğu elemanlar yani elemanlar ortaya çıkar.
4f elementlerine lantanitler denir.
5f elementlerine aktinitler denir.
Altıncı periyodun elementlerinin atomlarında elektronik alt seviyelerin doldurulma sırası: 55 Сs ve 56 Ва - 6s-elemanları;
57 La... 6s 2 5d 1 - 5d eleman; 58 Ce - 71 Lu - 4f elemanları; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementler; 81 Tl- 86 Rn - 6p elemanları. Ancak burada bile, elektronik yörüngelerin doldurulma sırasının “ihlal edildiği”, örneğin yarı ve tamamen doldurulmuş f alt seviyelerinin, yani nf 7 ve nf 14'ün daha fazla enerji kararlılığı ile ilişkili unsurlar vardır.
Atomun hangi alt seviyesinin en son elektronlarla dolu olduğuna bağlı olarak, zaten anladığınız gibi tüm elementler dört elektronik aileye veya bloğa bölünmüştür (Şekil 7).
1) s-Elementler; atomun dış seviyesinin β-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; s-elemanları arasında hidrojen, helyum ve grup I ve II'nin ana alt gruplarının elemanları bulunur;
2) p-elemanları; atomun dış seviyesinin p-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; p elemanları, III-VIII gruplarının ana alt gruplarının elemanlarını içerir;
3) d-elemanları; atomun dış öncesi seviyesinin d-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; d-elemanları, I-VIII gruplarının ikincil alt gruplarının elemanlarını, yani, s- ve p-elementleri arasında yer alan onyıllar arası büyük periyotların elemanlarını içerir. Bunlara geçiş elemanları da denir;
4) f-elementleri, atomun üçüncü dış seviyesinin f-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; bunlara lantanitler ve aktinitler dahildir.
1. Pauli ilkesine saygı gösterilmeseydi ne olurdu?
2. Hund kuralına uyulmazsa ne olur?
3. Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Ra gibi kimyasal elementlerin atomlarının elektronik yapılarını, elektronik formüllerini ve grafik elektronik formüllerini çizin.
4. İlgili soy gazın sembolünü kullanarak 110 numaralı elementin elektronik formülünü yazın.
ders içeriği ders özeti destek çerçeve ders sunum hızlandırıcı yöntemler etkileşimli teknolojiler Uygulama görevler ve alıştırmalar kendi kendine muayene çalıştayları, eğitimler, vakalar, görevler ev ödevi tartışma soruları öğrencilerden retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resim grafikleri, tablolar, mizah şemaları, fıkralar, şakalar, çizgi romanlar, meseller, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı beşikler için çipler ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiders kitabındaki hataları düzeltme ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi derste yenilik unsurlarının eskimiş bilgileri yenileriyle değiştirmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler tartışma programının metodolojik önerileri için takvim planı Entegre DerslerElektronların çeşitli AO'lar üzerindeki dağılımına denir. bir atomun elektronik konfigürasyonu. En düşük enerjiye sahip elektronik konfigürasyon, temel durum atom, kalan konfigürasyonlar heyecanlı haller.
Bir atomun elektronik konfigürasyonu iki şekilde gösterilir - elektronik formüller ve elektron kırınım diyagramları şeklinde. Elektronik formüller yazılırken asal ve orbital kuantum sayıları kullanılır. Alt düzey, ana kuantum sayısı (sayı) ve yörünge kuantum numarası (karşılık gelen harf) ile gösterilir. Bir alt düzeydeki elektron sayısı üst simgeyi karakterize eder. Örneğin, hidrojen atomunun temel durumu için elektronik formül şöyledir: 1 s 1 .
Elektronik seviyelerin yapısı, alt seviyeler üzerindeki dağılımın kuantum hücreleri şeklinde temsil edildiği elektron kırınım diyagramları kullanılarak daha eksiksiz bir şekilde tanımlanabilir. Bu durumda, yörünge geleneksel olarak, yanına alt seviye atamasının yapıştırıldığı bir kare olarak gösterilir. Enerjileri biraz farklı olduğundan, her seviyedeki alt seviyelerin yükseklikleri hafifçe dengelenmelidir. Elektronlar, spin kuantum sayısının işaretine bağlı olarak oklarla veya ↓ ile temsil edilir. Hidrojen atomunun elektron kırınım diyagramı:
Çok elektronlu atomların elektronik konfigürasyonlarını oluşturma ilkesi, hidrojen atomuna proton ve elektron eklemektir. Elektronların enerji seviyeleri ve alt seviyeleri üzerindeki dağılımı, daha önce düşünülen kurallara uyar: en az enerji ilkesi, Pauli ilkesi ve Hund kuralı.
Atomların elektronik konfigürasyonlarının yapısı dikkate alındığında, bilinen tüm elementler, son doldurulmuş alt seviyenin yörünge kuantum sayısının değerine göre dört gruba ayrılabilir: s-elementler, p-elementler, d-elementler, f-elementler.
Bir helyum atomunda He (Z=2) ikinci elektron 1 yer kaplar. s-orbital, elektronik formülü: 1 s 2. Elektronografik diyagram:
Helyum, Elementlerin Periyodik Tablosunun ilk en kısa periyodunu bitirir. Helyumun elektronik konfigürasyonu gösterilir.
İkinci periyot, elektronik formülü olan lityum Li'yi (Z=3) açar: 
Elektronografik diyagram:
Aşağıdakiler, aynı enerji seviyesindeki yörüngeleri aynı yükseklikte bulunan elementlerin atomlarının basitleştirilmiş elektron kırınım diyagramlarıdır. Dahili, tamamen doldurulmuş alt düzeyler gösterilmez.
Lityumu, ilave bir elektronun 2'yi doldurduğu berilyum Be (Z=4) takip eder. s-orbital. Elektronik formül Be: 2 s 2
Temel durumda, bir sonraki bor elektronu B (z=5) 2'yi kaplar. R-yörünge, V:1 s 2 2s 2 2p bir ; elektron kırınım modeli:
Aşağıdaki beş öğenin elektronik konfigürasyonları vardır:
C (Z=6): 2 s 2 2p 2N (Z=7): 2 s 2 2p 3
O (Z=8): 2 s 2 2p 4 F (Z=9): 2 s 2 2p 5
Ne (Z=10): 2 s 2 2p 6
Verilen elektronik konfigürasyonlar Hund kuralına göre belirlenir.
Neonun birinci ve ikinci enerji seviyeleri tamamen doldurulur. Elektronik konfigürasyonunu belirleyelim ve element atomlarının elektronik formüllerinin kaydının kısalığı için daha fazla kullanacağız.
Sodyum Na (Z=11) ve Mg (Z=12) üçüncü periyodu açar. Dış elektronlar 3 yer kaplar s-orbital:
Na (Z=11): 3 s 1
Mg (Z=12): 3 s 2
Daha sonra alüminyumdan (Z=13) başlayarak, 3 R-alt düzey. Üçüncü periyot Argon Ar (Z=18) ile biter:
Al (Z=13): 3 s 2 3p 1
Ar (Z=18): 3 s 2 3p 6
Üçüncü periyodun unsurları, ikinci periyodun elemanlarından, serbest 3'e sahip olmaları bakımından farklıdır. d-kimyasal bağ oluşumuna katılabilen orbitaller. Bu, elementler tarafından sergilenen değerlik durumlarını açıklar.
Dördüncü periyotta, kurala göre ( n+ben), potasyum K (Z=19) ve kalsiyumda Ca (Z=20) elektronları 4 yer kaplar. s- alt seviye, 3 değil d. Skandiyum Sc (Z=21) ile başlayıp çinko Zn (Z=30) ile biten 3 d- alt düzey:
elektronik formüller d- elementler iyonik biçimde temsil edilebilir: alt düzeyler, ana kuantum sayısına göre artan sırada ve sabit bir şekilde listelenir n– artan yörünge kuantum sayısı sırasına göre. Örneğin, Zn için böyle bir giriş şöyle görünür: 
Bu girdilerin her ikisi de eşdeğerdir, ancak daha önce verilen çinko formülü, alt seviyelerin doldurulma sırasını doğru şekilde yansıtır.
3. sıra d-kromdaki elementler Cr (Z=24) kuralından sapma var ( n+ben). Bu kurala göre, Cr konfigürasyonu şöyle görünmelidir: 
Gerçek yapılandırması olduğu bulundu 
Bazen bu etkiye elektronun "arızası" denir. Benzer etkiler, yarı yarıya artan stabilite ile açıklanmaktadır ( p
3 ,
d
5 ,
f
7) ve tamamen ( p
6 ,
d
10 ,
f
14) tamamlanmış alt seviyeler.
Kuraldan sapmalar ( n+ben) diğer elementlerde de gözlenir (Tablo 2). Bunun nedeni, ana kuantum sayısı arttıkça alt seviyelerin enerjileri arasındaki farkların azalmasıdır.
Sonraki doldurma 4 geliyor p-alt seviye (Ga - Kr). Dördüncü periyot sadece 18 element içerir. Benzer şekilde, doldurma 5 s-, 4d- ve 5 p- beşinci periyodun 18 elementinin alt seviyeleri. enerji 5 olduğuna dikkat edin s- ve 4 d-alt seviyeler çok yakın ve 5'li bir elektron s- alt seviye 4'e kolayca gidebilir d-alt düzey. 5'te s-alt seviye Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Ag sadece bir elektrona sahiptir. Temel durumda 5 s-alt düzey Pd doldurulmadı. İki elektronun bir "dalması" gözlenir.
Tablo 2
İstisnalar ( n+ben) – ilk 86 element için kurallar
|
Elektronik konfigürasyon |
||
|
kurala göre ( n+ben) |
gerçek |
|
|
4s 2 3d 4 4s 2 3d 9 5s 2 4d 3 5s 2 4d 4 5s 2 4d 5 5s 2 4d 6 5s 2 4d 7 5s 2 4d 8 5s 2 4d 9 6s 2 4f 1 5d 0 6s 2 4f 2 5d 0 6s 2 4f 8 5d 0 6s 2 4f 14 5d 7 6s 2 4f 14 5d 8 6s 2 4f 14 5d 9 |
4s 1 3d 5 4s 1 3d 10 5s 1 4d 4 5s 1 4d 5 5s 1 4d 6 5s 1 4d 7 5s 1 4d 8 5s 0 4d 10 5s 1 4d 10 6s 2 4f 0 5d 1 6s 2 4f 1 5d 1 6s 2 4f 7 5d 1 6s 0 4f 14 5d 9 6s 1 4f 14 5d 9 6s 1 4f 14 5d 10 |
|
6'yı doldurduktan sonraki altıncı periyotta s-alt seviye sezyum Cs (Z=55) ve baryum Ba (Z=56) kuralına göre sonraki elektron ( n+ben), 4 almalı f-alt düzey. Ancak, lantanum La'da (Z=57), bir elektron 5'e girer. d-alt düzey. Yarım dolu (4 f 7) 4f-alt seviye kararlılığı artırmıştır, bu nedenle, europium Eu'nun (Z=63) ardından gadolinyum Gd (Z=64), 4 ile f-alt seviye önceki elektron sayısını (7) korur ve yeni elektron 5'e ulaşır d-alt seviye, kuralı çiğnemek ( n+ben). Terbiyum Tb'de (Z=65), sonraki elektron 4 yer kaplar. f-alt seviye ve 5'ten elektron geçişi var d- alt düzey (yapılandırma 4 f 9 6s 2). doldurma 4 f-alt seviye iterbiyum Yb'de biter (Z=70). Lutesyum atomunun bir sonraki elektronu Lu, 5 d-alt düzey. Elektronik konfigürasyonu, lantan atomununkinden yalnızca 4 ile tamamen doldurulmasıyla farklıdır. f-alt düzey.
Şu anda, Periyodik element sisteminde D.I. Mendeleev, skandiyum Sc ve itriyum Y altında, lutesyum (lantan yerine) bazen ilk olarak bulunur. d-element ve lantan da dahil olmak üzere önündeki 14 elementin tümü, onu özel bir gruba koyarak lantanitler Elementlerin Periyodik Tablosunun ötesinde.
Elementlerin kimyasal özellikleri, esas olarak dış elektronik seviyelerin yapısı tarafından belirlenir. Üçüncü dıştaki elektron sayısında değişiklik 4 f- alt seviyenin elementlerin kimyasal özellikleri üzerinde çok az etkisi vardır. yani hepsi 4 f elementler özellikleri bakımından benzerdir. Sonra altıncı periyotta 5'lik bir dolgu var. d-alt düzey (Hf - Hg) ve 6 p-alt seviye (Tl - Rn).
7. periyotta 7 s-alt seviye fransiyum Fr (Z=87) ve radyum Ra (Z=88) için doldurulur. Actinium'un kuraldan bir sapması var ( n+ben) ve sonraki elektron 6'yı doldurur d- alt seviye, 5 değil f. Bunu, 5 dolgulu bir grup eleman (Th - No) takip eder. f-bir aile oluşturan alt düzeyler aktinitler. 6 olduğunu unutmayın d- ve 5 f- alt seviyelerin o kadar yakın enerjileri vardır ki, aktinit atomlarının elektronik konfigürasyonu genellikle kurala uymaz ( n+ben). Ancak bu durumda, tam yapılandırma değeri 5'tir. f t 5d m o kadar önemli değil, çünkü elementin kimyasal özellikleri üzerinde oldukça zayıf bir etkiye sahip.
Lavrensiyum Lr (Z=103), 6'da yeni bir elektrona sahiptir. d-alt düzey. Bu element bazen lutesyum altında Periyodik Tabloya yerleştirilir. Yedinci dönem tamamlanmadı. 104 – 109 elementleri kararsızdır ve özellikleri çok az bilinmektedir. Böylece çekirdeğin yükü arttıkça, dış seviyelerin benzer elektronik yapıları periyodik olarak tekrarlanır. Bu bağlamda, elementlerin çeşitli özelliklerinde periyodik değişiklikler de beklenmelidir.
Kimyasal elementlerin atomlarının özelliklerinde periyodik değişim
Elementlerin atomlarının kimyasal özellikleri, etkileşimleri sırasında kendini gösterir. Atomların dış enerji seviyelerinin konfigürasyon türleri, kimyasal davranışlarının ana özelliklerini belirler.
Kimyasal reaksiyonlarda davranışını belirleyen her elementin atomunun özellikleri iyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi, elektronegatifliktir.
İyonlaşma enerjisi, bir atomdan bir elektron koparmak ve çıkarmak için gereken enerjidir. İyonlaşma enerjisi ne kadar düşük olursa, atomun indirgeme gücü o kadar yüksek olur. Bu nedenle iyonlaşma enerjisi, bir atomun indirgeme yeteneğinin bir ölçüsüdür.
Birinci elektronu koparmak için gereken iyonlaşma enerjisine birinci iyonlaşma enerjisi I 1 denir. İkinci elektronu koparmak için gereken enerjiye ikinci iyonlaşma enerjisi I 2, vb. denir. Bu durumda aşağıdaki eşitsizlik meydana gelir.
ben 1< I 2 < I 3 .
Bir elektronun nötr bir atomdan ayrılması ve çıkarılması, yüklü bir iyondan daha kolay gerçekleşir.
İyonlaşma enerjisinin maksimum değeri soy gazlara karşılık gelir. Alkali metaller minimum iyonlaşma enerjisi değerine sahiptir.
Bir periyot içinde iyonlaşma enerjisi monoton olmayan bir şekilde değişir. Başlangıçta, s elemanlarından ilk p elemanlarına geçerken azalır. Ardından, sonraki p öğelerinde artar.
Bir grup içinde, elementin sıra sayısındaki artışla, dış seviye ile çekirdek arasındaki mesafenin artması nedeniyle iyonlaşma enerjisi azalır.
Elektron ilgisi, bir elektron bir atoma bağlandığında açığa çıkan enerjidir (E ile gösterilir). Bir atom bir elektronu kabul ettiğinde, negatif yüklü bir iyon haline gelir. Bir periyotta elektron ilgisi artarken, bir grupta kural olarak azalır.
Halojenler en yüksek elektron afinitesine sahiptir. Kabuğu tamamlamak için eksik elektronu ekleyerek, bir soy gaz atomunun tamamlanmış konfigürasyonunu elde ederler.
Elektronegatiflik, iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisi toplamıdır.
Elektronegatiflik bir periyotla artar ve bir alt grupla azalır.
Elektronun dalga yapısından dolayı atomlar ve iyonlar kesin olarak tanımlanmış sınırlara sahip değildir. Bu nedenle, atomların ve iyonların yarıçapları şartlı olarak belirlenir.
Atomların yarıçapındaki en büyük artış, s ve p elementleri için tipik olan, yalnızca dış enerji seviyesinin doldurulduğu küçük periyotların elementlerinde gözlenir. d- ve f-elemanları için, artan nükleer yük ile yarıçapta daha yumuşak bir artış gözlenir.
Bir alt grup içinde, enerji seviyelerinin sayısı arttıkça atom yarıçapı artar.