На квантовых уровнях и подуровнях

 

Квантовый       Магнит-ное кв. ч., ml Число квантовых состояний (орбиталей) в Максимальное число лектронов на
уровень подуровень поду-ровне (2l+1) уровне n2 поду-ровне 2(2l+1) уровне n2
обозна-чение главное кв. ч., n обозна-чение Орби-таль-ное кв.ч., l
K s
L s
    p -1,0,+1  
M s  
    p -1,0,+1
    d -2,-1, 0, +1, +2  
N s  
    p -1,0,+1  
    d -2,-1, 0, +1, +2
    f -3,-2, -1,0 +1,+2, +3  

 

П р и м е р 26.Какой энергетический подуровень будет заполняться раньше 3d или 4s?

Решение:В соответствии с принципом наименьшей энергии (правило Клечковского)

энергетическому подуровню 3d соответствует сумма n+ l = 3 + 2 = 5, а 4s соответствует сумма 4 + 0 = 4. Следовательно, сначала заполнится подуровень 4s, а затем 3d.

П р и м е р 27.Составьте электронную и электронно-графическую формулы атома кремния в нормальном и возбужденном состояниях.

Решение:Для Si число электронов равно 14, электронная формула имеет вид: 1s22s22p63s23p2.

Электронно-графическая формула атома кремния:

14Si

 

n=3 ↑↓ ↑ ↑            
n=2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓     d    
n=1 ↑↓   p            
  s                

При затрате некоторой энергии (hn)один из 3s-электронов атома кремния может быть переведен на вакантную 3р-орбиталь; при этом энергия атома возрастает, так как возникающая электронная конфигурация (1s22s22p63s13p3) соответствует возбужденному состоянию атома кремния (Si* ):

14Si*

 

n=3 ↑ ↑ ↑ ↑          
n=2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓     d    
n=1 ↑↓   p            
  s                

П р и м е р 28.На каком основании хлор и марганец помещают в одной группе периодической системы элементов Д.И. Менделеева? Почему их помещают в разных подгруппах?

Решение:Так как число электронов в атоме элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для хлора - Z = 17, марганца - Z = 25. Электронные формулы имеют вид:

17Сl 1s22s22p63s23p5;

25Mn 1s22s22p63s23p64s23d5.

Электронно-графические формулы этих атомов:

17Cl

 

n=3 ↑↓ ↑ ↑            
n=2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓     d    
n=1 ↑↓   p            
  s                

 


 

25Mn

 

n=4 ↑↓                              
n=3 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑       f    
n=2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓     d      
n=1 ↑↓   p              
  s                  

Валентные электроны хлора - 3s23p5, а марганца - 4s23d5. Таким образом, эти элементы не являются электронными аналогами и не должны размещаться в одной и той же подгруппе. Но на валентных орбиталях атомов этих элементов находится одинаковое число электронов - 7. Поэтому оба элемента помещают в одну и ту же группу периодической системы Д. И. Менделеева.