Как заполняются уровни
Двигай ползунок от H до Ar. Модель распределит электроны по уровням и орбиталям, показывая очередной шаг заполнения.
Показаны первые 18 элементов. У K следующий электрон занимает 4s раньше 3d.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Электроны распределены по уровням
Электронные уровни различаются энергией и характерным удалением от ядра. В основном состоянии электроны занимают доступные состояния с учётом порядка энергий. Номер периода указывает число занятых уровней нейтрального атома.
Для Na распределение по уровням 2, 8, 1; для Cl — 2, 8, 7. В обоих случаях заняты три уровня. Последний занятый уровень называют внешним, его электроны особенно важны для химических свойств.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Na: 2, 8, 1 | Три уровня | Один внешний электрон |
| Cl: 2, 8, 7 | Три уровня | Семь внешних электронов |
Электроны распределяются по энергетическим уровням. Внешний уровень играет важную роль в химических взаимодействиях.
Уровень включает подуровни
Первый уровень содержит только s-подуровень, второй — s и p, третий — s, p и d. s-подуровень включает одну орбиталь, p — три, d — пять. По два электрона на орбиталь дают ёмкости 2, 6 и 10.
Название подуровня и число его электронов — разные сведения. Запись 2p⁴ означает четыре электрона на p-подуровне второго уровня; она не означает четыре орбитали. Орбиталей p по-прежнему три. Суммирование занятости подуровней даёт число электронов уровня.
| Подуровень | Орбиталей | Максимум электронов |
|---|---|---|
| s | 1 | 2 |
| p | 3 | 6 |
| d | 5 | 10 |
Подуровни различаются числом орбиталей. Максимальное число электронов равно удвоенному числу орбиталей.
Электронные уровни натрия
Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.
Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Периодическая система химических элементов
В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.
Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Ёмкость не равна фактическому заполнению
Максимальная ёмкость уровня с номером k равна 2k²: 2, 8, 18 для первых трёх. Но у первых 18 элементов на третьем уровне находятся только 3s- и 3p-электроны, максимум восемь.
Следующий электрон у K занимает 4s раньше, чем начинается заполнение 3d. Поэтому правило «заполнить весь третий уровень до 18 и только затем четвёртый» неверно. Порядок определяется энергиями подуровней.
Максимальная ёмкость третьего уровня
18 электронов с учётом 3d.
Третий уровень у Ar
8 электронов: 3s²3p⁶.
Ёмкость уровня и его фактическое заполнение различаются. Подуровни заполняются в порядке энергий, а не только по номеру уровня.
Проверка электронной схемы
Для нейтрального S с Z = 16 сумма электронов должна быть 16: 2 + 8 + 6. Три занятых уровня согласуются с третьим периодом, шесть внешних электронов — с группой 16.
Если сумма не совпадает с Z, схема нейтрального атома неверна. Для иона считают электроны отдельно с учётом заряда. Ядро при образовании иона не меняет Z, поэтому элемент остаётся тем же.
Проверить сумму
Все электроны нейтрального атома дают Z.
Проверить период
Число занятых уровней.
Проверить группу
Число внешних электронов для главной группы.
Электронную схему проверяют по сумме электронов и положению элемента. Для иона отдельно учитывают его заряд.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 37. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 37. Электронное строение атомов.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах