Химия. Абакумова Н.А. - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

атоме являются орбитали внешнего, третьего, энергетического уровня, т.е. 3s-, 3p- и незаполненные 3d-орбитали. Графи-
ческая схема заполнения электронами орбиталей имеет следующий вид:
14
Si 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
2
Размещение электронов на 3p-подуровне показано здесь в соответствии с правилом Хунда: суммарный спин атома
имеет при этом максимальное значение (1). Другие возможные размещения электронов на 3p-подуровне, например:
(2)
или
(3)
отвечают нулевому значению суммарного спина атома.
При затрате некоторой энергии один из 3s-электронов атома кремния может быть переведен на вакантную 3p-
орбиталь; при этом энергия атома возрастает, так что возникающая электронная конфигурация (1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
3p
3
) также
соответствует одному из возможных возбужденных состояний кремния:
П р и м е р 3. Какой подуровень заполняется в атоме электронами после заполнения подуровня 4р?
Р е ш е н и е. Подуровню 4p отвечает сумма n + l, равная 4 + 1 = 5. Такой же суммой n + l характеризуются подуров-
ни 3d (3 + 2 = 5) и 5s (5 + 0 = 5). Но состоянию 3d отвечает меньшее значение n (n = 3), чем состоянию 4p; поэтому поду-
ровень 3d будет заполняться раньше, чем подуровень 4p. Значит, после заполнения подуровня 4p будет заполняться по-
дуровень 5s, которому отвечает на единицу большее значение n (n = 5).
Размещение электронов по АО в пределах одного энергетического подуровня определяется правилом Хунда (Гунда),
согласно которому минимальной энергии атома соответствует такое распределение электронов на АО данного подуров-
ня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально; при любом другом размещении электронов
атом будет находиться в возбужденном состоянии, т.е. будет характеризоваться более высокой энергией.
П р и м е р 4. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен и бром? Составить формулы
соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.
Р е ш е н и е. Высшую степень окисления элемента определяет номер группы периодической системы Д.И. Менде-
леева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает
атом при присоединении того количества электронов, которое необходимо для образования устойчивой восьмиэлектрон-
ной оболочки (ns
2
np
6
) или разностью N – 8, где N – номер группы, в которой находится элемент-неметалл.
Данные элементы находятся соответственно в V, VI, VII группах в главных подгруппах и имеют структуру внешне-
го энергетического уровня s
2
p
3
, s
2
p
4
и s
2
p
5
. Следовательно, степени окисления мышьяка, селена, брома и соединения тако-
вы:
As + 5 – (высшая), –3 (низшая) – H
3
AsO
4
; H
3
As;
Se + 6 – (высшая), –2 (низшая) – SeO
3
; Na
2
Se;
Br + 7 – (высшая), –1 (низшая) – KBrO
4
; KBr.
П р и м е р 5. У какого из элементов четвертого периода – марганца или брома – сильнее выражены металлические
свойства?
Р е ш е н и е. Электронные формулы данных элементов
25
Mn 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
4s
2
;
35
Br 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
4p
5
.
Марганец – d-элемент VII группы побочной подгруппы, а бром – p-элемент VII группы главной подгруппы. На
внешнем энергетическом уровне у атома марганца два электрона, а у атома брома – семь. Атомы типичных металлов ха-
рактеризуются наличием небольшого числа электронов на внешнем энергетическом уровне, а следовательно, тенденцией
терять эти электроны. Они обладают только восстановительными свойствами и не образуют элементарных отрицатель-
ных ионов. Элементы, атомы которых на внешнем энергетическом уровне содержат более трех электронов, обладают
определенным сродством к электрону, а следовательно, приобретают отрицательную степень окисления и даже образуют
элементарные отрицательные ионы. Таким образом, марганец, как и все металлы, обладает только восстановительными
свойствами, тогда как для брома, проявляющего слабые восстановительные свойства, более свойственны окислительные
функции. Общей закономерностью для всех групп, содержащих p- и d-элементы, является преобладание металлических
n = 3
p
s
d
n = 3
n = 2
n = 1
p
s
(1)
d

Страницы