Заполнение энергетических уровней электронами
план-конспект занятия по химии (11 класс) по теме
В зависимости от того, какой подуровень в атоме заполняется в последнюю очередь, все химические элементы делятся на 4 электронных семейства: s-, p-, d-, f-элементы. Элементы, у атомов которых в последнюю очередь заполняется s-подуровень внешнего уровня, называются s-элементами. У s-элементов валентными являются s-электроны внешнего энергетического уровня. У р-элементов последним заполняется р-подуровень внешнего уровня. У них валентные электроны расположены на p- и s-подуровнях внешнего уровня. У d-элементов в последнюю очередь заполняется d-подуровень предвнешнего уровня и валентными являются s-электроны внешнего и d-электроны предвнешнего энергетического уровней. У f-элементов последним заполняется f-подуровень третьего снаружи энергетического уровня.
Электронная конфигурация атома может быть изображена также в виде схем размещения электронов в квантовых ячейках, которые являются графическим изображением атомной орбитали. В каждой квантовой ячейке может быть не более двух электронов с противоположно направленными спинами ↑↓ . Порядок размещения электронов в пределах одного подуровня определяется правилом Хунда: в пределах подуровня электроны размещаются так, чтобы их суммарный спин был максимальным. Иными словами, орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному электрону с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами.
Для записи электронной конфигурации атома можно применить несколько способов.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 117 КБ |
Предварительный просмотр:
Мастер класс на тему: «Порядок заполнения электронами энергетических уровней атомов».
Цель занятия: Рассмотреть варианты более быстрой формы записи краткой электронной конфигурации атома.
В зависимости от того, какой подуровень в атоме заполняется в последнюю очередь, все химические элементы делятся на 4 электронных семейства: s-, p-, d-, f-элементы. Элементы, у атомов которых в последнюю очередь заполняется s-подуровень внешнего уровня, называются s-элементами. У s-элементов валентными являются s-электроны внешнего энергетического уровня. У р-элементов последним заполняется р-подуровень внешнего уровня. У них валентные электроны расположены на p- и s-подуровнях внешнего уровня. У d-элементов в последнюю очередь заполняется d-подуровень предвнешнего уровня и валентными являются s-электроны внешнего и d-электроны предвнешнего энергетического уровней. У f-элементов последним заполняется f-подуровень третьего снаружи энергетического уровня.
Электронная конфигурация атома может быть изображена также в виде схем размещения электронов в квантовых ячейках, которые являются графическим изображением атомной орбитали. В каждой квантовой ячейке может быть не более двух электронов с противоположно направленными спинами ↑↓ . Порядок размещения электронов в пределах одного подуровня определяется правилом Хунда: в пределах подуровня электроны размещаются так, чтобы их суммарный спин был максимальным. Иными словами, орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному электрону с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами.
Для записи электронной конфигурации атома можно применить несколько способов.
Первый способ:
Для выбранного элемента по его местоположению в периодической таблице химических элементов Д.И.Менделеева можно записать матрицу строения электронной оболочки атома, соответствующую данному периоду.
Например, элемент иод: 12753I 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f
По таблице, последовательно переходя от элемента к элементу, можно заполнить матрицу в соответствии с порядковым номером элемента и порядком заполнения подуровней:
12753I 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f05s25p55d05f0
Но, подуровни заполняются в последовательности s-f-d-p, и при использовании данного способа мы не наблюдаем поочерёдности в заполнении электронных оболочек.
Второй способ:
Можно рассмотреть порядок заполнения уровней и подуровней электронами, используя понятия основного принципа - принципа наименьшего запаса энергии: наиболее устойчиво состояние атома, при котором его электроны имеют наименьшую энергию.
Т.е. основываясь на Запрете Паули, Правилах Хунда и Клечковского
Запрет Паули: в атоме не может быть двух электронов, четыре квантовых числа которых одинаковы (т.е. каждая атомная орбиталь не может быть заполнена более чем двумя электронами, причем с антипараллельными спинами.)
Правило Хунда: электроны располагаются на одинаковых орбиталях таким образом, чтобы суммарное спиновое число их было максимальным, т.е. наиболее устойчивому состоянию атома соответствует максимально возможное число неспаренных электронов с одинаковыми спинами.
Правила Клечковского: А) Заполнение электронных слоев электронами начинается с уровней и подуровней, обладающими самыми низкими значениями n и l, и идет в порядке возрастания n+l;
Б) Если для двух орбиталей сумма n+l окажется одинаковой, то в первую очередь электронами заполняется орбиталь с меньшим значением n.
Первый случай не показывает последовательность заполнения подуровней, а второй- требует время для построения таблицы.
Таблица № 2
Порядок заполнения электронами энергетических уровней атомов.
Квантовые числа | Сумма квантовых чисел n + l | Заполняемая орбиталь | |
n | l | ||
1 | 0 | 1 | 1s |
2 | 0 1 | 2 3 | 2s 2p |
3 | 0 1 2 | 3 4 5 | 3s 3p 3d |
4 | 0 1 2 3 | 4 5 6 7 | 4s 4p 4d 4f |
5 | 0 1 2 3 | 5 6 7 8 | 5s 5p 5d 5f |
6 | 0 1 2 | 6 7 8 | 6s 6p 6d |
7 | 0 1 | 7 8 | 7s 7p |
При распределении электронов в атоме К в соответствии с правилом Клечковского предпочтение отдается орбитали 4s
Следовательно, для атома калия распределение электронов по орбиталям (электронно-графическая формула) имеет вид
Скандий относится к d-элементам, и его атом характеризуется следующим распределением электронов по орбиталям:
Исходя из правила Клечковского мы видим порядок последовательного заполнения подуровней. Первый случай не показывает последовательность заполнения подуровней, а второй - требует время для построения таблицы. Поэтому я вам предлагаю более приемлемые варианты последовательного заполнения орбиталей.
Первый способ: Электроны легко можно распределить по подуровням исходя из некоторых правил. Во первых нужна цветная таблица. Представим каждый элемент как один новый электрон, Каждый период – это соответствующий уровень, s.p-электроны всегда в своём периоде, d-электроны на уровень ниже (3 d-электроны в гостях в 4-ом периоде), f-электроны на 2 уровня ниже. Просто берём таблицу и читаем исходя из цвета элемента, у s, p- элементов номер уровня соответствует номеру периода, если доходим до d-элемента пишем уровень на один меньше, чем номер периода, в котором этот элемент находится (если элемент в 4-м периоде, следовательно, 3 d). Также поступаем и с f-элементом, только уровень указываем меньше чем номер периода на 2 значения (если элемент в 6-м периоде, следовательно, 4 f).
Второй способ: Нужно отобразить все подуровни в виде одной клеточки, и уровни расположить друг под другом симметрично подуровень под подуровнем. В каждой ячейке написать максимальное количество электронов данного подуровня. И последним этапом нанизать подуровни по диагонали (от верхнего уголка к нижнему) стрелой. Считывать подуровни сверху вниз в сторону кончика стрелы, до количества электронов нужного атома.
1 S
2 | ||||||
2S | 2P | |||||
2 | 6 | |||||
3S | 3P | 3d | ||||
2 | 6 | 10 | ||||
4S | 4P | 4d | 4f | |||
2 | 6 | 10 | 14 | |||
5S | 5P | 5d | 5f | |||
2 | 6 | 10 | 14 | |||
6S | 6P | 6d | ||||
2 | 6 | 10 | ||||
7S | 7P | |||||
2 | 6 |
Приятной Вам работы!
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
![](/sites/default/files/pictures/2010/08/28/picture-1358.jpg)
Презентация. Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней в атомах ХЭ малых периодов
Данная презентация может быть полезна в качестве иллюстрации при изучении строения атома. В презентации показана последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней в атомах химических э...
Пезентация к уроку "Изменение числа электронов на внешнем энергетическом уровне. Ионная связь" 8 класс
Презентация является сопровождением рассказа учителя по теме "Химическая связь"...
![](/sites/default/files/pictures/2015/12/09/picture-722772-1449640583.jpg)
Презентация к уроку химии в 8 классе "Изменение числа электронов на внешнем энергетическом уровне"
Восьмой урок химии в 8 классе по учебнику О.С. Габриеляна, Знания и умения по стандарту. Физический смысл порядкового номера элемента, номера группы, номера периода. Причины изменения свойств хим...
![](/sites/default/files/pictures/2020/10/11/picture-1277210-1602434797.jpg)
Урок на тему "Распределение электронов по энергетическим уровням".
Цели урока. Сформировать знания об электроне, валентных электронах, распределении электронов в атоме, зависимости свойств от строения атома, повышать интерес к предмету, развивать внимание, культуру т...
![](/sites/default/files/pictures/2017/03/20/picture-21869-1490036127.jpg)
Мастер класс на тему: «Порядок заполнения электронами энергетических уровней атомов».
Мастер класс на тему: «Порядок заполнения электронами энергетических уровней атомов».Цель занятия: Рассмотреть варианты более быстрой формы записи краткой электронной конфигурации атома....
![](/sites/default/files/pictures/2017/03/20/picture-21869-1490036127.jpg)
2021 год. Мастер класс на тему: «Порядок заполнения электронами энергетических уровней атомов».
В зависимости от того, какой подуровень в атоме заполняется в последнюю очередь, все химические элементы делятся на 4 электронных семейства: s-, p-, d-, f-элементы. Элементы, у атомов которых в послед...
![](/sites/default/files/pictures/2023/05/03/picture-1471495-1683109860.jpg)
Расположение электронов по энергетическим уровням, заполнение электронных подуровней
Электронные уровни и подуровни (орбитали) Порядок заполнения электронных орбиталейПроскок (провал) электроновЭлектронная конфигурация внешнего слояКоличество неспаренных электронов...