1. Колко и какви стойности може да приеме едно магнитно квантово число азпри орбитално квантово число l=0,1,2 и 3? Кои елементи в периодичната система се наричат s-, p-, d- и f-елементи? Дай примери.
Решение:
при л =0, аз= 0; (1 стойност)
при л = 1, аз= -1, 0, +1; (3 стойности)
при л =3, аз= -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. (7 стойности)
s-елементи - елементи, при които s-поднивото се запълва с електрони последно. S-елементите са първите два елемента от всеки период.
p-елементи - елементи, в които p-поднивото е запълнено с електрони последно. p-елементите включват елементи от втория период (с изключение на първите два).
d-елементи - елементи, в които d-поднивото се запълва с електрони последно. D-елементите включват елементи от итрий до кадмий.
f-елементи - елементи, в които f-поднивото се запълва с електрони последно. f-елементите включват лантаниди от лантан до лутеций.
36. Как се различават амфотерните оксиди от основните и киселинните оксиди? (Примери).
Решение:
Амфотерните оксиди имат двойна природа и взаимодействат с алкални разтвори и с киселинни разтвори, за да образуват сол и вода. Тоест, те проявяват както основни, така и киселинни свойства.
Амфотерни оксиди: t
Al 2 O 3 + 2NaOH + 7H 2 O 2Na Al (OH) 4 * 2H 2 O
Al 2 O 3 + 6HCI \u003d AlCI 3 \u003d 3 H 2 O
Киселинни оксиди:
SO 3 + 2NaOH \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O
Основни оксиди:
CaO + H 2 \u003d CaSO 4 + H 2 O
67. Как можете да обясните това, когато стандартни условияекзотермична реакция е невъзможна H 2 (g) + CO 2 (g) \u003d H 2 O (l) + CO (g); DH=-2,85 kJ. Познавайки топлинния ефект на реакцията и стандартните абсолютни ентропии на съответните вещества, определете DG 298 на тази реакция.
H 2 (g) + CO 2 (g) \u003d H 2 O (g) + CO (g)
DG 0 x . стр. =DH 0 x . стр. -TDS 0 x . стр.
Изчислете DS 0 x.p. \u003d (DS 0 H 2 O + DS 0 CO) - (DS 0 CO 2 + DS 0 H2);
DS 0 x . p = (69,96+197,4) – (213,6 +130,6) = 267,36-344,2 = -76,84 J/mol.deg =- 0,7684 k J/mol.deg
Промяната в свободната енергия (енергия на Гибс) се изчислява:
DG 0 x . стр. \u003d -2,85 - 298 * (- 0,7684) \u003d -2,85 + 22,898 \u003d + 20,048 kJ.
Екзотермична реакция (DH 0 0) не протича спонтанно, ако при
DS 0 0 се оказва, че G 0 x.p. >0.
В нашия случай DH 0 0 (-2,85 kJ)
DS 0 0 (-0,07684 kJ/mol.deg)
G 0 x . стр. >0. (+20,048 kJ)
100. Какво се случва, когато натриевият хидроксид действа върху смес от равни обеми азотен оксид (11) и азотен оксид (1V), реагирайки съгласно уравнението
NO + NO 2 N 2 O 3?
Решение:
N 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaNO 2 + H 2 O
Тъй като натриевият хидроксид реагира с азотен оксид (III), количеството на реакционния продукт намалява в системата. Принципът на Le Chatelier показва, че отстраняването на вещество от равновесна система води до изместване на равновесието в посока, съответстваща на образуването на допълнително количество от това вещество. В този случай равновесието ще се измести към образуването на реакционни продукти.
144. Съставете йонно-молекулярните и молекулярните уравнения на съвместната хидролиза, която възниква при смесване на разтвори на K 2 S и. Всяка от приетите соли се хидролизира необратимо докрай.
Решение:
Солта K 2 S се хидролизира при аниона. Солта CrCl 3 се хидролизира от катиона.
S 2- + H 2 O HS - + OH -
Cr 3+ + H 2 O CrOH 2+ + H +
Ако солните разтвори са в един съд, тогава хидролизата на всеки от тях се усилва взаимно, тъй като Н + и ОН - йоните образуват слаба електролитна молекула Н 2 0. В този случай хидролитичното равновесие се измества надясно и хидролизата на всяка от взетите соли отива до края с образуването на Cr (OH) z и H 2 S. Йонно-молекулно уравнение
2Cr 3+ + ZS 2- + 6H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3 + ZH 2 S,
молекулярно уравнение
2CrCl 3 + 3K 2 S + 6H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3 + ZH 2 S + 6KL
162. Въз основа на електронната структура на атомите посочете дали те могат да бъдат окислители:
г) водороден катион;
з) сулфидни йони;
г) H 1 1s 1 на водородния атом липсва един електрон, за да запълни последното електронно ниво, така че той може да бъде окислител.
h) S 16 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
Анионите на неметали (киселинни остатъци от безкислородни киселини) могат да проявят висока редукционна способност. Това се дължи на факта, че те могат да даряват не само електрони, които причиняват отрицателния заряд на анионите, но и собствените си валентни електрони.
182zh,y не съществува, затова направихме 181.Напишете уравненията за реакциите, протичащи по време на електролизата на следните разтвори.
Елементите в периодичната система на Менделеев се делят на s-, p-, d-елементи. Това подразделение се извършва въз основа на това колко нива има електронната обвивка на атома на даден елемент и на какво ниво завършва запълването на обвивката с електрони.
Да се s-елементиреферентни елементи IA-групи - алкални метали. Електронна формула на валентната обвивка на атомите алкални метали ns1. Стабилното състояние на окисление е +1. Елементи IA групиимат подобни свойства поради сходната структура на електронната обвивка. С увеличаване на радиуса в Li-Fr групата връзката на валентния електрон с ядрото отслабва и енергията на йонизация намалява. Атомите на алкалните елементи лесно отдават валентния си електрон, което ги характеризира като силни редуциращи агенти.
Възстановяващите свойства се подобряват с увеличаване на серийния номер.
Да се р-елементивключва 30 елемента IIIA-VIIIA-групипериодична система; p-елементите са разположени във втория и третия малък период, както и в четвъртия до шестия голям период. Елементи IIIA-групиимат един електрон в p орбиталата. AT IVA-VIIIA-групинаблюдава се запълване на р-поднивото до 6 електрона. Обща електронна формула на p-елементи ns2np6. В периоди с увеличаване на заряда на ядрото, атомните радиуси и йонните радиуси на p-елементите намаляват, енергията на йонизация и афинитетът към електрони се увеличават, електроотрицателността се увеличава, окислителната активност на съединенията и неметалните свойства на елементите се увеличават. В групите радиусите на атомите се увеличават. От 2p елементи до 6p елементи йонизационната енергия намалява. Металните свойства на p-елемента в групата се увеличават с увеличаване на серийния номер.
Да се d-елементивключва 32 елемента от периодичната система IV–VII големи периоди. AT IIIБ-групаатомите имат първия електрон в d-орбитала, в следващите B-групи d-поднивото се запълва до 10 електрона. Обща формула на външната електронна обвивка (n-1)dansb, където a=1?10, b=1?2. С увеличаване на серийния номер свойствата на d-елементите се променят незначително. За d-елементите атомният радиус бавно се увеличава и те също имат променлива валентност, свързана с непълнотата на пред-външното d-електронно подниво. В по-ниските степени на окисление d-елементите проявяват метални свойства; с увеличаване на серийния номер в групи B те намаляват. В разтворите d-елементите с най-висока степен на окисление проявяват киселинни и окислителни свойства и обратно при по-ниски степени на окисление. Елементите с междинно състояние на окисление проявяват амфотерни свойства.
8. Ковалентна връзка. Метод на валентната връзка
Химическата връзка, осъществявана от споделени електронни двойки, възникващи в обвивките на свързаните атоми с антипаралелни завъртания, се нарича атомна или ковалентна връзка.Ковалентната връзка е двуелектронна и двуцентрова (задържа ядра). Образува се от атоми от един вид – ковалентен неполярни– нова електронна двойка, възникнала от два несдвоени електрона, става обща за два хлорни атома; и атоми от различни видове, сходни по химична природа - ковалентни полярен.Елементите с по-голяма електроотрицателност (Cl) ще изтеглят споделените електрони далеч от елементите с по-малка електроотрицателност (H). Атомите с несдвоени електрони, които имат паралелни завъртания, се отблъскват един друг - не възниква химическа връзка. Начинът, по който се образува ковалентната връзка, се нарича обменен механизъм.
Свойства на ковалентната връзка. Дължина на връзката -междуядрено разстояние. Колкото по-късо е това разстояние, толкова по-силна е химическата връзка. Енергия на връзката -количеството енергия, необходимо за прекъсване на връзката. Големината на множествеността на връзката е право пропорционална на енергията на връзката и обратно пропорционална на дължината на връзката. Посока на комуникация -определено подреждане на електронни облаци в молекула. Насищаемост- способността на атома да образува определен брой ковалентни връзки. Химическата връзка, образувана от припокриването на електронни облаци по ос, свързваща центровете на атомите, се нарича ?-Връзка.Връзката, образувана от припокриването на електронни облаци, перпендикулярни на оста, свързваща центровете на атомите, се нарича ?-връзка. Пространствената ориентация на ковалентната връзка се характеризира с ъглите между връзките. Тези ъгли се наричат валентни ъгли. Хибридизация -процес на пренареждане на различни по форма и енергия електронни облаци, което води до образуването на хибридни облаци, идентични по едни и същи параметри. Валентност- номер химически връзки (ковалентен ), чрез които един атом е свързан с други. Електроните, участващи в образуването на химични връзки, се наричат валентност. Броят на връзките между атомите е равен на броя на неговите несдвоени електрони, участващи в образуването на общи електронни двойки, така че валентността не отчита полярността и няма знак. В съединения, в които няма ковалентна връзка, степен на окисление -условен заряд на атом, основан на предположението, че той се състои от положително или отрицателно заредени йони. За повечето неорганични съединения е приложимо понятието степен на окисление.
s-, p-елементите са разположени в основните подгрупи на периодичната система на D.I. Менделеев (подгрупа А). Всеки период започва с два s-елемента, а последните шест (с изключение на първия период) са p-елементи. В s- и p-елементите електроните и орбиталите на външния слой на атома са валентни. Броят на външните електрони е равен на номера на групата (с изключение на и ). С участието си в образуването на връзки на всички валентни електрони, елементът проявява най-висока степен на окисление, която е числено равна на номера на групата. Съединенията, в които елементите от нечетните групи проявяват нечетни степени на окисление, а елементите от четните групи показват четни степени на окисление, са енергийно по-стабилни (Таблица 8).
s-елементи. Атомите s 1 елементи имат един електрон на последното ниво и показват степен на окисление само +1, те са силни редуциращи агенти, най-активните метали. В съединенията преобладават йонните връзки. Те образуват оксиди с кислорода. Оксидите се образуват при липса на кислород или индиректно, чрез пероксиди и супероксиди (изключение). Пероксидите и супероксидите са силни окислители. Оксидите съответстват на силно разтворими основи - алкали, поради което се наричат s 1 елементи алкални метали . Алкалните метали реагират активно с вода по схемата:. Металните соли s 1 обикновено са силно разтворими във вода.
s-елементите от група II показват степен на окисление +2. Това също са доста активни метали. Във въздуха те се окисляват до оксиди, които съответстват на основите. Разтворимостта и основният характер на базите нарастват от до. Съединението проявява амфотерни свойства (Таблици 8, 9). Берилият не реагира с вода. Магнезият взаимодейства с водата при нагряване, останалите метали реагират по схемата: образуват алкали и се наричат алкалоземни.
Алкалните и някои алкалоземни метали, поради високата си активност, не могат да бъдат в атмосферата и се съхраняват при специални условия.
При взаимодействие с водород s-елементите образуват йонни хидриди, които се подлагат на хидролиза в присъствието на вода:
р-елементисъдържат от 3 до 8 електрона на последното ниво. Повечето p-елементи са неметали. При типичните неметали електронната обвивка е близо до завършване, т.е. те са в състояние да приемат електрони до последното ниво (окислителни свойства). Окислителната сила на елементите нараства в период отляво надясно, а в група отдолу нагоре. Най-силните окислители са флуор, кислород, хлор, бром. Неметалите също могат да проявяват редуциращи свойства (с изключение на F 2), например:
; 
Водород, бор, въглерод, силиций, германий, фосфор, астат, телур показват предимно редуциращи свойства. Примери за съединения с отрицателна степен на окисление на неметал: бориди, карбиди, нитриди, сулфиди и др. (Таблица 9).
При определени условия неметалите реагират помежду си, като например се получават съединения с ковалентна връзка. Неметалите образуват летливи съединения с водорода (изкл.). Хидриди от групи VI и VII във водни разтвори проявяват киселинни свойства. Когато амонякът се разтвори във вода, се образува слаба основа.
Р-елементите, разположени вляво от диагонала бор-астат, са метали. Техните метални свойства са много по-слабо изразени от тези на s-елементите.
P-елементите образуват оксиди с кислорода. Неметалните оксиди са киселинни по природа (с изключение - необразуващи соли). Р-металите се характеризират с амфотерни съединения.
Киселинно-базовите свойства се променят периодично, например в период III:
| оксиди | |||||
| хидроксиди | |||||
| природата на съединенията | амфотерни | слаба киселина | киселина със средна сила | силна киселина | много силна киселина |
Много p-елементи могат да проявяват променливо състояние на окисление, образувайки оксиди и киселини с различен състав, например:
Киселинните свойства се увеличават с увеличаване на степента на окисление. Например, киселината е по-силна, по-силна, - амфотерна, - киселинен оксид.
Киселините, образувани от елементи в най-висока степен на окисление, са силни окислители.
d-елементинаричан още преходен. Те са разположени в големи периоди, между s- и p-елементите. В d-елементите девет орбитали, които са енергийно близки, са валентни.
На външния слой са 1-2 e 
електрон (ns), останалите са разположени в предвъншния (n-1)d слой.
Примери за електронни формули: .
Подобна структура на елементи определя общи свойства. Прости веществаобразувани от преходни елементи са метали . Това се дължи на наличието на един или два електрона във външното ниво.
Наличието на частично запълнени d-орбитали в атомите на d-елементите ги кара да разнообразие от степени на окисление . За почти всички от тях е възможно степента на окисление +2 - според броя на външните електрони. Най-високата степен на окисление съответства на номера на групата (с изключение на желязото, елементите от подгрупата на кобалт, никел, мед). Съединенията с най-висока степен на окисление са по-стабилни, подобни по форма и свойства на подобни съединения от основните подгрупи:
Оксидите и хидроксидите на този d-елемент в различни степени на окисление имат различни киселинно-алкални свойства. Има модел: с увеличаване на степента на окисление естеството на съединенията се променя от основно през амфотерно до киселинно . Например:
| степен на окисление. | |||
| оксиди | |||
| хидроксиди | |||
| Имоти | основен | амфотерни | киселинен |
Поради разнообразието от степени на окисление за химията на d-елементите характеризиращ се с редокс реакции. В най-високите степени на окисление елементите проявяват окислителни свойства, а в степен на окисление +2 те са редуциращи. В средна степен съединенията могат да бъдат както окислители, така и редуктори.
d-елементите имат голям брой свободни орбитали и следователно са добри комплексообразуващи агенти съответно са част от комплексни съединения. Например:
– калиев хексацианоферат (III);
– натриев тетрахидроксоцинкат (II);
– диаминсребро(I) хлорид;
- трихлоротриаминкобалт.
тестови въпроси
261. Опишете лабораторията и индустриални методиполучаване на водород. Какво състояние на окисление може да има водородът в своите съединения? Защо? Дайте примери за реакции, при които газообразният водород играе ролята на а) окислител; б) редуциращ агент.
262. Какви съединения на магнезий и калций се използват като свързващи строителни материали? На какво се дължат техните стягащи свойства?
263. Какви съединения се наричат негасена и гасена вар? Напишете уравненията на реакциите за тяхното получаване. Какво съединение се образува, когато негасената вар се калцинира с въглища? Какъв е окислителят и редукторът в последната реакция? Напишете електронни и молекулярни уравнения.
264. Пишете химични формулиследните вещества: сода каустик, кристална сода, калцинирана сода, поташ. Обясни защо водни разтвориВсички тези вещества могат да се използват като обезмаслители.
265. Напишете уравнението за хидролизата на натриев пероксид. Как се нарича разтвор на натриев пероксид в инженерството? Разтворът ще запази ли свойствата си, ако се вари? Защо? Напишете съответното уравнение на реакцията в електронен и молекулен вид.
266. На какви свойства на алуминия се основава използването му а) като конструктивен материал; б) за получаване на газобетон; в) в състава на термити при студено заваряване. Напишете уравненията на реакцията.
267. Каква е агресивността на природната и индустриалната вода по отношение на алуминия и алуминиевия цимент? Напишете съответните уравнения на реакцията.
268. Какви съединения се наричат карбиди? На какви групи са разделени? Напишете уравненията на реакцията за взаимодействие на калциев и алуминиев карбид с вода, къде се използват?
269. Напишете уравненията на реакцията, които могат да се използват за извършване на следните трансформации:
Какво е корозивният въглероден диоксид?
270. Защо калайът се разтваря в солна киселина и оловото в азотна киселина? Напишете съответните уравнения на реакцията в електронен и молекулен вид.
271. Съставете уравненията на реакциите, които трябва да се извършат, за да се осъществят трансформациите:
Къде се използват тези вещества в технологиите?
272. Съставете молекулярни и електронни уравнения за реакциите на взаимодействие на амоняк и хидразин с кислород, къде се прилагат тези реакции?
273. Какви свойства проявява в окислително-възстановителните реакции сярна киселина? Напишете в молекулярни и в електронен форматуравнения на следните взаимодействия: а) разредена сярна киселина с магнезий; б) концентрирана сярна киселина с мед; в) концентрирана сярна киселина с въглища.
274. Могат да се използват следните методи за отстраняване на серен диоксид от димните газове: а) адсорбция върху твърд магнезиев оксид; b) превръщане в калциев сулфат чрез реакция с калциев карбонат в присъствието на кислород; в) превръщане в свободна сяра. Какви химични свойства проявява серният диоксид в тези реакции? Напишете съответните уравнения. Къде могат да се използват получените продукти?
275. Какви са специалните свойства на флуороводородна киселина? Съставете уравненията на реакциите, които трябва да се извършат, за да се осъществят трансформациите:
Дайте име на веществото. Къде се използват данните за трансформация?
276. Когато хлорът реагира с гасена вар, се образува белина. Напишете уравнението на реакцията, посочете окислителя, редуктора. Дайте химическото наименование на получения продукт, напишете неговата структурна формула. Къде се използва белина?
277. Помислете за характеристиките на d-елементите, като използвате примера на манган и неговите съединения. Подкрепете отговора си с уравнения на реакцията. За редоксреакции, направете електронен баланс, посочете окислителя и редуктора.
278. Коя основа е по-здрава? Защо? Какви свойства проявява, когато се слее с алкални и основни оксиди? Напишете няколко примера за получаване на такива съединения. Как се наричат получените продукти?
279. Кои железни соли намират най практическа употребакъде и за какво се използват? Подкрепете отговора си с уравнения на реакцията.
280. Дайте имената на веществата, направете уравненията на реакциите, които трябва да се извършат, за да се извършат трансформациите:
за редокс реакции, направете електронни уравнения, посочете окислителя, редуктора. Каква среда трябва да се поддържа по време на утаяването на хромов (III) хидроксид? Защо?
Хоризонталните редици от елементи, в рамките на които свойствата на елементите се променят последователно, Менделеев нарича периоди(започнете с алкален метал (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) и завършете с благороден газ (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)).
Изключения: първият период, който започва с водород, и седмият период, който е непълен.
Периодите се делят на малъки голям. Малки периоди са единхоризонтален ред. Първият, вторият и третият период са малки, съдържат 2 елемента (1-ви период) или 8 елемента (2-ри, 3-ти периоди). Големите периоди се състоят от два хоризонтални реда. Четвъртият, петият и шестият период са големи, съдържат 18 елемента (4, 5 периоди) или 32 елемента (6, 7 периоди). Горни редовесе наричат дълги периоди дори, долните редове са странни.
В шестия период лантанидите и в седмия период актинидите са разположени в долната част на периодичната таблица.
Във всеки период, отляво надясно, металните свойства на елементите отслабват, докато неметалните се увеличават.
Само метали се намират в четни редове с дълги периоди.
В резултат на това таблицата има 7 периода, 10 реда и 8 вертикални колони, наречени групи -това е набор от елементи, които имат еднаква най-висока валентност в оксидите и в други съединения. Тази валентност е равна на номера на групата.
Изключения:
В група VIII само Ru и Os имат най-висока валентност VIII.
Групите са вертикални последователности от елементи, те са номерирани с римски цифри от I до VIII и руски букви A и B. Всяка група се състои от две подгрупи: основна и второстепенна. Основната подгрупа - А, съдържа елементи от малки и големи периоди. Вторичната подгрупа B съдържа елементи само от големи периоди. Те включват елементи от периоди, започващи от четвъртия.
В основните подгрупи, отгоре надолу, металните свойства се подобряват, а не неметалните свойства се отслабват. Всички елементи от второстепенните подгрупи са метали.
квантови числа
Главното квантово число n определя общата енергия на електрона. Всяко число отговаря на енергийно ниво. n=1,2,3,4…или K,L,M,N…
Орбиталното квантово число l определя поднивата на енергийното ниво. Квантовото число l определя формата на орбиталите (n-1) 0,1,2…
Магнитното квантово число ml определя броя на орбиталите в подниво. …-2,-1,0,+1,+2… Общ бройорбитали на подниво е 2l+1
Квантовото число на спина ms се отнася до две различни ориентации +1/2 -1/2 Във всяка орбитала може да има само два електрона с противоположни спинове.
Правилото за запълване на енергийни нива и поднива на елементи от периодичната система
Първото правило на Клечковски: с увеличаване на заряда на ядрото на атомите, запълването на енергийните нива става от орбитали с по-ниска стойност на сумата от главните и орбиталните * квантови числа (n + l) до орбитали с по-висока стойност от тази сума. Следователно поднивото 4s (n+l=4) трябва да бъде запълнено преди 3d (n+l=5).
Второто правило на Клечковски, според което при еднакви стойности на сумата (n + l) орбиталите се запълват във възходящ ред на главното квантово число n. Поднивото 3d се запълва за десет елемента от Sc до Zn. Това са атоми на d-елемент. След това започва образуването на подниво 4p. Редът на попълване на поднивата в съответствие с правилата на Klechkovsky може да бъде написан като последователност: 7p.
Характеристики на електронната структура на атомите на елементите на периодичната система
Характеристики на електронната структура на атомите на елементите в главните и вторичните подгрупи, семейства на лантаниди и актиниди
Ефекти на екраниране и проникване
Поради екранирането привличането на валентни електрони към ядрото отслабва. В същото време проникващата способност на валентните електрони към ядрото играе обратна роля, което засилва взаимодействието с ядрото. Общ резултатПривличането на валентните електрони към ядрото зависи от относителния принос към тяхното взаимодействие на екраниращия ефект на електроните на вътрешните слоеве и проникващата способност на валентните електрони към ядрото.
Периодичният характер на свойствата на елементите, свързани с техните структури електронни обвивки
Промени в киселинно-алкалните свойства на оксидите и хидроксидите в периоди и групи
Киселинните свойства на оксидите на елементите нарастват в периоди отляво надясно и в групи отдолу нагоре.!
Степените на окисление на елементите
Степента на окисление (число на окисление, формален заряд) е спомагателна условна стойност за записване на процесите на окисляване, редукция и редокс реакции, числената стойност на електрическия заряд, приписан на атом в молекула при допускането, че електронните двойки, които носят извън връзката са напълно изместени към по-електроотрицателни атоми.
Идеите за степента на окисление формират основата за класификацията и номенклатурата на неорганичните съединения.
Степента на окисление съответства на заряда на йон или формалния заряд на атом в молекула или в химическа формална единица, например:
Степента на окисление е посочена над символа на елемента. За разлика от посочването на заряда на атома, когато се посочва степента на окисление, първо се поставя знакът, а след това числовата стойност, а не обратното.
Принадлежността на даден елемент към електронното семейство се определя от естеството на запълване на енергийните поднива:
s-елементи - запълване на външното s-подниво при наличие на два или осем електрона на пред-външно ниво, например:
Li 1s 2 2s 2
с-елементите са активни метали, чиито характерни степени на окисление са числено равни на броя на електроните в последното ниво:
1 за алкални метали и +2 за елементи от втора група
p-елементи - запълване на външното p-подниво, например:
F 1s 2 2s 2 2p5
Елементите от B до Ne включително образуват първата серия стр-елементи (елементи от основните подгрупи), в атомите на които най-отдалечените от ядрото електрони са разположени на второто подниво на външното енергийно ниво.
d-елементи - запълване на пред-външното d-подниво, например:
V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d3
d-елементите са метали.
f-елементи – запълване на f-поднивото на второто външно ниво, например:
Nd 1s 2 2s 2 2p 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 4
f-елементите са елементи от семействата на актинидите и лантанидите.
Квантова механика, сравнение електронни конфигурацииатоми стига до следните теоретични заключения:
1. Структурата на външната обвивка на атома е периодична функция на зарядното число на атома Z.
2. Тъй като химичните свойства на атома се определят от структурата на външната обвивка, от предходния параграф следва: химичните свойства на елементите са в периодична зависимост от заряда на ядрото.
тестови въпроси
1. Ядрен модел на структурата на атома. Изотопи (радионуклиди).
2. Квантово – механичен модел на структурата на атома.
3. Квантови числа (главни, орбитални, магнитни, спинови).
4. Структурата на електронните обвивки на атомите. принцип на Паули. Принципът на най-малко енергия. Правилото на Гунд.
5. Електронни структурни формули на атомите. Хибридизация на атомни орбитали.
6. Характеристики на атома. атомен радиус. Електроотрицателност. Афинитет към електрон. Йонизационна енергия. S, p, d, f са електронни семейства от атоми.
Типични задачи
Задача № 1. Радиусите на Na + и Cu + йони са еднакви (0,098 nm). Обяснете разликата между точките на топене на натриевия хлорид (801°C) и медния (I) хлорид (430°C).
Със същите заряди и размери на Na + и Cu + йони, Cu + йонът има 18-електронна външна обвивка и поляризира Cl - аниона по-силно от Na + йона, който има електронната структура на благороден газ. Следователно в медния (I) хлорид в резултат на поляризацията по-голяма част от електронния заряд се прехвърля от аниона към катиона, отколкото в натриевия хлорид. Ефективните заряди на йоните в кристала CuCl стават по-малки от тези на NaCl и електростатичното взаимодействие между тях е по-слабо. Това обяснява по-ниската точка на топене на CuCl в сравнение с NaCl, чиято кристална решетка е близка до чисто йонния тип.
Задача номер 2. Как се означава състоянието на електрона а) с n=4,L=2; б) с n=5,L=3.
Решение: При запис на енергийното състояние числото показва номера на нивото (n), а буквата показва естеството на поднивото (s, p, d, f). За n=4 и L=2 пишем 4d; за n=5 и L=3 пишем 5f.
Задача номер 3. Колко орбитали съответстват на третото енергийно ниво? Колко електрона има на това ниво? На колко поднива се разделя това ниво?
Решение: За третото енергийно ниво n=3, броят на атомните орбитали е 9(3 2), което
е сумата 1(s) +3(p) +5(d)=9. Според принципа на Паули броят на електроните на това ниво е 18. Третото енергийно ниво е разделено на три поднива: s,p,d (броят на поднивата съвпада с броя на стойностите на основното квантово число) .
Задача номер 4. В какво се класифицират електронните семейства химически елементи?
Решение: Всички химични елементи могат да бъдат класифицирани в зависимост от естеството на поднивата, които трябва да бъдат попълнени, в 4 типа:
s-елементите запълват поднивото ns с електрони;
p-елементите запълват поднивото np с електрони;
d-елементи-запълване с електрони (n-1)d подниво;
f-елементите запълват поднивото (n-2)f с електрони;
Задача номер 5. Кое подниво се запълва в атома с електрони след запълване на поднивото: а) 4p; б) 4s
Решение: A) подниво 4p съответства на сумата (n+1), равна на 4+1=5. Поднива 3d (3+2=5) и 5s (5+0=5) се характеризират с една и съща сума. Състоянието 3d обаче съответства на по-малка стойност на n (n=3) от състоянието 4p, така че поднивото 3d ще бъде запълнено по-рано от поднивото 4p. Следователно, след като подниво 4p е запълнено, подниво 5s ще бъде запълнено, което съответства на една по-голяма стойност n(n=5).
B) подниво 4s съответства на сумата n+1=4+0=4. Същата сума n + 1 характеризира подниво 3p, но запълването на това подниво предшества запълването на подниво 4s, т.к. последното съответства на по-голяма стойност на главното квантово число. Следователно след подниво 4s ще се запълни поднивото със сумата (n+1)=5 и от всички възможни комбинации n+l, отговарящи на тази сума (n=3, l=2; n=4; l= 1; n=5 ; l=0), първо ще се реализира комбинацията с най-малката стойност на основното квантово число, тоест след подниво 4s ще се запълни подниво 3d.
Заключение: по този начин запълването на подниво d изостава с едно квантово ниво, запълването на подниво f изостава с две квантови нива.
За да напишете електронната формула на даден елемент, трябва: да посочите номера на енергийното ниво с арабска цифра, да напишете буквалната стойност на поднивото, да напишете броя на електроните като показател.
Например: 26 Fe 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6
Електронната формула се съставя, като се вземе предвид конкуренцията на поднива, т.е. правила за минимална енергия. Без да се взема предвид последното, електронната формула ще бъде написана: 26 Fe 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2.
Задача № 6. Електронната структура на атома се описва с формулата 1s22s22p63s23d74s2. Какъв е този елемент?
Решение: Този елемент принадлежи към електронния тип d-елементи от 4 периода, т.к. 3d поднивото е изградено от електрони; броят на електроните 3d 7 показва, че това е седмият елемент по ред. Общият брой на електроните е 27, което означава, че поредният номер е 27. Този елемент е кобалт.
Тестови задачи
Изберете верният отговор
01.ЕЛЕКТРОННАТА ФОРМУЛА НА ЕЛЕМЕНТА ИМА ВИДА … 5S 2 4D 4 . ПОСОЧЕТЕ БРОЯ НА ЕЛЕКТРОНИТЕ ВЪВ ВЪНШНОТО НИВО
02. МОГАТ ЛИ ДА СЪЩЕСТВУВАТ В ЕДИН АТОМ ДВА ЕЛЕКТРОНА С ЕДНАКВИ НАБОР ОТ ЧЕТИРИТЕ КВАНТОВИ ЧИСЛА?
1) не може
Мога
3) може само да се вълнува
4) може само в нормално (невъзбудено) състояние
03. КАКВО ПОДНИВО СЕ ПОПЪЛВА СЛЕД ПОДНИВО 4D?
04. ЕЛЕКТРОННАТА ФОРМУЛА НА ЕЛЕМЕНТА ИМА ВИДА: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 . ПОСОЧЕТЕ БРОЯ НА ВАЛЕНТНИТЕ ЕЛЕКТРОНИ
05. ЕЛЕКТРОННАТА ФОРМУЛА НА ЕЛЕМЕНТА ИМА ВИДА: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 3D 7 . КАКЪВ Е ТОВА ЕЛЕМЕНТ?
06. КОЕ ПОДНИВО СЕ ПОПЪЛВА ПРЕДИ ПОДНИВО 4D?
07. СРЕД ЕЛЕКТРОННИТЕ КОНФИГУРАЦИИ, ДАДЕНИ ПО-ДОЛУ, ПОСОЧЕТЕ НЕВЪЗМОЖНА
08. ЕЛЕКТРОННАТА СТРУКТУРА НА АТОМА НА ЕЛЕМЕНТА СЕ ИЗРАЗЯВА С ФОРМУЛАТА: 5S 2 4D 3 . ОПРЕДЕЛЕТЕ КАКЪВ ЕЛЕМЕНТ Е.
