Главная Обратная связь

Дисциплины:






Основное и возбужденное состояние атома



Состояние атома, при котором его электроны находятся на таких энергетических уровнях, что их суммарная энергия является минимальной, называется основным или невозбужденным. Состояния с более высокими значениями энергии называются возбужденными.

При сообщении атому дополнительной энергии электроны могут переходить на обладающие большей энергией орбитали. Эти переходы с подуровня на подуровень возможны только в пределах одного внешнего энергетического уровня. Происходящее при этом распаривание электронов приводит к возрастанию у атома числа неспа-ренных электронов, т.е. к появлению новых валентных возможностей.

Например, при возбуждении у атома бериллия один электрон с внешнего подуровня 2s переходит на обладающий большей энергией и ранее свободный (вакантный) подуровень 2р. При этом валентность атома бериллия становится равной 2.

Электронная формула атома бериллия в возбужденном состоянии будет иметь вид:

4 Bе٭ 1s2 2s1 1.

Электронно-графическая формула атома бериллия в возбужденном состоянии:

       
   
 
 

 


2 Валентность II

 

1 p

s

Электронная формула атома бора в нормальном состоянии:

5B 1s22s22p1.

Электронно-графическая формулаатома бора имеет вид:


Валентность I

 

1 p

s

На втором энергетическом уровне у атома бора 3 электрона, поэтому он образует ион В+3.

Электронная и электронно-графические формулы атома углерода 6С в нормальном состоянии имеют вид:

6С 1s22s22р2.

     
   
 
 

 


2 Валентность II

1 р

 

s

В возбужденном состоянии атом углерода 6С٭ за счет перехода электрона с орбитали 2s на орбиталь 2р будет иметь следующие электронные и электронно-графические формулы:

Электронная формула:

6С٭ 1s22s12р3

Электронно-графическая формула:

           
   
 
   
 
 

 


2 Валентность IV

1 р

s

Поэтому, углерод в своих соединениях может быть либо двух-, либо четырехвалентен.

Следует обратить внимание на то, что при возбуждении
могут распариваться электроны только внешнего электронного уровня, если на нем есть свободные орбитали
.

У атома углерода внешний энергетический уровень наполовину заполнен, поэтому возможна и отдача 4-х электронов с образованием иона С+4 (1s2 2s2 2р0) и присоединение электронов для максимального заполнения p-подуровня второго энергетического уровня с образованием иона С-4 (Is2 2s2 2р6).



Атом кислорода 8О 1s22s22р4 имеет на внешнем энергетическом уровне два неспаренных электрона, что обусловливает его валентность, равную двум. Это видно изэлектронно-графической формулы атома кислорода в нормальном состоянии:

 

 

1 pВалентность II

s

Атому кислорода 8О, имеющему на внешнем энергетическом уровне 6 электронов (1s22s22р4) легче достроить внешнюю электронную оболочку, приняв два электрона. При этом у иона кислорода О-2 появляется устойчивая завершенная электронная оболочка благородного газа неона - 1s22s22р6:

 

 

2

p

1

s

Второй энергетический уровень имеет два подуровня, поэтому возбуждение для атома кислорода невозможно и валентность атома кислорода имеет постоянное значение, равное двум.

Aтом фтора, образуя соединения с другими элементами, способен принимать только один электрон:

9F 1s22s22р5.

Атом неона имеет на внешнем энергетическом уровне 8 электронов:

10Ne 1s22s22р6.

Такая полностью завершенная (s2р6) оболочка (октет) характеризуется высокой инертностью, поэтому неон - малоактивное вещество, «благородный газ».

Начиная с III периода, у атомов идет заполнение третьего энергетического уровня, имеющего уже три подуровня – s, p и d.

Электронная конфигурация атома натрия, открывающего III период, который характеризуется наличием трех подуровней, будет иметь вид:

11Na 1s22s22р63s1.

       
 
   
   
 

 

 


d

 

p

s

Атом натрия имеет один неспаренный электрон на s подуровне, т.е. является s – элементом и проявляет валентность, равную I.

Электронная и электронно-графические формулы атома фосфора (p-электронное семейство) имеют вид:

15P 1s22s22p63s23p3,

3

       
   


2 d

 

1 p

s

Электронная конфигурация атома кальция (s-электронное семейство):

20Ca 1s22s22p6 3s23p64s2.

Электронно-графическая формула атома кальция:

 
 


4

3

d

2

p

1

s

Следует заметить, что у атома кальция, в соответствии с принципом наименьшей энергии, сначала заполняется подуровень 4s, а лишь затем подуровень 3р.

Химические свойства атомов определяются, в основном, строением внешних энергетических уровней, которые называются валентными. На подуровнях этих уровней находятся или неспаренные электроны, или электроны, которые могут стать неспаренными в возбужденном состоянии.

Полностью завершенные энергетические уровни обусловливает малую химическую активность обладающих ими атомов.

Часто графически изображают не всю электронную формулу, а лишь те подуровни, на которых находятся валентные электроны (сокращенные электронные и электронно-графические формулы).

Например, для атома серы краткая электронная формула:

16S…3s2 3p4

Сокращенная электронно-графическая формула атома серы:

 

 
 


S p

Краткая электронная формула для атома ванадия:

23V…3d 34s2.

При графическом изображении электронной конфигурации атома в возбужденном состоянии, наряду с заполненными, изображают вакантные валентные орбитали.

Например, в атоме фосфора на третьем энергетическом уровне имеются одна s-атомная орбиталь, три р-АО и пять d-АО. Электронная конфигурация атома фосфора в основном состоянии имеет вид:

Электронно-графическая формула атома фосфора (p-электронное семейство) имеет вид:

15P 1s22s22p63s23p3,

 
 


       
   
 


3s 3p 3d

Валентность фосфора, определяемая числом неспаренных электронов, в основном состоянии равна 3. При переходе атома в возбужденное состояние происходит распаривание электронов состояния 3s и один из электронов с s-подуровня может перейти на 3d-подуровень:

 

Р*… 3s2 3p3 3d1.

 
 


 

 

S p d

При этом валентность фосфора меняется с трех в основном состоянии до пяти в возбужденном.

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...