Что такое подуровень и как это понятие соотносится с номером периода?

5 ответов на вопрос “Что такое подуровень и как это понятие соотносится с номером периода?”

  1. Nele Ответить

    Под состоянием электрона в атоме понимают совокупность информации об энергии определенного электрона и пространстве, в котором он находится. Мы уже знаем, что электрон в атоме не имеет траектории движения, то есть можно говорить лишь о вероятности нахождения его в пространстве вокруг ядра. Он может находиться в любой части этого пространства, окружающего ядро, и совокупность различных положений его рассматривают как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Образно это можно представить себе так: если бы удалось через сотые или миллионные доли секунды сфотографировать положение электрона в атоме, как при фотофинише, то электрон на таких фотографиях был бы представлен в виде точек. При наложении бесчисленного множества таких фотографий получилась бы картина электронного облака с наибольшей плотностью там, где этих точек будет больше всего.
    На рисунке 2 показан «разрез» такой электронной плотности в атоме водорода, проходящий через ядро, а штриховой линией ограничена сфера, внутри нее вероятность обнаружения электрона составляет 90%. Ближайший к ядру контур охватывает область пространства, в которой вероятность обнаружения электрона -10%, вероятность же обнаружения электрона внутри второго от ядра контура составляет -20%, внутри третьего — -30% и т. д. В состоянии электрона есть какая-то неопределенность. Чтобы охарактеризовать это особое состояние, немецкий физик В. Гейзенберг ввел понятие о принципе неопределенности, то есть показал, что невозможно определить одновременно и точно энергию и местоположение электрона. Чем точнее определена энергия электрона, тем неопределеннее будет его положение, и наоборот, определив положение, нельзя определить энергию электрона. Область вероятности обнаружения электрона не имеет четких границ. Однако можно выделить пространство, где вероятность нахождения электрона будет максимальной.
    Пространство вокруг атомного ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется орбиталью.
    В нем заключено приблизительно 90% электронного облака, и это означает, что около 90% времени электрон находится в этой части пространства. По форме различают 4 известных ныне типа орбиталей, которые обозначают латинскими буквами s, р, d, f. Графическое изображение некоторых форм электронных орбиталей представлено на рисунке 3.
    Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является энергия его связи с ядром. Электроны, обладающие близкими значениями энергии, образуют единый электронный слой или энергетический уровень. Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра: 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.
    Целое число n, обозначающее номер энергетического уровня, называют главным квантовым числом.
    Оно характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень. Наименьшей энергией обладают электроны первого энергетического уровня, наиболее близкого к ядру. По сравнению с электронами первого уровня электроны последующих уровней будут характеризоваться большим запасом энергии. Следовательно, наименее прочно связаны с ядром атома электроны внешнего уровня.
    Число энергетических уровней (электронных слоев) в атоме равно номеру периода в системе Д. И.Менделеева, к которому принадлежит химический элемент: у атомов элементов первого периода — один энергетический уровень, второго периода — два, седьмого периода — семь.
    Наибольшее число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле
    N = 2n2,
    где N — максимальное число электронов; n — номер уровня или главное квантовое число. Следовательно, на первом, ближайшем к ядру энергетическом уровне может находиться не более двух электронов-,
    • на втором — не более 8;
    • на третьем — не более 18;
    • на четвертом — не более 32.
    А как, в свою очередь, устроены энергетические уровни (электронные слои)?
    Начиная со второго энергетического уровня (n = 2), каждый из уровней подразделяется на подуровни (подслои), несколько отличающиеся друг от друга энергией связи с ядром.
    Число подуровней равно значению главного квантового числа: первый энергетический уровень имеет один подуровень; второй — два; третий — три; четвертый — четыре подуровня. Подуровни, в свою очередь, образованы орбиталями.
    Каждому значению п соответствует число орбиталей, равное n2. По данным, представленным в таблице 1, можно проследить связь главного квантового числа п с числом подуровней, типом и числом орбиталей и максимальным числом электронов на подуровне и уровне.

    Таблица 1 Главное квантовое число, типы и число орбиталей, максимальное число электронов на подуровнях и уровнях

    Подуровни принято обозначать латинскими буквами, равно как и форму орбиталей, из которых они состоят: s, р, d, f.
    s-Подуровень — первый, ближайший к ядру атома подуровень каждого энергетического уровня, состоит из одной s-орбитали;
    р-подуровень — второй подуровень каждого, кроме первого, энергетического уровня, состоит из трех р-орбиталей;
    d-подуровень — третий подуровень каждого, начиная с третьего, энергетического уровня, состоит из пяти d-орбиталей;
    f-подуровень каждого, начиная с четвертого, энергетического уровня, состоит из семи f-орбиталей.
    На рисунке 4 представлена схема, отражающая число, форму и положение в пространстве электронных орбиталей первых четырех электронных слоев отдельного атома.
    1. В настоящее время не принято говорить о вращении электрона вокруг атомного ядра. Почему?
    2. Что такое электронное облако и как это понятие соотносится с понятием “орбиталь”?
    3. Как с помощью электролиза определить заряд электрона?
    4. Чем отличается 1s-орбиталь от 2s-орбитали?
    5. Что такое главное квантовое число? Как оно соотносится с номером периода?
    6. Что такое подуровень и как это понятие соотносится с номером периода?

  2. Andrey Doge Ответить

    Рис. 4.8. Энергия атомных орбиталей.
    Элементы, у атомов которых в последнюю очередь заполняется s-подуровень внешнего уровня, называются s-элементами. У s-эле-ментов 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-под-уровнях 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.
    Порядок размещения электронов в пределах одного подуровня определяется правилом Гунда:
    в пределах подуровня электроны размещаются таким образом, чтобы сумма их спиновых квантовых чисел имела бы максимальное значение по абсолютной величине.
    Иными словами, орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному электрону с одинаковым значением спинового квантового числа, а затем по второму электрону с противоположным значением.
    Например, если в трех квантовых ячейках необходимо распределить 3 электрона, то каждый из них будет располагаться в отдельной ячейке, т.е. занимать отдельную орбиталь:

    В этом случае сумма спиновых квантовых чисел максимальна:
    ?ms= ½ + ½ + ½ = 3/2.
    Эти же 3 электрона не могут быть расположены иначе, так как ?ms будет меньше, например:

    ?ms= ½ – ½ + ½ = ½.
    Порядок распределения электронов по энергетическим уровням и подуровням в оболочке атома называется его электронной конфигурацией, или электронной формулой. Составляя электронную конфигурацию номер энергетического уровня (главное квантовое число) обозначают цифрами 1, 2, 3, 4…, подуровень (орбитальное квантовое число) – буквами s, p, d, f. Число электронов на подуровне обозначается цифрой, которая записывается вверху у символа подуровня.
    Электронная конфигурация атома может быть изображена в виде так называемой электронно-графической формулы. Эта схема размещения электронов в квантовых ячейках, которые являются графическим изображением атомной орбитали. В каждой квантовой ячейке может быть не более двух электронов с различными значениями спиновых квантовых чисел.
    Чтобы составить электронную или электронно-графическую формулу любого элемента следует знать:
    1. Порядковый номер элемента, т.е. заряд его ядра и соответствующее ему число электронов в атоме.
    2. Номер периода, определяющий число энергетических уровней атома.

  3. лизушник Ответить

    Гипермаркет знаний>>Химия>>Химия 11 класс>> Химия: Состояние электронов в атоме
    Под состоянием электрона в атоме понимают совокупность информации об энергии определенного электрона и пространстве, в котором он находится. Мы уже знаем, что электрон в атоме не имеет траектории движения, то есть можно говорить лишь о вероятности нахождения его в пространстве вокруг ядра. Он может находиться в любой части этого пространства, окружающего ядро, и совокупность различных положений его рассматривают как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Образно это можно представить себе так: если бы удалось через сотые или миллионные доли секунды сфотографировать положение электрона в атоме, как при фотофинише, то электрон на таких фотографиях был бы представлен в виде точек. При наложении бесчисленного множества таких фотографий получилась бы картина электронного облака с наибольшей плотностью там, где этих точек будет больше всего.
    На рисунке 2 показан «разрез» такой электронной плотности в атоме водорода, проходящий через ядро, а штриховой линией ограничена сфера, внутри нее вероятность обнаружения электрона составляет 90%. Ближайший к ядру контур охватывает область пространства, в которой вероятность обнаружения электрона -10%, вероятность же обнаружения электрона внутри второго от ядра контура составляет -20%, внутри третьего — -30% и т. д. В состоянии электрона есть какая-то неопределенность. Чтобы охарактеризовать это особое состояние, немецкий физик В. Гейзенберг ввел понятие о принципе неопределенности, то есть показал, что невозможно определить одновременно и точно энергию и местоположение электрона. Чем точнее определена энергия электрона, тем неопределеннее будет его положение, и наоборот, определив положение, нельзя определить энергию электрона. Область вероятности обнаружения электрона не имеет четких границ. Однако можно выделить пространство, где вероятность нахождения электрона будет максимальной.
    Пространство вокруг атомного ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется орбиталью.
    В нем заключено приблизительно 90% электронного облака, и это означает, что около 90% времени электрон находится в этой части пространства. По форме различают 4 известных ныне типа орбиталей, которые обозначают латинскими буквами s, р, d, f. Графическое изображение некоторых форм электронных орбиталей представлено на рисунке 3.
    Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является энергия его связи с ядром. Электроны, обладающие близкими значениями энергии, образуют единый электронный слой или энергетический уровень. Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра: 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.
    Целое число n, обозначающее номер энергетического уровня, называют главным квантовым числом.
    Оно характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень. Наименьшей энергией обладают электроны первого энергетического уровня, наиболее близкого к ядру. По сравнению с электронами первого уровня электроны последующих уровней будут характеризоваться большим запасом энергии. Следовательно, наименее прочно связаны с ядром атома электроны внешнего уровня.
    Число энергетических уровней (электронных слоев) в атоме равно номеру периода в системе Д. И. Менделеева, к которому принадлежит химический элемент: у атомов элементов первого периода — один энергетический уровень, второго периода — два, седьмого периода — семь.
    Наибольшее число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле
    N = 2n2,
    где N — максимальное число электронов; n — номер уровня или главное квантовое число. Следовательно, на первом, ближайшем к ядру энергетическом уровне может находиться не более двух электронов-,
    • на втором — не более 8;
    • на третьем — не более 18;
    • на четвертом — не более 32.
    А как, в свою очередь, устроены энергетические уровни (электронные слои)?
    Начиная со второго энергетического уровня (n = 2), каждый из уровней подразделяется на подуровни (подслои), несколько отличающиеся друг от друга энергией связи с ядром.
    Число подуровней равно значению главного квантового числа: первый энергетический уровень имеет один подуровень; второй — два; третий — три; четвертый — четыре подуровня. Подуровни, в свою очередь, образованы орбиталями.
    Каждому значению п соответствует число орбиталей, равное n2. По данным, представленным в таблице 1, можно проследить связь главного квантового числа п с числом подуровней, типом и числом орбиталей и максимальным числом электронов на подуровне и уровне.

    Таблица 1 Главное квантовое число, типы и число орбиталей, максимальное число электронов на подуровнях и уровнях

    Подуровни принято обозначать латинскими буквами, равно как и форму орбиталей, из которых они состоят: s, р, d, f.
    s-Подуровень — первый, ближайший к ядру атома подуровень каждого энергетического уровня, состоит из одной s-орбитали;
    р-подуровень — второй подуровень каждого, кроме первого, энергетического уровня, состоит из трех р-орбиталей;
    d-подуровень — третий подуровень каждого, начиная с третьего, энергетического уровня, состоит из пяти d-орбиталей;
    f-подуровень каждого, начиная с четвертого, энергетического уровня, состоит из семи f-орбиталей.
    На рисунке 4 представлена схема, отражающая число, форму и положение в пространстве электронных орбиталей первых четырех электронных слоев отдельного атома.
    1. В настоящее время не принято говорить о вращении электрона вокруг атомного ядра. Почему?
    2. Что такое электронное облако и как это понятие соотносится с понятием “орбиталь”?
    3. Как с помощью электролиза определить заряд электрона?
    4. Чем отличается 1s-орбиталь от 2s-орбитали?
    5. Что такое главное квантовое число? Как оно соотносится с номером периода?
    6. Что такое подуровень и как это понятие соотносится с номером периода?
    опорный каркас урока химии, самопроверка по химии 11 класса, фотографии для всех предметов
    Содержание урока
    конспект урока
    опорный каркас
    презентация урока
    акселеративные методы
    интерактивные технологии
    Практика
    задачи и упражнения
    самопроверка
    практикумы, тренинги, кейсы, квесты
    домашние задания
    дискуссионные вопросы
    риторические вопросы от учеников
    Иллюстрации
    аудио-, видеоклипы и мультимедиа
    фотографии, картинки
    графики, таблицы, схемы
    юмор, анекдоты, приколы, комиксы
    притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
    Дополнения
    рефераты
    статьи
    фишки для любознательных
    шпаргалки
    учебники основные и дополнительные
    словарь терминов
    прочие

    Совершенствование учебников и уроков
     исправление ошибок в учебнике
    обновление фрагмента в учебнике
    элементы новаторства на уроке
    замена устаревших знаний новыми
    Только для учителей
    идеальные уроки
    календарный план на год
    методические рекомендации
    программы
    обсуждения
    Интегрированные уроки

    Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
    Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь – Образовательный форум.

  4. Da Ответить


    Рис.2.1.2. Заполнение энергетических уровней электронами элемента фосфора
    Электронную структуру атома водорода (z = 1) можно изобразить следующим образом:
    +1Н 1s1 , n = 1 ↑, где квантовая ячейка (атомная орбиталь) обозначается в виде линии или квадрата, а электроны – в виде стрелок.
    Каждый атом последующего химического элемента в периодической системе представляет собой многоэлектронный атом.
    Атом лития, так же как и атом водорода и гелия, имеет электронную структуру s-элемента, т.к. последний электрон атома лития «садится» на s-подуровень:
    +3Li 1s2 2s1 2p0
    В атоме бора появляется первый электрон в p-состоянии:
    +5В 1s2 2s2 2p1
    Запись электронной формулы проще показать на конкретном примере. Допустим, нам надо выяснить электронную формулу элемента с порядковым номером 7. В атоме такого элемента должно быть 7 электронов. Заполним орбитали семью электронами, начиная с нижней 1s-орбитали.
    Итак, 2 электрона расположатся на 1s-орбитали, еще 2 электрона – на 2s-орбитали, а оставшиеся 3 электрона смогут разместиться на трех 2p-орбиталях.
    Электронная формула элемента с порядковым номером 7 (это элемент азот, имеющий символ “N”) выглядит так:
    +7N 1s2 2s2 2p3
    Рассмотрим действие правила Гунда на примере атома азота: N 1s2 2s2 2p3. На 2-м электронном уровне есть три одинаковых p-орбитали: 2px, 2py, 2pz. Электроны заселят их так, что на каждой из этих p-орбиталей окажется по одному электрону. Объясняют это тем, что в соседних ячейках электроны меньше отталкиваются друг от друга, как одноименно заряженные частицы. Полученная нами электронная формула азота несет очень важную информацию: 2-й (внешний) электронный уровень азота заполнен электронами не до конца (на нем 2 + 3 = 5 валентных электронов) и до полного заполнения не хватает трех электронов.
    Внешним уровнем атома называется самый далекий от ядра уровень, на котором есть валентные электроны. Именно эта оболочка соприкасается при столкновении с внешними уровнями других атомов в химических реакциях. При взаимодействии с другими атомами азот способен принять 3 дополнительных электрона на свой внешний уровень. При этом атом азота получит завершенный, то есть максимально заполненный внешний электронный уровень, на котором расположатся 8 электронов.

    Завершенный уровень энергетически выгоднее незавершенного, поэтому атом азота должен легко реагировать с любым другим атомом, способным предоставить ему 3 дополнительных электрона для завершения его внешнего уровня.

    Рис.2.1.3. Заполнение энергетических уровней у s-, p-,d- и f- элементов электронами

  5. imhotep Ответить

    Для одного и того же атома вторая, третья и последующие энергии ионизации всегда увеличиваются, так как электрон приходится отрывать от положительно заряженного иона. Например, для атома лития первая, вторая и третья энергии ионизации равны 520,3, 7298,1 и 11814,9 кДж/моль, соответственно.
    Последовательность отрыва электронов – обычна обратная последовательности заселения орбиталей электронами в соответствии с принципом минимума энергии. Однако элементы, у которых заселяются d-орбитали, являются исключениями – в первую очередь они теряют не d-, а s-электроны.
    Сродство к электрону
    Сродство атома к электрону Ae – способность атомов присоединять добавочный электрон и превращаться в отрицательный ион. Мерой сродства к электрону служит энергия, выделяющая или поглощающаяся при этом. Сродство к электрону равно энергии ионизации отрицательного иона Х?:Х? = Х + е?
    Наибольшим сродством к электрону обладают атомы галогенов. Например, для атома фтора присоединение электрона сопровождается выделением 327,9 кДж/моль энергии. Для ряда элементов сродство к электрону близко к нулю или отрицательно, что значит отсутствие устойчивого аниона для данного элемента.
    Обычно сродство к электрону для атомов различных элементов уменьшается параллельно с ростом энергии их ионизации. Однако для некоторых пар элементов имеются исключения:
    Элемент
    Ei, кДж/моль
    Ae, кДж/моль
    F
    ?238
    Cl
    ?349
    N
    P
    ?71
    O
    ?141
    S
    ?200
    Объяснение этому можно дать, основываясь на меньших размерах первых атомов и большем электрон-электронном отталкивании в них.
    Вопрос 15.
    Вопрос 16.
    Горизонтальная периодичность
    Горизонтальная периодичность заключается в появлении максимальных и минимальных значений свойств простых веществ и соединений в пределах каждого периода. Она особенно заметна для элементов VIIIБ-группы и лантаноидов (например, лантаноиды с четными порядковыми номерами более распространены, чем с нечетными).
    В таких физических свойствах, как энергия ионизации и сродство к электрону, также проявляется горизонтальная периодичность, связанная с периодическим изменением числа электронов на последних энергетических подуровнях:
    Элемент
    Li
    Be
    B
    C
    N
    O
    F
    Ne
    Ei
    Ae
    ?60
    ?27
    ?122
    +7
    ?141
    ?328
    Электронная формула (валентные электроны)
    2s1
    2s2
    2s22p1
    2s22p2
    2s22p3
    2s22p4
    2s22p5
    2s22p6
    Число неспаренных электронов
    Вопрос 17.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *