Электронные формулы

Электронная формула - это графическое изображение распределения электронов по уровням и подуровням в атоме. Существует два вида формул:

· при написании используются только два квантовых числа: n и ℓ. Главное квантовое число указывается цифрой перед буквенным обозначением подуровня. Орбитальное квантовое число указывается буквой s, p, d или f. Количество электронов указывается цифрой как показатель степени.

Например: ₊₁H: 1s¹; ₊₄Be: 1s² 2s²;

₊₂He: 1s²; ₊₁₀Ne: 1s² 2s² 2p⁶;

₊₃Li: 1s² 2s¹; ₊₁₄Si: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.

То есть соблюдается последовательность:

1s²<2s²<2p⁶<3s²<3p⁶<4s²<3d¹⁰<4p⁶<5s²<4d¹⁰<5p⁶<6s²<5d¹⁰≈4f¹⁴<6p⁶<7s²…..

· графическая электронная формула - используются все 4 квантовых числа - это распределение электронов по квантовым ячейкам. Главное квантовое число изображается слева, орбитальное – внизу буквой, магнитное – количество клеток, спиновое – направление стрелок.

₈O:…2s² 2p⁴

Графическая формула используется для записи только валентных электронов.

Рассмотрим составление электронных формул элементов по периодам.

I период содержит 2 элемента, у которых полностью заселен электронами I квантовый уровень и s-подуровень (максимальное количество электронов на подуровне - 2):

₁H: n=1 1s¹

₂He: n=1 1s²

Элементы, у которых последним заполняется s-подуровень, относят к s-семейству и называют s-элементами.

У элементов II периода идет заполнение II квантового уровня, s- и p-подуровня (максимальное количество электронов на р-подуровне - 8).

₃Li: 1s² 2s¹; ₄ Be: 1s² 2s²;

₅B: 1s² 2s² 2p¹; ₁₀Ne: 1s² 2s² 2p⁶

Элементы, у которых последним заполняется р-подуровень, относят к р-семейству и называют р-элементами.

У элементов III периода начинается формирование III квантового уровня. У Na и Mg идет заселение электронами 3s-подуровня. У элементов от ₁₃Al до ₁₈Ar заселяется 3p-подуровень; 3d-подуровень остается незаполненным, так как обладает более высоким уровнем энергии, чем 4s-подуровень и не заполняется у элементов III периода.

3d-подуровень начинает заполняться у элементов IV периода, а 4d - у элементов V периода (в соответствии с последовательностью):

₁₉K: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹; ₂₀Ca: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²;

₂₁Sс: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹; ₂₅Mn: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵;

₃₃As: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p³; ₄₃Tc: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁵

Элементы, у которых последним заполняется d-подуровень, относят к d-семейству и называют d-элементами.

4f заполняется только после 57 элемента VI периода:

₅₇La : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁵ 5s² 4d¹⁰5p⁶ 6s²5d¹;

₅₈Сe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁵ 5s² 4d¹⁰5p⁶ 6s² 5d¹4f¹;

Заселение электронами V квантового уровня идет аналогично IV периоду. Таким образом, соблюдается показанная ранее последовательность заселения электронами уровней и подуровней:

1s²

2s²2p⁶

3s²3p⁶

4s²3d¹⁰4p⁶

5s²4d¹⁰5p⁶

6s²5d¹⁰4f¹⁴6p⁶

7s²…..

Вывод:

· заселение электронами нового квантового уровня всегда начинается с s-подуровня. У элементов данного периода заселяются электронами только s и p подуровни внешнего квантового уровня;

· заселение d-подуровня запаздывает на I период; 3d-подуровень заполняется у элементов IV периода, 4d – подуровень у элементов V периода и т.д.;

· заселение электронами f подуровня запаздывает на 2 периода; 4f-подуровень заселяется у элементов VI периода, 5f – подуровень у элементов VII периода и т.д.