Графічні електронні формули атомів хімічних елементів

Вивчення параграфа допоможе вам:

Експериментальними дослідженнями встановлено, що електрон під час руху обертається навколо уявної лінії — осі.

Обертання електрона можна уявити, скориставшись дитячою іграшкою дзиґою.

Та якщо дзиґа завжди обертається в одному напрямі, то частині електронів електронної оболонки атома приписують обертання за годинниковою стрілкою, а частині — проти (мал. 28).

Умовно це позначають стрілками з протилежними напрямами

СІІАРЕНІ ЕЛЕКТРОНИ Й ЕНЕРГЕТИЧНІ КОМІРКИ. Через різний напрям обертання двох абсолютно однакових електронів в атомі не існує. Електрони можуть мати однакові всі характеристики, окрім однієї — напряму обертання навколо власної осі. Один із них обертається навколо власної осі за годинниковою стрілкою, інший — проти. Два такі електрони перебувають на одній орбіталі й дістали назву спарених електронів. Описуючи будову атома, спарені електрони однієї орбіталі прийнято записувати у квадратику, який мас назву енергетичної комірки, у вигляді протилежно спрямованих стрілок Ги]. З урахуванням цього з’ясуємо, скільки

енергетичних комірок існує на кожному з енергетичних підрівнів.

ГРАФІЧНІ ЕЛЕКТРОННІ ФОРМУЛИ. Якщо доповнити електронну формулу атома енергетичними комірками та позначити в них стрілками електрони, то одержимо запис графічної електронної формули атома.

Розглянемо приклади.

Проаналізуйте графічну електронну формулу Неону й пересвідчіться, що 10 електронів електронної оболонки його атома розмістилися в п’яти енергетичних комірках. Кожна з них вміщує 2 електрони (одну пару). Отже, у Неону всі електрони спарені.

Як бачите, на д-підрівні в атома Нітрогену є 3 електрони і три енергетичні комірки. Електрони розміщують по одному в кожній комірці. Загалом в атома Нітрогену 4 електрони спарені (це дві пари s-електронів) і З електрони неспарені.

У атома Оксигену така сама кількість енергетичних комірок, що й в атома Нітрогену, але електронів на 1 більше. Заповнення ними енергетичних комірок таке:

Тобто, яків Нітрогену, неспарені електрони розташовані на зовнішньому енергетичному рівні й на д-підрівні. Кількісно їх на один менше.

З наведених прикладів 2 і 3 ви зрозуміли, що неспарені електрони в енергетичній комірці позначають однією стрілкою. У темі 2 ви дізнаєтеся, що саме наявність неспарених електронів має важливе значення для сполучення одних атомів з іншими при утворенні речовин.

Відображення розподілу електронів за енергетичними комірками називається графічною електроішою формулою.

Напишіть графічні електронні формули елементів третього періоду. Порівняйте графічні електронні формули хімічних елементів із протонними числами: а) 3 й 11; б) 7 і 15; в) 8 і 16. Зробіть висновок, що спільного мають графічні електронні формули кожної пари хімічних елементів.

Чи хоч один елемент третього періоду містить електрон на підрівні d?

За наявності в електронній оболонці атома вільних енергетичних комірок електрони можуть із нижчих енергетичних рівнів чи підрівнів переміститися на вищі. Тобто з незбудженого стану атом переходить у збуджений. При цьому енергія завжди поглинається. Так спарені електрони стають неспареними.

Такі зміни відбуваються за спеціально створених умов (температура, освітлення, наявність інших речовин тощо). Розглянемо це на прикладі Карбону.

Наведена графічна електронна формула свідчить, що атом Карбону в стаціонарному (незбудженому) стані на другому енергетичному рівні має 2 спарені s-електрони та 2 неспарені р-електрони, а також одну вільну (порожню) енергетичну комірку на р-підрівні. Отримавши додатковий запас енергії, s-електрон другого енергетичного рівня переходить на р-підрівень цього самого рівня.

Зробіть висновок, як змінилася графічна електронна формула атома Карбону внаслідок переходу у збуджений стан.

Інколи, щоб підкреслити, що чим далі від ядра розміщений енергетичний рівень, тим його електрони наділені більшим запасом енергії, комірки розташовують не лінійно, а на зразок сходинок. Покажемо це на прикладі Аргону:

Наступний після Аргону елемент Калій розміщений у четвертому періоді. В електронній оболонці його атома з’являється дев’ятнадцятий електрон, яким розпочинається заповнення четвертого енергетичного рівня:

20-й електрон атома Кальцію завершить заповнення 4Б-підрівня. Десять на-ступрих хімічних елементів (₂iSc-₃₀Zn) зберігатимуть електронну конфігурацію зовнішнього енергетичного рівня Кальцію — ... 4s². бо в них буде заповнюватись електронами Зс/-підрівень. І тьльки хімічний елемент Галій ₃₁Ga продовжить заповнення електронами зовнішнього енергетичного рівня — підрівня р:

Графічна електронна формула атома — це позначення розміщення електронів в електронній оболонці атома за допомогою енергетичних комірок.

Кількість енергетичних комірок на одному підрівні вдвічі менша, ніж максимально можлива кількість електронів на ньому.

При заповненні одного енергетичного підрівня електрони, доки є вільні енергетичні комірки, розміщуються в них по одному, а потім — по два.

Наведіть означення графічної електронної формули атома.

Скільки енергетичних комірок необхідно для розміщення максимально можливої кількості електронів:

а) першого енергетичного рівня; в) третього енергетичного рівня?

б) другого енергетичного рівня;

Яка кількість енергетичних комірок на підрівні s, а яка — на підрівні р?

Назвіть хімічний елемент, електронна формула якого має 6 s-електронів та 6 р-електронів.

Назвіть хімічний елемент, електронна формула якого має закінчення ...3s²3p⁴.

Усі енергетичні комірки повністю заповнені електронами в електронній оболонці атома Нітрогену чи Неону?

Розташуйте хімічні елементи у порядку збільшення числа повністю заповнених електронами енергетичних комірок.

А Флуор Б Магній В Нітроген Г Оксиген

Напишіть графічну електронну формулу атома Хлору. Скільки в ній: а) спарених електронів; б) неспарених електронів; в) s-електронів; г) р-електронів? Установіть відповідність між хімічними елементами та розміщенням електронів зовнішнього енергетичного рівня за енергетичними комірками.

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Ярошенко