Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Примеры решения задач. Пример 3.1. Запишите электронную конфигурацию атома титана




Пример 3.1. Запишите электронную конфигурацию атома титана. Сколько свободных d-орбиталей содержится на предвнешнем энергетическом уровне Тi?

Решение. Порядковый номер титана (Ti) в периодической системе 22. Следовательно, положительный заряд ядра равен +22 и столько же электронов в атоме титана. Поскольку титан находится в 4 периоде, электроны располагаются на 4-х энергетических уровнях следующим образом: 22Ti 2е, 8е, 10е, 2е. Запись электронной конфигурации атома титана по уровням и подуровням имеет вид 1s22s22p63s23p63d24s2.

В соответствии с правилом Хунда электроны на d-подуровне у атома титана располагаются следующим образом: .

Очевидно, что на предвнешнем энергетическом уровне атома титана содержится три свободные d-орбитали.

Пример 3.2. Возможно ли наличие в атоме двух электронов с одинаковыми значениями трех квантовых чисел: l, ml, ms? Приведите примеры.

Решение. Да, возможно, это не противоречит принципу Паули. Два электрона, характеризующиеся одинаковыми значениями трех квантовых чисел l, ml, ms, должны отличаться главным квантовым числом n. Например, в атоме фтора, электронная конфигурация которого 1s22s22p5, для электронов 1s1 и 2s1 квантовые числа будут иметь следующие значения:

для 1s1 n = 1, l = 0, ml = 0, ms = ½;

для 2s1 n = 2, l = 0, ml = 0, ms = ½.

Пример 3.3. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше 5d или 6s; 4f или 6p?

Решение. Последовательность заполнения орбиталей осуществляется в соответствии с правилом Клечковского и определяется суммой (n+l). Для подуровня 5d сумма (n+l) равна (5+2) = 7, для подуровня 6s (6+0) = 6. В первую очередь заполняются орбитали с меньшей энергией, следовательно, вначале заполняется 6s, потом 5d. Для подуровней 4f и 6р сумма (n+l) одинакова (4+3) = 7 и (6+1) = 7. При одинаковом значении суммы (n+l) раньше заполняется подуровень с меньшим n, следовательно, 4f.

Пример 3.4. Запишите электронную конфигурацию ионов Fe3+ и S2–.

Решение. Электронная конфигурация атома железа 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2. Если атом железа отдаст три электрона, он превратится в ион: Fe0 – 3e → Fe3+. В первую очередь атом отдает электроны с более высокого энергетического уровня и подуровня. Электронная конфигурация ионов Fe3+ имеет вид 1s22s22p63s23p63d54s0. Электронная конфигурация атома серы 16S 1s22s22p63s2 3p4. Приняв два электрона S0 + 2e → S2–, атом серы превращается в ион S2–, электронная конфигурация которого 1s22s22p63s23p6.

Пример 3.5. Охарактеризуйте квантовыми числами электроны состояния 3р3.

Решение. Изобразим графически распределение электронов состояния 3р3: . Каждый электрон в атоме характеризуется набором четырех квантовых чисел: n, l, ml, ms. Главное квантовое число n обозначается арабской цифрой. Для указанных электронов главное квантовое число n равно 3. Электроны находятся на р-подуровне, следовательно, для всех трех электронов l=1. Три электрона находятся на разных орбиталях, которые ориентированы по трем разным направлениям. Ориентацию АО в пространстве определяет магнитное квантовое число ml, значение которого зависит от орбитального квантового числа l. Если l=1, ml принимает значение –1, 0, 1 (значение ml указано под каждой орбиталью). Спиновое квантовое число ms принимает значения +½ и –½. Таким образом, электроны состояния 3р3 характеризуются следующими квантовыми числами:

n = 3, l = 1, ml = –1, ms = ½ (или –½);

n = 3, l = 1, ml = 0, ms = ½ (или –½);

n = 3, l = 1, ml = 1, ms = ½ (или –½).

 

Задачи

41. Запишите электронные конфигурации атомов элементов с порядковыми номерами 17 и 28. Покажите распределение валентных электронов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

42. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 3d или 4s; или 4d? Почему? Запишите электронную конфигурацию атома элемента с порядковым номером 39.

43. Напишите электронные конфигурации атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Сколько свободных d-орбиталей содержится на предвнешнем уровне последнего элемента?

44. Напишите электронные конфигурации атомов элементов с порядковыми номерами 27 и 33. Чему равен максимальный спин d-электронов у атомов первого и р-электронов у атомов второго элемента?

45.Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, ml и ms, характеризующие состояние электрона в атоме? Какие значения они принимают для внешних электронов атома бария?

46.На основании электронных конфигураций атомов хлора и марганца охарактеризуйте их валентные возможности в основном и возбужденном состояниях.

47.В чем заключается принцип Паули? Может ли на подуровне р находиться 8, а на подуровне d 13 электронов? Почему? Напишите электронную конфигурацию атома элемента с порядковым номером 51 и укажите его валентные электроны.

48.Запишите электронные конфигурации атомов и ионов: а) Na0, Na+; б) Se0, Se2–; в) Mn0, Mn2+.

49.В какой последовательности заполняются подуровни, для которых сумма (n+l) равна: а) 5; б) 6; в) 7?

50. 30. Сколько электронов на внешнем энергетическом уровне в атоме 49In? Покажите их расположение в квантовых ячейках и охарактеризуйте квантовыми числами.

51.Покажите графически распределение электронов в атомах с конфигурацией d4 в основном состоянии. Определите суммарное значение ms четырех электронов.

52.Возможно ли наличие в атоме двух электронов с одинаковыми значениями трех квантовых чисел: n, ml и ms? Приведите примеры.

53.Среди приведенных ниже электронных конфигураций укажите невозможные и объясните причину невозможности их реализации: а) 1р3; б) 3р6; в) 3s2; г) 2s2; д) 2d5; е) 5d2; ж) 3f12; з) 2р4; и) 3р7.

54.Запишите электронные конфигурации нейтральных атомов по заданным электронным конфигурациям ионов: а) 1s22s22p63s23p63d104s24p6 ); б) 1s22s22p63s23p63d64s03+); в) 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p62–); г) 1s22s22p63s23p64s02+). Укажите символы и названия элементов, для которых приведены электронные конфигурации.

55.Сколько электронов содержит атом, если следующий электрон должен сделать выбор между 5р и 4d АО? Какую из них и почему он предпочтет? Атом какого элемента при этом образуется? Напишите его электронную конфигурацию в основном и возбужденном состояниях.

56.Охарактеризуйте квантовыми числами электроны состояния 3d5.

57.Покажите графически распределение электронов в атомах на f-подуровне с конфигурацией f7 в основном состоянии. Каково максимальное число ориентаций f-орбиталей в пространстве?

58.Внешний энергетический уровень атома выражается конфигурацией 5s25p2. Напишите его полную электронную конфигурацию. Какой это элемент? Сколько свободных р-орбиталей содержится на внешнем энергетическом уровне этого элемента?

59.Какие из электронных конфигураций, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента, неверны: а) 1s22s22p53s1; б) 1s22s22p6; в) 1s22s22p63s23p63d4; г) 1s22s22p63s23p64s2; д) 1s22s22p63s23d2? Почему? Атомам каких элементов отвечают правильно составленные электронные конфигурации?

60.Назовите элементы, внешний энергетический уровень атомов которых выражается электронной конфигурацией np4. Напишите полную электронную конфигурацию атома одного из этих элементов и укажите электронное семейство.







Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 1789. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.005 сек.) русская версия | украинская версия