Доклад : Строение атома (работа 1) 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Доклад >> Математика


Строение атома (работа 1)




Строение атома

При химических реакциях ядра атомов остаются без изменений, изменяется лишь строение электронных оболочек вследствие перераспределения электронов между атомами. Способностью атомов отдавать или присоединять электроны определяются его химические свойства.

Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу. Благодаря волновым свойствам электроны в атоме могут иметь только строго определенные значения энергии, которые зависят от расстояния до ядра. Электроны, обладающие близкими значениями энергии образуют энергетический уровень. Он содержит строго определенное число электронов - максимально 2n2. Энергетические уровни подразделяются на s-, p-, d- и f- подуровни; их число равно номеру уровня.

Квантовые числа электронов.

Состояние каждого электрона в атоме обычно описывают с помощью четырех квантовых чисел: главного (n), орбитального (l), магнитного (m) и спинового (s). Первые три характеризуют движение электрона в пространстве, а четвертое - вокруг собственной оси.

Главное квантовое число (n). Определяет энергетический уровень электрона, удаленность уровня от ядра, размер электронного облака. Принимает целые значения (n = 1, 2, 3 ...) и соответствует номеру периода. Из периодической системы для любого элемента по номеру периода можно определить число энергетических уровней атома и какой энергетический уровень является внешним.

Пример.

Элемент кадмий Cd расположен в пятом периоде, значит n = 5. В его атоме электроны раcпределены по пяти энергетическим уровням (n = 1, n = 2, n = 3, n = 4, n = 5); внешним будет пятый уровень (n = 5). Орбитальное квантовое число (l) характеризует геометрическую форму орбитали. Принимает значение целых чисел от 0 до (n - 1). Независимо от номера энергетического уровня, каждому значению орбитального квантового числа соответствует орбиталь особой формы. Набор орбиталей с одинаковыми значениями n называется энергетическим уровнем, c одинаковыми n и l - подуровнем.

Для

l=0 s- подуровень, s- орбиталь - орбиталь сфера

l=1 p- подуровень, p- орбиталь - орбиталь гантель

l=2 d- подуровень, d- орбиталь - орбиталь сложной формы

f-подуровень, f-орбиталь - орбиталь еще более сложной формы

S - орбиталь



Три p - орбитали

Пять d - орбиталей

На первом энергетическом уровне (n = 1) орбитальное квантовое число l принимает единственное значение l = (n - 1) = 0. Форма обитали - сферическая; на первом энергетическом только один подуровень - 1s. Для второго энергетического уровня (n = 2) орбитальное квантовое число может принимать два значения: l = 0, s- орбиталь - сфера большего размера, чем на первом энергетическом уровне; l = 1, p- орбиталь - гантель. Таким образом, на втором энергетическом уровне имеются два подуровня - 2s и 2p. Для третьего энергетического уровня (n = 3) орбитальное квантовое число l принимает три значения: l = 0, s- орбиталь - сфера большего размера, чем на втором энергетическом уровне; l = 1, p- орбиталь - гантель большего размера, чем на втором энергетическом уровне; l = 2, d- орбиталь сложной формы.

Таким образом, на третьем энергетическом уровне могут быть три энергетических подуровня - 3s, 3p и 3d.

Магнитное квантовое число (m) характеризует положение электронной орбитали в пространстве и принимает целочисленные значения от -I до +I, включая 0. Это означает, что для каждой формы орбитали существует (2l + 1) энергетически равноценных ориентации в пространстве.

Для s- орбитали (l = 0) такое положение одно и соответствует m = 0. Сфера не может иметь разные ориентации в пространстве.

Для p- орбитали (l = 1) - три равноценные ориентации в пространстве (2l + 1 = 3): m = -1, 0, +1.

Для d- орбитали (l = 2) - пять равноценных ориентаций в пространстве (2l + 1 = 5): m = -2, -1, 0, +1, +2.

Таким образом, на s- подуровне - одна, на p- подуровне - три, на d- подуровне - пять, на f- подуровне - 7 орбиталей.

Спиновое квантовое число (s) характеризует магнитный момент, возникающий при вращении электрона вокруг своей оси. Принимает только два значения +1/2 и -1/2 соответствующие противоположным направлениям вращения.

Принципы заполнения орбиталей.

1. Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов, у которых значения всех квантовых чисел (n, l, m, s) были бы одинаковы, т.е. на каждой орбитали может находиться не более двух электронов (c противоположными спинами).

2. Правило Клечковского (принцип наименьшей энергии). В основном состоянии каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной. Чем меньше сумма (n + l), тем меньше энергия орбитали. При заданном значении (n + l) наименьшую энергию имеет орбиталь с меньшим n. Энергия орбиталей возрастает в ряду:

1S < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d " 4f < 6p < 7s.

3. Правило Хунда. Атом в основном состоянии должен иметь максимально возможное число неспаренных электронов в пределах определенного подуровня.

Полная электронная формула элемента.

Запись, отражающая распределение электронов в атоме химического элемента по энергетическим уровням и подуровням, называется электронной конфигурацией этого атома. В основном (невозбужденном) состоянии атома все электроны удовлетворяют принципу минимальной энергии. Это значит, что сначала заполняются подуровни, для которых:

1) Главное квантовое число n минимально;

2) Внутри уровня сначала заполняется s- подуровень, затем p- и лишь затем d- (l минимально);

3) Заполнение происходит так, чтобы (n + l) было минимально (правило Клечковского);

4) В пределах одного подуровня электроны располагаются таким образом, чтобы их суммарный спин был максимален, т.е. содержал наибольшее число неспаренных электронов (правило Хунда).

5) При заполнении электронных атомных орбиталей выполняется принцип Паули. Его следствием является, что энергетическому уровню с номером n может принадлежать не более чем 2n2 электронов, расположенных на n2 подуровнях.

Пример.

Цезий (Сs) находится в 6 периоде, его 55 электронов (порядковый номер 55) распределены по 6 энергетическим уровням и их подуровням. Cоблюдая последовательность заполнения электронами орбиталей получим:

55Cs 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d10 6s1

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://schoolchemistry.by.ru/

Похожие работы:

  • Строение атома

    Реферат >> Физика
    ... наблюдений, Резерфорд предложил свою схему строения атома: в центре атома находится положительное ядро, вокруг ... закономерность подчиняется квантовой теории строения атома. Максимальная устойчивость атома, как системы электрических частиц ...
  • Строение атома

    Реферат >> Химия
    ... , Резерфорд предложил следующую схему строения атома. В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг ... работам Нильс Бора, в которых учение о строении атома неразрывно связывается с учением о происхождении спектров ...
  • Строение атома. Есть ли предел таблицы Менделеева?

    Реферат >> Естествознание
    ... вернемся к последовательному изложению развития представлений о строении атома. Развитие исследований радиоактив­ного излучения, с одной ... устойчивости колец Са­турна и представил строение атома ана­логичным строению солнечной систе­мы: роль Солнца играет ...
  • Строение веществ. Систематика химических элементов

    Статья >> Биология и химия
    ... Основные химические понятия и законы. Строение атома. Периодическая система химических элементов Д.И. ... объем, занимаемый смесью. Строение атома Атом – электронейтральная система, ... . Основой современной теории строения атома являются законы и положения ...
  • Атомы и молекулы

    Реферат >> Наука и техника
    ... изучению строения атома доказали, что это - безусловно ошибочная теория. Строение атома В ... вместе с Томсоном, предложил строение атома, реально объясняющее его поведение во ... их нейтронами. В результате картина строения атома была завершена и с тех пор ...
  • Строение вещества

    Реферат >> Химия
    ... квантовой механики и строение атома I. Элементарные сведения ... n”. Экранирование ядра. Одноэлектронный подход к проблеме строения многоэлектронного атома. n+l N,l АО n+l n,l АО ... А.Н. Матвеев. Квантовая механика и строение атома. М.,"Высшая школа", 1965. Макс ...
  • Атомы и молекулы

    Доклад >> Биология и химия
    ... Принцип запрета Паули. Строение и свойства атома могут быть объяснены ... к результатам расчетов многоэлектронных атомов учитывается электростатическое отталкивание электронов ... своеобразным тестом нашего понимания строения атома) полностью совпадают с данными ...
  • Строение галактики

    Реферат >> Математика
    ... . Это объясняется особенностями физического строения атома водорода и характером поля излучения ... лет. Галактика имеет сложное строение и сложный состав. Современные ... какой либо общей закономерности структурного строения. Неправильная форма у галактики ...
  • Строение и свойства фаз в металлических сплавах. Твёрдые растворы, химические соединения. Гетерогенные структуры

    Контрольная работа >> Промышленность, производство
    ... родственным группам и иметь близкое строение электронных оболочек атомов. Рисунок 5. Кристаллические решетки твердых ... компонентами, имеющими большое различие в электронном строении атомов и кристаллических решеток. Рисунок 7. Кристаллические решетки ...