Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов элементов
Задание 34.
Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число при орбитальном числе l = 0, 1, 2 и 3? Какие элементы в периодической системе называют s-, р-, d- и f-элементами? Приведите примеры.
Решение:
s-элементами в периодической системе называют элементы, содержащие на внешнем энергетическом уровне только валентные s-электроны, например натрий содержит один s-электрон (1s22s22p63s13р0), кальций – два s-электрона (1s22s22p63s23р64s24p0), а алюминий (1s22s22p63s33р0) – три s-электрона.
р-элементами в периодической системе называют элементы, содержащие на внешнем энергетическом уровне кроме s-электронов содержат и р-электроны, например, атом серы содержит три s-электрона и четыре р-электрона (1s22s22p63s23р4), которые являются валентными.
d-элементами в периодической системе называют элементы, атомы которых на внешнем уровне содержат s-электроны (валентные электроны) и дополнительно в валентности данного элемента принимают участие d-электроны предпоследнего энергетического уровня. Например, у ниобия (+41Nb) валентными электронами, кроме двух s-электронов, могут быть и четыре 4d-электрона (1s22s22p63s23p63d104s24p64d45s2).
f-элементами в периодической системе называют элементы, атомы которых на внешнем уровне содержат s-электроны (валентные электроны) и дополнительно в валентности данного элемента принимают участие f-электроны, например, у менделевия (+101Md) валентными электронами, кроме двух 7s-электронов, могут 5f-электроны.
Задание 35.
Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, mi и ms, характеризующие состояние электронов в атоме? Какие значения они принимают для внешних электронов атома магния?
Решение:
Движение электрона в атоме имеет вероятностный характер. Околоядерное пространство, в котором с наибольшей вероятностью (0,9 – 0,95) может находиться электрон, называется атомной орбиталью (АО). Атомная орбиталь, как любая геометрическая фигура, характеризуется тремя параметрами (координатами), получившими название квантовых чисел (n, l, mi и ms).
Магний – элемент с порядковым номером 12, расположен в таблице Д. И. Менделеева в третьем периоде во II группе и в главной подгруппе, имеет на внешнем электронном слое два электрона, квантовые числа которых имеют следующие значения:
1)n = 3, l = 0, mi= 0, ms = +1/2;
2)n = 3, l = 0, mi = 0, ms = -1/2.
Таким образом, внешние электроны атома магния различаются между собой лишь квантовым числом
ms[ms (1) = -1/2 ms(2) = +1/2].
Задание 38.
Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторых элементов имеют следующие значения: n = 4; l = 0; mi = 0; ms = 1/2. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и определите, сколько свободных орбиталей содержит каждый из них.
Решение:
Значение
а) +19К 1s22s22p63s23p63d04s1; б) +20Са 1s22s22p63s23p63d04s2.
У атома калия на внешнем электронном слое на 4s-подуровне находится один неспаренный электрон со спином +1/2, а у кальция – два спаренных электрона со спинами ms = +1/2 и ms = -1/2 (согласно принципу Паули). У атомов обоих элементов 3d-подуровень не будет заполнен электронами, потому что, согласно
Таким образом, у атомов калия и кальция на внешнем энергетическом уровне будут свободны все три АО 4р-подуровня.