СТРОЕНИЕ АТОМА ПЗ и ПС Д.И. Менделеева в свете квантово-механической теории

строения атома. Современные представления о природе химической связи и строении

считал, что любое вещество состоит из мельчайших частиц, которые впоследствии

Наименьшая электронейтральная частица химического элемента, являющаяся носителем

Атом

атомистическую теорию.
«Все вещества состоят из атомов, мельчайших неделимых частиц,

~1900 г

Фотоэффект - испускание электронов металлами и полупроводниками при их освещении. (Столетов А.Г. 1889г.)
Радиоактивность – самопроизвольный распад атомов, сопровождающийся испусканием различных частиц. (А. Беккерель, 1896 г.)

века появились данные, указывающие на сложность строения атома:
Открыт электрон
Открыто явление

оказалась примерно в две тысячи раз меньше массы самого “лёгкого”

находятся отрицательно заряженные электроны.

-10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-

атомное ядро. Оказалось, что в ядре сосредоточена почти вся масса

образец
На пути α- частиц, вылетающих из канала, просверленного в свинцовом

:

не по любым, а лишь по строго определённым («разрешённым»,«стационарным») орбитам,

массу. Все изотопы одного и того же элемента обладают одинаковыми

о двойственной природе материальных частиц, в частности электрона.
В 1926

теорию движения микрочастиц –
квантовая (волновую) механику

создание современной квантово-механической модели строения атома.

Эта модель не наглядная !
( очень условное изображение)

λ=10-8 см

движении проявляет волновые свойства. Т.е. нельзя описать движение электрона в

2. Электрон в атоме может находиться в любой точке пространства вокруг ядра, однако вероятность его пребывания в разных местах атомного пространства различна.

"орбита" (из модели Бора) в волновой модели теперь полностью уступил

«Неужели действительно были такие идиоты, которые думали, что электрон вращается по орбите?»
Н. Бор

математический аппарат, описывающий движение волны в трехмерном пространстве - уравнение

Решение этого уравнения, т.е. математическое описание орбитали (указание трех пространственных координат), возможно лишь при определенных значениях набора трех целых чисел n, l, ml, которые называют квантовыми.

Комбинация чисел n, l, и ml не одна, поэтому и решений уравнения Шредингера тоже несколько. Т.о, квантовые числа n, l, и ml (точнее их приемлемые комбинации) определяют геометрические особенности электронной плотности (АО).

сложных движений электрона в атоме описывается четырьмя квантовыми числами.

целочисленные значения от 1 до ∞. Равно номеру периода
Чем

…можно говорить о существовании в атоме энергетических уровней (электронных слоев или оболочек), отвечающих определенным значениям главного квантового числа - n.

Характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень

(энергетический подуровень)
Принимает целочисленные значения от 0 до (n-1)

Например,
Т.о., энергетический подуровень – это совокупность электронных состояний, характеризующихся определенным

от – l до + l.
Например, при l =0

Любому значению l соответствует (2l+1) возможных расположений электронного облака данного типа в пространстве.

Характеризует ориентацию электронного облака в пространстве

орбиталей с данным значением l.
s-cостоянию соответствует одна орбиталь,
p-состоянию

Все орбитали, принадлежащие одному подуровню данного энергетического уровня, имеют одинаковую энергию в отсутствии магнитного поля (вырожденные).

называется
атомной орбиталью.

с вращением его вокруг своей оси - по часовой стрелке

в атоме не может быть двух электронов, у которых все

На одной орбитали могут находиться не более двух электронов, отличающихся друг от друга спинами. Максимальная емкость энергетического подуровня – 2(2+l ) электронов, а уровня – 2n2.

– электроны занимают в первую очередь орбитали, имеющие наименьшую энергию.
Этот

1. С ростом атомного номера элемента электронов размещаются последовательно на орбиталях, характеризуемых возрастанием суммы главного и орбитального квантовых чисел - (n+l).

2. При одинаковых значениях этой суммы раньше заполняется орбиталь с меньшим значением n

следующем порядке:
…3s 3p

(3+0)

(3+1)

(3+2)

(4+0)

(4+1)

3

4

5

4

5

применяем правила Клечковского

…3s 3p 4s 3d 4p…

Увеличение Е

правилом Хунда: в пределах энергетического подуровня электроны располагаются так, чтобы

2p6 3s2 3p5 это электронная формула.
Атом располагается в III периоде,

и d10 , а у f-орбиталей f7 и f14. Всвязи

Сr : ….3d44s2 – неправильно
Сr : ….3d54s1 – правильно

ученым Д.М. Менделеевым.
“Свойства элементов и свойства образуемых ими простых и

Это определение немного ошибочно.

Современная формулировка ПЗ гласит:
Свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда атомных ядер в результате периодического повторения электронных конфигураций внешнего энергетического уровня.

1869 г., был так называемый вариант длинной формы, В этом

которого свойства элементов изменяются последовательно.

Элементы –аналоги, т.е. расположенные

В вертикальных колонках, называемых группами, объединены элементы, имеющие сходное электронное строение.

Сродство к электрону
4. Электроотрицательность

радиусы – характеристика атома, позволяющая приближенно оценивать межатомные (межъядерные) расстояния

при этом в группах А такое увеличение происходит в большей степени, чем в группах В.

)
– минимальная энергия, необходимая для отрыва наиболее слабосвязанного электрона

Характер изменения в периодах одинаков:

↑, что вызвано сжатием электронной оболочки вследствие увеличения эфф. заряда

2. Атомы щелочных Ме (ns1) имеют самые низкие Еион

3. Атомы благородных газов (ns2np6) имеют max Еион

энергетический эффект присоединения электрона к нейтральному атому
Характер изменения в

наблюдается у атомов, имеющих завершенные ns2 и ns2np6 подуровни.
2. Незначительно

3. Мах СЭ обладают атомы 7(А) группы – ns2np5

характеризует
способность атома в химическом соединении притягивать к себе электроны.