Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

15.2: Заповнення орбіталів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    77124

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Ви можете скористатися наведеною нижче схемою, щоб з'ясувати, куди буде потрапляти елемент на таблицю Менделєєва. Почніть з найнижчих енергетичних станів, а наявні стани заповніть електронами. Продовжуйте заповнювати їх, поки у вас не буде стільки електронів, скільки вам потрібно. Якщо у вас є лише один запасний електрон в\(s\) оболонці, то це такий елемент, як Водень, Літій або Натрій; він йде в лівій колонці періодичної таблиці. У міру заповнення все нових і нових рівнів, ви рухаєтеся все далі і далі вправо на столі. Якщо ви повністю заповните\(p\) орбіталь, то ви знаходитесь в правій частині столу, і елемент, який ви створили, є благородним газом.

    Знімок екрана 2021-12-07 в 3.35.59 PM.png
    Стани, доступні електронам в атомах. Стани вище на діаграмі є (зазвичай!) станів при більш високій енергії, хоча точний інтервал на діаграмі не слід інтерпретувати як значущий. Хоча це не намальовано, на\(4f\) орбіталі є 14 станів. Крім того, щоб заповнити поточну сучасну періодичну таблицю, нам потрібно розширити це\(5f, 6s, 6p, 7s\), включивши орбіталі та\(7p\) орбіталі.

    Оскільки хімічні властивості елемента приблизно визначаються тим, наскільки далеко він знаходиться від благородного газу, побудова таблиці Менделєєва таким чином означає, що кожна колонка повинна мати дещо схожі хімічні властивості. Таким чином, кожен стовпець в таблиці Менделєєва називається «Групою». Кожен рядок у таблиці Менделєєва називається «Період». Назва «Періодична таблиця» не є довільним. Коли щось періодичне, це означає, що воно має регулярні цикли. Період орбіти Землі навколо Сонця становить близько 365 днів; після цього багато часу Земля повертається туди, де почалася. У таблиці Менделєєва це номери елементів, які є періодичними. Після того, як ви додасте достатньо електронів, щоб заповнити\(p\) орбіталь, наступний електрон, який ви додаєте, буде так, ніби ви починаєте спочатку на новій оболонці.

    Однак є різниця з Періодичною таблицею. У простій орбіті, наприклад, Землі, що йде навколо Сонця, кожен період має рівно однакову довжину. Однак на Періодичній таблиці елементів періоди стають все довше і довше. Коли ви переходите до вищих і вищих значень\(n\), є все більше і більше станів доступні. При заданому\(n\), ви можете мати значення\(l\) від 0 до\(n − 1\). Таким чином, для\(n = 1\), є тільки два стани, і, таким чином, перший період має тільки два елементи: H і He. В\(n = 2\), тепер доступні вісім станів (два\(s\) стани і шість\(p\) станів), тому є вісім елементів в період: Li, Be, B, C, N, O, F, і Ne. Тоді ви можете очікувати, що в третьому періоді буде 18 елементів, оскільки\(n = 3\) існує 18 станів: дві\(s\) держави, шість\(p\) станів та десять\(d\) станів. Однак виходить, що\(4s\) держави знаходяться на більш низькому енергетичному рівні, ніж\(3d\) держави. Таким чином, третій період лише заповнює\(3s\) і\(3d\) держави, і має вісім елементів так само, як і другий період. У четвертому періоді, починаючи з калію, заповнюємо\(4d, 3d\), і\(4p\) стану (приблизно в такому порядку), а тепер маємо вісімнадцять елементів. Те ж саме відбувається з\(f\) орбіталями; лише шостий період, після заповнення\(6s\) станів,\(4f\) орбіталі починають заповнюватися.

    Той факт, що коли ви переходите до вищих і вищих періодів, з'являється все більше і більше станів, перш ніж ви зможете повністю заповнити\(p\) орбітальну, - це те, що дає періодичній таблиці її знакову «ступінчасту» структуру. Перший крок настає після водню і гелію. Перший період має лише\(1s\) орбіту, і в ній є лише два елементи. Другий і третій періоди кожен мають 8 елементів, що заповнюють\(2s, 2p, 3s\), і\(3p\) орбіталі. Четвертий період зараз має 18 елементів, оскільки крім\(4p\) орбіталів\(4s\) та, він також повинен заповнити\(3d\) орбіталі.