Теоретический материал по химии на тему «Графические формулы неорганических соединений» (11 класс)
ГРАФИЧЕСКИЕ ФОРМУЛЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙОчень часто формулы молекул оксидов, оснований, кислот, амфотерных гидроксидов и солей изображают графически. Для этого необходимо знать валентность каждого элемента, входящего в состав молекулы. Валентность элементов изображается черточками. Число черточек, отходящих от химического знака элементов, равно его валентности, например, Н , О =, Al и т.д.
Так как в молекуле свободные валентности отсутствуют, то надо так составить формулу, чтобы число черточек одного элемента соответствовало числу черточек другого элемента. Валентность разных атомов в молекуле взаимонасыщенна (отсутствуют свободные черточки), например, оксид натрия Na2O, в котором натрий одновалентен, а кислород двухвалентен.
Тогда графическая формула оксида имеет вид:
Na – O – Na
От атома кислорода отходят две черточки, от каждого атома натрия – по одной.
Графическая формула оксида алюминия Al2O3 имеет вид:
O = Al – O – Al = O
Алюминий трехвалентен, а кислород двухвалентен. От каждого атома алюминия отходят три черточки, от атома кислорода – две.
Графические формулы оснований
K – O – H H – O – Ba – O – H H – O – Al – О – Н
׀
O – H
KOH Ba(OH)2 Al(OH)3
гидроксид калия гидроксид бария гидроксид алюминия
В молекуле оснований атомы водорода связаны с кислородом.
Графические формулы кислот
В молекулах кислородосодержащих кислот атомы водорода, способные замещаться металлом, связаны с атомом неметалла через кислород:
H – O
Н – O – N = О Н – О – C – О – Н H – О – P = O
H – O ׀׀ ׀׀
O О
HNO3 H2CO3 H3PO4
азотная кислота угольная кислота ортофосфорная кислота
Н О
׀ ׀׀
Н – С – С – О – Н
׀
Н
Графические изображения солей
Графическое изображение формул средних и особенно кислых солей часто вызывает затруднения. При их составлении нужно сначала написать графическое изображение формулы кислоты и затем заменить в ней полностью (нормальная соль) или частично (кислая соль) атомы водорода атомами металла. Если в молекулу соли входит несколько кислотных остатков, например, Mg(NO3)2, то нужно писать рядом столько формул кислоты, сколько кислотных остатков входит в молекулу соли, и заменить в них полностью атомы водорода атомами металла.
Графическая формула средней (нормальной) соли Mg(NO3)2 имеет вид:
HNO3 Mg(NO3)2
азотная кислота нитрат магния
O
׀׀
O – N = O
Mg
O – N = O
׀׀
O
O
׀׀
H – O – N = O
Mg
H – O – N = O
׀׀
O
Графическая формула кислой соли КHCO3 имеет вид:
Н2СО3 КНCO3
угольная кислота гидрокарбонат калия
К H – O – С – O – Н
׀׀
O
К – O – С – O – Н
׀׀
O
При составлении основных солей нужно сначала написать графическую формулу основания и затем заменить в ней частично гидроксогруппы ОН
кислотными остатками. Например, в основной соли MgOHNO3 гидроксогруппа ОН
.Графическая формула основной соли MgOHNO3 имеет вид:
Mg(OH)2 HNO3 MgOHNO3
гидроксид магния азотная кислота гидроксонитрат магния
O
׀׀
H – O – Mg – O – N = O
O
׀׀
H – O – Mg – O – H H – O – N = O
Электронная и электронно-графическая формула в химии
Что такое электронная и электронно-графическая формула
Наиболее часто электронные формулы записывают для атомов в основном или возбужденном состоянии и для ионов.
Существует несколько правил, которые необходимо учитывать при составлении электронной формулы атома химического элемента. Это принцип Паули, правила Клечковского или правило Хунда.
Составление электронной и электронно-графической формулы
При составление электронной формулы следует учитывать, что номер периода химического элемента определяет число энергетических уровней (оболочек) в атоме, а его порядковый номер количество электронов.
Согласно правилу Клечковского, заполнение энергетических уровней происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n + l), а при равных значениях этой суммы – в порядке возрастания n:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ≈ 3d < 4p < 5s ≈ 4d < 5p < 6s ≈ 5d ≈ 4f < 6p и т.д.
Так, значению n + l = 5 соответствуют энергетические подуровни 3d (n = 3, l=2), 4d (n=4, l=1) и 5s (n=5, l =0). Первым из этих подуровней заполняется тот, у которого ниже значение главного квантового числа.
Поведение электронов в атомах подчиняется принципу запрета, сформулированному швейцарским ученым В. Паули: в атоме не может быть двух электронов, у которых были бы одинаковыми все четыре квантовых числа. Согласно принципу Паули, на одной орбитали, характеризуемой определенными значениями трех квантовых чисел (главное, орбитальное и магнитное), могут находиться только два электрона, отличающиеся значением спинового квантового числа. Из принципа Паули вытекает следствие: максимально возможное число электронов на каждом энергетическом уровне равно удвоенному значению квадрата главного квантового числа.
Электронную формулу атома изображают следующим образом: каждому энергетическому уровню соответствует определенное главное квантовое число n, обозначаемое арабской цифрой; за каждой цифрой следует буква, соответствующая энергетическому подуровню и обозначающая орбитальное квантовое число. Верхний индекс у буквы показывает число электронов, находящихся в подуровне. Например, электронная формула атома натрия имеет следующий вид:
11N 1s22s22p63s1.
При заполнение электронами энергетических подуровней также необходимо соблюдать правило Хунда: в данном подуровне электроны стремятся занять энергетические состояния таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным, что наиболее наглядно отражается при составлении электронно-графических формул.
Электронно-графические формулы обычно изображают для валентных электронов. В такой формуле все электроны помечаются стрелочками, а ячейками (квадратиками) – орбитали. В одной ячейке не может находиться более двух электронов. Рассмотрим на примере ванадия. Сначала записываем электронную формулу и определяем валентные электроны:
+74 W)2)8)18)32)12)2;
1s22s22p63s23p63d104s24p64f145s25p65d46s2.
Внешний энергетический уровень атома вольфрама содержит 6 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:
Примеры решения задач
ru.solverbook.com
Как составить электронную формулу химического элемента в неорганической химии :: SYL.ru
Выясним, как составить электронную формулу химического элемента. Этот вопрос является важным и актуальным, так как дает представление не только о строении, но и о предполагаемых физических и химических свойствах рассматриваемого атома.
Правила составления
Для того чтобы составить графическую и электронную формулу химического элемента, необходимо иметь представление о теории строения атома. Начнем с того, что есть два основных компонента атома: ядро и отрицательные электроны. Ядро включает в себя нейтроны, которые не имеют заряда, а также протоны, обладающие положительным зарядом.
Рассуждая, как составить и определить электронную формулу химического элемента, отметим, что для нахождения числа протонов в ядре, потребуется периодическая система Менделеева.
Номер элемента по порядку соответствует количеству протонов, находящихся в его ядре. Номер периода, в котором располагается атом, характеризует число энергетических слоев, располагаются на которых электроны.
Для определения количества нейтронов, лишенных электрического заряда, необходимо из величины относительной массы атома элемента, отнять его порядковый номер (количество протонов).
Инструкция
Для того чтобы понять, как составить электронную формулу химического элемента, рассмотрим правило заполнения отрицательными частицами подуровней, сформулированное Клечковским.
В зависимости от того, каким запасом свободной энергии обладают свободные орбитали, составляется ряд, характеризующий последовательность заполнения уровней электронами.
Каждая орбиталь содержит всего два электрона, которые располагаются антипараллельными спинами.
Для того чтобы выразить структуру электронных оболочек, применяют графические формулы. Как выглядят электронные формулы атомов химических элементов? Как составлять графические варианты? Эти вопросы включены в школьный курс химии, поэтому остановимся на них подробнее.
Существует определенная матрица (основа), которую используют при составлении графических формул. Для s-орбитали характерна только одна квантовая ячейка, в которой противоположно друг другу располагается два электрона. Их в графическом виде обозначаются стрелками. Для р-орбитали изображают три ячейки, в каждой также находится по два электрона, на d орбитали располагается десять электронов, а f заполняется четырнадцатью электронами.
Примеры составления электронных формул
Продолжим разговор о том, как составить электронную формулу химического элемента. Например, нужно составить графическую и электронную формулу для элемента марганца. Сначала определим положение данного элемента в периодической системе. Он имеет 25 порядковый номер, следовательно, в атоме располагается 25 электронов. Марганец — это элемент четвертого периода, следовательно, у него четыре энергетических уровня.
Как составить электронную формулу химического элемента? Записываем знак элемента, а также его порядковый номер. Пользуясь правилом Клечковского, распределяем по энергетическим уровням и подуровням электроны. Последовательно располагаем их на первом, втором, а также третьем уровне, вписывая в каждую ячейку по два электрона.
Далее суммируем их, получая 20 штук. Три уровня в полном объеме заполнены электронами, а на четвертом остается только пять электронов. Учитывая, что для каждого вида орбитали характерен свой запас энергии, оставшиеся электроны распределяем на 4s и 3d подуровень. В итоге готовая электронно-графическая формула для атома марганца имеет следующий вид:
1s2 / 2s2, 2p6 / 3s2, 3p6 / 4s2, 3d3
Практическое значение
С помощью электронно-графических формул можно наглядно увидеть число свободных (неспаренных) электронов, определяющих валентность данного химического элемента.
Предлагаем обобщенный алгоритм действий, с помощью которого можно составить электронно-графические формулы любых атомов, располагающихся в таблице Менделеева.
В первую очередь необходимо определить количество электронов, используя периодическую систему. Цифра периода указывает на численность энергетических уровней.
Принадлежность к определенной группе связана с количеством электронов, находящихся на наружном энергетическом уровне. Подразделяют уровни на подуровни, заполняют их с учетом правила Клечковского.
Заключение
Для того чтобы определить валентные возможности любого химического элемента, расположенного в таблице Менделеева, необходимо составить электронно-графическую формулу его атома. Алгоритм, приведенный выше, позволит справиться с поставленной задачей, определить возможные химические и физические свойства атома.
www.syl.ru
Формула химическая графическое изображение — Справочник химика 21
Валентность, Понятие об эквиваленте. Грамм-эквивалент, Химические формулы. Определение валентности элементов по формулам их соединений. Составление формул ио валентности. Графическое изображение формул. Химические уравнения. Составление уравнений химических реакций.Химические формулы 7, 171 —172, 179—181, 185 Графическое изображение формул 26, 53, 64, 185. [c.186]
Язык графических изображений стругстурных формул, принятый со времен Бутлерова, верно н наглядно передавал распределение межатомных связей в органических соединениях. Потому-то он до сих пор служит химпку-органику в его созидательной работе. Но тогда уже было ясно, что этот язык весьма скупо раскрывал сущность химических взаимоотношений атомов в молекуле. [c.195]
Графическое изображение простейших структур гидроксидов и солей кислородных кислот должно подчиняться правилу, основанному на представлениях о степени окисления атомов химических элементов. Так, графические формулы сульфата меди и гидроксида алюминия, изображенные в соответствии со степенями окисления (формальными зарядами) элементов [c.265]
Графические формулы служат для более наглядного изображения химического соединения. При таком изображении символы элементов соединены черточками, изображающими связующие электронные пары. Количество черточек у каждого элемента равно его валентности в данном соединении. Графическая формула показывает последовательность соединения атомов друг с другом в молекуле (табл. 12). [c.26]
Графическое изображение мы применяли для записи реакций, чтобы наглядно представить перегруппировку атомов при реакциях. При такой форме записи с помощью незначительных изменений можно очень просто и наглядно, хотя и недостаточно подробно, показать результат реакции. Химическим формулам отдают предпочтение перед изображением атомов и молекул. Так, формула элементарного Ъодорода — На, элементарного кислорода — Оа и воды — НаО. Используя для обозначения молекул формулы, рис. 3-3 можно заменить следующими выражениями [c.63]
В одном из приближенных методов решения уравнения Шредингера (2), в так называемом методе валентных схем, вводятся спин-функции и их графические изображения ( валентные схемы ), причем эти графические изображения спин-функций метода валентных схем внешне напоминают формулы химического строения классической теории. В литературе распространено мнение, что спин-функции метода валентных схем являются квантово-механическими аналогами понятия порядка химической связи классической теории, а их графи- [c.48]
У каждого из них имеются свои достоинства и недостатки. Пользование молекулярными моделями помогает в создании образного представления об истинной объемной структуре молекулы в трехмерном пространстве. Тем не менее было бы затруднительно пользоваться для изображения пространственного строения молекул только молекулярными моделями. Для графического изображения пространственного строения органических молекул на плоскости привлекают стерео-химические и проекционные формулы. [c.59]
Гипотеза о том, что квантово-механическим аналогом понятия порядка химической связи атомов в молекуле является спин-функция или некоторое среднее из набора спин-функций. Следующее из этой гипотезы положение о том, что квантово-механическим аналогом формулы химического строения классической теории является графическое изображение спин-функции или некоторое среднее взвешенное из определенного набора таких изображений. [c.26]
Очевидно, что эти графические изображения внешне аналогичны формулам химического строения, которые можно написать для молекулы Нг [c.53]
Следовательно, в противоположность тому, что часто утверждается, в методе валентных схем между спин-функциями и их графическими изображениями, с одной стороны, и порядком химической связи атомов и формулой химического строения, с другой, нельзя установить однозначного соответствия. [c.56]
Несостоятельность положения о том, что спин-функции и их графические изображения в методе валентных схем будто бы являются квантово-механическими аналогами понятий порядка химической связи и формулы строения показана выше на простейшем примере молекулы Нг и элементарном варианте метода валентных схем. Однако это может быть сделано аналогичным путем и для более общих вариантов метода валентных схем по отношению к любым многоядерным химическим частицам. [c.56]
Нетрудно показать, что экспериментальные данные также опровергают попытки трактовать спин-функции метода валентных схем и их графические изображения как квантовомеханические аналоги понятий порядка химической связи и формулы строения соответственно. [c.56]
Через несколько месяцев после выступления Бутлерова на заседании Химического общества в Париже была опубликована статья Купера [19], в которой он подверг критике теорию типов и указал, что для понимания химических свойств соединений необходимо учитывать химическое сродство элементов, из которых состоит соединение, избирательность сродства и валентность. Независимо от Кекуле Купер пришел к выводу о четырехвалентности углерода и о способности углеродных атомов соединяться друг с другом. Исходя из этих положений, Купер предложил для изображения органических соединений графические формулы, в которых впервые была сделана попытка изображать валентные связи черточками или пунктиром, например [c.27]
Таким образом, экспериментальные факты, число которых можно было бы значительно увеличить, опровергают положение о том, что спин-функции метода валентных схем и их графические изображения являются квантово-механическими аналогами понятий порядок химической связи и формула химического строения классической теории. [c.57]
В остальном детали графического изображения химического строения молекулы не предопределяются теорией химического строения и должны выбираться в зависимости от свойств и реального состояния молекулы, в зависимости от тех особенностей их химического строения, которые должны быть переданы формулой химического строения. [c.38]
Сложной проблемой является графическое изображение структурной формулы бензола и его производных. В формуле Кекуле, предложенной для бензола более ста лет назад, подразумевается, что бензол действительно является циклогексатриеном. Это представление, однако, не объясняет физических и химических свойств бензола, и долгое время считалось, что двойные связи могут осциллировать внутри кольца следующим образом [c.25]
Формулы химического строения классической теории. Для графического изображения последовательности и кратности главных взаимодействий — химических связей атомов в молекулах вво дятся так называемые формулы химического строения. В этих формулах эффективные атомы, входящие в состав молекул, изобра жаются символами соответствующих химических элементов, а главные взаимодействия, имеющие место между определенными п
www.chem21.info
Как составляется структурная формула органических веществ :: SYL.ru
Структурная формула представляет собой графическое изображение химического строения вещества. В ней указывается порядок расположения атомов, а также связь между отдельными частями вещества. К тому же структурные формулы веществ наглядно демонстрируют валентности всех атомов, включенных в молекулу.
Особенности написания структурной формулы
Для составления потребуется бумага, ручка, периодическая система элементов Менделеева.
Если нужно нарисовать графическую формулу аммиака, нужно учитывать, что водород способен образовывать только одну связь, поскольку его валентность равна единице. Азот находится в пятой группе (главной подгруппе), имеет на внешнем энергетическом уровне пять валентных электронов.
Три из них он использует для образования простых связей с атомами водорода. В итоге структурная формула будет представлять собой следующий вид: в центре находится азот, вокруг него располагаются атомы водорода.
Инструкция по написанию формул
Чтобы структурная формула была написана правильно для определенного химического вещества, важно иметь представление о строении атома, валентности элементов.
Именно с помощью данного понятия можно изображать графическое строение органических и неорганических веществ.
Органические соединения
Органическая химия предполагает использование графического строения химических веществ разных классов при написании химических реакций. Структурная формула составляется на основе теории строения органических веществ Бутлерова.
Она включает в себя четыре положения, согласно которым записываются структурные формулы изомеров, выдвигается предположение о химических свойствах анализируемого вещества.
Пример составления структур изомеров
Изомерами называют в органической химии вещества, которые имеют одинаковый качественный и количественный состав, но отличаются по расположению атомов в молекуле (структуре), химической активности.
Вопросы, касающиеся составления графического строения органических веществ, включены в вопросы единого государственного экзамена, проводимого в 11 классе. Например, нужно составить, а также дать название структурных формул изомеров состава С6Н12. Как справиться с подобной задачей?
Для начала нужно понять, к какому классу органических веществ, могут принадлежать вещества с таким составом. Учитывая, что общую формулу CnH2n имеют сразу два класса углеводородов: алкены и циклоалканы, нужно составить структуры всех возможных веществ для каждого класса.
Для начала можно рассмотреть формулы всех углеводородов, принадлежащих к классу алкенов. Они характеризуются наличием одной кратной (двойной) связи, что должно быть отражено при составлении структурной формулы.
Учитывая, что в молекуле шесть атомов углерода, составляем главную цепь. После первого углерода ставим двойную связь. Пользуясь первым положением теории Бутлерова, для каждого атома углерода (валентность четыре) ставим необходимое количество водородов. Называя полученное вещество, используем систематическую номенклатуру, получаем гексен-1.
Оставляем в главной цепи шесть углеродных атомов, перемещаем положение двойной связи после второго углерода, получаем гексен-2. Продолжая передвигать по структуре кратную связь, составляем формулу гексена-3.
Далее приступаем к составлению изомеров углеродного скелета. Для этого один из углеродов в качестве алкильного радикала (СН3) передвигаем по цепи, которая стала короче на один углерод.
Пользуясь правилами систематической номенклатуры, получаем 2 метилпентен-1; 3 метилпентен-1; 4 метилпентен-1. Затем перемещаем кратную связь после второго углерода в главной цепи, а алкильный радикал располагаем у второго, затем у третьего углеродного атома, получая 2 метилпентен-2, 3 метилпентен-2.
Аналогичным образом продолжаем составлять и называть изомеры. Рассмотренные структуры представляют собой два вида изомерии: углеродного скелета, положения кратной связи. Необязательно указывать по отдельности все водородные атомы, можно использовать варианты сокращенных структурных формул, суммируя каждого атома углерода число водорода, указывая их соответствующими индексами.
Учитывая, что у алкенов и циклоалканов сходна общая формула, при составлении структур изомеров необходимо учитывать этот факт. Сначала можно составить структуру замкнутого циклогексана, затем посмотреть возможные изомеры боковой цепи, получив метилциклопентан, диметилциклобутан, и т. д.
Линейные структуры
Структурные формулы кислот являются типичными представителями подобного строения. Предполагается указание каждого отдельного атома при создании их графических формул, указанием черточками числа валентностей между атомами.
Заключение
По готовым структурным формулам можно определить валентность каждого элемента, входящего в состав вещества, предположить возможные химические свойства молекулы.
После того как была разработана теория строения органических веществ Бутлерова, удалось объяснить различие в свойствах между веществами, которые имеют одинаковый качественный и количественный составом явлением изомерии. Пользуясь определением валентности, периодической системой элементов Менделеева, можно представить в графическом виде любое неорганическое и органическое вещество. В органической химии структурные формулы составляют для того, чтобы понять алгоритм протекания химических превращений и объяснить их суть.
www.syl.ru
Электронно-графические формулы f-элементов 7 периода. Задача 60
Задача 60.
Напишите электронно-графическую формулу для f-элементов 7-го периода, определите их валентные электроны и охарактеризуйте их с помощью квантовых чисел.
Решение:
Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlx, где n – главное квантовое число, l – орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение – s, p, d, f), x – число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией – меньшая сумма n+1 (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:
1s►2s►2р►3s►3р►4s►3d►4р►5s►4d►5р►6s►(5d1)►4f►5d►6р►7s►(6d1-2)►5f►6d►7р
а) Элемент № 90
Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для 90 элемента — тория (Th – порядковый № 90) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 6d2
Валентные электроны тория 7s2 и 6d2 — находятся на 7s- и 6d-подуровнях. Энергетически выгодным состоянием празеодима является 7s2 6d2-состояние валентного слоя его атома. На валентной орбитали атома Th находятся 4 электрона. Торий является f-элементом семейства актиноидов.
б) Элемент № 91
Для элемента № 91 — протактиний (Pа – порядковый № 91) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f2 6d1
Валентные электроны протактиния 7s2 5f2 6d1 — находятся на 7s-, 5f- и 6d-подуровнях. У протактиния начинается заполнение 5f-орбиталей, один новый электрон и электрон с 6d-подуровня. Энергетически выгодным состоянием протактиния является 7s2 5f2 6d1-состояние валентного слоя его атома. На валентной орбитали атома Pо находятся 5 электронов. Протактиний является f-элементом семейства актиноидов.
в) Элемент № 92
Для элемента № 92- урана (U – порядковый № 92) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f3 6d1
Валентные электроны урана 7s2 5f3 6d1 — находятся на 7s-, 5f- и 6d-подуровнях. На валентных орбиталях атома U находится 6 электронов. У атома урана как и у протактиния и последующих актиноидов электронами заполняются 5f-орбитали. Уран является f-элементом семейства актиноидов.
г) Элемент № 93
Для элемента № 93 — нептуния (Np – порядковый № 93) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f4 6d1
Валентные электроны нептуния 7s2 5f4 6d1 — находятся на 7s-, 5f- и 6d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Np находится 7 электронов. Нептуний является f-элементом семейства актиноидов.
д) Элемент № 94
Для элемента № 94- плутонийя (Pu – порядковый № 94) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f5 6d1
Валентные электроны плутония 7s2 5f5 6d1 — находятся на 7s-, 5f- и 6d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Pu находится 8 электронов. Плутоний является f-элементом семейства актиноидов.
е) Элемент № 95 — америций (Am – порядковый № 95) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f7
Валентные электроны америция 7s2 5f7 — находятся на 7s- и 5f-подуровнях. На валентных орбиталях атома Am находится 9 электронов. У атома америция электрон с 6d-подуровня «проваливается» на 5f, потому что энергетически более выгодное состояние валентных электронов 7s2 5f7, чем 7s2 5f6 6d1. Америций является f-элементом семейства актиноидов.
ж) Элемент № 96 — кюрий (Cm – порядковый № 96) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f7 6d1
Валентные электроны гадолиния 7s2 5f7 6d1 — находятся на 7s-, 5f- и 6d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Cm находится 10 электронов. Поскольку у кюрия 5f7-состояние стабильно и, следующий электрон располагается на 6d-подуровне. Поэтому конфигурация валентной оболочки атома кюрия 7s2 5f7 6d1 энергетически более выгодна, чем 7s2 5f8. Кюрием заканчивается первый ряд актиноидов.
з) Элемент № 97 берклий (Bk – порядковый № 97) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f8 6d1
Валентные электроны берклия 7s2 5f8 6d1 — находятся на 7s-, 5f- и 6d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Bk находится 11 электронов. Берклием начинается второй ряд семейства актиноидов.
к) Элемент № 98 — калифорний (Cf – порядковый № 98) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f10
Валентные электроны калифорния 7s2 5f10 — находятся на 7s- и 5f-подуровнях. На валентных орбиталях атома Cf находится 12 электронов. Для калифорния энергетически выгодное состояние валентных электронов 7s2 5f10, чем 7s2 5f9 6d1. Электрон с 6d-подуровня «проваливается» на 5f-подуровень. Калифорний является элементом второго ряда актиноидов.
л) Элемент № 99 — эйнштейний (Es – порядковый № 99) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f11
Валентные электроны эйнштейния 7s2 5f11 — находятся на 7s- и 5f-подуровне. На валентной орбитали атома Es находится 13 электронов. Эйнштейний является элементом второго ряда актиноидов.
м) Элемент № 100 — фермий (Fm – порядковый № 100) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f12
Валентные электроны фермия 7s2 5f12 — находятся на 7s- и 5f-подуровнях. На валентных орбиталях атома Fm находится 14 электронов. Фермий является элементом второго ряда актиноидов.
н) Элемент № 101 — менделеевий (Md – порядковый № 101) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f13
Валентные электроны менделеевия 7s2 5f13 — находятся на 7s- и 5f-подуровнях. На валентных орбиталях атома Md находится 15 электронов. Менделеевий является элементом второго ряда актиноидов.
о) Элемент № 102 — нобелий (No – порядковый № 102) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14
Валентные электроны нобелия 7s2 5f14 — находятся на 7s- и 5f-подуровнях. На валентных орбиталях атома No находится 16 электронов. У нобелия происходит полное заполнение электронами 5f-подуровня, т.е. образуется сверхустойчивое 7s2 5f14-состояние. Нобелий является элементом второго ряда актиноидов.
п) Элемент № 103 — лоуренций (Lr – порядковый № 103) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d1
Валентные электроны лоуренция 7s2 5f14 6d1 — находятся на 7s-, 5f- и 6d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Lr находится 17 электронов. Дополнительный электрон (сверхустойчивой конфигурации s2— и f14-состояния) у лоуренция, как и у актиния и кюрия, находится в 6d-состоянии. Поэтому лоуренцием заканчивается ряд актиноидов.
Внешняя электронная конфигурация атомов актиноидов 7s2 5fx 6dу , где (х) изменяется от 0 до 14, а (у) может применять значение 0 или 1. Для описания электронной конфигурация атомов актиноидов достаточно указать лишь 5f- и 6d-электронов, число же остальных электронов остается неизменным. Поэтому свойства лантаноидов в основном определяют 7s2 6d1. актиноиды в своих соединениях как и лантаноиды проявляют степень окисления равную +3. Кроме степения окисления +3 для актиноидов характерна поливалентность (некоторые актиноиды могут проявлять степении окисления +2, +4, +5, +6 и +7.. По мере заполнения 5f-орбиталей электронами электронные конфигурации атомов несколько стабилизируются и элементы подсемейства (Br — Lr) проявляют низкие степени окисления +2 и +3. Торий, протактиний и уран проявляют степени окисления +4, +5 и +6 соответственно, т.е. напоминают свойства гафния, тантала и вольфрама. U, Np, Pu и Am образуют группу уранидов, аналогично подгруппе церия в ряду лантаноидов, а элементы (Cm — Lr) образуют группу кюридов.
buzani.ru