принцип наименьшей энергии: максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.
следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.
вмногоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.
порядок возрастания энергии атомных орбиталей в сложных атомах описывается правилом клечковского: при увеличении заряда ядра атома заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l), а при равных значениях суммы (n+l) – в порядке возрастания n.
соответственно этому правилу подуровни выстраиваются в следующий ряд (рис. 2.4.): 1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s≈3d< 4p< 5s≈4d< 5p< 6s≈4f≈5d< 6p< 7s≈5f≈6d.
исключение составляют d и f – элементы с полностью и наполовину заполненными подуровнями, у которых наблюдается так называемый провал электронов, например: cu, ag, cr, mo, pd, pt (это явление будет рассмотрено позднее).
принцип запрета паулигласит: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел.
согласно этому принципу, на одной орбитали, характеризуемой определенными значениями трех квантовых чисел n, l и ml, могут находиться только два электрона, отличающихся значением спинового квантового числа ms, а именно ms=+ и ms= –, т. е. спины которых противоположно направлены. это можно символически представить следующей схемой .
заполнение и не допускается.
принцип запрета паули определяет электронную емкость энергетических уровней и подуровней. на s – подуровне (одна орбиталь) может быть лишь два электрона, на p – подуровне (три орбитали) – шесть, на d подуровне (пять орбиталей) – десять, на f – подуровне (семь орбиталей) – четырнадцать электронов. вообще, максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом l равно 2(2l+1). поскольку число орбиталей данного энергетического уровня равно n2, емкость энергетического уровня составляет 2n2 электронов, где n – соответствующее значение главного квантового числа.
правило гунда: устойчивому (невозбужденному) состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спинового числа их (│∑ms│) максимально.
другими словами: заполнение орбиталей одного подуровня в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. после того как одиночные электроны займут все орбитали в данном подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.
нередко можно встретить информацию о том, что в скобках указывается валентность элемента, однако же это не так. так, например, степень окисления азота n2o5 равна +5, а валентность, как это ни странно, равна четырем.
в случае, если элемент имеет единственную положительную степень окисления в соединениях, в таком случае степень окисления не указывается. например:
оксиды по их способности образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями подразделяют соответственно на солеобразующие и несолеобразующие.
несолеобразующих оксидов немного, все они образованы неметаллами в степени окисления +1 и +2. список несолеобразующих оксидов следует запомнить: co, sio, n2o, no.
солеобразующие оксиды в свою очередь подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.
основными называют такие оксиды, которые при взаимодействии с кислотами (или кислотными ) образуют соли. к основным относят оксиды металлов в степени окисления +1 и +2, за исключением оксидов beo, zno, sno, pbo.
кислотными называют такие оксиды, которые при взаимодействии с основаниями (или основными ) образуют соли. кислотными являются практически все оксиды неметаллов за исключением несолеобразующих co, no, n2o, sio, а также все оксиды металлов в высоких степенях окисления (+5, +6 и +7).
амфотерными называют оксиды, которые могут реагировать как с кислотами, так и основаниями, и в результате этих реакций образуют соли. такие оксиды проявляют двойственную кислотно-основную природу, то есть могут проявлять свойства как кислотных, так и основных оксидов. к амфотерным относятся оксиды металлов в степенях окисления +3, +4, а также в качестве исключений оксиды beo, zno, sno, pbo.
некоторые металлы могут образовывать все три вида солеобразующих оксидов. например, хром образует основный оксид cro, амфотерный оксид cr2o3 и кислотный оксид cro3.
как можно видеть, кислотно-основные свойства оксидов металлов напрямую зависят от степени окисления металла в оксиде: чем больше степень окисления, тем сильнее выражены кислотные свойства.
основания
основания — соединения с формулой вида me(oh)x, где x чаще всего равен 1 или 2.
исключения: be(oh)2, zn(oh)2, sn(oh)2 и pb(oh)2 не относятся к основаниям, несмотря на степень окисления металла +2. данные соединения являются амфотерными , которые еще будут рассмотрены в этой главе более подробно.
классификация оснований
основания классифицируют по количеству гидроксогрупп в одной структурной единице.
основания с одной гидроксогруппой, т.е. вида meoh, называют однокислотными основаниями, с двумя гидроксогруппами, т.е. вида me(oh)2, соответственно, двухкислотными и т.д.
также основания подразделяют на растворимые (щелочи) и нерастворимые.
к щелочам относятся исключительно гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также гидроксид таллия tloh.
номенклатура оснований
название основания строится по нижеследующему принципу:
ответ: последовательность заполнения электронами уровней, подуровней, орбиталей в многоэлектронных атомах определяют:
1. принцип наименьшей энергии;
2. правило клечковского;
3. принцип запрета паули;
4. правило гунда.
принцип наименьшей энергии: максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.
следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.
вмногоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.
порядок возрастания энергии атомных орбиталей в сложных атомах описывается правилом клечковского: при увеличении заряда ядра атома заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l), а при равных значениях суммы (n+l) – в порядке возрастания n.
соответственно этому правилу подуровни выстраиваются в следующий ряд (рис. 2.4.): 1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s≈3d< 4p< 5s≈4d< 5p< 6s≈4f≈5d< 6p< 7s≈5f≈6d.
исключение составляют d и f – элементы с полностью и наполовину заполненными подуровнями, у которых наблюдается так называемый провал электронов, например: cu, ag, cr, mo, pd, pt (это явление будет рассмотрено позднее).
принцип запрета паулигласит: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел.
согласно этому принципу, на одной орбитали, характеризуемой определенными значениями трех квантовых чисел n, l и ml, могут находиться только два электрона, отличающихся значением спинового квантового числа ms, а именно ms=+ и ms= –, т. е. спины которых противоположно направлены. это можно символически представить следующей схемой .
заполнение и не допускается.
принцип запрета паули определяет электронную емкость энергетических уровней и подуровней. на s – подуровне (одна орбиталь) может быть лишь два электрона, на p – подуровне (три орбитали) – шесть, на d подуровне (пять орбиталей) – десять, на f – подуровне (семь орбиталей) – четырнадцать электронов. вообще, максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом l равно 2(2l+1). поскольку число орбиталей данного энергетического уровня равно n2, емкость энергетического уровня составляет 2n2 электронов, где n – соответствующее значение главного квантового числа.
правило гунда: устойчивому (невозбужденному) состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спинового числа их (│∑ms│) максимально.
другими словами: заполнение орбиталей одного подуровня в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. после того как одиночные электроны займут все орбитали в данном подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.
ответ:
веществом фосфором могут пониматься такие его аллотропные модификации, как белый фосфор, красный фосфор, черный фосфор.
сложные вещества
сложными веществами называют вещества, образованные атомами двух или более элементов.
так, например, сложными веществами являются аммиак nh3, серная кислота h2so4, гашеная известь ca(oh)2 и бесчисленное множество других.
среди сложных неорганических веществ выделяют 5 основных классов, а именно оксиды, основания, амфотерные гидроксиды, кислоты и соли:
оксиды — сложные вещества, образованные двумя элементами, один из которых кислород в степени окисления -2.
общая формула оксидов может быть записана как эxoy, где э — символ какого-либо элемента.
номенклатура оксидов
название оксида элемента строится по принципу:
например:
fe2o3 — оксид железа (iii); cuo — оксид меди (ii); n2o5 — оксид азота (v)
нередко можно встретить информацию о том, что в скобках указывается валентность элемента, однако же это не так. так, например, степень окисления азота n2o5 равна +5, а валентность, как это ни странно, равна четырем.
в случае, если элемент имеет единственную положительную степень окисления в соединениях, в таком случае степень окисления не указывается. например:
na2o — оксид натрия; h2o — оксид водорода; zno — оксид цинка.
классификация оксидов
оксиды по их способности образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями подразделяют соответственно на солеобразующие и несолеобразующие.
несолеобразующих оксидов немного, все они образованы неметаллами в степени окисления +1 и +2. список несолеобразующих оксидов следует запомнить: co, sio, n2o, no.
солеобразующие оксиды в свою очередь подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.
основными называют такие оксиды, которые при взаимодействии с кислотами (или кислотными ) образуют соли. к основным относят оксиды металлов в степени окисления +1 и +2, за исключением оксидов beo, zno, sno, pbo.
кислотными называют такие оксиды, которые при взаимодействии с основаниями (или основными ) образуют соли. кислотными являются практически все оксиды неметаллов за исключением несолеобразующих co, no, n2o, sio, а также все оксиды металлов в высоких степенях окисления (+5, +6 и +7).
амфотерными называют оксиды, которые могут реагировать как с кислотами, так и основаниями, и в результате этих реакций образуют соли. такие оксиды проявляют двойственную кислотно-основную природу, то есть могут проявлять свойства как кислотных, так и основных оксидов. к амфотерным относятся оксиды металлов в степенях окисления +3, +4, а также в качестве исключений оксиды beo, zno, sno, pbo.
некоторые металлы могут образовывать все три вида солеобразующих оксидов. например, хром образует основный оксид cro, амфотерный оксид cr2o3 и кислотный оксид cro3.
как можно видеть, кислотно-основные свойства оксидов металлов напрямую зависят от степени окисления металла в оксиде: чем больше степень окисления, тем сильнее выражены кислотные свойства.
основания
основания — соединения с формулой вида me(oh)x, где x чаще всего равен 1 или 2.
исключения: be(oh)2, zn(oh)2, sn(oh)2 и pb(oh)2 не относятся к основаниям, несмотря на степень окисления металла +2. данные соединения являются амфотерными , которые еще будут рассмотрены в этой главе более подробно.
классификация оснований
основания классифицируют по количеству гидроксогрупп в одной структурной единице.
основания с одной гидроксогруппой, т.е. вида meoh, называют однокислотными основаниями, с двумя гидроксогруппами, т.е. вида me(oh)2, соответственно, двухкислотными и т.д.
также основания подразделяют на растворимые (щелочи) и нерастворимые.
к щелочам относятся исключительно гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также гидроксид таллия tloh.
номенклатура оснований
название основания строится по нижеследующему принципу: