Будова електронних оболонок атомів хімічних елементів

Знаючи будову електронних шарів, можна уявити структуру всієї електронної оболонки атома. Для цього необхідно користуватися такими правилами:

· заповнювати електронні шари електронами необхідно від першого шару до наступних згідно з порядком послаблення їх притягання до ядра;

· заповнювати орбіталі електронами необхідно також у порядку послаблення їх зв’язку з ядром: спочатку необхідно заповнити орбіталі, потім орбіталі, а потім та орбіталі;

· на кожній з орбіталей можна розмістити лише два електрони;

· на кожній із орбіталей спочатку міститься по одному електрону, а потім, якщо число електронів перевищує кількість орбіталей, розміщують по другому електрону, при цьому утворюються електронні пари.

Будова електронної оболонки атома зображується електронною формулою, яка показує розподіл електронів за енергетичними рівнями і підрівнями. У цих формулах енергетичні рівні позначаються цифрами один, два, три, чотири..., а підрівні — буквами , , , . Число електронів на підрівні позначається цифрою, яка записується справа вгорі від букви, що показує підрівень.

Складемо електронні формули атомів хімічних елементів першого періоду. Наприклад, атом Гідрогену має один електрон, який розміщений на -підрівні першого енергетичного рівня. Електронна формула атома Гідрогену: .

Електронна формула атома Гелію, що містить два електрони: .

Перший електронний шар в атомі Гелію є завершеним, оскільки на першому енергетичному рівні може знаходитися лише два електрони.

Складемо електронні формули атомів деяких хімічних елементів другого періоду. Після заповнення першого енергетичного рівня електрони заповнюють другий рівень, на якому може розміщуватись не більше, ніж вісім електронів. На другому рівні спочатку електрони заповнюють -підрівень, а потім -підрівень. Наприклад, електронна формула Нітрогену: .

Електронна формула Неону: .

На другому енергетичному рівні атома не може знаходитися більше, ніж вісім електронів, тому другий енергетичний рівень атома Неону є завершеним.

Складемо електронні формули атомів деяких хімічних елементів третього періоду. В атомах елементів третього періоду формується третій енергетичний рівень, на якому розміщуються до вісімнадцяти електронів. Спочатку електрони заповнюють -підрівень, потім -підрівень, заповнення -підрівня не відбувається. Наприклад, електронна формула Силіцію: .

Електронна формула Аргону: . В атомі Аргону останній енергетичний рівень є завершеним.

У перших двох елементів четвертого періоду починає заповнюватись четвертий енергетичний рівень. Електронна формула Калію: .

Електронна формула Кальцію: .

Починаючи з елемента Скандію (порядковий номер 21) відбувається заповнення електронами -підрівня третього енергетичного рівня. Електронна формула Скандію: .

Часто користуються скороченими електронними формулами. Наприклад, скорочена електронна формула Сульфуру: де означає завершену електронну оболонку Неону. Скорочена електронна формула дозволяє виділити «валентні» електрони, які не входять до оболонки інертного газу.

Підрівень, що заповнюється електронами останнім, є ознакою, за якою всі хімічні елементи діляться на чотири сімейства: -,-, - та -елементи. Наприклад, Калій належить до -елементів, Силіцій до -елементів, а Скандій – до -елементів.

Електронні формули часто зображують графічно, використовуючи графічні позначення орбіталей (квадрат або клітина) та електронів (стрілка). Електронно-графічні формули показують розподіл електронів не тільки за рівнями і підрівнями, а й за орбіталями. Записують знизу нагору, починаючи з першого енергетичного рівня, на якому знаходиться одна клітина (одна -орбіталь), потім зображують другий енергетичний рівень, який містить чотири клітини (одна -орбіталь та три -орбіталі), а потім — третій енергетичний рівень, який містить дев’ять клітин (одна -орбіталь, три -орбіталі та п’ять -орбіталей). Часто записують не всю графічну формулу, а лише її закінчення, тобто підрівні, на яких розміщені валентні електрони.

Знаючи положення елемента в періодичній системі, можна визначити його електронну конфігурацію та скласти електронну формулу. Для цього треба пам’ятати наступні закономірності:

· номер періоду дорівнює числу електронних шарів (енергетичних рівнів) в атомі;

· номер групи дорівнює числу валентних електронів (електронів зовнішнього рівня);

· для елементів побічних підгруп третьої — сьомої груп номер групи також дорівнює числу валентних електронів, які розташовані як на зовнішньому, так і на передзовнішньому електронному шарі.