ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вперед к неону из "Как квантовая механика объясняет химическую связь" НОВ из ls-орбитали. Коль скоро нам известен принцип Паули, мы легко сможем понять и последовательность заполнения орбиталей вдоль периодов периодической системы. При переходе от лития к бериллию 2р-орбиталь нам не понадобится, так как второй электрон может поместиться на 25-орбитали. Энергия ионизации у бериллия будет, конечно, выше, чем у лития, из-за большего заряда ядра бериллия. Однако, когда мы переходим к бору, пятый электрон разместить ни на Is-, ни на 25-орбитали нельзя. Следовательно, самым низким энергетическим состоянием для бора будет B(ls 2s 2p), в котором один электрон переходит на обладающую большей энергией 2р-орбиталь. Поэтому, несмотря на больший заряд ядра бора, его энергия ионизации ниже, чем у бериллия. Причину этого можно понять из рис. 2.3 — влияние заряда ядра более чем компенсируется тем, что электрон, который легче всего удалить, находится на 2р-, а не на 25-орбитали. [c.53] Следующий элемент — углерод. Шесть электронов атома углерода размещаются следующим образом два электрона занимают ls-орбиталь, еще два — 25-орбиталь, а оставшиеся два электрона располагаются на имеющихся трех 2р-орбиталях. Два из них могли бы занять 2р .-орбиталь, не вступая в противоречие с принципом Паули. Однако они оказались бы в одной и той же области пространства, сконцентрированной вдоль оси х, а это приводит к сильному меж-электронпому отталкиванию. Положение становится более благоприятным, когда один электрон располагается на 2р 5-орбитали, а второй уходит либо на 2ру-, либо на 2рг-орбиталь. При этом два электрона окажутся в различных областях и межэлектронное отталкивание уменьшится. Таким образом, для атома углерода самым низким энергетическим состоянием является (ls 2s 2pj 2pj ). Энергия ионизации у него выше, чем у бора, поскольку заряд ядра у углерода выше, чем у бора, и у обоих атомов ионизация происходит с удалением 2р-электрона. [c.53] Аналогичные рассуждения справедливы и в случае азота. В соответствии с принципом Паули на 2р-орбиталях остаются три электрона, и, чтобы расстояние между ними было максимальным, эти три электрона занимают все три 2р-орбитали по одному электрону на орбиталях 2р , 2ру и 2p . Энергия ионизации возрастает по сравнению с углеродом вследствие увеличения заряда ядра. [c.53] У кислорода, однако, последний электрон уже не может найти себе свободной 2р-орбитали. Ему приходится расположиться на 2р-орбитали, которая уже содержит один электрон. Межэлектронное отталкивание при этом, разумеется, резко возрастает и даже перекрывает эффект увеличения заряда ядра. Энергия отрыва электрона от кислорода меньше, чем у азота. [c.53] Для рассмотрения фтора и неона не требуется вводить никаких новых представлений. Их дополнительные электроны приходят на уже наполовину заполненные орбитали, но из-за увеличения заряда ядра энергия ионизации возрастает. [c.53] Как показано на рис. 2.4, переход от неона к натрию сопровождается таким же резким уменьшением энергии ионизации, как переход от гелия к литию. Причина этого очевидна. И в этом случае после заполнения 25- и 2/7-орбиталей следующий электрон вынужден перейти на более высоколежащую орбиталь, на этот раз Зв-ор-биталь. [c.54] Вернуться к основной статье