Заселение заполнение орбиталей

В пятом периоде наблюдается такая же картина сначала заполнение 5х-орбиталей, затем заполнение уровня с и = 5 прерывается заселением погруженных в общее атомное электронное облако 4 -орбиталей, которое соответствует построению второго ряда переходных металлов, и, наконец, заполнение 5р-орбиталей, завершающееся построением валентной структуры благородного газа ксенона, Хе 4 5> 5р. Общим свойством всех благородных газов является наличие у них заполненной внешней электронной оболочки х р. В этом и заключается причина упоминавшейся выше особой устойчивости восьмиэлектронных валентных оболочек (см. гл. 7). Запоздалое заполнение /-орбиталей (и /-орбиталей) обусловливает появление неодинаково длинных периодов в периодической системе первый период содержит 2 элемента, второй включает 8 элементов, а третий тоже только 8, хотя мог бы содержать 18 элементов (на уровне с и = 3 размешается 18 электронов), затем следует четвертый период с 18 элементами, хотя он мог бы содержать 32 элемента (на уровне с и = 4 размещается 32 электрона). [c.398]

Четвертый период. Он начинается калием (2 = 19), электронная конфигурация которого ls 2s 2 ) 3s 3 ) 4s . Присутствие 451-электрона на внешней оболочке придает этому элементу свойства, схожие со свойствами натрия. 45-0рбиталь заселена двумя электронами в случае кальция, атомный номер которого 2 = 20 (18 28 2р 3з 3р 48 ), и аналогия свойств этого элемента со свойствами магния (15 25 2р 3з ) определяется одинаковой заселенностью их внешних оболочек. И только со следующего элемента, скандия (2 = 21), начинается заполнение Зй-нодоболочки, пять орбиталей которой могут быть заселены 10 электронами. Итак, десять элементов, от скандия до цинка (2 = 30), имеют одинаковое число электронов на внешней оболочке. Они отличаются только числом электронов на нодоболочке 3(1 и поэтому обладают некоторыми близкими свойствами это переходные элементы. Четвертый период кончается заполнением 4р-под-уровня, приводящим к инертному газу криптону 2 = 36). [c.34]

При заселении вырожденных орбиталей электроны сначала располагаются на них по одному и только после этого происходит окончательное заполнение вырожденных орбиталей двумя электронами — правило Гунда. [c.597]

После перерыва в заселении р-орбиталей у элементов четвертого и следующих периодов, связанного с включением в эти периоды переходных и внутренних переходных металлов, оно возобновляется (как у В и А1 во втором и третьем периодах) и продолжается до окончательного заполнения р-орбиталей. Щелочные и щелочноземельные металлы характеризуются плавным изменением свойств в пределах каждой группы. Свойства переходных металлов тоже плавно изменяются в пределах каждого ряда. Но начиная с группы 1ПА наблюдаются резкие изменения свойств элементов в каждой группе, хотя эти из.менения осуществляются закономерно во всей остальной части периодической системы. Здесь происходят резкие изменения свойств элементов от типично металлических к типично неметаллическим. Некоторые из подобных закономерностей показаны в табл. 10-5 и 10-6, [c.452]

Важнейшим понятием данной главы является процесс заселения атомных орбиталей электронами и его связь с формой периодической таблицы. Следует обратить внимание учащихся на то, что последовательность орбитальных энергий атома можно определить из самой таблицы и ее не нужно заучивать. Нужно указать на отдельные исключения из идеальной последовательности заселения орбиталей, но не стоит останавливаться на этом подробно. Пример 1 (см. т. 1, с. 397) указывает, что конфигурация, предсказываемая принципом заполнения, в подобных случаях оказывается нижним возбужденным состоянием. [c.574]

На рис. У.8 приведена корреляционная схема, которая дает представление об интервалах изомерных сдвигов Те для соединений железа. Степень окисления железа может меняться от О до 6, и охарактеризовать ее по изомерному сдвигу Ре не так просто. Изменение заселенности электронами (/-орбиталей влияет на 5-электронную плотность в меньшей степени, чем заполнение р-орбиталей. Но все-таки и по известным сдвигам для железа, хотя интервалы их, как видно из рис. У.8, перекрываются, делаются важные заключения. [c.124]

Второй электрон на 5й -оболочке появляется только у гафния (2 = 72). А полностью б -орбитали заполняются у атома ртути. Таким образом, десять металлов от лантана до ртути (без лантаноидов) входят в третью десятку элементов вставной декады. Тогда лантаноиды, у которых происходит заселение 4/-орбиталей, рассматриваются как вставка во вставку, так как они вклиниваются между лантаном и гафнием. У таллия начинает заполняться 6/з-оболочка, которая завершается в атоме радона. В незаконченном седьмом периоде у франция начинается, а у радия заканчивается заполнение 75-оболочки. Атом актиния, как и лантана, начинает заполнение -оболочки. Для актиния это будут 6й-орбитали. Актиноиды (90—103) застраивают 5/-оболочку. Так как с ростом порядкового номера разница в энергиях соответствующих орбита-лей делается все меньше (см. рис. 18), в атомах актиноидов происходит своеобразное соревнование в заполнении 5/- и 6 -орбита-лей (табл. 3), энергии которых очень близки. У 104-го элемента курчатовия, открытого в Дубне под руководством акад. Флерова Г. Н., очередной электрон заселяет 6й-оболочку, доводя ее до 6с 2. Поэтому курчатовий является химическим аналогом гафния, что доказано экспериментально. По-видимому, у 105-го элемента (впервые также полученного в лаборатории акад. Флерова в 1969 г.) 6й -оболочка будет состоять из трех электронов, т. е. 105-й элемент должен быть химическим аналогом тантала эка-танта-лом. Особенности заполнения электронных слоев и оболочек атомов Периодической системы [c.57]

Наличие в периодах вставных декад приводит к тому, что типичные металлы отделены от типичных неметаллов не шестью, а 16 элементами. Вследствие этого соседние элементы в больших периодах (четвертом и пятом) отличаются по химическим свойствам гораздо меньше, чем в малых периодах (втором и третьем). В шестом периоде вставная декада начинается с лантана (порядковый номер 57), а у церия (порядковый номер 58) следуюш,ий электрон размещается на 4/-ор-битали. Полное заселение 4/-орбиталей заканчивается у лютеция. Только после заполнения 4/-орбиталей происходит заселение оставшихся 5 -орбиталей. [c.79]

Пока происходит заполнение З -оболочки, химические свойства элементов существенным образом не изменяются. Металлы от 8с до 2п образуют семейство очень похожих элементов, называемых переходными металлами (гл. 24). У элементов от Оа (2 = 31) до Кг (2 = 36) заполнение М-оболочки завершается путем заселения 4р-орбиталей 18 элементов от К до Кг составляют первый длинный период. [c.52]

Дальнейшее заселение электронных орбиталей и усложнение атомов отличается важными и интересными особенностями. Заполнение оболочек не всегда подчиняется правилу последовательного заполнения по мере увеличения главного квантового числа. Оказывается, что электроны на й- и /-орбиталях значительно сильнее отталкиваются от внутренних (более близких к ядру) электронов, чем можно было бы ожидать, исходя из представлений об экранировании ядра, которые в данном случае оказываются неточными. [c.253]

Напомним, что у атомов калия и кальция еще до заполнения третьей электронной оболочки началось заселение 4 5-орбиталей. Подобно этому у сходных с ними, но более тяжелых рубидия и стронция до заполнения 4 -орбиталей начинается заселение 5 -орбиталей. После стронция вновь замедляется развитие свойств атомов и происходит заполнение более глубоких 4 -орбиталей, завершающиеся у палладия (2=46). В результате возникает второй ряд из десяти переходных элементов. Следующий сорок седьмой электрон в атоме серебра занимает не свободную 4/-орбиталь, а 5 -орбиталь. 4/-орбитали оказываются настолько энергетически невыгодными для заселения , что даже после заполнения 5 -орбиталей они остаются пустыми. В результате после индия (2=49) начинается заполнение 5р-орбиталей, которое завершается у атома инертного газа — ксенона (2=54). Затем у атома цезия электрон занимает 6 -орбиталь, а у бария заполнение это1 орбитали завершается вторым электроном. В следующем после бария атоме лантана пятьдесят седьмой электрон вместо заполнения 6 р-орби-талей заселяет ранее пустовавшую 5 -орбиталь, [c.261]

После окончательного заполнения 3< -орбиталей начинается заселение электронами 4р-орбиталей этот процесс ничем не нарушается и соответствует построению ряда типических элементов от галлия, Оа, с валентной структурой 3 °4. -4р до благородного газа криптона, Кг, с конфигурацией 3 °4х 4р. Первая энергия ионизации, последовательно повышавшаяся при возрастании ядерного заряда в ряду переходных металлов, резко падает у Оа, где новый электрон поступает на менее устойчивую 4р-орбиталь. [c.398]

Последний в периодической системе седьмой период начинается аналогично шестому периоду. Сначала у франция, Рг, и радия, Яа, происходит заполнение 7. -орбиталей, затем следуют внутренние переходные металлы от актиния, Ас, до нобелия, N0 (нерегулярное заполнение их /- и ( -орбита-лей показано на рис. 9-3), и, наконец, с лоуренсия, Ьг, начинается четвертый ряд переходных металлов. У актиноидов наблюдается больше отклонений от идеализированной схемы заселения сначала /- и затем ( -орбиталей, чем у лантаноидов (см. рис. 9-3), и поэтому первые несколько актиноидных элементов обнаруживают большее разнообразие химических свойств, чем соответствующие лантаноиды. [c.399]

В металле число атомных орбиталей, участвующих в образовании отдельной молекулярной орбитали, чрезвычайно велико, поскольку каждая атомная орбиталь перекрывается сразу с несколькими другими. Поэтому число возникающих молекулярных орбиталей тоже оказывается очень большим. На рис. 22.20 схематически показано, что происходит при увеличении числа атомных орбиталей, перекрыванием которых создаются молекулярные орбитали. Разность энергий между самой высокой и самой низкой по энергии молекулярными орбиталями не превышает величины, характерной для обычной ковалентной связи, но число молекулярных орбиталей с энергиями, попадающими в этот диапазон, оказывается очень большим. Таким образом, взаимодействие всех валентных орбиталей атомов металла с валентными орбиталями соседних атомов приводит к образованию огромного числа чрезвычайно близко расположенных друг к другу по энергии молекулярных орбиталей, делокализованных по всей кристаллической решетке металла. Различия в энергии между отдельными орбиталями атомов металла настолько незначительны, что для всех практических целей можно считать, будто соответствующие уровни энергии образуют непрерывную зону разрешенных энергетических состояний, как показано на рис. 22.20. Валентные электроны металла неполностью заполняют эту зону. Можно упрощенно представить себе энергетическую зону металла как сосуд, частично наполненный электронами. Такое неполное заселение разрешенных уровней энергии электронами как раз и обусловливает характерные свойства металлов. Электронам, заселяющим орбитали самых верхних заполненных уровней, требуется очень небольшая избыточная энергия, чтобы возбудиться и перейти на орбитали более высоких незанятых уровней. При наличии любого источника возбуждения, как, например, внешнее электрическое поле или приток тепловой энергии, электроны возбуждаются и переходят на прежде незанятые энергетические уровни и таким образом могут свободно перемещаться по всей кристаллической решетке, что и обусловливает высокие электропроводность и теплопроводность металла. [c.361]

Для объяснения химических свойств атомов необходимо знать также расположение электронов в пределах одного подслоя, состоящего из нескольких равноценных атомных орбиталей. Если подслой заселен полностью, то это значит, что в атомной орбитали располагается по два электрона (принцип Паули). Если заполнение подслоя не завершено, то, очевидно, имеется несколько вариантов расположения электронов в атомных орбиталях. Для атома углерода это относится к двум электронам, размещающимся в трех р-орбиталях Х-уровня для атома марганца — к пяти электронам, занимающим пять ( -орбиталей М-уровня (у которых максимальная емкость — десять электронов). Исключая возможность расположения двух электронов с одинаковыми спиновыми числами в одной орбитали (принцип Паули), рассмотрим варианты расположения двух электронов в трех р-орбиталях [c.47]

Заполнение пяти орбиталей З -подуровня и здесь будет происходить в соответствии с правилом Хунда. Сначала происходит заселение неспаренными электронами от № 21 (5с) до № 26 (Мп) (см. табл. 5.2), а затем спаривание от № 26 (Ре) до № 30 ( п). [c.91]

Начиная с 21-го элемента скандия заполняется Зй -оболочка , которая формально принадлежит предыдущему слою при п = 3. Поэтому в четвертом ряду Периодической системы слева направо не наблюдается заметного убывания металлических свойств, так как на внешнем электронном слое (л ==4) имеется всего два электрона 4x2. Исключение составляют хром и медь, для которых наблюдается провал одного электрона с 452-орбитали на Зс -орбиталь, Провалы электронов наблюдаются и для других элементов (см. табл. 3). Они оправданы энергетически, т. е. подчиняются принципу наименьшей энергии, и находят экспериментальное подтверждение при изучении тонкой структуры спектров . Полностью Зй-оболочка укомплектована у цинка, у которого на ней все 10 электронов. У галлия, подобно алюминию, появляется один электрон на р-оболочке, точнее на 4р. Четвертый период заканчивается также благородным газом криптоном с полностью заполненной 4р -оболочкой. Между кальцием (45 ) и галлием (4р ) вклиниваются десять элементов от скандия до цинка, для которых характерно заселение электронами З -орбиталей. Эти металлы 5с 2п образуют первую десятку элементов вставной декады. [c.56]

Для сравнения ММО и МВС рассмотрим молекулу азота, обсужденную ранее с позиций МВС. На рис. 62 показаны энергетическая схема и заселенность орбиталей в молекуле азота. Заполненные полностью 15-орбитали атомов азота практически не участвуют в образовании связей. Поэтому на два атома азота приходится всего 10 валентных электронов при п = 2(2з 2р ). 25-Электроны [c.124]

Способность группы А—и участвовать в специфическом взаимодействии с образованием комплекса RAH- -BR можно охарактеризовать электронной заселенностью о-связи, которую, в свою очередь, можно характеризовать величиной Sau — интеграла перекрывания орбиталей Is (Н) и пр (А) [1, 2]. Степень участия атома или группы В в перераспределении электронной плотности при образовании комплекса RAH- -BR связана в значительной мере с прочностью связей п (или л)-электронов В с его остовом. При заметном вкладе атомных орбиталей В в верхнюю заполненную орбиталь молекулы BR прочность этой связи можно характеризовать величиной первого потенциала ионизации молекулы /вк [3]. Если рассматривать различные величины А, характеризующие связь А—Н, например частоту продольных колебаний V группы А—Н, химический сдвиг в ЯМР б для протона, дипольный момент связи А х и т. п., то можно ожидать, что в ряду сходных комплексов RAH- -BR с уменьшением интеграла 5ан и потенциала ионизации молекулы /br будет наблюдаться возрастание абсолютных величин нриращзний A4 [1, 2, 4, 5]. Можно ожидать, что сходным образом изменяются также и другие характеристики К) водородной связи, такие, как ее энергия Ai , величина заряда A(/, перенесенного от BR к RAH, заселенность р связи Н---В. Наличие такой антибатной зависимости между АА и К, с одной стороны, и величинами и /ва- — с другой, подтверждается анализом соответствующих экспериментальных данных [3, 6—9] [c.50]

Центральные атомы элементов 3-го и последующего периодов предоставляют для комплексообразования а-, р-, ( -орбитали. При переходе от одного элемента длинного периода к другому слева направо наблюдаются две противоположно действующих тенденции. Первая связана с электронной конфигурацией атома или иона комплексообразователя. Число электронов комплексообразователя, участвующих при образовании МО комплекса, определяется заселенностью его ( -орбиталей и к концу ряда ( -элементов близко к 10 (Ag . ..4( °, Си +. .. 3( , Zn +. .. Зй °). Вместе с электронами лигандов (например, при координационном числе 4 лиганды предоставляют для заполнения МО комплекса 2-4 = 8 электронов), их число становится достаточным для заполнения всех связывающих МО комплекса. Иллюстрацией это.му является упоминавшееся правило 18 электронов (см. предыдущий разд.). Поэтому с увеличением числа (п — l)(i-элeктpoнoв происходит сначала увеличение прочности комплексных соединений, достигающее максимума к середине периода (УП1 и соседние к [c.364]

Из рис. 12 видно, что / в пределах одной группы, как правило, падает, а одного периода — возрастает. Вместе с тем эти изменения носят сложный характер, связанный со спецификой электронного строения атомов и указанных выше особенностей. Например, вторичные максимумы для щелочноземельных металлов обусловлены полным заселением и5-орбиталей (пз ), а для Ы, Р, Аз с повышенной устойчивостью — наполовину заполненной р-орбитали. Подобная картина наблюдается и для переходных элементов. Особенности в изменении / для элементов середины четвертогб периода по отношению к последующим, а также лантаноидных элементов по отношению к актиноидным обусловлены появлением у них электронов с новой симметрией орбиталей. Некоторые дополнительные особенности в изменении потенциалов ионизации пере- ходных элементов объясняются стабильностью электронных конфигураций. Так, повышенная устойчивость их для 2п, Сс1, Hg приводит к повышению /, а пониженная для Си, Ад, Аи — к снижению I. Орбитали с новой (впервые встречающиеся в атоме) симметрией относятся обычно к непроникающим (Ь-, 2р-, Зё-). [c.70]

Большое распространение получил компромиссный полу-локализованный подход, основой к-рого является метод возмущений (см. Возмущений теория). Молекулу рассматривают как классич. систему с локализованными связями и применяют ур-ние 5. Однако для отдельных групп или фрагментов учитывают орбитальные взаимод. (квантовомех. конформац. эффект), энергия к-рых рассматривается как дополнит, член в ур-нии 5. Напр., при перекрывании двух заполненных орбиталей неподеленных электронных пар л, и 2 (рис., а) образуются связывающая ( 1 -I- Лз) и разрыхляющая (и, - Яз) комбинации 1 с суммарным заселением четырьмя электронами. С учетом интегралов перекрывания верх, уровень более дестабилизирован, чем нижний стабилизирован ( 1 > ). Это взаимод. через пространство объясняет дополнит, дестабилизацию гош-конформеров этановых фрагментов, замещенных в положениях 1 и 2 объемистыми атомами низших периодов Вг, 5, 8е и т. п. (эффект хоккейных клюшек ). [c.460]

Удлинение алкильной группы оказывает небольшое влияние на полную электронную заселенность области между атомами кислорода (Мо-о)1 на энергии верхних] заполненных орбиталей (ВЗО) и нижних вакантных орбиталей (НВО). Индексы реакционной способности к нуклеофильным (Л нф) и электрофильным (Л эф) реагентам изменяются в соответствии с а -индукционными константами Тафта. Алкил-пероксиды обладают меньшей реакционной способностью к этим реагентам, чем гидро- и ацилпероксиды [41—44]. [c.177]

У лантаноидов (Ьп) постепенно заполняется 4/-подуровень, а у актиноидов — 5/-подуровень. Энергии пй- и (п—1) -орби-талей очень близки и зависят от степенп заселенности этих орбиталей (рис. 16.1). Поэтому заполнение электронами этих [c.539]

Каждой строчке (111.25) соответствует определенная /-я МО, а каждый из коэффициентов сц определяет в ней долю участия /-й АО. Располагая энергии е, по возрастающей величине и распределяя по ним электроны в соответствии с принципом Паули, мы найдем заселенности уровней уи которые равны либо 2 (полностью заполненная орбиталь), либо 1 (наполовину заполненная МО), либо О (незанятая МО). С учетом этих данных можно найти заряды на атомах отдельно для орбиталей 8, р, й и т. д. Для этого можно использовать определение Маликена [92], в котором заряд на атоме считается пропорциональным сумме квадратов — вероятностей найти электрон в данном атомном состоянии, плюс половина облака перекрывания с соседними атомами ij, ihrSjh В единицах заряда электрона имеем [c.80]

Связь в ферроцене можно рассмотреть с позиций упрощенной теории молекулярных орбиталей [80]. Каждое циклопента-диенильное кольцо имеет пять молекулярных орбиталей три заполненные связывающие орбитали и две вакантные разрыхляющие орбитали (разд. 2.9). Внешняя электронная оболочка атома железа состоит из девяти атомных орбиталей одной 45-, трех 4р- и пяти Зс(-орбиталей. Шесть заселенных орбиталей двух циклопентадиенильных колец перекрываются с одной з-, тремя р- и двумя -орбиталями атома железа, давая двенадцать новых орбиталей, из которых шесть являются связывающими и образуют две тройные связи кольцо—металл. Дополнительное связывание возникает в результате перекрывания вакантных разрыхляющих орбиталей колец с остальными заселенными -орбиталями железа. Таким образом, на девяти орбиталях расположено 18 электронов (можно считать, что 10 электронов дают два кольца, а 8 — атом железа в нулевом окислительном состоянии) шесть орбиталей — сильно связывающие, а три — слабо связывающие или несвязывающие. [c.72]

Тот факт, что согласующиеся результаты можно получить просто изменением калибровки Уолкера и других, по-видимому, подтверждает, что вклад в изомерный сдвиг от связей в высокоспиновых комплексах обусловлен главным образом заселенностью 4х-орбиталей. Это означает, что связывание с заполненными орбиталями лигандов не изменяет величины экранирования Зя-элек-тронов 3 -электронами по сравнению с наблюдавшимся в свободном ионе. Для интерпретации этих результатов удобно воспользоваться нефелоауксетическим эффектом. Из-за расширения Зй-орбиталей вследствие образования связей средний радиус 3 -оболочки возрастает. Увеличение Зс -экранирования из-за повышения З -плотности может компенсироваться благодаря расширению З -оболочки. [c.141]

При обсуждении э.пектронного строения многоэлектронного атома следует исходить из наличия у него ядра и соответствующего числа электронов, Будем предполагать, что допустимые электронные орбитали, если и не точно идентичны орбиталям атома водорода, то представляют собой нечто подобное им-так называемые водородоподобные орбитали. Тогда можно мысленно построить многоэлектронный атом, последовательно помещая на эти орбитали по одному электрону, причем процесс заселения следует начинать с наиболее низких по энергии орбиталей. Таким образом мы построим модель атома в его основном состоянии, т. е. в состоянии с низшей электронной энергией. Такой способ мысленного построения многоэлектронного атома впервые применил Вольфганг Паули (1900-1958), который назвал описанный процесс принципом заполнения. По существу, однако, процесс мысленного построения атома основывается на трех принципах. [c.386]

В указанной последовательности заселения орбиталей наблюдаются две аномалии. Полузаполненная и полностью заполненная конфигурации особенно устойчивы, поэтому атомы хрома, Сг, и меди, Си, имеют только по одному 4х-электрону. [c.397]

Согласно диаграмме энергетических уровней, изображенной на рис. 9-2, б5-орбиталь более устойчива, чем 5 -орбиталь, что не удивительно, поскольку аналогичное явление наблюдается в предыдущих периодах. Однако 4/-орбитали обычно также устойчивее, чем 5 -орбитали, хотя различие между ними по энергии невелико и имеются исключения. Идеализированная схема заселения орбиталей у элементов шестого периода такова сначала происходит заселение 6.s-opбитaли у цезия, Сз, и бария, Ва, затем заселяются глубоко погруженные в обшее атомное электронное облако 4/-орбитали у 14 внутренних переходных элементов от лантана, Ьа, до иттербия, УЬ. Как показано на рис. 9-3, имеются незначительные отклонения от этой схемы. Наиболее важным из них является то, что после Ва новый электрон у Ьа поступает на 5с/-орбиталь, а не на 4/-орбиталь. Поэтому лантан в сущности должен характеризоваться скорее как переходный, а не как внутренний переходный металл. Однако имеет больше смысла запомнить идеализированную схему заполнения, чем концентрировать внимание на отдельных исключениях из нее. [c.398]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология