Строенрие атомов. Принцип Паули и Правило Хунда. Третий потенциал ионизации атома лития. Энергия ионизации атома кислорода

Почему энергия ионизации атома кислорода меньше чем азота ?

4)  Рассчитайте третий потенциал ионизации атома лития

5)  Какие степени окисления можно предсказать для атомов с валентной электронной конфигурацией 2s²2p⁵

Выполнил:

.

гр. 5513

Преподаватель:

г. Санкт-Петербург

2009 г.

(1.1) Сформулируйте Принцип  Паули и Правило Хунда .

Согласно расчетам, электрон движется не по какой-то определенной траектории, а может находиться в любой части околоядерного пространства - т.е. можно говорить лишь о вероятности (возможности) его нахождения на определенном расстоянии от ядра. Электроны в атоме занимают самые энергетически выгодные атомные орбитали (орбитали с минимальной энергией), образуя электронные облака определенной формы.

В случае S-орбитали электронное облако сферическое                 В случае P-орбитали облако гантелеобразная

 Внутри атомных орбиталей вероятность нахождения электронов велика; иными словами, имеется высокая электронная плотность. Пространство вне объема орбиталей соответствует малой электронной плотности.

Принцип Паули:

“ На любой орбитали может находиться не более двух электронов, причем с противоположно направленными спинами (спин – особое свойство электрона, не имеющее аналогов в макромире, которое упрощенно можно представить как вращение электрона вокруг собственной оси).“

правило Хунда:

“ Вырожденные (с одинаковой энергией) орбитали заполняются одиночными электронами с одинаково направленными спинами, лишь после этого идет заполнение вырожденных орбиталей электронами с противоположно направленными спинами согласно принципу Паули.!”

Правило Минимума Энергии:

Электроны заселяют атомные орбитали, начиная с подуровня с меньшей энергией.

1s  <  2s  <  2p  < 3s <  3p  <  4s  ≤  3d  < 4p  <  5s

(1.2)  Приведите примеры.

(2)  Какое максимальное число электронов ,у атома в электронном слое характерезуемом n=5 ?

Максимальное число электронов на слое можно найти с помощью формулы

 N=2n²

N-число электронов на слое,                                                n-номер слоя.

Таким Образом при номере слоя n=5 ,      N = 2*5² = 50

(3)   Почему энергия ионизации атома кислорода меньше чем азота ?

Энергиея ионизации атома - I

Это количество энергии, необходимое для отрыва электрона от невозбужденного атома  выражается в кДж∙моль^–1 или эВ∙атом^–1. потенциал ионизации     E = e^-·I.

Э⁺ – e^– = Э⁺, ΔH = I₁ – первый потенциал ионизации;

Э – e^– = Э²⁺, ΔH = I₂ – второй потенциал ионизации и т.д. I₁ < I₂ < I₃ < I₄...

Чем больше электронов на внешнем электронном слое, тем больше энергия ионизации.

С увеличением радиуса атома энергия ионизации уменьшается.

Этим объясняется уменьшение металлических свойств в периодах слева направо и увеличение металлических свойств в группах сверху вниз.

Кислород   ₈O  1s²[↑↓]       2s² [↑↓] 2p⁴[↑↓][↑  ][↑  ] 

Азот          ₇N   1s²[↑↓]      2s² [↑↓] 2p³[↑ ][↑  ][↑  ]      

Во-первых Азот(₇N) в периодической таблице Менделеева находится левее кислорода(₈O ) следовательно радиус атома как и заряд увеличивается , а энергия ионизации уменьшается.

Во-вторых  Энергия ионизации изменяется периодически по мере заполнения электронами оболочек атомов (рис. 2.4).

I₁ максимален у элементов с полностью заполненными валентными оболочками (у благородных газов), при переходе к следующему периоду I₁ резко понижается – он минимален у щелочных металлов.

Энергия связи электрона с ядром пропорциональна Z и обратно пропорциональна среднему (орбитальному) радиусу оболочки. Атомные радиусы d- и f-элементов с ростом Z в периоде уменьшается незначительно по сравнению с s- и p-элементами, поэтому их потенциалы ионизации растут также незначительно.

В главных подгруппах потенциалы ионизации с ростом Z уменьшаются вследствие увеличения числа электронных подоболочек и экранирования заряда ядра электронами внутренних подоболочек.

В побочных подгруппах d-электроны экранируются не только электронами заполненных оболочек, но и внешними s-электронами. Поэтому потенциал ионизации d-элементов с ростом Z в подгруппе увеличивается, хотя и незначительно

 (4)   Рассчитайте третий потенциал ионизации атома лития

Энергия ионизации – минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из нейтрального несвязанного (газофазного) атома, находящегося в основном состоянии. Значение E_и всегда является положительным. Например, энергия ионизации атома водорода

Н (г.) = Н⁺ (г.) + e, равная +1312,1 кДж/моль, относится к переходу с 1s-атомной орбитали (АО) на АО с n = , которой отвечает E = 0.

 (5)  Какие степени окисления для атомов с валентной электронной