Что такое неспаренные элементы

Атомы и электроны

Атомно-молекулярное учение

Описываемая модель атома называется «планетарной» и была предложена в 1913 году великими физиками: Нильсом Бором и Эрнестом Резерфордом

Запомните, что в невозбужденном состоянии атом содержит одинаковое число электронов и протонов. Так у кальция (порядковый номер 20) в ядре находится 20 протонов, а вокруг ядра на электронных орбиталях 20 электронов.

Я еще раз подчеркну эту важную деталь. На данном этапе будет отлично, если вы запомните простое правило: порядковый номер элемента = числу электронов. Это наиболее важно для практического применения и изучения следующей темы.

Электронная конфигурация атома

Электроны атома находятся в непрерывном движении вокруг ядра. Энергия электронов отличается друг от друга, в соответствии с этим электроны занимают различные энергетические уровни.

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (2s 2 ) и p-подуровня: трех «p» ячеек (2p 6 ), на которых помещается 6 электронов

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (3s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (3p 6 ) и d-подуровня: пяти «d» ячеек (3d 10 ), в которых помещается 10 электронов

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (4s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (4p 6 ), d-подуровня: пяти «d» ячеек (4d 10 ) и f-подуровня: семи «f» ячеек (4f 14 ), на которых помещается 14 электронов

Зная теорию об энергетических уровнях и порядковый номер элемента из таблицы Менделеева, вы должны расположить определенное число электронов, начиная от уровня с наименьшей энергией и заканчивая к уровнем с наибольшей. Чуть ниже вы увидите несколько примеров, а также узнаете об исключении, которое только подтверждает данные правила.

Подуровни: «s», «p» и «d», которые мы только что обсудили, имеют в определенную конфигурацию в пространстве. По этим подуровням, или атомным орбиталям, движутся электроны, создавая определенный «рисунок».

Правила заполнения электронных орбиталей и примеры

Должно быть, вы обратили внимание на некоторое несоответствие: после 3p подуровня следует переход к 4s, хотя логично было бы заполнить до конца 4s подуровень. Однако природа распорядилась иначе.

Запомните, что, только заполнив 4s подуровень двумя электронами, можно переходить к 3d подуровню.

Теперь мы располагаем указанное количество электронов на энергетических уровнях, руководствуясь правилами заполнения.

Обращаю ваше особе внимание: на 2p-подуровне углерода мы расположили 2 электрона в разные ячейки, следуя одному из правил. А на 3p-подуровне у серы электронов оказалось много, поэтому сначала мы расположили 3 электрона по отдельным ячейкам, а оставшимся одним электроном дополнили первую ячейку.

Внешний уровень и валентные электроны

Тренировка

Потренируйтесь и сами составьте электронную конфигурацию для магния и скандия. Определите число электронов на внешнем (валентном) уровне и число неспаренных электронов. Ниже будет дано наглядное объяснение этой задаче.

Источник

Разница между парными и неспаренными электронами

Парные электроны в атоме встречаются как пары на орбитали, но неспаренные электроны не встречаются как электронные пары или пары. В ключевое отличие между парными и неспаренными электронами заключаетс

Содержание:

Парные электроны в атоме встречаются как пары на орбитали, но неспаренные электроны не встречаются как электронные пары или пары. В ключевое отличие между парными и неспаренными электронами заключается в том, что парные электроны вызывают диамагнетизм атомов, тогда как неспаренные электроны вызывают парамагнетизм или ферромагнетизм в атомах.

Что такое парные электроны?

Более того, если мы рассмотрим магнитные свойства химического элемента, то можно выделить три основных типа магнетизма: диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные элементы. Этот магнетизм в основном зависит от количества неспаренных электронов. Следовательно, спаренные электроны не вносят вклада в магнетизм. Тогда мы можем назвать химические элементы, у которых все электроны спарены, как диамагнитные химические элементы; диамагнетизм означает, что он не притягивается к магнитному полю.

Что такое неспаренные электроны?

Парамагнитные материалы имеют мало неспаренных электронов, в то время как ферромагнитные материалы имеют больше неспаренных электронов; таким образом, ферромагнитные материалы притягиваются к магнитному полю в большей степени, чем парамагнитные материалы. Когда атом или молекула имеет этот тип электронов, мы называем это свободным радикалом. Химические элементы, содержащие эти электроны, обладают высокой реакционной способностью. Это потому, что они стремятся спарить все свои электроны, чтобы стать стабильными; наличие неспаренного электрона нестабильно.

В чем разница между парными и неспаренными электронами?

Электроны находятся на атомных орбиталях. Они свободно перемещаются вокруг ядра атома. Эти электроны могут быть двух типов: спаренные или неспаренные. Разница между парными и неспаренными электронами состоит в том, что спаренные электроны вызывают диамагнетизм атомов, тогда как неспаренные электроны вызывают парамагнетизм или ферромагнетизм в атомах.

Источник

Электронная конфигурация атомов и ионов. Основное и возбужденное состояние атомов

Содержание:

Электронная конфигурация атомов

Записать распределение электронов по энергетическим уровням можно несколькими способами.

Запись по электронным оболочкам (схема электронного строения)

Показывает заряд ядра и количество электронов на каждом энергетическом уровне.

Легче всего начинать с неё, потому что она показывает структуру атома «крупным планом».

Запись с обозначением энергетических уровней и подуровней

Каждая орбиталь обозначается квадратной ячейкой. Электрон обозначается стрелкой. Различное направление стрелок указывает на противоположные спины.Под ячейкой подписывают номер энергетического уровня, буквенное обозначение орбитали и количество электронов на ней.

Буквенно-числовое обозначение такого «адреса» электрона – это электронная формула. Электронная конфигурация – это электронная формула, которая показывает распределение электронов по энергетическим уровням.

Электронная конфигурация атомов 1 и 2 периодов

Электронная конфигурация атомов 3 периода

Электронная конфигурация атомов 4 периода

Заполнение орбиталей атомов 4 периода имеет свои особенности.

На движение электрона влияют поле ядра и поле других электронов. Поэтому в атомах с большим количеством электронов энергия электрона определяется главным и орбитальным квантовыми числами.

Здесь уже надо смотреть на сумму обоих квантовых чисел (n+l). Если для двух подуровней эта сумма равна: 3d, 4p, 5s (n+l=5), то сначала заполняются уровни с меньшими значениями n. То есть последовательность заполнения будет следующей: 3d – 4p – 5s.

Поэтому в 4 периоде сначала заполняется подуровень 4s, а потом подуровень 3d.

Есть ещё одна особенность, которая появляется в 4 периоде. Хром и медь имеют на 4s-орбитали по одному электрону. Всё дело в заполнении d-оболочек. Полузаполненные или заполненные d-оболочки устойчивее частично заполненных. В атоме хрома на каждой из 5 3d-орбиталей есть по одному электрону. В атоме меди на каждой на каждой 3d-орбитали есть по два электрона.

Алгоритм записи электронной конфигурации атома

Электронная конфигурация ионов

Электронная конфигурация ионов составляется по тем же принципам. Нужно учитывать изменения количества электронов на внешнем энергетическом уровне.

Атом электронейтрален, то есть сколько протонов ядре, столько же электронов в атоме. Если атом принимает электроны, он становится отрицательно заряженным ионом (анионом), если отдаёт электроны – положительно заряженным ионом (катионом).

Атому легче всего отдать электроны внешнего энергетического уровня, «чужие» электроны он тоже примет на внешний энергетический уровень. На внешнем энергетическом уровне не может находиться более 8 электронов. Теория «октета» была предложена в 1916 году Гилбертом Ньютоном Льюисом и Вальтером Косселем

Атом «стремится» добрать электроны на внешний уровень или избавиться от них, поэтому и становится ионом. Полное заполнение s- и p-подуровней внешнего уровня придаёт атому стабильность. Только атом гелия имеет на единственном внешнем энергетическом уровне 2 электрона, а не 8, потому что первый энергетический уровень состоит только из одной s-орбитали.

Количество электронов на внешнем энергетическом уровне определяется по таблице Менделеева. У элементов главных подгрупп номер группы – это и есть количество электронов на внешнем уровне. У элементов побочных подгрупп количество электронов на внешнем уровне не больше двух.

Основное и возбуждённое состояния атома

На первый взгляд кажется, что атом хлора может образовывать только одну связь и соединения одного типа – например, хлориды. Но откуда берутся хлорная, хлорноватая, хлористая и хлорноватистая кислоты?

Дело в том, что атом можно перевести из основного состояния в возбуждённое.

Основное состояние – это состояние атома с наименьшей энергией. Атом обладает наименьшей энергией в основном состоянии. Но если ему передать дополнительную энергию, он перейдёт в возбуждённое состояние. Электроны перейдут на уровень или подуровень с большей энергией.

Сначала разрываются электронные пары на 3p-подуровне, электроны переходят на 3d-подуровень. Если атом хлора получит ещё больше энергии, спаренный электрон покинет даже 3s-орбиталь и перейдёт на 3d-подуровень.

Благодаря этому атом хлора может образовывать больше химических связей. Затраты энергии, потраченные на распаривание электронов, окупаются при образовании новых химических связей.

Но в возбуждённое состояние могут перейти атомы, у которых есть неспаренные электроны и свободные орбитали. Длится возбуждённое состояние недолго: атом отдаст энергию и вернётся в основное состояние. Хотя если сообщить атому слишком много энергии, электрон покинет его и атом станет ионом.

Источник

Что такое неспаренные элементы

Определите, какие элементы имеют в основном состоянии одинаковое количество неспаренных электронов. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Для выполнения заданий 1–3 используйте следующий ряд химических элементов:

Ответом в заданиях 1–3 является последовательность цифр, под которыми указаны химические элементы в данном ряду.

Из указанных в ряду химических элементов выберите три р−элемента. Расположите выбранные элементы в порядке увеличения их валентности в летучих водородных соединениях. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов в нужной последовательности.

Из перечня элементов p−элементами являются кремний, кислород, азот. Валентность химических элементов в их летучих водородных соединениях увеличивается при движении справа налево по периоду. Тогда последовательность химических элементов в порядке увеличения их валентности в летучих водородных соединениях следующая: кремний.

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые имеют одинаковую разность между значениями их высшей и низшей степеней окисления. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

1) У хрома наивысшая степень окисления равна +6, а наименьшая 0. Разность равна 6.

2) У кремния наивысшая +4, а наименьшая −4. Разность равна 8.

3) У скандия наивысшая +3, а наименьшая 0. Разность равна 3.

4) У кислорода наивысшая +2, а наименьшая −2. Разность равна 4.

5) У азота наивысшая +5, а наименьшая −3. Разность равна 8.

Выпишем валентные электроны в атоме каждого из элементов:

Чтобы определить, сколько неспаренных электронов в основном состоянии имеет элемент, нужно знать как заполняются электронные слои. Если одну орбиталь занимает один электрон, то он называется неспаренным, а если на одной орбитали два электрона, то их называют спаренными.

Рассмотрим элементы, находящиеся в главных кремний, кислород, азот. На p-3 орбитали, на одной орбитали располагается два электрона, всего 6 электронов на подуровне: электроны вначале заполняют каждую из орбиталей по одному. Соответственно, у 3 неспаренных электрона, у кремния и 2 неспаренных электрона.

Источник

Что такое неспаренные элементы

Определите, атомы каких двух из указанных элементов имеют в основном состоянии один неспаренный электрон. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Для выполнения заданий 1–3 используйте следующий ряд химических элементов:

Ответом в заданиях 1–3 является последовательность цифр, под которыми указаны химические элементы в данном ряду.

Выберите три элемента, которые в Периодической системе находятся в одном периоде, и расположите эти элементы в порядке уменьшения элекроотрицательности. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов в нужной последовательности.

Элементы находятся во 2-ом периоде, — в 3-ем. Таким образом, нужные элементы — это . Известно, что уменьшение электроотрицательности идет вниз по группе и влево по периоду, поэтому последовательность этих атомов в порядке уменьшения электроотрицательности выглядит как → → .

Выберите два элемента, которые в соединениях могут иметь степень окисления –1. Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.

Металлы не проявляют отрицательную степень окисления, поэтому их можно исключить из данного списка. Остаются кремний, хлор и кислород.

Кремний в соединениях имеет степени окисления: −4; 0; +2; +4.

Хлор : −1; 0; +1; +2; +3; +4; +5; +6; +7.

Кислород : −2; −1; 0; +1; +2.

1. Литий имеет конфигурацию . На подуровне, где максимум может быть 2 электрона, у него только 1, он же как раз неспаренный.

2. Кремний имеет конфигурацию . На подуровне, где должно быть 6 электронов, т. е. 3 электронные пары, только 2 электрона, оба по правилу Хунда неспарены.

3. Бериллий имеет конфигурацию . На орбитали все электроны спарены, на орбитали их нет.

4. Хлор имеет конфигурацию . На подуровне, где должно быть 6 электронов, т. е. 3 электронные пары, только 5 электронов, а значит 4 из низ спарены в 2 электронные пары, а один неспарен.

5. Кислород имеет конфигурацию . На подуровне, где должно быть 6 электронов, т. е. 3 электронные пары, только 4 электрона, по правилу Хунда 2 из них неспарены.

Источник