Электро́нная конфигура́ция — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.
Электронные атомные и молекулярные орбитали
Электронная конфигурация обычно записывается для атомов в их основном состоянии. Для определения электронной конфигурации элемента существуют следующие правила:
Принцип заполнения. Согласно принципу заполнения, электроны в основном состоянии атома заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.
Принцип запрета Паули. Согласно этому принципу, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа).
Правило Хунда. Согласно этому правилу, заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заполнение орбиталей парами электронов с противоположными спинами.
С точки зрения квантовой механики электронная конфигурация — это полный перечень одноэлектронных волновых функций, из которых с достаточной степенью точности можно составить полную волновую функцию атома (в приближении самосогласованного поля).
Если говорить в общем, атом, как составную систему, можно полностью описать только полной волновой функцией. Однако такое описание практически невозможно для атомов сложнее атома водорода — самого простого из всех атомов химических элементов. Удобное приближённое описание — метод самосогласованного поля. В этом методе вводится понятие о волновой функции каждого электрона. Волновая функция всей системы записывается как надлежащим образом симметризованное произведение одноэлектронных волновых функций. При вычислении волновой функции каждого электрона поле всех остальных электронов учитывается как внешний потенциал, зависящий в свою очередь от волновых функций этих остальных электронов.
В результате применения метода самосогласованного поля получается сложная система нелинейных интегродифференциальных уравнений, которая всё ещё сложна для решения. Однако уравнения самосогласованного поля имеют вращательную симметрию исходной задачи (то есть они сферически симметричны). Это позволяет полностью классифицировать одноэлектронные волновые функции, из которых составляется полная волновая функция атома.
Для начала, как в любом центрально симметричном потенциале, волновую функцию в самосогласованном поле можно охарактеризовать квантовым числом полного углового момента {\displaystyle l}l и квантовым числом проекции углового момента на какую-нибудь ось {\displaystyle m}m. Волновые функции с разными значениями {\displaystyle m}m соответствуют одному и тому же уровню энергии, т. е. вырождены. Также одному уровню энергии соответствуют состояния с разной проекцией спина электрона на какую-либо ось. Всего для данного уровня энергии {\displaystyle 2(2l+1)}2(2l+1) волновых функций. Далее, при данном значении углового момента можно перенумеровать уровни энергии. По аналогии с атомом водорода принято нумеровать уровни энергии для данного {\displaystyle l}l начиная с {\displaystyle n=l+1}n=l+1. Полный перечень квантовых чисел одноэлектронных волновых функций, из которых можно составить волновую функцию атома, и называется электронной конфигурацией. Поскольку всё вырождено по квантовому числу {\displaystyle m}m и по спину, достаточно только указывать полное количество электронов, находящихся в состоянии с данными {\displaystyle n}n, {\displaystyle l}l.
2KBr + Cl₂ = 2KCl + Br₂ 2K⁺ + 2Br⁻ + Cl₂⁰ = 2K⁺ + 2Cl⁻ + Br₂⁰ Цвет раствора в результате реакции изменился на желтый 2KI + Cl₂ = 2KCl + I₂ 2K⁺ + 2I⁻ + Cl₂⁰ = 2K⁺ + 2Cl⁻ + I₂⁰ Цвет раствора интенсивно изменился на темнокоричневый Вывод: Хлор вытесняет бром и йод из их галогенидов 2KI + Br₂ = 2KBr + I₂ 2K⁺ + 2I⁻ + Br₂⁰ = 2K⁺ + 2Br⁻ + I₂⁰ Цвет раствора изменился на темнокоричневый. Вывод: бром вытесняет йод из йодидов. Можно сделать общий вывод, что вытеснительная активность галогенов пропорциональна их окислительно-восстановительным потенциалам. Чем выше ОВП, тем выше активность галогена. Активность галогенов в ряду слева направо уменьшается: Cl₂ ⇒ Br₂ ⇒ ,I₂
1) Напишите уравнения реакций, с которых можно получить: а) медь из карбоната гидроксомеди (II); б) цинк из сульфида цинка; в) железо из дисульфида железа (II); г) натрий из хлорида натрия; д) натрий из гидроксида натрия.
2)Навеску некоторого металла массой 11,2 г растворили в избытке соляной кислоты. В результате выделился водород объемом 4,48 л (н. у.) и образовался дихлорид металла. О каком металле идет речь?
3) Навеску некоторого металла массой 12,0 г растворили в избытке соляной кислоты. В реакции выделился водород объемом 11,2л (н. у.) и образовался сульфат металла, в котором степень окисления металла равна +2. О каком металле идет речь?
4)Навеску некоторого металла массой 14 г сожгли в хлоре. В результате образовался трихлорид этого металла массой 35,3 г. О каком металле идет речь? Что вы знаете об истории открытия этого металла? 5) Для утилизации 7,8 г некоторого щелочного металла провели его взаимодействие с водой. Для нейтрализации образовавшейся щелочи был затрачен 1 0 %-й раствор азотной кислоты массой 126 г. О каком щелочном металле идет речь? Найдите объем такой порции щелочного металла. Какие меры предосторожности надо соблюдать при выполнении такого опыта? Как правильно утилизировать щелочные металлы? 6). Пластинку из железа массой т 1 г опустили в раствор сульфата меди (II). Через некоторое время пластинку вынули, высушили и взвесили. Ее масса оказалась равной т 2 г. Вычислите массу железа, перешедшего в раствор, и массу меди, осевшей на пластинке", если значения m , и m 2 соответственно равны: а) 10,0 г и 10,8 г; б) 20 г и 22 г; в) 1 2 г и 1 3 г; г)"50 г и 54 г.
Электро́нная конфигура́ция — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.
Электронные атомные и молекулярные орбитали
Электронная конфигурация обычно записывается для атомов в их основном состоянии. Для определения электронной конфигурации элемента существуют следующие правила:
Принцип заполнения. Согласно принципу заполнения, электроны в основном состоянии атома заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.
Принцип запрета Паули. Согласно этому принципу, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа).
Правило Хунда. Согласно этому правилу, заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заполнение орбиталей парами электронов с противоположными спинами.
С точки зрения квантовой механики электронная конфигурация — это полный перечень одноэлектронных волновых функций, из которых с достаточной степенью точности можно составить полную волновую функцию атома (в приближении самосогласованного поля).
Если говорить в общем, атом, как составную систему, можно полностью описать только полной волновой функцией. Однако такое описание практически невозможно для атомов сложнее атома водорода — самого простого из всех атомов химических элементов. Удобное приближённое описание — метод самосогласованного поля. В этом методе вводится понятие о волновой функции каждого электрона. Волновая функция всей системы записывается как надлежащим образом симметризованное произведение одноэлектронных волновых функций. При вычислении волновой функции каждого электрона поле всех остальных электронов учитывается как внешний потенциал, зависящий в свою очередь от волновых функций этих остальных электронов.
В результате применения метода самосогласованного поля получается сложная система нелинейных интегродифференциальных уравнений, которая всё ещё сложна для решения. Однако уравнения самосогласованного поля имеют вращательную симметрию исходной задачи (то есть они сферически симметричны). Это позволяет полностью классифицировать одноэлектронные волновые функции, из которых составляется полная волновая функция атома.
Для начала, как в любом центрально симметричном потенциале, волновую функцию в самосогласованном поле можно охарактеризовать квантовым числом полного углового момента {\displaystyle l}l и квантовым числом проекции углового момента на какую-нибудь ось {\displaystyle m}m. Волновые функции с разными значениями {\displaystyle m}m соответствуют одному и тому же уровню энергии, т. е. вырождены. Также одному уровню энергии соответствуют состояния с разной проекцией спина электрона на какую-либо ось. Всего для данного уровня энергии {\displaystyle 2(2l+1)}2(2l+1) волновых функций. Далее, при данном значении углового момента можно перенумеровать уровни энергии. По аналогии с атомом водорода принято нумеровать уровни энергии для данного {\displaystyle l}l начиная с {\displaystyle n=l+1}n=l+1. Полный перечень квантовых чисел одноэлектронных волновых функций, из которых можно составить волновую функцию атома, и называется электронной конфигурацией. Поскольку всё вырождено по квантовому числу {\displaystyle m}m и по спину, достаточно только указывать полное количество электронов, находящихся в состоянии с данными {\displaystyle n}n, {\displaystyle l}l.