По какому признаку элементы подразделяется на электронные семейства ? Напишите электронные формулы атомов любых двух элементов пятого периода, принадлежащих к разным электронным…
По какому признаку элементы подразделяется на электронные семейства ? Напишите электронные формулы атомов любых двух элементов пятого периода, принадлежащих к разным электронным семействам. Какие электронные этих элементов являются валентными? Какой подуровень заполняется раньше:5s или 4d? Почему?
Объяснение принципа Ауфбау и семейств электронов
Я рассматриваю принцип Ауфбау, согласно которому подуровень 5s имеет более низкую энергию, чем 4d, то есть 5s заполняется первым. Правило n+l это подтверждает: для 5s n+l=5, а для 4d n+l=6, поэтому сначала заполняется подуровень с меньшим значением n+l. Если спрашивают, как элементы классифицируются по электронным семействам, то это определяется подуровнем, на который попадает последний электрон: s, p, d или f. Для пятого периода я выберу рубидий (Rb, Z=37) как s-элемент и йод (I, Z=53) как p-элемент.
Анализ электронных конфигураций
Я рассматриваю энергетические уровни и электронную конфигурацию элемента. Обозначение [Kr] включает 4s² 3d⁶ 4p⁶, что приводит к другим конфигурациям, например [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵. Важно соблюдать последовательность при записи этих конфигураций; я помню, что согласно принципу Ауфбау подуровень 5s заполняется раньше 4d. Например, у Rb валентный электрон находится на 5s¹, а у йода валентные электроны — на 5s² 5p⁵.
Уточнение понятия валентных электронов
Я мог бы выбрать d-элемент, чтобы показать, что валентность включает электроны ns и (n-1)d, но, возможно, это не обязательно. Вопрос просит привести два разных семейства, сосредоточившись на их валентных электронах. Rb и йод — простые примеры, хотя я хочу уточнить, что для p-элементов валентные электроны определяются электронами внешнего слоя. В целом «валентные электроны могут участвовать в образовании связей: у s- и p-элементов они находятся на самом внешнем энергетическом уровне». Следует отметить, что подуровень 5s заполняется раньше 4d.
Анализ электронных конфигураций
Мне нужно начать с порядка заполнения электронных конфигураций, упомянув, что 5s заполняется раньше 4d. Хотя в реальных атомах могут встречаться исключения, возможно, нет необходимости подробно их рассматривать. Полезно сослаться на стандартные правила заполнения и электронные семейства, определяемые строением их внешнего энергетического уровня. В качестве понятного примера я выберу рубидий и йод, чтобы показать разные электронные семейства в пятом периоде. Rb имеет конфигурацию [Kr]5s1, а I — [Kr]4d10 5s2 5p5 — это определённо разные семейства!
Определение валентных электронов
Мне нужно уточнить, что валентные электроны йода — это 5s2 5p5. Для рубидия валентный электрон — 5s1. Я могу объяснить, что в школьной классификации элементов главных подгрупп электроны 4d10 у йода не считаются валентными электронами, несмотря на то что они находятся на d-подуровне.
В кратком ответе на русском языке я могу упомянуть, что элементы классифицируют на s-, p-, d- и f-семейства в зависимости от того, какой подуровень заполняется последним. Например, Rb: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹ = [Kr]5s¹; валентная конфигурация — 5s¹.
Краткий ответ.
Элементы делят на \(s\)-, \(p\)-, \(d\)- и \(f\)-семейства по тому, какой подуровень заполняется последним — куда попадает дифференцирующий электрон.
Пример элементов 5-го периода
Возьмём рубидий \( \mathrm{Rb} \) и йод \( \mathrm{I} \).
1. Рубидий \( \mathrm{Rb} \), \(Z=37\) — \(s\)-элемент:
\[ \mathrm{Rb}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^1 \]
или
\[ \mathrm{Rb}: [\mathrm{Kr}]5s^1 \]
Валентный электрон — \(5s^1\).
2. Йод \( \mathrm{I} \), \(Z=53\) — \(p\)-элемент:
\[ \mathrm{I}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^2\,4d^{10}\,5p^5 \]
или
\[ \mathrm{I}: [\mathrm{Kr}]5s^2\,4d^{10}\,5p^5 \]
Валентные электроны йода:
\[ 5s^2\,5p^5 \]
Всего \(7\) валентных электронов. Подуровень \(4d^{10}\) относится к внутреннему уровню.
Какой подуровень заполняется раньше?
Раньше заполняется подуровень \(5s\), затем \(4d\).
По правилу Клечковского сравним сумму \(n+l\):
\[ 5s: n+l=5+0=5 \]
\[ 4d: n+l=4+2=6 \]
Сначала заполняется подуровень с меньшим значением \(n+l\), поэтому:
\[ \boxed{5s \text{ заполняется раньше, чем }4d} \]
Проверка: у рубидия последний электрон находится на \(5s\)-подуровне, значит это \(s\)-элемент; у йода — на \(5p\)-подуровне, значит это \(p\)-элемент.
