ответ: последовательность заполнения электронами уровней, подуровней, орбиталей в многоэлектронных атомах определяют:
1. принцип наименьшей энергии;
2. правило клечковского;
3. принцип запрета паули;
4. правило гунда.
принцип наименьшей энергии: максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.
следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.
вмногоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.
порядок возрастания энергии атомных орбиталей в сложных атомах описывается правилом клечковского: при увеличении заряда ядра атома заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l), а при равных значениях суммы (n+l) – в порядке возрастания n.
соответственно этому правилу подуровни выстраиваются в следующий ряд (рис. 2.4.): 1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s≈3d< 4p< 5s≈4d< 5p< 6s≈4f≈5d< 6p< 7s≈5f≈6d.
исключение составляют d и f – элементы с полностью и наполовину заполненными подуровнями, у которых наблюдается так называемый провал электронов, например: cu, ag, cr, mo, pd, pt (это явление будет рассмотрено позднее).
принцип запрета паулигласит: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел.
согласно этому принципу, на одной орбитали, характеризуемой определенными значениями трех квантовых чисел n, l и ml, могут находиться только два электрона, отличающихся значением спинового квантового числа ms, а именно ms=+ и ms= –, т. е. спины которых противоположно направлены. это можно символически представить следующей схемой .
заполнение и не допускается.
принцип запрета паули определяет электронную емкость энергетических уровней и подуровней. на s – подуровне (одна орбиталь) может быть лишь два электрона, на p – подуровне (три орбитали) – шесть, на d подуровне (пять орбиталей) – десять, на f – подуровне (семь орбиталей) – четырнадцать электронов. вообще, максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом l равно 2(2l+1). поскольку число орбиталей данного энергетического уровня равно n2, емкость энергетического уровня составляет 2n2 электронов, где n – соответствующее значение главного квантового числа.
правило гунда: устойчивому (невозбужденному) состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спинового числа их (│∑ms│) максимально.
другими словами: заполнение орбиталей одного подуровня в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. после того как одиночные электроны займут все орбитали в данном подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.
ответ:Газы в лабораторных условиях собирают двумя методами: вытеснением воздуха и вытеснением воды. Вытеснением воздуха собирают газы, не взаимодействующие с компонентами воздуха. Вытеснением воды - газы, не реагирующие с водой или плохо в ней растворимые.
Для каждого газа определяют плотность по воздуху:
D(O₂/a)=M(O₂)/M
D(O₂/a)=32/29=1,10>1
D(N₂/a)=M(N₂)/M
D(N₂/a)=28/29=0,97<1
D(NH₃/a)=M(NH₃)/M
D(NH₃/a)=17/29=0,59<1
D(CO₂/a)=M(CO₂)/M
D(CO₂/a)=44/29=1,52>1
Таким образом:
1) кислород можно собирать методом вытеснения воды (в воде он мало растворим), тогда колба для сбора газа переворачивается дном вверх; или вытеснением воздуха, тогда колба остается горлышком вверх, так как плотность кислорода по воздуху больше единицы, то есть кислород тяжелее воздуха;
2) азот собирают методом вытеснения воды (аналогично кислороду), этот метод наиболее оптимален для азота; или методом вытеснения воздуха, при этом колба переворачивается дном вверх, так как азот немного легче воздуха;
3) аммиак хорошо растворим в воде, поэтому его собирают в лаборатории методом вытеснения воздуха в перевернутую вверх дном колбу, так как аммиак легче воздуха;
4) углекислый газ достаточно хорошо растворим в воде, поэтому его собирают методом вытеснения воздуха в колбу, расположенную горлышком вверх, так как углекислый газ тяжелее воздуха.
