Перше правило Клечковського
При збільшенні заряду ядра атома послідовне заповнення електронних орбіталей походить від орбіталей з меншим значенням суми головного і квантових побічного чисел до орбіталів з великим значенням цієї суми.
Друге правило Клечковського.
При однакових значеннях суми головного та побічного квантових чисел заповнення орбіталей відбувається у напрямі зростання значень головного квантового числа.
Виходячи з даної таблиці, можна розмістити підрівні в порядку їх заповнення: 1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-5p-4f і так далі.
Наведемо приклад заповнення електронами електронної оболонок кількох атомів:
атом калію: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 0 4s 1
атом натрію: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
атом сірки: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
атом ртуті: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 5f 0 6s 2
З правил Клечковського є відхилення, оскільки всі атоми підпорядковуються їм. У деяких випадках атому енергетично вигідніше заповнити підрівень електронами наполовину (лише з позитивними спинами) або повністю. Наприклад, d-підрівень заповнюється п'ятьма електронами, а не чотирма, як це може статися, якщо керуватися під час заповнення правилами Клечковського.
Наприклад, у атома хрому за правилами Клечковського електронна конфігурація зовнішнього підрівня має вигляд 3d 4 4s 2 однак у реальності вона має вигляд 3d 5 4s 1 .
Таке явище отримало назву «проскок електрона». У цій таблиці наведені деякі хімічні елементи з електронною конфігурацією зовнішнього підрівня, у яких спостерігається проскок електрона.
Якщо потрібно заповнити електронами енергетичний рівень будь-якого катіону абоаніону, необхідно визначити число електронів. Для катіонів воно зменшуватиметься на величину заряду, а для аніонів навпаки збільшуватиметься на тугішу величину.
Наприклад, для сульфід - аніону S 2- число електронів дорівнюватиме 18, а для катіону заліза (+III) Fe 3+ - 23.
ХІМІЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК
Хімічний зв'язок– взаємодія атомів чи частинок, що зумовлює стійкість молекули чи кристала як цілого.
Металічний зв'язок- хімічний зв'язок між атомами в металевому кристалі, що виникає за рахунок усуспільнення їх валентних електронів.
Ковалентний зв'язок– хімічний зв'язок, що утворюється за рахунок усуспільнення пари валентних електронних хмар. Ковалентний зв'язок у свою чергу поділяється на полярний (хімічний зв'язок між елементами з різними значеннями електронегативностей) та неполярний (хімічний зв'язок між елементами з однаковими значеннями електронегативностей).
Якщо ковалентний зв'язок утворюється між воднем і сильно електронегативним елементом з не поділеною парою електронів (F, O, N), такий зв'язок називається водневою. Водневий зв'язок може бути внутрішньомолекулярним, а також міжмолекулярним.
З'єднання, у яких реалізуються лише ковалентні зв'язки, мають молекулярну будову. Наприклад, у сірчаній кислоті між усіма атомами реалізуються лише ковалентні зв'язки, тому це з'єднання має молекулярну будову, тобто. є молекулою.
Ковалентний зв'язок також може бути простим і складним. Прості ковалентні зв'язки є σ-зв'язками, а складні зв'язки (кратні) складаються зσіπ-зв'язків.
σ-зв'язок– ковалентний зв'язок, утворений між двома атомами вздовж лінії, що з'єднує ядра цихатомів.
π-зв'язок– ковалентний зв'язок, утворений між двома атомами перпендикулярно до лінії, що з'єднує ядра цих атомів.
σ-зв'язки присутні у всіх молекулах органічних і неорганічних речовин, у той час якπ-зв'язки присутні тільки в молекулах, в яких є кратні зв'язки, наприклад, в етилені, ацетилені, кисні і т.д.
Способи утворення ковалентного зв'язку
Кожен атом віддає по одному неспареним електроном у загальну електронну пару.
Один атом надає не поділену пару електронів, а другий - вільну (вакантну) орбіталь. Атом із парою електронів називається донором, а атом із вільною орбіталлю – акцептором.
Способи розриву ковалентного зв'язку:
Внаслідок розриву зв'язку утворюються вільні радикали (частки з одним неспареним електроном).
В результаті розриву зв'язку утворюється частка з вільною орбіталлю, позитивно заряджена (катіон) і частка з не поділеною парою електронів, заряджена негативно (аніон).
Гібридизацією орбіталей називають процес змішування орбіталей одного атома, що мають близькі енергії.
В результаті гібридизації утворюються орбіталі - гібриди, які мають форму несиметричної вісімки, витягнутої в один бік. Такі орбіталі мають однакову форму та енергію. Скільки орбіталей бере участь у процесі гібридизації, стільки ж і в результаті вийде гібридних орбіталей.
Назва гібридизації та тип отриманих орбіталей визначається типом орбіталей (s, p, d), що беруть участь у процесі гібридизації.
Розглянемо утворення sp, sp2 і sp3 гібридизованих орбіталей.
1. sp гібридизація
У даному виді гібридизації беруть участь одна s та одна p-орбіталі. Дві гібриднихsp-орбіталі ввнаслідок взаємного відштовхування розташовуються щодо атомного ядра таким чином, що кут між ними становить 180°. Внаслідок такого розташування орбіталей молекули мають лінійну будову.
2. sp 2 гібридизація
У даному виді гібридизації беруть участь одна s та дві p-орбіталі. Три гібридні орбіталі розташовуються в одній площині під кутом 120 один до одного. Внаслідок такого розташування орбіталей речовини мають форму плоского трикутника.
3. sp 3 гібридизація
У даному виді гібридизації беруть участь одна s та три p-орбіталі. Чотири гібридні орбіталі розташовуються під кутом 109 28 один до одного і спрямовані до вершин тетраедра, в центрі якого знаходиться атомне ядро. Внаслідок такого розташування орбіталей молекули мають тетраедричну будову.
В органічній хімії в молекулах, що мають потрійні зв'язки, є sp гібридизація, в молекулах, що мають подвійні зв'язки – sp 2 гібридизація, а в молекулах, що мають тільки одинарні зв'язки – sp 3 гібридизація.
Іонний зв'язок– зв'язок, що реалізується між атомами з великими значеннями електронегативностей за рахунок сил електростатичного тяжіння. Іонний зв'язок присутня у з'єднаннях іонної будови, наприклад, у солях та основах.
Зверніть увагу, що в солях амонію між азотом та воднем утворюється ковалентний зв'язок, а між катіоном амонію та аніоном – іонний.
Аморфні речовини– речовини, що не мають кристалічної структури у своїй будові. Такі речовини ізотропні, тобто вони не виявляють різних властивостей у різних напрямках та не мають певної точки плавлення. Клеї, смоли, скла, пластилін – приклади речовин, що є аморфними.
Кристалічні речовини-тверді речовини, в яких є впорядковане розташування атомів, утворюючи так звану кристалічну решітку.
Кристалічна решітка- якийсь геометричний образ, який служить для опису будови речовин, що мають кристалічну будову