Строение атома циркония

Общие сведения о строении атома циркония

ОПРЕДЕЛЕНИЕЦирконий расположен в пятом периоде IV группе побочной (В) подгруппе Периодической таблицы.

Относится к элементам d-семейства. Металл. Обозначение – Zr. Порядковый номер – 40. Относительная атомная масса – 91,22 а.е.м.

Электронное строение атома циркония

Атом циркония состоит из положительно заряженного ядра (+40), внутри которого есть 40 протонов и 51 нейтрона, а вокруг, по пяти орбитам движутся 40 электронов.

pic2427.jpg

Рис.1. Схематическое строение атома циркония.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

+40Zr)2)8)18)10)2;

1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2.

Внешний энергетический уровень атома циркония содержит 4 электрона, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

pic2428.jpg

Валентные электроны атома циркония можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), ml (магнитное) и s (спиновое):

Подуровень

n

l

ml

s

s

5

+1/2

s

5

-1/2

d

4

2

-2

+1/2

d

4

2

-1

+1/2

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Напишите полную электронную формулу и нарисуйте электронно-графическую формулу атома 19К. Запишите набор квантовых чисел для последнего (наиболее удаленного от ядра) электрона этого атома.
Ответ Полная электронная формула атома калия в основном состоянии имеет вид:

1s22s22p63s23p64s1.

Электронно-графическая формула представлена ниже:

pic2429.jpg

Набор квантовых чисел для наиболее удаленного от ядра электрона:

Подуровень

n

l

ml

s

s

4

+1/2

ПРИМЕР 2

Задание Для атома какого элемента последним в оболочке будет электрон с таким набором квантовых чисел n=4, l=1, m=-1, s=-1/2? Напишите полную электронную формулу атома этого элемента. Сколько в нем неспаренных электронов?
Ответ Из набора квантовых чисел для последнего электрона в электронной оболочке атома искомого химического элемента можно сделать следующие выводы:

— элемент расположен в четвертом периоде, поскольку наибольшее главное квантовое число равно 4;

— подуровень, который заполняется электронами в последнюю очередь – p-орбиталь, поскольку l=1;

— на p-орбитали может одновременно находиться не более 6-ти электронов. Согласно правилу Хунда сначала орбитали занимают электроны со спином +1/2, а потом, последовательно со спином -1/2. Поскольку магнитное квантовое число принимает значения от –l, через 0, до +l, то на 4p-орбитали находится 4 электрона, т.е. сокращенная электронная формула атома элемента …4s24p4.

Запишем полую электронную формулу для искомого элемента:

1s22s22p63s23p63d104s24p4.

Определим положение элемента в Периодической таблице. Общее количество электронов совпадает с порядковым номером — Z=34. Это селен.

Электронно-графическая формула для валентных электронов будет иметь вид:

pic2430.jpg

В атоме селена есть 2 неспаренных электрона.

Используемые источники:

  • http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/11-klass/stroenie-atoma/cirkonij/