Электронный остов и орбитали валентных уровней атома

Химические свойства атомов определяются в основном строением наружных электронных уровней, которые называют валентными. Заполненные энергетические подуровни, соответствующие электронным структурам атомов благородных газов, называют электронным остовом. Например, для атома натрия, имеющего электронную формулу l. v²2.v²2/?^G3.v¹, электронный остов образуют целиком заполненные подуровни Is, 2. v, 2р, которые соответствуют электронной структуре благородного газа неона: 15²25²2р⁶. Сокращенно электронную формулу благородного газа обозначают его химическим символом в квадратных скобках, например is²2s²2p^G = [Ne]. Это позволяет упростить запись электронных формул; так, для калия вместо 1 s² 2s^ 2/j⁶3s²3j9⁶4s¹ можно написать [Ar] As¹. Одновременно сокращенная запись наглядно выделяет валентные электроны, определяющие химические свойства атомов элемента.

При написании электронно-структурных формул орбитали, отвечающие электронному остову, обычно не изображают. Например, чтобы по электронно-структурной формуле оценить химические свойства фосфора, достаточно изобразить орбитали только наружного электронного слоя — валентные орбитали (рис. 9.13). Следует отметить, что в электронноструктурных формулах в отличие от электронных изображают не только заполненные, но и вакантные орбитали валентных подуровней. Это позволяет предсказать изменение валентности элемента в результате перехода его атома в возбужденное состояние. Атом в возбужденном состоянии обозначают символом соответствующего элемента со звездочкой, например Р*. При переходе атома в возбужденное состояние происходит распаривание электронов более низкого электронного подуровня и переход их на более высокий подуровень. Это хорошо видно на примере фосфора (см. рис. 9.13).

В невозбужденном состоянии атом фосфора имеет три неспаренных электрона на^{-подуровне.} При переходе атома в возбужденное состояние электронная пара 5-подуровня может разделяться и один из электронов с 5-подуровня может переходить на ^/-подуровень. Валентность фосфора при этом меняется с трех в основном состоянии до пяти в возбужденном состоянии.

Рис. 9.13. Электронно-структурные формулы валентного уровня.

атома фосфора:

а — в основном Р состоянии; б — в возбужденном Р* состоянии.