Стр. 33 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
31
элементов наблюдается отставание на два подуровня (сравни 4 f- и 6s-
орбитали).
Согласно правилу Клечковского, после заполнения 4s-орбитали электро-
нами (Са; 4s2 ), должен заполняться 3d-подуровень, энергия которого, меньше,
чем энергия электронов 4s-подуровня. Подобная картина наблюдается в V и
VI периодах (подробнее об этом и причинах появления исключений в середине
подуровня будет изложено далее в п. 1.7).
По мере заполнения атома электронами картина начинает меняться в соот-
ветствии с данными, представленными на рис. 1.12 [17, 18]. Из рисунка видно, что
при увеличении числа электронов (при N > 20) энергии (n – 1)d- и (n – 2) f-
орбиталей уменьшаются более резко, чем энергия ns-рбитали и, в конечном итоге, в
устойчивом состоянии атома их энергии становятся меньше энергии ns-рбиталей.
Такой неожиданный поворот порядка заполнения электронных состояний
объясняется изменением энергии электронных уровней по мере того, как в атоме
накапливается все больше электронов. С увеличением числа занятых электронами
орбиталей изменяется эффективность экранирования заряда ядра. Увеличение
атомного номера элемента сильнее всего влияет на энергию s-рбиталей, тогда как
энергия 3d-рбитали (n = 3) почти совпадает с энергией в атоме водорода (13,6/32,
эВ). В то же время, в ионе Na+ (1s22s2 26 ) 11 протонов ядра почти полностью экра-
нированы 10s- и р-лектронами. Из рис. 1.12 видно, что вблизи Z = 20 3d- орбитали
начинают перекрываться с орбиталями внутренних электронов. Экранирование
становится менее эффективным, и изменение заряда ядра будет оказывать более
сильное влияние на энергию орбитали [18].
Рис. 1.12. Зависимость энергии электрона от порядкового номера элемента