Ved hjelp av et grafisk elektronisk diagram over atomet. Atomstruktur diagram: kjerne, elektron skall

2. Strukturen til kjerner og elektronskaller av atomer

2.7. Fordeling av elektroner i et atom

Elektronenes tilstand i et atom er indikert ved hjelp av en spesifikk notasjon. For eksempel, for et heliumatom har vi:

Fordelingen av elektroner i et atom er indikert av:

og) elektroniske kretser, hvor bare antall elektroner i hvert lag er notert. For eksempel: Mg 2e, 8e, 2e; Cl 2e, 8e, 7e.

Grafiske elektroniske kretser brukes ofte, for eksempel for kloratomet:

b) elektroniske konfigurasjoner; i dette tilfellet vises antallet på laget (nivå), undernivåene og antallet elektroner på dem. For eksempel:
Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2;

i) elektronisk-grafiske ordninger, som orbitalene er avbildet på, for eksempel i form av en celle, og elektronene - med piler (figur 2.6).

Figur: 2.6. Elektronisk diagram for magnesiumatomet

I tillegg til de komplette formlene for elektroniske konfigurasjoner, brukes forkortelser mye. I dette tilfellet er edelgassdelen av den elektroniske konfigurasjonen angitt med edelgassymbolet i parentes. For eksempel: 12 Mg3s 2, 19 K4s 1.

Det er visse prinsipper og regler for å fylle energinivåer og undernivåer med elektroner:

1. Prinsippet om den minimale totale energien til et atom, ifølge hvilken populasjonen av en AO med elektroner oppstår slik at den totale energien til et atom er minimal. Følgende sekvens av AO-fylling er eksperimentelt etablert:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p ....

2. På en AO kan det ikke være mer enn to elektroner, og deres spinn i dette tilfellet bør være antiparallell.

3. Innenfor et gitt energinivå, fyller elektroner AO gradvis, først en etter en (først, alle ledige, og deretter to), og orienteringen til alle uparede elektroner skal være den samme, dvs. slik

men ikke sånn

I nesten hvilket som helst atom er det bare s - og p -AO som er eksterne (figur 2.7) det kan ikke være mer enn åtte elektroner på det ytre elektronlaget til noe atom... Det ytre elektronlaget som inneholder åtte elektroner (når det gjelder helium, to) kalles komplett.

Figur: 2.7. Elektronisk-grafiske skjemaer for atomene K (a) og S (b)

Energiene til forskjellige energinivåer for forskjellige atomer er ikke konstante, men avhenger av ladningen til kjernen Z til atomet til elementet: for atomer av elementer med Z \u003d 1–20 Е 3 d\u003e E 4 s og Е 3 d\u003e E 4 p; omvendt for atomer av elementer med Z ≥ 21: E 3 d< E 4 s и Е 3 d < E 4 p (рис. 2.8). Кроме того, чем больше Z , тем меньше различаются подуровни по энергии, а кривые, выражающие зависимость энергии подуровней от Z , пересекаются.

Figur: 2.8. Diagram over energinivåer av atomer av elementer med Z \u003d 1–20 (a), Z ≥ 21 (b)

De elektroniske konfigurasjonene av K- og Ca-atomer (jordtilstand) er som følger (se figur 2.8):

19 K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1,

20 Ca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2.

Fra og med scandium (Z \u003d 21) fylles 3d-undernivået, og 4s elektroner blir værende i det ytre laget. Den generelle elektroniske formelen for atomer av elementer fra Sc til Zn er 3d 1-10 4s 1-2. For eksempel:

21 Sс: 3d 1 4s 2,

25 Mn: 3d 5 4s 2,

28 Ni: 3d 8 4s 2.

30 Zn: 3d 10 4s 2.

For krom og kobber observeres en glidning (dip) av 4s-elektronet til 3d-undernivå: Cr - 3d 5 4s 1, Cu - 3d 10 4s 1. En slik glidning fra ns - til (n - 1) d-undernivå observeres også i atomer av andre grunnstoffer (Mo, Ag, Au, Pt) og forklares av nærheten til energiene til ns - og (n - 1) d-subnivåer, samt av stabiliteten til halv og halv fullstendig fylte d-undernivåer.

Videre i 4. periode følger 10 d-elementene fra Ga (3d 10 4s 2 4p 1) til Kr (3d 10 4s 2 4p 6) p-element.

Dannelsen av kationer av d -elementer er assosiert med tap av første eksterne ns -, deretter (n - 1) d -elektroner, for eksempel:

Ti: 3d 2 4s 2 → - 2 e - Ti 2+: 3d 2 → - 1 e - Ti 3+: 3d 1

Mn: 3d 5 4s 2 → - 2 e - Mn 2+: 3d 5 → - 2 e - Mn 4+: 3d 3

Merk at i formlene for elektroniske konfigurasjoner er det vanlig å først skrive ned alle elektroner med en mindre verdi på n, og deretter fortsette med å indikere elektroner med en høyere verdi av hovedkvantetallet. Derfor faller ikke rekkefølgen på fylling og rekkefølgen på energinivåene for 3d-elementer sammen. For eksempel, i den elektroniske formelen til skandiumatomet, er 3d-orbitalen indikert opp til 4s-orbitalen, selv om 4s-orbitalen er fylt tidligere.

Et naturlig spørsmål oppstår: hvorfor er 4s-undernivået fylt tidligere i atomene til 3d-elementer, selv om energien er høyere enn energien til 3d-løselig nivå? Hvorfor har for eksempel ikke Sc-atom den elektroniske konfigurasjonen 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 i bakken?

Dette er fordi forholdet mellom energiene til forskjellige elektroniske tilstander i et atom ikke alltid sammenfaller med forholdet mellom energiene til individuelle energinivåer. Energien til 4s-undernivået for 3d-elementer er større enn energien til 3d-løselig nivå, men energien til staten
3d 1 4s 2 er mindre enn energien i 3d 3-tilstanden.

Dette forklares med det faktum at elektron-elektron-frastøting, og følgelig energien til hele tilstanden for konfigurasjonen ... 3d 3 (med tre elektroner i samme energinivå) er større enn for konfigurasjonen ... 3d 1 4s 2 (med tre elektroner, plassert på forskjellige energinivåer).

Algoritme for å tegne en elektronisk formel for et element:

1. Bestem antall elektroner i et atom ved hjelp av det periodiske systemet for kjemiske elementer av D.I. Mendeleev.

2. Bestem antall energinivåer etter antall perioder elementet befinner seg i. antall elektroner på det siste elektroniske nivået tilsvarer gruppenummeret.

3. Del nivåene i undernivåer og orbitaler og fyll dem med elektroner i samsvar med reglene for å fylle orbitalene:

Det må huskes at det er maksimalt 2 elektroner på første nivå. 1s 2, på den andre - maksimalt 8 (to sog seks r: 2s 2 2p 6), på den tredje - maksimalt 18 (to s, seks sog ti d: 3s 2 3p 6 3d 10).

• Hovedkvantumnummer n skal være minimal.
• Først fylt s-subnivå da p-, d- b f-undernivåer.
• Elektroner fyller orbitalene i rekkefølge etter økende orbital energi (Klechkovskys styre).
• Innenfor undernivået okkuperer elektronene først frie orbitaler en om gangen, og danner først deretter par (Hunds regel).
• Det kan ikke være mer enn to elektroner i en bane (Paulis prinsipp).

Eksempler.

1. La oss komponere den elektroniske formelen for nitrogen. I det periodiske systemet er nitrogen på nummer 7.

2. La oss komponere den elektroniske formelen til argon. Argon er på nummer 18 på det periodiske systemet.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.

3. La oss komponere den elektroniske formelen for krom. I det periodiske systemet er krom på nummer 24.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5

Sinkenergidiagram.

4. La oss komponere den elektroniske formelen for sink. På det periodiske systemet er sink nummer 30.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10

Merk at en del av den elektroniske formelen, nemlig 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6, er den elektroniske formelen for argon.

Den elektroniske formelen for sink kan representeres som.

Bruksanvisning

Elektroner i et atom okkuperer frie orbitaler i en sekvens som kalles en skala: 1s / 2s, 2p / 3s, 3p / 4s, 3d, 4p / 5s, 4d, 5p / 6s, 4d, 5d, 6p / 7s, 5f, 6d, 7p. Banen kan inneholde to elektroner med motsatte spinn - rotasjonsretningene.

Strukturen til elektroniske skall uttrykkes ved hjelp av grafiske elektroniske formler. Bruk en matrise til å skrive formelen. En celle kan inneholde en eller to elektroner med motsatte spinn. Elektroner er representert med piler. Matrisen viser tydelig at to elektroner kan være plassert på s-orbitalen, 6 på p-orbitalen, 10 på d og 14 på f.

Skriv ned sekvensnummeret og symbolet til elementet ved siden av matrisen. I samsvar med energiskalaen, fyll ut suksessive 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s nivåer ved å inskrive to elektroner per celle. Det viser seg at 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 \u003d 20 elektroner. Disse nivåene er fullstendig fylt.

Du har fortsatt fem elektroner og et ufylt 3d-nivå. Plasser elektronene i cellene i d-undernivå, fra venstre. Plasser elektroner med samme spinn i cellene en om gangen. Hvis alle cellene er fylt, fra venstre, legg til det andre elektronet med motsatt spinn. Mangan har fem d-elektroner, en i hver celle.

Elektroniske grafiske formler viser tydelig antall ikke-parede elektroner som bestemmer valens.

Merk

Husk at kjemi er vitenskapen om unntak. Atomer i sidegruppene til det periodiske systemet har et elektron "slip". For eksempel, i krom med serienummer 24, går en av elektronene fra 4s-nivået inn i en celle på d-nivået. Molybden, niob osv. Har en lignende effekt. I tillegg er det konseptet med en eksitert tilstand av et atom når parrede elektroner ikke er sammenkoblet og overføres til nærliggende orbitaler. Derfor, når du utarbeider elektronisk-grafiske formler for elementene i den femte og påfølgende periode i sidegruppen, se referanseboken.

Kilder:

• hvordan man komponerer den elektroniske formelen til et kjemisk element

Elektroner er en del av atomer. Og komplekse stoffer er i sin tur sammensatt av disse atomene (atomer danner grunnstoffer) og elektroner er delt mellom seg. Oksidasjonstilstanden viser hvilket atom som tok hvor mange elektroner for seg selv, og hvilket som ga hvor mange. Denne indikatoren kan bestemmes.

Du vil trenge

• Lærebøker for skolekjemi for klasse 8-9 av enhver forfatter, periodisk tabell, elektronegativitetstabell med elementer (trykt i skolekjemi-lærebøker).

Bruksanvisning

Til å begynne med er det nødvendig å indikere at graden er et begrep som tar forbindelser for, det vil si at de ikke går dypt inn i strukturen. Hvis elementet er i fri tilstand, er dette det enkleste tilfellet - det dannes et enkelt stoff, noe som betyr at dets oksidasjonstilstand er null. For eksempel hydrogen, oksygen, nitrogen, fluor, etc.

I komplekse stoffer er alt annerledes: elektroner er ujevnt fordelt mellom atomer, og det er oksidasjonstilstanden som hjelper til med å bestemme mengden elektroner gitt eller mottatt. Oksidasjonstilstanden kan være positiv eller negativ. Med et pluss gis elektroner bort, med minus aksepteres de. Noen elementer beholder oksidasjonstilstanden i forskjellige forbindelser, men mange skiller seg ikke ut i denne funksjonen. En viktig regel å huske er at summen av oksidasjonstilstandene alltid er null. Det enkleste eksemplet, CO-gass: å vite at oksidasjonstilstanden til oksygen i det overveldende flertallet av tilfellene er -2, og ved å bruke ovennevnte regel kan du beregne oksidasjonstilstanden for C. I sum med -2 \u200b\u200bgir null bare +2, noe som betyr at oksidasjonstilstanden for karbon er +2. La oss komplisere oppgaven og ta CO2-gass til beregningene: oksidasjonstilstanden til oksygen er fortsatt -2, men det er to molekyler i dette tilfellet. Derfor (-2) * 2 \u003d (-4). Tallet, i summen av -4 gir , er +4, det vil si i denne gassen har den en oksidasjonstilstand på +4. Et eksempel er mer komplisert: Н2SO4 - hydrogen har en oksidasjonstilstand på +1, oksygen har -2. I den gitte forbindelsen er det 2 hydrogenmolekyler og 4 oksygenmolekyler, dvs. kostnadene vil være henholdsvis +2 og -8. For å få totalt null må du legge til 6 plusser. Dette betyr at oksidasjonstilstanden til svovel er +6.

Når det er i en forbindelse er det vanskelig å bestemme hvor er pluss, hvor er minus, en elektronegativitetstabell er nødvendig (det er lett å finne den i en lærebok om generell kjemi). Metaller har ofte en positiv oksidasjonstilstand og ikke-metaller en negativ. Men for eksempel PI3 - begge elementene er ikke-metaller. Tabellen indikerer at elektronegativiteten til jod er 2,6, og fosfor er 2,2. Ved sammenligning viser det seg at 2,6 er mer enn 2,2, det vil si at elektroner trekkes mot jod (jod har negativ oksidasjonstilstand). Etter disse enkle eksemplene kan du enkelt bestemme oksidasjonstilstanden til ethvert grunnstoff i forbindelsene.

Merk

Det er ikke nødvendig å forveksle metaller og ikke-metaller, da vil oksidasjonstilstanden være lettere å finne og ikke bli forvirret.

Et atom av et kjemisk element består av en kjerne og et elektronskall. Kjernen er den sentrale delen av atomet, der nesten all massen er konsentrert. I motsetning til elektronhylsen har kjernen en positiv ladning.

Du vil trenge

• Atomnummer til et kjemisk element, Moseleys lov

Bruksanvisning

Dermed er kjernens ladning lik antall protoner. I sin tur er antall protoner i kjernen lik atomnummeret. For eksempel er atomnummeret til hydrogen 1, det vil si at hydrogenkjernen består av en proton og har en ladning på +1. Atomtallet til natrium er 11, ladningen til kjernen er +11.

Med alfa-forfall av en kjerne, reduseres atomnummeret med to på grunn av utslipp av en alfapartikkel (atomkjerne). Dermed reduseres også antall protoner i en kjerne som har gjennomgått alfa-forfall med to.
Betaforfall kan forekomme på tre forskjellige måter. I tilfelle beta-minus forfall, blir et nøytron til et proton når et elektron og et antineutrino sendes ut. Da øker ladningen til kjernen med en.
I tilfelle beta-pluss forfall, blir protonen til et nøytron, positron og nøytrino, ladningen til kjernen reduseres med en.
Når det gjelder elektronfanging, reduseres også kjerneladningen med en.

Atomladningen kan også bestemmes ut fra frekvensen til spektrallinjene til atomets karakteristiske stråling. I følge Moseleys lov: sqrt (v / R) \u003d (Z-S) / n, hvor v er spektralfrekvensen til den karakteristiske strålingen, R er Rydberg-konstanten, S er screeningskonstanten, n er det viktigste kvantetallet.
Så Z \u003d n * sqrt (v / r) + s.

Relaterte videoer

Kilder:

• hvordan ladningen til kjernen endres

Når man lager teoretiske og praktiske arbeider i matematikk, fysikk, kjemi, står en student eller skolebarn overfor behovet for å sette inn spesielle symboler og komplekse formler. Med Word-applikasjonen fra Microsoft Office-pakken kan du skrive en elektronisk formel av hvilken som helst kompleksitet.

Bruksanvisning

Klikk på Sett inn-fanen. Finn π til høyre, og ved siden av står påskriften "Formel". Klikk på pilen. Et vindu vises der du kan velge en innebygd formel, for eksempel en kvadratisk ligning.

Klikk på pilen, og det vises en rekke symboler på toppanelet du kan trenge når du skriver denne formelen. Når du endrer det etter eget ønske, kan du lagre det. Fra nå av vil den falle ut av listen over innebygde formler.

Hvis du trenger å overføre formelen til, som senere må plasseres på nettstedet, høyreklikker du på det aktive feltet med den og velger ikke den profesjonelle, men den lineære metoden. Spesielt vil den samme kvadratiske ligningen i dette tilfellet ha form: x \u003d (- b ± √ (b ^ 2-4ac)) / 2a.

Et annet alternativ for å skrive en elektronisk formel i Word er gjennom designeren. Hold nede Alt- og \u003d -tastene samtidig. Du vil umiddelbart ha et felt for å skrive en formel, og en designer vil åpne i toppanelet. Her kan du velge alle tegnene du trenger for å skrive en ligning og løse eventuelle problemer.

Noen av de lineære notasjonssymbolene kan være uforståelige for en leser som ikke er kjent med datasymbolologi. I dette tilfellet er det fornuftig å lagre de mest komplekse formlene eller ligningene i en grafisk form. For å gjøre dette, åpne den enkleste grafiske redigereren Paint: "Start" - "Programmer" - "Paint". Zoom deretter inn på formeldokumentet slik at det fyller hele skjermen. Dette er nødvendig for at det lagrede bildet skal ha den høyeste oppløsningen. Trykk på PrtScr på tastaturet, gå til Paint og trykk Ctrl + V.

Elektronisk konfigurasjon av atomet er en formel som viser oppstillingen av elektroner i et atom etter nivåer og undernivåer. Etter å ha studert artikkelen, vil du finne ut hvor og hvordan elektroner befinner seg, bli kjent med kvantetall og være i stand til å konstruere den elektroniske konfigurasjonen til et atom etter antall, på slutten av artikkelen er det en tabell over elementer.

Hvorfor studere den elektroniske konfigurasjonen av elementer?

Atomer som en konstruktør: det er et visst antall deler, de skiller seg fra hverandre, men to deler av samme type er nøyaktig de samme. Men denne konstruktøren er mye mer interessant enn plasten, og her er hvorfor. Konfigurasjonen endres avhengig av hvem som er i nærheten. For eksempel oksygen ved siden av hydrogen kan bli til vann, ved siden av natrium til gass, og å være ved siden av jern gjør det til rust. For å svare på spørsmålet om hvorfor dette skjer og for å forutsi oppførselen til et atom ved siden av et annet, er det nødvendig å studere den elektroniske konfigurasjonen, som vil bli diskutert nedenfor.

Hvor mange elektroner er det i et atom?

Et atom består av en kjerne og elektroner som kretser rundt den, kjernen består av protoner og nøytroner. I en nøytral tilstand har hvert atom samme antall elektroner som antall protoner i kjernen. Antallet protoner ble utpekt av elementets ordinære nummer, for eksempel svovel, har 16 protoner - det 16. elementet i det periodiske systemet. Gull har 79 protoner - det 79. elementet i det periodiske systemet. Følgelig er det i svovel i nøytral tilstand 16 elektroner, og i gull er det 79 elektroner.

Hvor finner du et elektron?

Observere atferden til elektronet, ble visse regelmessigheter avledet, de er beskrevet av kvantetall, det er fire av dem:

• Hovedkvantumnummer
• Orbital kvantetall
• Magnetisk kvantetall
• Spinn kvantetall

Orbital

Videre, i stedet for ordet bane, vil vi bruke begrepet "orbital", orbitalen er elektronens bølgefunksjon, omtrent er det området elektronet bruker 90% av tiden.

N - nivå
L - skall
M l - omløpstall
M s - det første eller andre elektronet i orbitalen

Orbital kvantetall l

Som et resultat av studien av elektronskyen, ble det funnet at skyen, avhengig av energinivået, har fire grunnleggende former: en ball, manualer og de to andre, mer komplekse. For å øke energien kalles disse formene s-, p-, d- og f-skall. Hver av disse skallene kan inneholde 1 (or), 3 (p), 5 (d) og 7 (f) orbitaler. Orbitalkvantetallet er skallet som inneholder orbitalene. Orbitalkvantetallet for s, p, d og f-orbitaler tar henholdsvis verdiene 0,1,2 eller 3.

På s-skallet, en bane (L \u003d 0) - to elektroner
P-skallet har tre orbitaler (L \u003d 1) - seks elektroner
D-skallet har fem orbitaler (L \u003d 2) - ti elektroner
F-skallet har syv orbitaler (L \u003d 3) - fjorten elektroner

Magnetisk kvantetall m l

Det er tre orbitaler på p-skallet, de er betegnet med tall fra -L til + L, det vil si for p-skallet (L \u003d 1) er det orbitaler "-1", "0" og "1". Det magnetiske kvantetallet er betegnet med bokstaven m l.

Inne i skallet er det lettere for elektroner å være plassert i forskjellige orbitaler, så de første elektronene fyller en for hver bane, og deretter legges et par til hver.

Tenk på et d-skall:
d-skall tilsvarer verdien L \u003d 2, det vil si fem orbitaler (-2, -1,0,1 og 2), de første fem elektronene fyller skallet og tar verdiene M l \u003d -2, M l \u003d -1, M l \u003d 0 , M l \u003d 1, M l \u003d 2.

Spinn kvantetall m s

Spinn er et elektrones rotasjonsretning rundt sin akse, det er to retninger, så spinnkvantantallet har to verdier: +1/2 og -1/2. På ett energinivå kan det være to elektroner bare med motsatte spinn. Spinnkvantantallet er betegnet med m s

Hovedkvantetall n

Hovedkvantetallet er energinivået, for øyeblikket er det syv energinivåer, hver betegnet med et arabisk tall: 1,2,3, ... 7. Antall skjell på hvert nivå er lik nivået: på første nivå, ett skall, på de andre to osv.

Elektronnummer

Så, ethvert elektron kan beskrives av fire kvantetall, en kombinasjon av disse tallene er unik for hver posisjon av elektronet, ta det første elektronet, det laveste energinivået er N \u003d 1, ett skall er plassert på det første nivået, det første skallet på ethvert nivå har form av en ball (s -skall), dvs. L \u003d 0, kan det magnetiske kvantetallet bare ta en verdi, M l \u003d 0 og sentrifugeringen blir +1/2. Hvis vi tar det femte elektronet (i hvilket atom det enn er), vil hovedkvantetallene for det være: N \u003d 2, L \u003d 1, M \u003d -1, spinn 1/2.

La oss ta en titt på hvordan atomet er bygget. Husk at vi bare vil snakke om modeller. I praksis er atomer en mye mer kompleks struktur. Men takket være moderne utvikling, er vi i stand til å forklare og til og med lykkelig forutsi egenskaper (selv om ikke alle). Så hva er diagrammet over atomets struktur? Hva er det lagd av"?

Planetarisk modell av atomet

Det ble først foreslått av den danske fysikeren N. Bohr i 1913. Dette er den første teorien om atomets struktur, basert på vitenskapelige fakta. I tillegg la det grunnlaget for moderne tematisk terminologi. I den produserer elektronpartikler rotasjonsbevegelser rundt atomet i henhold til samme prinsipp som planeter rundt solen. Bohr foreslo at de eksklusivt kan eksistere i baner som ligger i en strengt definert avstand fra kjernen. Hvorfor dette er slik, kunne ikke forskeren fra vitenskapens ståsted forklare, men en slik modell ble bekreftet av mange eksperimenter. Heltall ble brukt til å betegne banene, og startet med enheten som var nummerert nærmest kjernen. Alle disse banene kalles også nivåer. Hydrogenatomet har bare ett nivå, der ett elektron roterer. Men komplekse atomer har flere nivåer. De er delt inn i komponenter som kombinerer elektroner i nærheten av energipotensialet. Så den andre har allerede to undernivåer - 2s og 2p. Den tredje har allerede tre - 3s, 3p og 3d. Og så videre. Først er undernivåer nærmere kjernen "befolket", og deretter fjerne. Bare et visst antall elektroner kan plasseres på hver av dem. Men det er ikke over ennå. Hvert delnivå er delt inn i orbitaler. La oss sammenligne med det vanlige livet. Den elektroniske skyen til et atom er sammenlignbar med en by. Nivåer er gater. Et undernivå er et privat hus eller leilighet. Orbital er et rom. Hver av dem "lever" en eller to elektroner. De har alle spesifikke adresser. Dette var det første diagrammet av atomets struktur. Og til slutt, om adressene til elektroner: de bestemmes av sett med tall, som kalles "kvante".

Bølgemodell av atomet

Men over tid har planetmodellen blitt revidert. En annen teori om atomets struktur ble foreslått. Det er mer perfekt og lar deg forklare resultatene av praktiske eksperimenter. Den første ble erstattet av atommens bølgemodell, som ble foreslått av E. Schrödinger. Da var det allerede fastslått at et elektron kan manifestere seg ikke bare som en partikkel, men også som en bølge. Hva gjorde Schrödinger? Han brukte ligningen som beskriver bølgens bevegelse i Dermed kan man ikke finne elektronens bane i atomet, men sannsynligheten for at det blir oppdaget på et bestemt punkt. Begge teoriene forenes av det faktum at elementære partikler er lokalisert på bestemte nivåer, undernivåer og orbitaler. Det er her likheten til modellene ender. La meg gi deg et eksempel - i bølgeteori er en bane en region der et elektron kan bli funnet med en 95% sannsynlighet. Resten av plassen utgjør 5%, men til slutt viste det seg at funksjonene til strukturen til atomer er avbildet ved hjelp av bølgemodellen, mens terminologien som brukes er generell.

Begrepet sannsynlighet i dette tilfellet

Hvorfor ble dette begrepet brukt? Heisenberg formulerte i 1927 usikkerhetsprinsippet, som nå brukes til å beskrive bevegelsen til mikropartikler. Det er basert på deres grunnleggende forskjell fra vanlige fysiske kropper. Hva er det? Klassisk mekanikk antok at en person kan observere fenomener uten å påvirke dem (observasjon av himmellegemer). Basert på innhentede data kan du beregne hvor objektet vil være på et bestemt tidspunkt. Men i mikrokosmos er ting nødvendigvis forskjellige. Så for eksempel er det nå umulig å observere et elektron uten å påvirke det, på grunn av at energiene til instrumentet og partikkelen ikke er sammenlignbare. Dette fører til at plasseringen av en elementær partikkel, tilstand, retning, bevegelseshastighet og andre parametere endres. Og det gir ingen mening å snakke om de eksakte egenskapene. Usikkerhetsprinsippet i seg selv forteller oss at det er umulig å beregne den nøyaktige banen til et elektron rundt en kjerne. Du kan bare indikere sannsynligheten for å finne en partikkel i et bestemt område av rommet. Dette er den spesielle strukturen til atomer av kjemiske elementer. Men dette bør utelukkende tas i betraktning av forskere i praktiske eksperimenter.

Atomsammensetning

Men la oss fokusere på hele emnet. Så, i tillegg til det veloverveide elektronskallet, er den andre komponenten i atomet kjernen. Den består av positivt ladede protoner og nøytrale nøytroner. Vi er alle kjent med det periodiske systemet. Antallet på hvert element tilsvarer antall protoner det inneholder. Antall nøytroner er lik forskjellen mellom massen til et atom og antall protoner. Det kan være avvik fra denne regelen. Så sier de at en isotop av elementet er til stede. Diagrammet over atomets struktur er slik at det er "omgitt" av et elektronskall. vanligvis lik antall protoner. Massen til sistnevnte er omtrent 1840 ganger større enn den tidligere, og er omtrent lik vekten av et nøytron. Radiusen til kjernen er omtrent 1/200000 av diameteren til et atom. Selve har en sfærisk form. Dette er generelt strukturen til atomene til kjemiske elementer. Til tross for forskjellen i vekt og egenskaper, ser de omtrent like ut.

Baner

Når vi snakker om hva et diagram over strukturen til et atom er, kan man ikke være stille om dem. Så det er slike typer:

1. s. De er sfæriske.
2. s. De ser ut som tredimensjonale åttere eller en spindel.
3. d og f. De har en kompleks form som er vanskelig å beskrive på formelt språk.

Et elektron av hver type kan bli funnet med 95% sannsynlighet på territoriet til den tilsvarende orbitalen. Informasjonen som presenteres må behandles rolig, siden den snarere er en abstrakt matematisk modell enn en fysisk virkelighet. Men med alt dette har den god prediktiv kraft angående de kjemiske egenskapene til atomer og til og med molekyler. Jo lenger nivået er fra kjernen, jo flere elektroner kan plasseres på den. Antall orbitaler kan beregnes ved hjelp av en spesiell formel: x 2. Her er x lik antall nivåer. Og siden opptil to elektroner kan plasseres på bane, vil til slutt formelen for deres numeriske søk se slik ut: 2x 2.

Baner: tekniske data

Hvis vi snakker om strukturen til fluoratomet, vil det ha tre orbitaler. De vil alle bli fylt. Orbitalenes energi i ett undernivå er den samme. For å betegne dem, legg til et lagnummer: 2s, 4p, 6d. Vi kommer tilbake til samtalen om strukturen til fluoratomet. Den vil ha to s- og en p-undernivå. Den har ni protoner og samme antall elektroner. Første s-nivå. Dette er to elektroner. Så det andre s-nivået. To elektroner til. Og 5 fyll p-nivået. Her er strukturen hans. Etter å ha lest neste undertekst, kan du gjøre de nødvendige trinnene med egne hender og sørge for dette. Hvis vi snakker om hvilken fluor som også hører til, bør det bemerkes at, selv om de er i samme gruppe, er de helt forskjellige i sine egenskaper. Så kokepunktet deres varierer fra -188 til 309 grader Celsius. Så hvorfor ble de kombinert? Alt takket være kjemiske egenskaper. Alle halogener, og mest av alt fluor, har den høyeste oksidasjonsevnen. De reagerer med metaller og kan antennes spontant ved romtemperatur uten problemer.

Hvordan fylles banene?

Hva er reglene og prinsippene for elektroner? Vi foreslår at du gjør deg kjent med de tre viktigste, hvis ordlyd er forenklet for bedre forståelse:

1. Prinsippet om minst energi. Elektroner har en tendens til å fylle orbitalene i rekkefølge av økende energi.
2. Paulis prinsipp. Det kan ikke være mer enn to elektroner i en bane.
3. Hunds regel. Innen ett undernivå fyller elektroner først frie orbitaler, og danner først deretter par.

Når det gjelder fylling, vil atomets struktur også hjelpe i dette tilfellet, det vil bli mer forståelig når det gjelder bildet. Derfor, i praktisk arbeid med konstruksjon av kretselementer, er det nødvendig å holde det nært.

Eksempel

For å oppsummere alt som er blitt sagt innenfor rammen av artikkelen, kan du lage et utvalg av hvordan elektronene til et atom er fordelt over nivåer, undernivåer og orbitaler (det vil si hva som er konfigurasjonen av nivåene). Det kan vises som en formel, et energidiagram eller som et lagdiagram. Det er noen veldig gode illustrasjoner her som, ved nøye undersøkelse, hjelper til å forstå atomens struktur. Så første nivå er fylt. Den har bare ett undernivå, der det bare er en bane. Alle nivåer fylles sekvensielt, og starter med det laveste. Først, innenfor ett undernivå, plasseres ett elektron på hver bane. Deretter opprettes par. Og hvis det er gratis, bytter det til et annet fyllemne. Og nå kan du uavhengig finne ut hva som er strukturen til nitrogen- eller fluoratomet (som ble vurdert tidligere). Det kan være litt vanskelig først, men du kan navigere fra bildene. La oss vurdere nitrogenatomets struktur for klarhet. Den har 7 protoner (sammen med nøytroner som utgjør kjernen) og samme antall elektroner (som utgjør elektronskallet). Først fylles det første s-nivået. Den har 2 elektroner. Så kommer det andre s-nivået. Den har også 2 elektroner. Og de andre tre er plassert på p-nivå, hvor hver av dem opptar en bane.

Konklusjon

Som du kan se, er ikke atomets struktur så vanskelig tema (hvis du nærmer deg det fra et skolekjemisk kurs, selvfølgelig). Og å forstå dette emnet er ikke vanskelig. Til slutt vil jeg rapportere om noen funksjoner. Når vi for eksempel snakker om strukturen til oksygenatomet, vet vi at det har åtte protoner og 8-10 nøytroner. Og siden alt i naturen tilstreber likevekt, danner to oksygenatomer et molekyl, hvor to uparrede elektroner danner en kovalent binding. Et annet stabilt oksygenmolekyl, ozon (O 3), dannes på lignende måte. Å kjenne strukturen til oksygenatomet, kan man korrekt formulere formlene for oksidative reaksjoner, der det vanligste stoffet på jorden deltar.