Bahan kimia adalah hal-hal yang membentuk dunia di sekitar kita.
Sifat masing-masing zat kimia dibagi menjadi dua jenis: ini adalah kimia, yang mencirikan kemampuannya untuk membentuk zat lain, dan fisik, yang diamati secara objektif dan dapat dianggap terpisah dari transformasi kimia. Jadi, misalnya, sifat fisik suatu zat adalah keadaan agregasinya (padat, cair atau gas), konduktivitas termal, kapasitas panas, kelarutan dalam berbagai media (air, alkohol, dll.), densitas, warna, rasa, dll. .
Transformasi beberapa zat kimia menjadi zat lain disebut fenomena kimia atau reaksi kimia. Perlu dicatat bahwa ada juga fenomena fisik, yang, jelas, disertai dengan perubahan sifat fisik suatu zat tanpa transformasi menjadi zat lain. Fenomena fisik, misalnya, termasuk pencairan es, pembekuan atau penguapan air, dll.
Fakta bahwa selama proses apa pun suatu fenomena kimia terjadi dapat disimpulkan dengan mengamati tanda-tanda karakteristik reaksi kimia, seperti perubahan warna, pembentukan endapan, evolusi gas, evolusi panas dan / atau cahaya.
Jadi, misalnya, kesimpulan tentang jalannya reaksi kimia dapat dibuat dengan mengamati:
Terbentuknya endapan ketika air mendidih, disebut kerak dalam kehidupan sehari-hari;
Pelepasan panas dan cahaya selama pembakaran api;
Mengubah warna sepotong apel segar di udara;
Pembentukan gelembung gas selama fermentasi adonan, dll.
Partikel materi terkecil, yang dalam proses reaksi kimia praktis tidak mengalami perubahan, tetapi hanya dengan cara baru yang terhubung satu sama lain, disebut atom.
Gagasan tentang keberadaan unit materi semacam itu muncul kembali di Yunani kuno di benak para filsuf kuno, yang sebenarnya menjelaskan asal usul istilah "atom", karena "atomos" secara harfiah diterjemahkan dari bahasa Yunani berarti "tidak dapat dibagi".
Namun, bertentangan dengan gagasan para filsuf Yunani kuno, atom bukanlah materi minimum absolut, yaitu. sendiri memiliki struktur yang kompleks.
Setiap atom terdiri dari apa yang disebut partikel subatom - proton, neutron dan elektron, masing-masing dilambangkan dengan simbol p + , n o dan e - . Superskrip dalam notasi yang digunakan menunjukkan bahwa proton bermuatan positif satuan, elektron bermuatan negatif satuan, dan neutron tidak bermuatan.
Adapun struktur kualitatif atom, setiap atom memiliki semua proton dan neutron yang terkonsentrasi di inti yang disebut, di mana elektron membentuk kulit elektron.
Proton dan neutron memiliki massa yang hampir sama, yaitu m p m n , dan massa elektron hampir 2000 kali lebih kecil dari massa masing-masing, mis. m p / m e m n / m e 2000.
Karena sifat dasar atom adalah netralitas listriknya, dan muatan satu elektron sama dengan muatan satu proton, dapat disimpulkan dari sini bahwa jumlah elektron dalam atom apa pun sama dengan jumlah proton.
Jadi, misalnya, tabel di bawah ini menunjukkan kemungkinan komposisi atom:
Jenis atom dengan muatan inti yang sama, mis. dengan jumlah proton yang sama dalam inti mereka disebut unsur kimia. Jadi, dari tabel di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa atom1 dan atom2 milik satu unsur kimia, dan atom3 dan atom4 milik unsur kimia lain.
Setiap unsur kimia memiliki nama dan simbol tersendiri, yang dibaca dengan cara tertentu. Jadi, misalnya, unsur kimia paling sederhana, yang atom-atomnya hanya mengandung satu proton di dalam nukleus, memiliki nama "hidrogen" dan dilambangkan dengan simbol "H", yang dibaca sebagai "abu", dan unsur kimia dengan muatan inti +7 (yaitu mengandung 7 proton) - "nitrogen", memiliki simbol "N", yang dibaca sebagai "en".
Seperti yang Anda lihat dari tabel di atas, atom dari satu unsur kimia dapat berbeda dalam jumlah neutron dalam inti.
Atom milik unsur kimia yang sama, tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda dan, sebagai akibatnya, massa, disebut isotop.
Jadi, misalnya, unsur kimia hidrogen memiliki tiga isotop - 1 H, 2 H dan 3 H. Indeks 1, 2 dan 3 di atas simbol H berarti jumlah total neutron dan proton. Itu. mengetahui bahwa hidrogen adalah unsur kimia, yang dicirikan oleh fakta bahwa ada satu proton dalam inti atomnya, kita dapat menyimpulkan bahwa tidak ada neutron sama sekali dalam isotop 1 H (1-1 = 0), di isotop 2 H - 1 neutron (2-1=1) dan dalam isotop 3 H - dua neutron (3-1=2). Karena, seperti yang telah disebutkan, neutron dan proton memiliki massa yang sama, dan massa elektron dapat diabaikan dibandingkan dengan mereka, ini berarti bahwa isotop 2 H hampir dua kali lebih berat dari isotop 1 H, dan 3 H isotop bahkan tiga kali lebih berat. . Sehubungan dengan penyebaran yang begitu besar dalam massa isotop hidrogen, isotop 2 H dan 3 H bahkan diberi nama dan simbol individu yang terpisah, yang tidak khas dari unsur kimia lainnya. Isotop 2 H diberi nama deuterium dan diberi lambang D, dan isotop 3 H diberi nama tritium dan diberi lambang T.
Jika kita mengambil massa proton dan neutron sebagai satu kesatuan, dan mengabaikan massa elektron, pada kenyataannya, indeks kiri atas, selain jumlah total proton dan neutron dalam atom, dapat dianggap sebagai massanya, dan oleh karena itu indeks ini disebut nomor massa dan dilambangkan dengan simbol A. Karena muatan inti proton sesuai dengan atom, dan muatan setiap proton secara kondisional dianggap sama dengan +1, jumlah proton dalam inti disebut nomor muatan (Z). Menyatakan jumlah neutron dalam atom dengan huruf N, secara matematis hubungan antara nomor massa, jumlah muatan dan jumlah neutron dapat dinyatakan sebagai:
Menurut konsep modern, elektron memiliki sifat ganda (gelombang partikel). Ia memiliki sifat partikel dan gelombang. Seperti partikel, elektron memiliki massa dan muatan, tetapi pada saat yang sama, aliran elektron, seperti gelombang, dicirikan oleh kemampuan difraksi.
Untuk menggambarkan keadaan elektron dalam sebuah atom, konsep mekanika kuantum digunakan, yang menurutnya elektron tidak memiliki lintasan gerak tertentu dan dapat ditempatkan pada titik mana pun di ruang angkasa, tetapi dengan probabilitas yang berbeda.
Wilayah ruang di sekitar nukleus tempat elektron paling mungkin ditemukan disebut orbital atom.
Orbital atom dapat memiliki bentuk, ukuran, dan orientasi yang berbeda. Orbital atom disebut juga awan elektron.
Secara grafis, satu orbital atom biasanya dilambangkan sebagai sel persegi:
Mekanika kuantum memiliki peralatan matematika yang sangat kompleks, oleh karena itu, dalam kerangka kursus kimia sekolah, hanya konsekuensi dari teori mekanika kuantum yang dipertimbangkan.
Menurut konsekuensi ini, setiap orbital atom dan elektron yang terletak di atasnya sepenuhnya dicirikan oleh 4 bilangan kuantum.
- Bilangan kuantum utama - n - menentukan energi total elektron dalam orbital tertentu. Rentang nilai bilangan kuantum utama adalah semua bilangan asli, mis. n = 1,2,3,4, 5 dst.
- Bilangan kuantum orbital - l - mencirikan bentuk orbital atom dan dapat mengambil nilai bilangan bulat dari 0 hingga n-1, di mana n, ingat, adalah bilangan kuantum utama.
Orbital dengan l = 0 disebut s-orbital. orbital s berbentuk bola dan tidak memiliki arah dalam ruang:
Orbital dengan l = 1 disebut p-orbital. Orbital ini memiliki bentuk tiga dimensi angka delapan, yaitu. bentuk yang diperoleh dengan memutar angka delapan di sekitar sumbu simetri, dan secara lahiriah menyerupai halter:
Orbital dengan l = 2 disebut d-orbital, dan dengan l = 3 – f-orbital. Struktur mereka jauh lebih kompleks.
3) Bilangan kuantum magnetik - ml - menentukan orientasi spasial orbital atom tertentu dan menyatakan proyeksi momentum sudut orbital pada arah medan magnet. Bilangan kuantum magnetik ml sesuai dengan orientasi orbital relatif terhadap arah vektor kekuatan medan magnet eksternal dan dapat mengambil nilai bilangan bulat apa pun dari –l hingga +l, termasuk 0, mis. jumlah total nilai yang mungkin adalah (2l+1). Jadi, misalnya, dengan l = 0 m l = 0 (satu nilai), dengan l = 1 m l = -1, 0, +1 (tiga nilai), dengan l = 2 m l = -2, -1, 0, + 1 , +2 (lima nilai bilangan kuantum magnetik), dll.
Jadi, misalnya, orbital p, mis. orbital dengan bilangan kuantum orbital l = 1, memiliki bentuk "angka tiga dimensi delapan", sesuai dengan tiga nilai bilangan kuantum magnetik (-1, 0, +1), yang, pada gilirannya, sesuai ke tiga arah dalam ruang yang saling tegak lurus.
4) Bilangan kuantum spin (atau hanya spin) - m s - dapat dianggap bertanggung jawab atas arah rotasi elektron dalam atom, ia dapat mengambil nilai. Elektron dengan spin yang berbeda ditunjukkan oleh panah vertikal yang menunjuk ke arah yang berbeda: dan .
Himpunan semua orbital dalam atom yang memiliki nilai bilangan kuantum utama yang sama disebut tingkat energi atau kulit elektron. Setiap tingkat energi sewenang-wenang dengan beberapa nomor n terdiri dari n 2 orbital.
Himpunan orbital dengan nilai bilangan kuantum utama dan bilangan kuantum orbital yang sama adalah sublevel energi.
Setiap tingkat energi, yang sesuai dengan bilangan kuantum utama n, mengandung n subtingkat. Pada gilirannya, setiap subtingkat energi dengan bilangan kuantum orbital l terdiri dari (2l+1) orbital. Dengan demikian, sublapisan s terdiri dari satu orbital s, sublapisan p - tiga orbital p, sublapisan d - lima orbital d, dan sublapisan f - tujuh orbital f. Karena, seperti yang telah disebutkan, satu orbital atom sering dilambangkan dengan satu sel persegi, sublevel s-, p-, d- dan f dapat digambarkan secara grafis sebagai berikut:
Setiap orbital sesuai dengan satu set individu yang didefinisikan secara ketat dari tiga bilangan kuantum n, l dan ml .
Distribusi elektron dalam orbital disebut konfigurasi elektron.
Pengisian orbital atom dengan elektron terjadi sesuai dengan tiga kondisi:
- Prinsip energi minimum: Elektron mengisi orbital mulai dari sublevel energi terendah. Urutan sublevel dalam urutan peningkatan energi adalah sebagai berikut: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;
Untuk memudahkan mengingat urutan pengisian sublevel elektronik ini, ilustrasi grafis berikut ini sangat mudah:
- prinsip pauli: Setiap orbital dapat menampung paling banyak dua elektron.
Jika ada satu elektron dalam orbital, maka itu disebut tidak berpasangan, dan jika ada dua, maka mereka disebut pasangan elektron.
- Aturan Hund: keadaan atom yang paling stabil adalah keadaan di mana, dalam satu subtingkat, atom memiliki jumlah elektron tidak berpasangan maksimum yang mungkin. Keadaan atom yang paling stabil ini disebut keadaan dasar.
Padahal, di atas berarti bahwa, misalnya, penempatan elektron ke-1, ke-2, ke-3, dan ke-4 pada tiga orbital sublevel-p akan dilakukan sebagai berikut:
Pengisian orbital atom dari hidrogen yang bermuatan 1 hingga kripton (Kr) yang bermuatan 36 dilakukan sebagai berikut:
Representasi serupa dari urutan pengisian orbital atom disebut diagram energi. Berdasarkan diagram elektronik masing-masing elemen, Anda dapat menuliskan apa yang disebut rumus elektronik (konfigurasi). Jadi, misalnya, sebuah elemen dengan 15 proton dan, sebagai hasilnya, 15 elektron, mis. fosfor (P) akan memiliki diagram energi berikut:
Ketika diterjemahkan ke dalam rumus elektronik, atom fosfor akan berbentuk:
15 P = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
Digit berukuran normal di sebelah kiri simbol sublevel menunjukkan jumlah tingkat energi, dan superskrip di sebelah kanan simbol sublevel menunjukkan jumlah elektron pada sublevel yang sesuai.
Di bawah ini adalah rumus elektronik dari 36 elemen pertama D.I. Mendeleev.
| Titik | Nomor barang | simbol | judul | rumus elektronik |
| Saya | 1 | H | hidrogen | 1s 1 |
| 2 | Dia | helium | 1s2 | |
| II | 3 | Li | litium | 1s2 2s1 |
| 4 | Menjadi | berilium | 1s2 2s2 | |
| 5 | B | boron | 1s 2 2s 2 2p 1 | |
| 6 | C | karbon | 1s 2 2s 2 2p 2 | |
| 7 | N | nitrogen | 1s 2 2s 2 2p 3 | |
| 8 | HAI | oksigen | 1s 2 2s 2 2p 4 | |
| 9 | F | fluor | 1s 2 2s 2 2p 5 | |
| 10 | tidak | neon | 1s 2 2s 2 2p 6 | |
| AKU AKU AKU | 11 | tidak | sodium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 |
| 12 | mg | magnesium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 | |
| 13 | Al | aluminium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 | |
| 14 | Si | silikon | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 | |
| 15 | P | fosfor | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 | |
| 16 | S | sulfur | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 | |
| 17 | Cl | klorin | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 | |
| 18 | Ar | argon | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 | |
| IV | 19 | K | kalium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 |
| 20 | Ca | kalsium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 | |
| 21 | sc | skandium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 | |
| 22 | Ti | titanium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2 | |
| 23 | V | vanadium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 | |
| 24 | Cr | kromium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 s pada d sublevel | |
| 25 | M N | mangan | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5 | |
| 26 | Fe | besi | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 | |
| 27 | bersama | kobalt | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7 | |
| 28 | Ni | nikel | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8 | |
| 29 | Cu | tembaga | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 s pada d sublevel | |
| 30 | Zn | seng | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 | |
| 31 | ga | galium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 1 | |
| 32 | Ge | germanium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2 | |
| 33 | Sebagai | arsenik | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3 | |
| 34 | Se | selenium | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4 | |
| 35 | br | brom | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 | |
| 36 | kr | kripton | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 |
Seperti yang telah disebutkan, dalam keadaan dasarnya, elektron dalam orbital atom disusun menurut prinsip energi terkecil. Namun demikian, dengan adanya orbital p yang kosong dalam keadaan dasar atom, seringkali, ketika energi berlebih diberikan padanya, atom dapat dipindahkan ke apa yang disebut keadaan tereksitasi. Jadi, misalnya, atom boron dalam keadaan dasarnya memiliki konfigurasi elektronik dan diagram energi dalam bentuk berikut:
5 B = 1s 2 2s 2 2p 1
Dan dalam keadaan tereksitasi (*), yaitu ketika memberikan beberapa energi ke atom boron, konfigurasi elektronik dan diagram energinya akan terlihat seperti ini:
5 B* = 1s 2 2s 1 2p 2
Tergantung pada sublevel mana dalam atom yang terisi terakhir, unsur-unsur kimia dibagi menjadi s, p, d atau f.
Menemukan s, p, d dan f-elemen pada tabel D.I. Mendeleev:
- s-element memiliki s-sublevel terakhir yang harus diisi. Elemen-elemen ini termasuk elemen dari subkelompok utama (di sebelah kiri dalam sel tabel) dari grup I dan II.
- Untuk p-elemen, p-sublevel diisi. Unsur-p mencakup enam unsur terakhir dari setiap periode, kecuali unsur pertama dan ketujuh, serta unsur-unsur dari subkelompok utama golongan III-VIII.
- d-elemen terletak antara s- dan p-elemen dalam periode besar.
- Unsur-f disebut lantanida dan aktinida. Mereka ditempatkan di bagian bawah tabel oleh D.I. Mendeleev.
Atom(dari atomos Yunani - tak terpisahkan) - inti tunggal, partikel tak terpisahkan secara kimia dari unsur kimia, pembawa sifat-sifat suatu zat. Zat tersusun dari atom. Atom itu sendiri terdiri dari inti bermuatan positif dan awan elektron bermuatan negatif. Secara umum, atom bersifat netral secara listrik. Ukuran atom sepenuhnya ditentukan oleh ukuran awan elektronnya, karena ukuran nukleus dapat diabaikan dibandingkan dengan ukuran awan elektron. Inti terdiri dari Z proton bermuatan positif (muatan proton sesuai dengan +1 dalam satuan sembarang) dan N neutron yang tidak membawa muatan (jumlah neutron dapat sama dengan atau sedikit lebih atau kurang dari proton). Proton dan neutron disebut nukleon, yaitu partikel inti. Dengan demikian, muatan inti hanya ditentukan oleh jumlah proton dan sama dengan nomor seri elemen dalam tabel periodik. Muatan positif inti dikompensasi oleh elektron bermuatan negatif (muatan elektron -1 dalam satuan sembarang), yang membentuk awan elektron. Jumlah elektron sama dengan jumlah proton. Massa proton dan neutron sama (masing-masing 1 dan 1 sma). Massa atom terutama ditentukan oleh massa intinya, karena massa elektron sekitar 1836 kali lebih kecil dari massa proton dan neutron dan jarang diperhitungkan dalam perhitungan. Jumlah pasti neutron dapat ditemukan dengan perbedaan antara massa atom dan jumlah proton ( N=A-Z). Jenis atom dari setiap unsur kimia dengan inti yang terdiri dari jumlah proton (Z) dan neutron (N) yang ditentukan secara ketat disebut nuklida (ini dapat berupa unsur yang berbeda dengan jumlah total nukleon (isobar) atau neutron yang sama (isoton), atau satu unsur kimia - satu jumlah proton, tetapi jumlah neutron (isomer) yang berbeda).
Karena hampir seluruh massa terkonsentrasi di inti atom, tetapi dimensinya dapat diabaikan dibandingkan dengan volume total atom, nukleus secara kondisional dianggap sebagai titik material yang terletak di pusat atom, dan atom itu sendiri adalah dianggap sebagai sistem elektron. Dalam reaksi kimia, inti atom tidak terpengaruh (kecuali untuk reaksi nuklir), seperti halnya tingkat elektronik internal, tetapi hanya elektron dari kulit elektron terluar yang terlibat. Untuk itu perlu diketahui sifat-sifat elektron dan aturan pembentukan kulit elektron atom.
Sifat elektron
Sebelum mempelajari sifat-sifat elektron dan aturan pembentukan tingkat elektronik, perlu untuk menyentuh sejarah pembentukan ide-ide tentang struktur atom. Kami tidak akan mempertimbangkan sejarah lengkap pembentukan struktur atom, tetapi hanya akan membahas ide-ide yang paling relevan dan paling "benar" yang paling jelas dapat menunjukkan bagaimana elektron berada dalam atom. Kehadiran atom sebagai konstituen dasar materi pertama kali disarankan oleh para filsuf Yunani kuno (jika Anda mulai membagi benda apa pun menjadi dua, setengah menjadi dua, dan seterusnya, maka proses ini tidak akan dapat berlanjut tanpa batas waktu; kita akan berhenti pada partikel yang tidak dapat kita bagi lagi - ini dan akan ada atom). Setelah itu, sejarah struktur atom melewati jalan yang sulit dan pemikiran yang berbeda, seperti atom tidak dapat dibagi, model atom Thomson, dan lain-lain. Model atom yang dikemukakan oleh Ernest Rutherford pada tahun 1911 ternyata paling mendekati. Dia membandingkan atom dengan tata surya, di mana inti atom bertindak sebagai matahari, dan elektron bergerak mengelilinginya seperti planet. Menempatkan elektron pada orbit stasioner merupakan langkah yang sangat penting dalam memahami struktur atom. Namun, model struktur atom planet seperti itu bertentangan dengan mekanika klasik. Faktanya adalah bahwa ketika sebuah elektron bergerak di orbit, ia harus kehilangan energi potensial dan akhirnya "jatuh" ke nukleus, dan atom harus tidak ada lagi. Paradoks seperti itu dihilangkan dengan pengenalan postulat oleh Niels Bohr. Menurut postulat ini, elektron bergerak dalam orbit stasioner di sekitar nukleus dan dalam kondisi normal tidak menyerap atau memancarkan energi. Postulat menunjukkan bahwa hukum mekanika klasik tidak cocok untuk menjelaskan atom. Model atom ini disebut model Bohr-Rutherford. Kelanjutan struktur planet atom adalah model mekanika kuantum atom, yang dengannya kita akan mempertimbangkan elektron.
Elektron adalah partikel kuasi, menunjukkan dualitas gelombang-partikel: ia adalah partikel (sel darah) dan gelombang pada saat yang bersamaan. Sifat-sifat partikel termasuk massa elektron dan muatannya, dan sifat gelombang - kemampuan untuk difraksi dan interferensi. Hubungan antara gelombang dan sifat sel elektron tercermin dalam persamaan de Broglie:
= h m v , (\displaystyle \lambda =(\frac (h)(mv)),)di mana (\displaystyle \lambda )
- panjang gelombang, - massa partikel, - kecepatan partikel, - Konstanta Planck = 6.63 10 -34 J s.
Untuk sebuah elektron, tidak mungkin untuk menghitung lintasan pergerakannya, kita hanya dapat berbicara tentang kemungkinan menemukan elektron di satu tempat atau tempat lain di sekitar nukleus. Untuk alasan ini, mereka tidak berbicara tentang orbit elektron di sekitar nukleus, tetapi tentang orbital - ruang di sekitar nukleus, di mana kemungkinan menemukan elektron melebihi 95%. Untuk sebuah elektron, tidak mungkin mengukur koordinat dan kecepatan secara akurat pada saat yang bersamaan (prinsip ketidakpastian Heisenberg).
x m ∗ Δ v > 2 (\displaystyle \Delta x*m*\Delta v>(\frac (\hbar )(2)))di mana x (\displaystyle \Delta x)
- ketidakpastian koordinat elektron, v (\displaystyle \Delta v)
- kesalahan pengukuran kecepatan, =j/2π=1,05 10 -34 J s
Semakin akurat kita mengukur koordinat elektron, semakin besar kesalahan dalam mengukur kecepatannya, dan sebaliknya: semakin akurat kita mengetahui kecepatan elektron, semakin besar ketidakpastian koordinatnya.
Kehadiran sifat gelombang elektron memungkinkan kita untuk menerapkan persamaan gelombang Schrödinger padanya.
2 x 2 + 2 y 2 + 2 Ψ ∂ z 2 + 8 2 m h (E V) = 0 (\displaystyle (\frac ((\partial )^(2)\Psi )(\parsial x^(2)))+(\frac ((\parsial )^(2)\Psi )(\parsial y^(2)))+(\frac ((\parsial )^(2) \Psi )(\partial z^(2)))+(\frac (8(\pi ^(2))m)(h))\left(E-V\right)\Psi =0)
di mana adalah energi total elektron, energi potensial elektron, arti fisik dari fungsi (\displaystyle \psi )
- akar kuadrat dari probabilitas menemukan elektron dalam ruang dengan koordinat x, kamu dan z(kernel dianggap asal).
Persamaan yang disajikan ditulis untuk sistem satu elektron. Untuk sistem yang mengandung lebih dari satu elektron, prinsip deskripsinya tetap sama, tetapi persamaannya mengambil bentuk yang lebih kompleks. Solusi grafis persamaan Schrödinger adalah geometri orbital atom. Jadi, orbital s berbentuk bola, orbital p berbentuk angka delapan dengan "simpul" di titik asal (pada inti, di mana probabilitas menemukan elektron cenderung nol).
Dalam kerangka teori mekanika kuantum modern, sebuah elektron digambarkan dengan sekumpulan bilangan kuantum: n
, aku
, saya
, s
dan MS
. Menurut prinsip Pauli, satu atom tidak dapat memiliki dua elektron dengan himpunan semua bilangan kuantum yang sepenuhnya identik.
Bilangan kuantum utama n
menentukan tingkat energi elektron, yaitu pada tingkat elektronik apa elektron tersebut berada. Bilangan kuantum utama hanya dapat mengambil nilai bilangan bulat yang lebih besar dari 0: n
=1;2;3... Nilai maksimum n
untuk atom tertentu dari suatu unsur sesuai dengan jumlah periode di mana unsur tersebut berada dalam tabel periodik D. I. Mendeleev.
Bilangan kuantum orbital (tambahan) aku
menentukan geometri awan elektron. Dapat mengambil nilai integer dari 0 hingga n
-satu. Untuk nilai bilangan kuantum tambahan aku
Penunjukan huruf digunakan:
| berarti aku | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| penunjukan surat | s | p | d | f | g |
Orbital S berbentuk bola, orbital p adalah angka delapan. Orbital yang tersisa memiliki struktur yang sangat kompleks, seperti orbital d yang ditunjukkan pada gambar.
Elektron dalam level dan orbital tidak diatur secara acak, tetapi menurut aturan Klechkovsky, yang menurutnya pengisian elektron terjadi sesuai dengan prinsip energi terkecil, yaitu dalam urutan menaik dari jumlah bilangan kuantum utama dan orbital. n +aku . Dalam kasus ketika jumlah untuk dua opsi pengisian sama, tingkat energi terendah awalnya diisi (misalnya: ketika n = 3 a aku =2 dan n = 4 a aku =1 awalnya akan mengisi level 3). Bilangan kuantum magnetik saya menentukan lokasi orbital dalam ruang dan dapat mengambil nilai bilangan bulat dari -l sebelum + aku , termasuk 0. Hanya satu nilai yang mungkin untuk orbital s saya =0. Untuk orbital p, sudah ada tiga nilai -1, 0 dan +1, yaitu orbital p dapat ditempatkan di sepanjang tiga sumbu koordinat x, y dan z.
susunan orbital tergantung pada nilai saya
Elektron memiliki momentum sudutnya sendiri - spin, dilambangkan dengan bilangan kuantum s . Spin elektron adalah nilai konstan dan sama dengan 1/2. Fenomena putaran dapat direpresentasikan secara kondisional sebagai gerakan di sekitar porosnya sendiri. Awalnya, putaran elektron disamakan dengan gerakan planet di sekitar porosnya sendiri, tetapi perbandingan seperti itu keliru. Spin adalah fenomena kuantum murni yang tidak memiliki analog dalam mekanika klasik.
Atom- partikel terkecil dari suatu zat yang secara kimia tidak dapat dibagi. Pada abad ke-20, struktur kompleks atom telah dijelaskan. Atom terdiri dari muatan positif inti dan kulit yang dibentuk oleh elektron bermuatan negatif. Muatan total atom bebas adalah nol, karena muatan inti dan kulit elektron menyeimbangkan satu sama lain. Dalam hal ini, muatan inti sama dengan jumlah unsur dalam tabel periodik ( nomor atom) dan sama dengan jumlah total elektron (muatan elektron 1).
Inti atom terdiri dari muatan positif proton dan partikel netral - neutron yang tidak memiliki biaya. Karakteristik umum partikel elementer dalam komposisi atom dapat disajikan dalam bentuk tabel:
Jumlah proton sama dengan muatan inti, oleh karena itu, sama dengan nomor atom. Untuk menemukan jumlah neutron dalam atom, perlu untuk mengurangi muatan inti (jumlah proton) dari massa atom (jumlah massa proton dan neutron).
Misalnya, pada atom natrium 23 Na, jumlah proton adalah p = 11, dan jumlah neutron adalah n = 23 11 = 12
Jumlah neutron dalam atom dari unsur yang sama dapat berbeda. Atom semacam itu disebut isotop .
Kulit elektron atom juga memiliki struktur yang kompleks. Elektron terletak pada tingkat energi (lapisan elektronik).
Nomor level mencirikan energi elektron. Ini disebabkan oleh fakta bahwa partikel elementer dapat mengirimkan dan menerima energi tidak dalam jumlah kecil yang sewenang-wenang, tetapi dalam porsi tertentu - kuanta. Semakin tinggi levelnya, semakin banyak energi yang dimiliki elektron. Karena semakin rendah energi sistem, semakin stabil (bandingkan stabilitas rendah batu di atas gunung, yang memiliki energi potensial besar, dan posisi stabil batu yang sama di dataran di bawah, ketika energi jauh lebih rendah), level dengan energi elektron rendah diisi terlebih dahulu dan baru kemudian - tinggi.
Jumlah maksimum elektron yang dapat ditampung oleh suatu level dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
N \u003d 2n 2, di mana N adalah jumlah maksimum elektron di level tersebut,
n - nomor tingkat.
Kemudian untuk tingkat pertama N = 2 1 2 = 2,
untuk yang kedua N = 2 2 2 = 8, dst.
Jumlah elektron pada tingkat terluar untuk unsur-unsur dari subkelompok utama (A) sama dengan nomor golongan.
Dalam sebagian besar tabel periodik modern, susunan elektron berdasarkan tingkat ditunjukkan dalam sel dengan unsur. Sangat penting pahami bahwa levelnya dibaca turun hingga, yang sesuai dengan energi mereka. Oleh karena itu, kolom angka dalam sel dengan natrium:
1
8
2
pada tingkat 1 - 2 elektron,
pada tingkat 2 - 8 elektron,
pada tingkat 3 - 1 elektron
Hati-hati, kesalahan yang sangat umum!
Distribusi elektron di atas level dapat direpresentasikan sebagai diagram:
11 Na)))
2 8 1
Jika tabel periodik tidak menunjukkan distribusi elektron berdasarkan tingkat, Anda dapat dipandu oleh:
- jumlah elektron maksimum: pada tingkat 1, tidak lebih dari 2 e - ,
pada tanggal 2 - 8 e - ,
di tingkat eksternal - 8 e ; - jumlah elektron pada tingkat terluar (untuk 20 unsur pertama sama dengan nomor golongan)
Kemudian untuk natrium jalannya penalaran adalah sebagai berikut:
- Jumlah total elektron adalah 11, oleh karena itu, tingkat pertama diisi dan berisi 2 e ;
- Ketiga, tingkat luar berisi 1 e (kelompok I)
- Tingkat kedua berisi elektron yang tersisa: 11 (2 + 1) = 8 (terisi penuh)
* Untuk perbedaan yang lebih jelas antara atom bebas dan atom dalam suatu senyawa, sejumlah penulis mengusulkan penggunaan istilah "atom" hanya untuk merujuk pada atom bebas (netral), dan untuk merujuk pada semua atom, termasuk atom dalam senyawa, mereka mengusulkan istilah "partikel atom". Waktu akan memberi tahu bagaimana nasib istilah-istilah ini akan berubah. Dari sudut pandang kami, atom secara definisi adalah partikel, oleh karena itu, ungkapan "partikel atom" dapat dianggap sebagai tautologi ("minyak mentega").
2. Tugas. Perhitungan jumlah zat dari salah satu produk reaksi, jika massa zat awal diketahui.
Contoh:
Berapa jumlah zat hidrogen yang akan dilepaskan selama interaksi seng dengan asam klorida seberat 146 g?
Keputusan:
- Kami menulis persamaan reaksi: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2
- Temukan massa molar asam klorida: M (HCl) \u003d 1 + 35,5 \u003d 36,5 (g / mol)
(kita melihat massa molar setiap elemen, secara numerik sama dengan massa atom relatif, dalam tabel periodik di bawah tanda elemen dan membulatkannya ke bilangan bulat, kecuali klorin, yang diambil sebagai 35,5) - Temukan jumlah zat asam klorida: n (HCl) \u003d m / M \u003d 146 g / 36,5 g / mol \u003d 4 mol
- Kami menulis data yang tersedia di atas persamaan reaksi, dan di bawah persamaan - jumlah mol menurut persamaan (sama dengan koefisien di depan zat):
4 mol x mol
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2
2 mol 1 mol - Kami membuat proporsi:
4 mol - x tahi lalat
2 mol - 1 mol
(atau dengan penjelasan:
dari 4 mol asam klorida Anda dapatkan x mol hidrogen
dan dari 2 mol - 1 mol) - Kami menemukan x:
x= 4 mol 1 mol / 2 mol = 2 mol
Menjawab: 2 mol
Konsep atom muncul di dunia kuno untuk menunjuk partikel materi. Dalam bahasa Yunani, atom berarti "tidak dapat dibagi".
elektron
Fisikawan Irlandia Stoney, berdasarkan eksperimen, sampai pada kesimpulan bahwa listrik dibawa oleh partikel terkecil yang ada di atom semua unsur kimia. Dalam $1891, Stoney mengusulkan untuk menyebut partikel-partikel ini elektron, yang dalam bahasa Yunani berarti "kuning".
Beberapa tahun setelah elektron mendapatkan namanya, fisikawan Inggris Joseph Thomson dan fisikawan Prancis Jean Perrin membuktikan bahwa elektron membawa muatan negatif. Ini adalah muatan negatif terkecil, yang dalam kimia dianggap sebagai unit $(–1)$. Thomson bahkan berhasil menentukan kecepatan elektron (sama dengan kecepatan cahaya - $300.000 km/s) dan massa elektron ($1836 kali lebih kecil dari massa atom hidrogen).
Thomson dan Perrin menghubungkan kutub sumber arus dengan dua pelat logam - katoda dan anoda, disolder ke dalam tabung kaca, dari mana udara dievakuasi. Ketika tegangan sekitar 10 ribu volt diterapkan ke pelat elektroda, pelepasan bercahaya melintas di dalam tabung, dan partikel terbang dari katoda (kutub negatif) ke anoda (kutub positif), yang pertama kali disebut para ilmuwan. sinar katoda, dan kemudian menemukan bahwa itu adalah aliran elektron. Elektron, mengenai zat khusus yang diterapkan, misalnya, ke layar TV, menyebabkan cahaya.
Kesimpulan dibuat: elektron melarikan diri dari atom bahan dari mana katoda dibuat.
Elektron bebas atau fluksnya juga dapat diperoleh dengan cara lain, misalnya, dengan memanaskan kawat logam atau dengan menyinari logam yang dibentuk oleh unsur-unsur dari subkelompok utama golongan I dari tabel periodik (misalnya, cesium).
Keadaan elektron dalam atom
Keadaan elektron dalam atom dipahami sebagai kumpulan informasi tentang energi elektron spesifik dalam ruang angkasa di mana ia berada. Kita telah mengetahui bahwa elektron dalam atom tidak memiliki lintasan gerak, yaitu hanya bisa berbicara tentang kemungkinan menemukannya di ruang sekitar nukleus. Itu dapat ditempatkan di bagian mana pun dari ruang yang mengelilingi nukleus ini, dan totalitas dari berbagai posisinya dianggap sebagai awan elektron dengan kerapatan muatan negatif tertentu. Secara kiasan, hal ini dapat dibayangkan sebagai berikut: jika memungkinkan untuk memotret posisi elektron dalam atom dalam seperseratus atau sepersejuta detik, seperti pada foto akhir, maka elektron dalam foto tersebut akan direpresentasikan sebagai sebuah titik. Melapisi foto-foto seperti itu yang tak terhitung jumlahnya akan menghasilkan gambar awan elektron dengan kepadatan tertinggi di mana terdapat sebagian besar titik-titik ini.
Gambar menunjukkan "potongan" dari kerapatan elektron seperti itu dalam atom hidrogen yang melewati nukleus, dan garis putus-putus membatasi bola di mana probabilitas menemukan elektron adalah $90%$. Kontur terdekat dengan nukleus mencakup wilayah ruang di mana probabilitas menemukan elektron adalah $10%$, probabilitas menemukan elektron di dalam kontur kedua dari nukleus adalah $20%$, di dalam kontur ketiga - $≈30 %$, dll. Ada beberapa ketidakpastian dalam keadaan elektron. Untuk mengkarakterisasi keadaan khusus ini, fisikawan Jerman W. Heisenberg memperkenalkan konsep prinsip ketidakpastian, yaitu menunjukkan bahwa tidak mungkin untuk menentukan secara bersamaan dan tepat energi dan lokasi elektron. Semakin akurat energi suatu elektron ditentukan, semakin tidak pasti posisinya, dan sebaliknya, setelah menentukan posisinya, tidak mungkin untuk menentukan energi elektron. Wilayah probabilitas deteksi elektron tidak memiliki batas yang jelas. Namun, adalah mungkin untuk memilih ruang di mana kemungkinan menemukan elektron adalah maksimum.
Ruang di sekitar inti atom, di mana elektron paling mungkin ditemukan, disebut orbital.
Ini berisi sekitar $90%$ dari awan elektron, yang berarti bahwa sekitar $90%$ elektron berada di bagian ruang ini. Menurut bentuknya, $4$ dari jenis orbital yang dikenal saat ini dibedakan, yang dilambangkan dengan huruf Latin $s, p, d$ dan $f$. Sebuah representasi grafis dari beberapa bentuk orbital elektronik ditunjukkan pada gambar.
Karakteristik paling penting dari gerak elektron dalam orbit tertentu adalah energi hubungannya dengan nukleus. Elektron dengan nilai energi yang sama membentuk satu lapisan elektronik, atau tingkat energi. Tingkat energi diberi nomor mulai dari inti: $1, 2, 3, 4, 5, 6$ dan $7.
Bilangan bulat $n$ yang menunjukkan jumlah tingkat energi disebut bilangan kuantum utama.
Ini mencirikan energi elektron yang menempati tingkat energi tertentu. Elektron pada tingkat energi pertama, yang paling dekat dengan inti, memiliki energi paling rendah. Dibandingkan dengan elektron tingkat pertama, elektron tingkat berikutnya dicirikan oleh sejumlah besar energi. Akibatnya, elektron dari tingkat terluar adalah yang paling tidak terikat kuat pada inti atom.
Jumlah tingkat energi (lapisan elektronik) dalam sebuah atom sama dengan jumlah periode dalam sistem D. I. Mendeleev, yang menjadi milik unsur kimia: atom-atom unsur periode pertama memiliki satu tingkat energi; periode kedua - dua; periode ketujuh - tujuh.
Jumlah elektron terbesar dalam tingkat energi ditentukan oleh rumus:
di mana $N$ adalah jumlah elektron maksimum; $n$ adalah nomor level, atau bilangan kuantum utama. Akibatnya: tingkat energi pertama yang paling dekat dengan nukleus dapat berisi tidak lebih dari dua elektron; pada yang kedua - tidak lebih dari $8$; pada yang ketiga - tidak lebih dari $18$; pada keempat - tidak lebih dari $32$. Dan bagaimana, pada gilirannya, tingkat energi (lapisan elektronik) diatur?
Dimulai dari tingkat energi kedua $(n = 2)$, masing-masing tingkat dibagi lagi menjadi subtingkat (sublayers), sedikit berbeda satu sama lain oleh energi ikat dengan nukleus.
Jumlah sublevel sama dengan nilai bilangan kuantum utama: tingkat energi pertama memiliki satu sub tingkat; yang kedua - dua; ketiga - tiga; keempat adalah empat. Sublevel, pada gilirannya, dibentuk oleh orbital.
Setiap nilai $n$ sesuai dengan jumlah orbital yang sama dengan $n^2$. Menurut data yang disajikan dalam tabel, adalah mungkin untuk melacak hubungan antara bilangan kuantum utama $n$ dan jumlah sublevel, jenis dan jumlah orbital, dan jumlah maksimum elektron per sublevel dan level.
Nomor kuantum utama, jenis dan jumlah orbital, jumlah maksimum elektron pada sublevel dan level.
| Tingkat energi $(n)$ | Jumlah sublevel sama dengan $n$ | Tipe orbit | Jumlah orbital | Jumlah maksimum elektron | ||
| di sublevel | di tingkat yang sama dengan $n^2$ | di sublevel | pada tingkat yang sama dengan $n^2$ | |||
| $K(n=1)$ | $1$ | $1s$ | $1$ | $1$ | $2$ | $2$ |
| $L(n=2)$ | $2$ | $2s$ | $1$ | $4$ | $2$ | $8$ |
| $2p$ | $3$ | $6$ | ||||
| $M(n=3)$ | $3$ | $3s$ | $1$ | $9$ | $2$ | $18$ |
| $3p$ | $3$ | $6$ | ||||
| $3d$ | $5$ | $10$ | ||||
| $N(n=4)$ | $4$ | $4s$ | $1$ | $16$ | $2$ | $32$ |
| $4p$ | $3$ | $6$ | ||||
| $4d$ | $5$ | $10$ | ||||
| $4f$ | $7$ | $14$ | ||||
Merupakan kebiasaan untuk menunjuk sublevel dalam huruf Latin, serta bentuk orbital yang terdiri dari: $s, p, d, f$. Jadi:
- $s$-sublevel - sublevel pertama dari setiap tingkat energi yang paling dekat dengan inti atom, terdiri dari satu $s$-orbital;
- $p$-sublevel - sublevel kedua dari masing-masing, kecuali yang pertama, tingkat energi, terdiri dari tiga orbital $p$;
- $d$-sublevel - masing-masing sublevel ketiga, mulai dari tingkat energi ketiga, terdiri dari lima orbital $d$;
- Sublevel $f$ masing-masing, mulai dari tingkat energi keempat, terdiri dari tujuh orbital $f$.
inti atom
Tetapi tidak hanya elektron yang merupakan bagian dari atom. Fisikawan Henri Becquerel menemukan bahwa mineral alami yang mengandung garam uranium juga memancarkan radiasi yang tidak diketahui, menerangi film fotografi yang tertutup dari cahaya. Fenomena ini disebut radioaktivitas.
Ada tiga jenis sinar radioaktif:
- $α$-rays, yang terdiri dari $α$-partikel yang memiliki muatan $2$ kali lebih besar dari muatan elektron, tetapi dengan tanda positif, dan massa $4$ kali lebih besar dari massa atom hidrogen;
- $β$-rays adalah aliran elektron;
- $γ$-rays adalah gelombang elektromagnetik dengan massa diabaikan yang tidak membawa muatan listrik.
Akibatnya, atom memiliki struktur yang kompleks - terdiri dari inti bermuatan positif dan elektron.
Bagaimana susunan atom?
Pada tahun 1910 di Cambridge, dekat London, Ernest Rutherford bersama murid-murid dan rekan-rekannya mempelajari hamburan partikel $α$ yang melewati kertas emas tipis dan jatuh di layar. Partikel alfa biasanya menyimpang dari arah aslinya hanya satu derajat, yang menegaskan, tampaknya, keseragaman dan keseragaman sifat-sifat atom emas. Dan tiba-tiba para peneliti memperhatikan bahwa beberapa partikel $α$ tiba-tiba mengubah arah jalurnya, seolah-olah menabrak semacam rintangan.
Dengan menempatkan layar di depan foil, Rutherford mampu mendeteksi bahkan kasus langka ketika partikel $α$, yang dipantulkan dari atom emas, terbang ke arah yang berlawanan.
Perhitungan menunjukkan bahwa fenomena yang diamati dapat terjadi jika seluruh massa atom dan semua muatan positifnya terkonsentrasi di inti pusat yang kecil. Jari-jari inti ternyata 100.000 kali lebih kecil dari jari-jari seluruh atom, daerah di mana terdapat elektron yang bermuatan negatif. Jika kita menerapkan perbandingan kiasan, maka seluruh volume atom dapat disamakan dengan stadion Luzhniki, dan nukleus dapat diibaratkan seperti bola sepak yang terletak di tengah lapangan.
Sebuah atom dari setiap unsur kimia sebanding dengan tata surya kecil. Oleh karena itu, model atom seperti itu, yang diusulkan oleh Rutherford, disebut planetary.
Proton dan neutron
Ternyata inti atom kecil, di mana seluruh massa atom terkonsentrasi, terdiri dari partikel dari dua jenis - proton dan neutron.
Proton memiliki muatan yang sama dengan muatan elektron, tetapi berlawanan tanda $(+1)$, dan massa sama dengan massa atom hidrogen (diterima dalam kimia sebagai satu unit). Proton dilambangkan dengan $↙(1)↖(1)p$ (atau $р+$). neutron tidak membawa muatan, mereka netral dan memiliki massa yang sama dengan massa proton, mis. $1$. Neutron dilambangkan dengan $↙(0)↖(1)n$ (atau $n^0$).
Proton dan neutron secara kolektif disebut nukleon(dari lat. inti- inti).
Jumlah proton dan neutron dalam suatu atom disebut nomor massa. Misalnya, nomor massa atom aluminium:
Karena massa elektron, yang dapat diabaikan, dapat diabaikan, jelaslah bahwa seluruh massa atom terkonsentrasi di dalam nukleus. Elektron dilambangkan sebagai berikut: $e↖(-)$.
Karena atom bersifat netral secara listrik, jelas juga bahwa bahwa jumlah proton dan elektron dalam suatu atom adalah sama. Sama dengan nomor atom unsur kimia ditugaskan untuk itu dalam Tabel Periodik. Misalnya, inti atom besi mengandung $26$ proton, dan $26$ elektron berputar mengelilingi inti. Dan bagaimana cara menentukan jumlah neutron?
Seperti yang Anda ketahui, massa atom adalah jumlah massa proton dan neutron. Mengetahui nomor urut elemen $(Z)$, mis. jumlah proton, dan nomor massa $(A)$, sama dengan jumlah jumlah proton dan neutron, Anda dapat menemukan jumlah neutron $(N)$ menggunakan rumus:
Misalnya, jumlah neutron dalam atom besi adalah:
$56 – 26 = 30$.
Tabel menunjukkan karakteristik utama partikel elementer.
Sifat dasar partikel elementer.
isotop
Varietas atom dari unsur yang sama yang memiliki muatan inti yang sama tetapi nomor massa yang berbeda disebut isotop.
Kata isotop terdiri dari dua kata Yunani: iso- sama dan topos- tempat, berarti "menempati satu tempat" (sel) dalam sistem periodik unsur.
Unsur kimia yang ditemukan di alam adalah campuran isotop. Jadi, karbon memiliki tiga isotop dengan massa $12, 13, 14$; oksigen - tiga isotop dengan massa $16, 17, 18$, dll.
Biasanya diberikan dalam sistem Periodik, massa atom relatif suatu unsur kimia adalah nilai rata-rata massa atom dari campuran alami isotop dari unsur tertentu, dengan mempertimbangkan kelimpahan relatifnya di alam, oleh karena itu, nilai massa atom cukup sering fraksional. Misalnya, atom klorin alami adalah campuran dari dua isotop - $35$ (ada $75%$ di alam) dan $37 (ada $25%$); oleh karena itu, massa atom relatif klorin adalah $35,5. Isotop klorin ditulis sebagai berikut:
$↖(35)↙(17)(Cl)$ dan $↖(37)↙(17)(Cl)$
Sifat kimia isotop klorin persis sama dengan isotop sebagian besar unsur kimia, seperti kalium, argon:
$↖(39)↙(19)(K)$ dan $↖(40)↙(19)(K)$, $↖(39)↙(18)(Ar)$ dan $↖(40)↙(18 )(Ar)$
Namun, sifat isotop hidrogen sangat berbeda karena peningkatan lipat dramatis dalam massa atom relatifnya; mereka bahkan diberi nama individu dan tanda kimia: protium - $↖(1)↙(1)(H)$; deuterium - $↖(2)↙(1)(H)$, atau $↖(2)↙(1)(D)$; tritium - $↖(3)↙(1)(H)$, atau $↖(3)↙(1)(T)$.
Sekarang dimungkinkan untuk memberikan definisi unsur kimia yang modern, lebih ketat dan ilmiah.
Unsur kimia adalah kumpulan atom dengan muatan inti yang sama.
Struktur kulit elektron atom dari unsur-unsur dari empat periode pertama
Pertimbangkan pemetaan konfigurasi elektronik atom-atom unsur dengan periode sistem D. I. Mendeleev.
Unsur periode pertama.
Skema struktur elektronik atom menunjukkan distribusi elektron di atas lapisan elektronik (tingkat energi).
Rumus elektronik atom menunjukkan distribusi elektron di atas tingkat energi dan sublevel.
Rumus elektronik grafis atom menunjukkan distribusi elektron tidak hanya di tingkat dan sublevel, tetapi juga di orbital.
Dalam atom helium, lapisan elektron pertama selesai - ia memiliki elektron $2$.
Hidrogen dan helium adalah elemen $s$, atom-atom ini memiliki orbital $s$ yang diisi dengan elektron.
Unsur periode kedua.
Untuk semua unsur periode kedua, lapisan elektron pertama terisi, dan elektron mengisi orbital $s-$ dan $p$ dari lapisan elektron kedua sesuai dengan prinsip energi terkecil (pertama $s$, dan kemudian $p$) dan aturan Pauli and Hund.
Dalam atom neon, lapisan elektron kedua selesai - ia memiliki elektron $8$.
Unsur periode ketiga.
Untuk atom unsur periode ketiga, lapisan elektron pertama dan kedua lengkap, sehingga lapisan elektron ketiga terisi, di mana elektron dapat menempati sublevel 3s-, 3p- dan 3d.
Struktur kulit elektron atom unsur-unsur periode ketiga.
Orbital elektron $3.5$ diselesaikan pada atom magnesium. $Na$ dan $Mg$ adalah elemen $s$.
Untuk aluminium dan unsur-unsur berikutnya, sublevel $3d$ diisi dengan elektron.
| $↙(18)(Ar)$ Argon |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)s^2(3)p^6$ |  |
Dalam atom argon, lapisan terluar (lapisan elektron ketiga) memiliki elektron $8$. Setelah lapisan terluar selesai, tetapi secara total, pada lapisan elektron ketiga, seperti yang telah Anda ketahui, mungkin ada 18 elektron, yang berarti bahwa unsur-unsur periode ketiga memiliki orbital $3d$ yang tidak terisi.
Semua elemen dari $Al$ hingga $Ar$ - $p$ -elemen.
$s-$ dan $r$ -elemen membentuk subgrup utama dalam sistem periodik.
Unsur periode keempat.
Atom kalium dan kalsium memiliki lapisan elektron keempat, sublevel $4s$ terisi, karena ia memiliki lebih sedikit energi daripada sublevel $3d$. Untuk menyederhanakan rumus elektronik grafis dari atom-atom unsur periode keempat:
- kami menyatakan secara kondisional rumus elektronik grafis argon sebagai berikut: $Ar$;
- kami tidak akan menggambarkan sublevel yang tidak diisi untuk atom-atom ini.
$K, Ca$ - $s$ -elemen, termasuk dalam subkelompok utama. Untuk atom dari $Sc$ sampai $Zn$, sublevel 3d diisi dengan elektron. Ini adalah elemen $3d$. Mereka termasuk dalam subkelompok samping, lapisan elektron pra-eksternal mereka terisi, mereka disebut elemen transisi.
Perhatikan struktur kulit elektron atom krom dan tembaga. Di dalamnya, satu elektron "jatuh" dari $4s-$ ke sublevel $3d$, yang dijelaskan oleh stabilitas energi yang lebih besar dari konfigurasi elektronik $3d^5$ dan $3d^(10)$:
$↙(24)(Cr)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(4) 4s^(2)…$ 
$↙(29)(Cu)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(9)4s^(2)…$ 
| Simbol elemen, nomor seri, nama | Diagram struktur elektronik | rumus elektronik | Rumus elektronik grafis |
| $↙(19)(K)$ Kalium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$ | |
| $↙(20)(C)$ Kalsium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$ | |
| $↙(21)(Sc)$ Skandium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ atau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$ |  |
| $↙(22)(Ti)$ Titanium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ atau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$ |  |
| $↙(23)(V)$ Vanadium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ atau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$ |  |
| $↙(24)(Cr)$ Chrome |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ atau $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$ |  |
| $↙(29)(Сu)$ Chromium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ atau $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$ |  |
| $↙(30)(Zn)$ Seng |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ atau $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$ |  |
| $↙(31)(Ga)$ Galium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ atau $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$ |  |
| $↙(36)(Kr)$ Kripton |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ atau $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$ |  |
Dalam atom seng, lapisan elektron ketiga lengkap - semua sublevel $3s, 3p$ dan $3d$ terisi di dalamnya, total ada $18 elektron pada mereka.
Dalam unsur-unsur berikut seng, lapisan elektron keempat, sublevel $4p$, terus terisi. Elemen dari $Ga$ hingga $Kr$ - $r$ -elemen.
Lapisan luar (keempat) atom kripton selesai, ia memiliki $8$ elektron. Tapi hanya di lapisan elektron keempat, seperti yang Anda tahu, bisa ada $32$ elektron; atom kripton masih memiliki $4d-$ dan $4f$-sublevel yang belum terisi.
Unsur-unsur periode kelima mengisi sublevel dalam urutan berikut: $5s → 4d → 5р$. Dan ada juga pengecualian terkait dengan "kegagalan" elektron, untuk $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙( 46) Pd$, $↙(47)Ag$. $f$ muncul di periode keenam dan ketujuh -elemen, yaitu elemen yang $4f-$ dan $5f$-sublevel dari lapisan elektronik luar ketiga sedang diisi, masing-masing.
$4f$ -elemen ditelepon lantanida.
$5f$ -elemen ditelepon aktinida.
Urutan pengisian sublevel elektronik dalam atom unsur periode keenam: $↙(55)Cs$ dan $↙(56)Ba$ - $6s$-elemen; $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-elemen; $↙(58)Ce$ – $↙(71)Lu - 4f$-elemen; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-elemen; $↙(81)Т1$ – $↙(86)Rn - 6d$-elemen. Tetapi bahkan di sini ada elemen di mana urutan pengisian orbital elektron dilanggar, yang, misalnya, dikaitkan dengan stabilitas energi yang lebih besar dari setengah dan sublevel $f$ yang terisi penuh, yaitu. $nf^7$ dan $nf^(14)$.
Bergantung pada sublevel atom mana yang terakhir diisi dengan elektron, semua elemen, seperti yang telah Anda pahami, dibagi menjadi empat keluarga elektronik, atau blok:
- $s$ -elemen; sublevel $s$ dari tingkat terluar atom diisi dengan elektron; $s$-elemen termasuk hidrogen, helium, dan elemen dari subgrup utama grup I dan II;
- $r$ -elemen; sublevel $p$ dari tingkat terluar atom diisi dengan elektron; $p$-elemen termasuk elemen dari subgrup utama grup III–VIII;
- $d$ -elemen; sublevel $d$ dari level praeksternal atom diisi dengan elektron; $d$-elemen termasuk elemen subgrup sekunder grup I–VIII, mis. elemen dari dekade yang diselingi dari periode besar yang terletak di antara elemen $s-$ dan $p-$. Mereka juga disebut elemen transisi;
- $f$ -elemen;$f-$sublevel dari tingkat ketiga atom di luar diisi dengan elektron; ini termasuk lantanida dan aktinida.
Konfigurasi elektron atom. Keadaan dasar dan keadaan tereksitasi atom
Fisikawan Swiss W. Pauli pada $1925 menetapkan bahwa Sebuah atom dapat memiliki paling banyak dua elektron dalam satu orbital. memiliki putaran berlawanan (antiparalel) (diterjemahkan dari bahasa Inggris sebagai spindel), mis. memiliki sifat-sifat yang dapat dibayangkan secara kondisional sebagai rotasi elektron di sekitar sumbu imajinernya searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Prinsip ini disebut prinsip Pauli.
Jika ada satu elektron dalam orbital, maka itu disebut tidak berpasangan, jika dua, maka ini elektron berpasangan, yaitu elektron dengan spin yang berlawanan.
Gambar tersebut menunjukkan diagram pembagian tingkat energi menjadi sublevel.
$s-$ mengorbit, seperti yang sudah Anda ketahui, memiliki bentuk bola. Elektron atom hidrogen $(n = 1)$ terletak pada orbital ini dan tidak berpasangan. Menurut ini miliknya rumus elektronik, atau konfigurasi elektronik, ditulis seperti ini: $1s^1$. Dalam rumus elektronik, jumlah tingkat energi ditunjukkan dengan angka di depan huruf $ (1 ...) $, huruf latin menunjukkan sublevel (tipe orbital), dan angka yang ditulis di sebelah kanan huruf (sebagai eksponen) menunjukkan jumlah elektron di sublevel.
Untuk atom helium He, yang memiliki dua elektron berpasangan pada orbital $s-$ yang sama, rumusnya adalah: $1s^2$. Kulit elektron atom helium lengkap dan sangat stabil. Helium adalah gas mulia. Tingkat energi kedua $(n = 2)$ memiliki empat orbital, satu $s$ dan tiga $p$. Elektron orbital $s$ tingkat kedua ($2s$-orbital) memiliki energi yang lebih tinggi, karena berada pada jarak yang lebih jauh dari inti daripada elektron dari orbital $1s$ $(n = 2)$. Secara umum, untuk setiap nilai $n$ ada satu orbital $s-$, tetapi dengan jumlah energi elektron yang sesuai di dalamnya dan, oleh karena itu, dengan diameter yang sesuai, tumbuh sebagai nilai $n$.$s- $Orbital meningkat, seperti yang sudah Anda ketahui , memiliki bentuk bola. Elektron atom hidrogen $(n = 1)$ terletak pada orbital ini dan tidak berpasangan. Oleh karena itu, rumus elektroniknya, atau konfigurasi elektronnya, ditulis sebagai berikut: $1s^1$. Dalam rumus elektronik, jumlah tingkat energi ditunjukkan dengan angka di depan huruf $ (1 ...) $, huruf latin menunjukkan sublevel (tipe orbital), dan angka yang ditulis di sebelah kanan huruf (sebagai eksponen) menunjukkan jumlah elektron di sublevel.
Untuk atom helium $He$, yang memiliki dua elektron berpasangan pada orbital $s-$ yang sama, rumusnya adalah: $1s^2$. Kulit elektron atom helium lengkap dan sangat stabil. Helium adalah gas mulia. Tingkat energi kedua $(n = 2)$ memiliki empat orbital, satu $s$ dan tiga $p$. Elektron orbital $s-$ dari tingkat kedua ($2s$-orbital) memiliki energi yang lebih tinggi, karena berada pada jarak yang lebih jauh dari inti daripada elektron dari orbital $1s$ $(n = 2)$. Secara umum, untuk setiap nilai $n$ ada satu orbital $s-$, tetapi dengan jumlah energi elektron yang sesuai di dalamnya dan, oleh karena itu, dengan diameter yang sesuai, tumbuh seiring dengan peningkatan nilai $n$. 
$r-$ mengorbit Ini memiliki bentuk halter, atau volume delapan. Ketiga orbital $p$ terletak di dalam atom yang saling tegak lurus sepanjang koordinat spasial yang ditarik melalui inti atom. Perlu ditekankan lagi bahwa setiap tingkat energi (lapisan elektronik), mulai dari $n= 2$, memiliki tiga orbital $p$. Ketika nilai $n$ meningkat, elektron menempati orbital $p$ yang terletak pada jarak yang jauh dari nukleus dan diarahkan sepanjang sumbu $x, y, z$.
Untuk elemen periode kedua $(n = 2)$, satu orbital $s$ pertama terisi, dan kemudian tiga orbital $p$; rumus elektronik $Li: 1s^(2)2s^(1)$. Elektron $2s^1$ terikat lebih lemah pada inti atom, sehingga atom litium dapat dengan mudah melepaskannya (seperti yang mungkin Anda ingat, proses ini disebut oksidasi), berubah menjadi ion litium $Li^+$.
Pada atom berilium Be, elektron keempat juga ditempatkan pada orbital $2s$: $1s^(2)2s^(2)$. Dua elektron terluar atom berilium mudah terlepas - $B^0$ dioksidasi menjadi kation $Be^(2+)$.
Elektron kelima dari atom boron menempati orbital $2p$: $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$. Selanjutnya, orbital $2p$ dari atom $C, N, O, F$ terisi, yang diakhiri dengan gas mulia neon: $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$.
Untuk unsur periode ketiga, masing-masing orbital $3s-$ dan $3p$ terisi. Lima orbital $d$-dari tingkat ketiga tetap bebas:
$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,
$↙(17)Cl 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(5)$,
$↙(18)Ar 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)$.
Terkadang, dalam diagram yang menggambarkan distribusi elektron dalam atom, hanya jumlah elektron pada setiap tingkat energi yang ditunjukkan, mis. tulislah rumus elektronik singkatan atom unsur kimia, berbeda dengan rumus elektronik lengkap di atas, misalnya:
$↙(11)Na 2, 8, 1;$ $↙(17)Cl 2, 8, 7;$ $↙(18)Ar 2, 8, 8$.
Untuk unsur periode besar (keempat dan kelima), dua elektron pertama masing-masing menempati orbital $4s-$ dan $5s$: $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$ $↙(38)Sr 2 , 8, 18, 8, 2$. Mulai dari elemen ketiga dari setiap periode besar, sepuluh elektron berikutnya akan pergi ke orbital $3d-$ dan $4d-$ sebelumnya masing-masing (untuk elemen subkelompok sekunder): $↙(23)V 2, 8, 11 , 2;$ $↙( 26)Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2$. Sebagai aturan, ketika sublevel $d$ sebelumnya terisi, sublevel luar (masing-masing $4p-$ dan $5p-$) $p-$akan mulai terisi: $↙(33)As 2, 8, 18, 5;$ $ (52)Te 2, 8, 18, 18, 6$.
Untuk unsur periode besar - keenam dan ketujuh yang tidak lengkap - level dan sublevel elektronik diisi dengan elektron, sebagai aturan, sebagai berikut: dua elektron pertama memasuki sublevel $s-$ terluar: $↙(56)Ba 2, 8 , 18, 18, 8, 2;$ $↙(87)Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; satu elektron berikutnya (untuk $La$ dan $Ca$) ke sublevel $d$ sebelumnya: $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ dan $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.
Kemudian elektron senilai $14$ berikutnya akan memasuki tingkat energi ketiga dari luar, masing-masing orbital $4f$ dan $5f$ dari lantonida dan aktinida: $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2;$ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$.
Kemudian tingkat energi luar kedua ($d$-sublevel) akan mulai terbentuk lagi untuk elemen-elemen subkelompok samping: $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙(104) Rf 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2$. Dan akhirnya, hanya setelah sublevel $d$ terisi penuh dengan sepuluh elektron, sublevel $p$ akan terisi kembali: $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$.
Sangat sering, struktur kulit elektron atom digambarkan menggunakan energi atau sel kuantum - mereka menuliskan apa yang disebut rumus elektronik grafis. Untuk catatan ini, notasi berikut digunakan: setiap sel kuantum dilambangkan dengan sel yang sesuai dengan satu orbital; setiap elektron ditunjukkan oleh panah yang sesuai dengan arah putaran. Saat menulis rumus elektronik grafis, dua aturan harus diingat: prinsip pauli, yang menurutnya sel (orbital) tidak dapat memiliki lebih dari dua elektron, tetapi dengan putaran antiparalel, dan F. Aturan Hund, yang menurutnya elektron menempati sel bebas pertama satu per satu dan memiliki nilai putaran yang sama, dan baru kemudian berpasangan, tetapi putaran, menurut prinsip Pauli, sudah akan diarahkan secara berlawanan.
Atom adalah partikel bermuatan listrik netral yang terdiri dari inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif.Struktur inti atom
Inti atom terdiri dari partikel dasar dari dua jenis: proton(p) dan neutron(n). Jumlah proton dan neutron dalam inti atom disebut nomor nukleon:,
di mana TETAPI- nomor nukleon, N- jumlah neutron, Z adalah jumlah proton.
Proton bermuatan positif (+1), neutron tidak bermuatan (0), elektron bermuatan negatif (-1). Massa proton dan neutron kira-kira sama, mereka dianggap sama dengan 1. Massa elektron jauh lebih kecil daripada massa proton, oleh karena itu diabaikan dalam kimia, mengingat seluruh massa atom terkonsentrasi di nukleusnya.
Jumlah proton yang bermuatan positif dalam inti sama dengan jumlah elektron yang bermuatan negatif, maka atom secara keseluruhan netral secara listrik.
Atom-atom dengan muatan inti yang sama adalah unsur kimia.
Atom dari berbagai unsur disebut nuklida.
isotop- atom dari unsur yang sama, memiliki nomor nukleon yang berbeda karena jumlah neutron yang berbeda dalam nukleus.
Isotop Hidrogen
| Nama | A | Z | N |
| Protium N | 1 | 1 | 0 |
| Deuterium D | 2 | 1 | 1 |
| Tritium T | 3 | 1 | 2 |
peluruhan radioaktif
Inti nuklida dapat meluruh dengan pembentukan inti unsur lain, serta, atau partikel lain. Peluruhan spontan atom-atom unsur tertentu disebut radioaktif yu, dan zat semacam itu - radioaktif dan. Radioaktivitas disertai dengan emisi partikel elementer dan gelombang elektromagnetik - radiasi G.
Persamaan peluruhan nuklir- reaksi nuklir- ditulis sebagai berikut:
Waktu yang diperlukan oleh setengah atom nuklida tertentu untuk meluruh disebut setengah hidup.
Unsur yang hanya mengandung isotop radioaktif disebut radioaktif s. Ini adalah elemen 61 dan 84-107.
Jenis peluruhan radioaktif
1) -rozpa e. -partikel dipancarkan, mis. inti atom helium. Dalam hal ini, jumlah nukleon isotop berkurang 4, dan muatan nukleus berkurang 2 unit, misalnya: 2) -rozpa e. Dalam inti yang tidak stabil, neutron berubah menjadi proton, sedangkan inti memancarkan elektron dan antineutrino. Selama -peluruhan, nomor nukleon tidak berubah, dan muatan inti meningkat 1, misalnya:
3) -rozpa e. Suatu inti yang tereksitasi memancarkan sinar dengan panjang gelombang yang sangat pendek, sedangkan energi inti berkurang, jumlah nukleon dan muatan inti tidak berubah, contoh:
Struktur kulit elektron atom dari unsur-unsur dari tiga periode pertama
Elektron memiliki sifat ganda: ia dapat berperilaku baik sebagai partikel maupun sebagai gelombang. Sebuah elektron dalam sebuah atom tidak bergerak di sepanjang lintasan tertentu, tetapi dapat ditempatkan di bagian mana pun di sekitar ruang nuklir, tetapi kemungkinan keberadaannya di bagian yang berbeda dari ruang ini tidak sama. Daerah di sekitar inti yang kemungkinan terdapat elektron disebut orbit Yu. Setiap elektron dalam atom terletak pada jarak tertentu dari inti sesuai dengan cadangan energinya. Elektron dengan bentuk energi yang kurang lebih sama energi rіvn dan, atau lapisan elektronik dan.
Jumlah tingkat energi yang diisi dengan elektron dalam atom dari unsur tertentu sama dengan jumlah periode di mana ia berada.
Jumlah elektron pada tingkat energi terluar sama dengan nomor golongan, dalamdimana elemen tersebut berada.
Dalam tingkat energi yang sama, elektron dapat berbeda bentuknya dan awan dan, atau orbit dan. Ada beberapa bentuk orbital:
s-formulir:
p-formulir:
Ada juga d-, f-orbital dan lain-lain dengan bentuk yang lebih kompleks.
Elektron dengan bentuk yang sama dari awan elektron membentuk hal yang sama pasokan energi dan: s-, p-, d-, f-sublevel.
Jumlah sublevel pada setiap level energi sama dengan jumlah level ini.
Dalam sublevel energi yang sama, distribusi orbital yang berbeda dalam ruang dimungkinkan. Jadi, dalam sistem koordinat tiga dimensi untuk s Orbital hanya dapat memiliki satu posisi:
untuk R-orbital - tiga:
untuk d-orbital - lima, untuk f-orbital - tujuh.
Orbital mewakili:
s-tingkat bawah-
p-tingkat bawah-
d-tingkat bawah-
Sebuah elektron dalam diagram ditunjukkan oleh panah yang menunjukkan putarannya. Spin adalah perputaran elektron pada sumbunya. Hal ini ditunjukkan oleh panah: atau . Dua elektron dalam orbital yang sama ditulis tetapi tidak .
Tidak boleh ada lebih dari dua elektron dalam satu orbital ( prinsip pauli).
Prinsip Energi Terkecil th : dalam sebuah atom, setiap elektron ditempatkan sedemikian rupa sehingga energinya minimal (yang sesuai dengan ikatan terbesarnya dengan nukleus).
Sebagai contoh, distribusi elektron dalam atom klorin di:
Satu elektron tidak berpasangan menentukan valensi Klorin dalam keadaan ini - I.
Selama penerimaan energi tambahan (iradiasi, pemanasan), dimungkinkan untuk memisahkan elektron (promosi). Keadaan atom ini disebut zbudzheni m. Dalam hal ini, jumlah elektron yang tidak berpasangan meningkat dan, karenanya, valensi atom berubah.
Keadaan tereksitasi dari atom Klorin di :
Dengan demikian, di antara jumlah elektron yang tidak berpasangan, Klorin dapat memiliki valensi III, V, dan VII.
