Tulad ng alam mo, lahat ng materyal sa Uniberso ay binubuo ng mga atomo. Ang atom ay ang pinakamaliit na yunit ng bagay na nagdadala ng mga katangian nito. Sa turn, ang istraktura ng isang atom ay binubuo ng isang mahiwagang trinity ng microparticles: protons, neutrons at electron.

Bukod dito, ang bawat isa sa mga microparticle ay pangkalahatan. Ibig sabihin, hindi ka makakahanap ng dalawang magkaibang proton, neutron o electron sa mundo. Ang lahat ng mga ito ay ganap na katulad sa bawat isa. At ang mga katangian ng atom ay nakasalalay lamang sa dami ng komposisyon ng mga microparticle na ito sa pangkalahatang istraktura ng atom.

Halimbawa, ang istraktura ng isang hydrogen atom ay binubuo ng isang proton at isang electron. Susunod sa pagiging kumplikado, ang helium atom ay binubuo ng dalawang proton, dalawang neutron, at dalawang electron. Ang lithium atom ay binubuo ng tatlong proton, apat na neutron at tatlong electron, atbp.

Istraktura ng mga atomo (mula kaliwa hanggang kanan): hydrogen, helium, lithium

Ang mga atom ay nagsasama-sama sa mga molekula, at ang mga molekula ay nagsasama-sama sa mga sangkap, mineral at mga organismo. Ang molekula ng DNA, na siyang batayan ng lahat ng buhay, ay isang istraktura na binuo mula sa parehong tatlong mahiwagang mga bloke ng gusali ng uniberso bilang ang bato na nakahiga sa kalsada. Bagaman ang istraktura na ito ay mas kumplikado.

Ang higit pang kamangha-manghang mga katotohanan ay ipinahayag kapag sinubukan nating tingnan ang mga proporsyon at istraktura ng atomic system. Ito ay kilala na ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus at mga electron na gumagalaw sa paligid nito kasama ang isang tilapon na naglalarawan sa isang globo. Ibig sabihin, hindi man lang ito matatawag na kilusan sa karaniwang kahulugan ng salita. Ang elektron ay sa halip ay matatagpuan sa lahat ng dako at kaagad sa loob ng globo na ito, na lumilikha ng isang electron cloud sa paligid ng nucleus at bumubuo ng isang electromagnetic field.

Mga representasyong eskematiko ng istruktura ng atom

Ang nucleus ng isang atom ay binubuo ng mga proton at neutron, at halos ang buong masa ng sistema ay puro dito. Ngunit sa parehong oras, ang nucleus mismo ay napakaliit na kung tataas mo ang radius nito sa isang sukat na 1 cm, kung gayon ang radius ng buong istraktura ng atom ay aabot sa daan-daang metro. Kaya, lahat ng bagay na nakikita natin bilang siksik na bagay ay binubuo ng higit sa 99% ng mga bono ng enerhiya sa pagitan ng mga pisikal na particle lamang at mas mababa sa 1% ng mga pisikal na anyo mismo.

Ngunit ano ang mga pisikal na anyo na ito? Ano ang mga ito, at gaano sila materyal? Upang masagot ang mga tanong na ito, tingnan natin ang mga istruktura ng mga proton, neutron, at mga electron. Kaya, bumaba tayo ng isa pang hakbang sa kailaliman ng microcosm - sa antas ng mga subatomic na particle.

Ano ang gawa sa isang electron?

Ang pinakamaliit na particle ng isang atom ay isang electron. Ang isang elektron ay may masa ngunit walang volume. Sa pang-agham na pananaw, ang elektron ay hindi binubuo ng anuman, ngunit ito ay isang walang istrukturang punto.

Ang isang electron ay hindi makikita sa ilalim ng mikroskopyo. Ito ay sinusunod lamang sa anyo ng isang electron cloud, na mukhang malabo na globo sa paligid ng atomic nucleus. Kasabay nito, imposibleng sabihin nang may katumpakan kung saan matatagpuan ang elektron sa isang sandali sa oras. Ang mga aparato ay may kakayahang makuha hindi ang particle mismo, ngunit ang bakas lamang ng enerhiya nito. Ang kakanyahan ng elektron ay hindi naka-embed sa konsepto ng bagay. Ito ay parang isang walang laman na anyo na umiiral lamang sa loob at sa pamamagitan ng paggalaw.

Wala pang istraktura ang natagpuan sa electron. Ito ay ang parehong point particle bilang ang quantum ng enerhiya. Sa katunayan, ang isang electron ay enerhiya, gayunpaman, ito ang mas matatag na anyo nito kaysa sa kinakatawan ng mga photon ng liwanag.

Sa ngayon, ang elektron ay itinuturing na hindi mahahati. Ito ay naiintindihan, dahil imposibleng hatiin ang isang bagay na walang dami. Gayunpaman, mayroon nang mga pag-unlad sa teorya, ayon sa kung saan ang komposisyon ng isang elektron ay naglalaman ng isang trinity ng mga quasiparticle tulad ng:

• Orbiton - naglalaman ng impormasyon tungkol sa posisyon ng orbital ng elektron;
• Spinon - responsable para sa spin o torque;
• Holon - nagdadala ng impormasyon tungkol sa singil ng isang electron.

Gayunpaman, tulad ng nakikita natin, ang mga quasi-particle ay ganap na walang pagkakatulad sa bagay, at nagdadala lamang ng impormasyon.

Mga larawan ng mga atom ng iba't ibang mga sangkap sa isang electron microscope

Kapansin-pansin, ang isang electron ay maaaring sumipsip ng enerhiya quanta, tulad ng liwanag o init. Sa kasong ito, ang atom ay gumagalaw sa isang bagong antas ng enerhiya, at ang mga hangganan ng ulap ng elektron ay lumalawak. Nangyayari din na ang enerhiya na hinihigop ng isang elektron ay napakalaki na maaari itong tumalon palabas ng atomic system at magpatuloy sa paggalaw nito bilang isang independiyenteng particle. Kasabay nito, ito ay kumikilos tulad ng isang photon ng liwanag, iyon ay, tila tumigil na maging isang butil at nagsisimulang magpakita ng mga katangian ng isang alon. Ito ay napatunayan sa isang eksperimento.

eksperimento ni Young

Sa kurso ng eksperimento, ang isang stream ng mga electron ay nakadirekta sa isang screen na may dalawang slits na pinutol dito. Sa pagdaan sa mga hiwa na ito, ang mga electron ay bumangga sa ibabaw ng isa pang projection screen, na nag-iiwan ng kanilang marka dito. Bilang resulta ng "bombardment" na ito ng mga electron, lumitaw ang isang pattern ng interference sa projection screen, katulad ng lilitaw kung ang mga alon, ngunit hindi mga particle, ay dumaan sa dalawang slits.

Ang gayong pattern ay nangyayari dahil sa ang katunayan na ang alon, na dumadaan sa pagitan ng dalawang puwang, ay nahahati sa dalawang alon. Bilang resulta ng karagdagang paggalaw, ang mga alon ay magkakapatong sa isa't isa, at sa ilang mga lugar ay kinakansela nila ang isa't isa. Bilang isang resulta, nakakakuha kami ng maraming mga guhit sa screen ng projection, sa halip na isa, tulad ng kung ang electron ay kumikilos tulad ng isang butil.

Ang istraktura ng nucleus ng isang atom: mga proton at neutron

Ang mga proton at neutron ay bumubuo sa nucleus ng isang atom. At sa kabila ng katotohanan na sa kabuuang dami ng core ay sumasakop ng mas mababa sa 1%, nasa istrukturang ito na halos ang buong masa ng system ay puro. Ngunit sa gastos ng istraktura ng mga proton at neutron, ang mga physicist ay nahahati sa opinyon, at sa sandaling ito ay may dalawang teorya nang sabay-sabay.

• Teorya #1 - Pamantayan

Sinasabi ng Standard Model na ang mga proton at neutron ay binubuo ng tatlong quark na konektado ng ulap ng mga gluon. Ang mga quark ay mga point particle, tulad ng quanta at electron. At ang mga gluon ay mga virtual na particle na tinitiyak ang pakikipag-ugnayan ng mga quark. Gayunpaman, walang quark o gluon ang natagpuan sa kalikasan, kaya ang modelong ito ay napapailalim sa matinding pagpuna.

• Teorya #2 - Alternatibo

Ngunit ayon sa alternatibong pinag-isang teorya ng larangan na binuo ni Einstein, ang proton, tulad ng neutron, tulad ng anumang iba pang particle ng pisikal na mundo, ay isang electromagnetic field na umiikot sa bilis ng liwanag.

Mga electromagnetic na larangan ng tao at ng planeta

Ano ang mga prinsipyo ng istruktura ng atom?

Lahat ng bagay sa mundo - banayad at siksik, likido, solid at gas - ay ang mga estado ng enerhiya lamang ng hindi mabilang na mga patlang na tumatagos sa espasyo ng Uniberso. Kung mas mataas ang antas ng enerhiya sa larangan, mas payat at hindi gaanong nakikita ito. Kung mas mababa ang antas ng enerhiya, mas matatag at nasasalat ito. Sa istraktura ng atom, pati na rin sa istraktura ng anumang iba pang yunit ng Uniberso, namamalagi ang pakikipag-ugnayan ng naturang mga patlang - naiiba sa density ng enerhiya. Lumalabas na ang bagay ay ilusyon lamang ng isip.

DEPINISYON

Atom ay ang pinakamaliit na particle ng kemikal.

Ang iba't ibang mga compound ng kemikal ay dahil sa iba't ibang kumbinasyon ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal sa mga molekula at hindi molekular na sangkap. Ang kakayahan ng isang atom na pumasok sa mga compound ng kemikal, ang mga kemikal at pisikal na katangian nito ay tinutukoy ng istraktura ng atom. Kaugnay nito, para sa kimika, ang panloob na istraktura ng atom at, una sa lahat, ang istraktura ng shell ng elektron nito ay pinakamahalaga.

Mga modelo ng istraktura ng atom

Sa simula ng ika-19 na siglo, muling binuhay ni D. Dalton ang atomistic theory, na umaasa sa mga pangunahing batas ng kimika na kilala noong panahong iyon (constancy of composition, multiple ratios at equivalents). Ang mga unang eksperimento ay isinagawa upang pag-aralan ang istruktura ng bagay. Gayunpaman, sa kabila ng mga natuklasan na ginawa (ang mga atomo ng parehong elemento ay may parehong mga katangian, at ang mga atomo ng iba pang mga elemento ay may iba't ibang mga katangian, ang konsepto ng atomic mass ay ipinakilala), ang atom ay itinuturing na hindi mahahati.

Matapos matanggap ang pang-eksperimentong ebidensya (huli sa XIX - unang bahagi ng XX siglo) ng pagiging kumplikado ng istraktura ng atom (photoelectric effect, cathode at X-ray, radioactivity), natagpuan na ang atom ay binubuo ng mga negatibo at positibong sisingilin na mga particle na nakikipag-ugnayan sa isa't isa.

Ang mga pagtuklas na ito ay nagbigay ng lakas sa paglikha ng mga unang modelo ng istraktura ng atom. Ang isa sa mga unang modelo ay iminungkahi J. Thomson(1904) (Larawan 1): ang atom ay ipinakita bilang isang "dagat ng positibong kuryente" na may mga electron na nag-o-oscillating dito.

Pagkatapos ng mga eksperimento sa α-particle, noong 1911. Iminungkahi ni Rutherford ang tinatawag na modelo ng planeta istraktura ng atom (Larawan 1), katulad ng istraktura ng solar system. Ayon sa modelo ng planeta, sa gitna ng atom ay may napakaliit na nucleus na may singil na Z e, ang laki nito ay humigit-kumulang 1,000,000 beses na mas maliit kaysa sa laki ng atom mismo. Ang nucleus ay naglalaman ng halos buong masa ng atom at may positibong singil. Ang mga electron ay gumagalaw sa mga orbit sa paligid ng nucleus, ang bilang nito ay tinutukoy ng singil ng nucleus. Tinutukoy ng panlabas na trajectory ng mga electron ang panlabas na sukat ng atom. Ang diameter ng isang atom ay 10 -8 cm, habang ang diameter ng nucleus ay mas maliit -10 -12 cm.

kanin. 1 Mga modelo ng istruktura ng atom ayon kina Thomson at Rutherford

Ang mga eksperimento sa pag-aaral ng atomic spectra ay nagpakita ng di-kasakdalan ng planetaryong modelo ng istruktura ng atom, dahil ang modelong ito ay sumasalungat sa line structure ng atomic spectra. Batay sa modelong Rutherford, ang teorya ni Einstein ng light quanta at ang quantum theory ng radiation, si Planck Niels Bohr (1913) nabuo postulates, na naglalaman ng teoryang atomiko(Larawan 2): ang isang electron ay maaaring umikot sa paligid ng nucleus hindi sa anuman, ngunit sa ilang partikular na mga orbit (nakatigil), na gumagalaw sa naturang orbit, hindi ito naglalabas ng electromagnetic energy, radiation (absorption o emission ng isang quantum ng electromagnetic enerhiya) ay nangyayari sa panahon ng paglipat (tulad ng pagtalon) ng elektron mula sa isang orbit patungo sa isa pa.

kanin. 2. Modelo ng istruktura ng atom ayon kay N. Bohr

Ang naipon na pang-eksperimentong materyal na nagpapakilala sa istraktura ng atom ay nagpakita na ang mga katangian ng mga electron, pati na rin ang iba pang mga micro-object, ay hindi mailarawan batay sa mga konsepto ng klasikal na mekanika. Ang mga microparticle ay sumusunod sa mga batas ng quantum mechanics, na naging batayan para sa paglikha modernong modelo ng istraktura ng atom.

Ang mga pangunahing theses ng quantum mechanics:

- enerhiya ay ibinubuga at hinihigop ng mga katawan sa magkahiwalay na bahagi - quanta, samakatuwid, ang enerhiya ng mga particle ay biglang nagbabago;

- ang mga electron at iba pang microparticle ay may dual nature - ito ay nagpapakita ng mga katangian ng parehong particle at waves (particle-wave dualism);

— tinatanggihan ng quantum mechanics ang pagkakaroon ng ilang mga orbit para sa mga microparticle (para sa mga gumagalaw na electron imposibleng matukoy ang eksaktong posisyon, dahil gumagalaw sila sa espasyo malapit sa nucleus, maaari lamang matukoy ng isa ang posibilidad na makahanap ng isang electron sa iba't ibang bahagi ng espasyo).

Ang espasyo malapit sa nucleus, kung saan ang posibilidad na makahanap ng isang electron ay sapat na mataas (90%), ay tinatawag na orbital.

quantum number. Prinsipyo ni Pauli. Mga Panuntunan ng Klechkovsky

Ang estado ng isang elektron sa isang atom ay maaaring ilarawan gamit ang apat quantum number.

n ay ang pangunahing quantum number. Nailalarawan ang kabuuang enerhiya ng isang electron sa isang atom at ang bilang ng antas ng enerhiya. n tumatagal sa mga halaga ng integer mula 1 hanggang ∞. Ang elektron ay may pinakamababang enerhiya sa n=1; na may pagtaas ng n - enerhiya. Ang estado ng isang atom, kapag ang mga electron nito ay nasa mga antas ng enerhiya na ang kanilang kabuuang enerhiya ay minimal, ay tinatawag na ground state. Ang mga estado na may mas mataas na halaga ay tinatawag na nasasabik. Ang mga antas ng enerhiya ay ipinahiwatig ng mga numerong Arabe ayon sa halaga ng n. Maaaring isaayos ang mga electron sa pitong antas, samakatuwid, sa katotohanan, ang n ay umiiral mula 1 hanggang 7. Tinutukoy ng pangunahing quantum number ang laki ng electron cloud at tinutukoy ang average na radius ng electron sa atom.

l ay ang orbital quantum number. Tinutukoy nito ang reserbang enerhiya ng mga electron sa sublevel at ang hugis ng orbital (Talahanayan 1). Tumatanggap ng mga halaga ng integer mula 0 hanggang n-1. depende ako sa n. Kung n=1, kung gayon ang l=0, na nangangahulugan na sa unang antas ay mayroong 1st sublevel.

ako ay ang magnetic quantum number. Nailalarawan ang oryentasyon ng orbital sa espasyo. Tumatanggap ng mga halaga ng integer mula –l hanggang 0 hanggang +l. Kaya, kapag l=1 (p-orbital), ang m e ay tumatagal sa mga halaga -1, 0, 1, at ang oryentasyon ng orbital ay maaaring magkaiba (Fig. 3).

kanin. 3. Isa sa mga posibleng oryentasyon sa p-orbital space

s ay ang spin quantum number. Nailalarawan ang sariling pag-ikot ng elektron sa paligid ng axis. Ito ay tumatagal ng mga halaga -1/2(↓) at +1/2 (). Dalawang electron sa parehong orbital ay may antiparallel spins.

Natutukoy ang estado ng mga electron sa mga atomo Prinsipyo ni Pauli: ang isang atom ay hindi maaaring magkaroon ng dalawang electron na may parehong set ng lahat ng quantum number. Ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga orbital na may mga electron ay tinutukoy ng Mga panuntunan ni Klechkovsky: Ang mga orbital ay napupuno ng mga electron sa pataas na pagkakasunud-sunod ng kabuuan (n + l) para sa mga orbital na ito, kung ang kabuuan (n + l) ay pareho, kung gayon ang orbital na may mas mababang halaga ng n ay unang pinupunan.

Gayunpaman, ang isang atom ay karaniwang naglalaman ng hindi isa, ngunit maraming mga electron, at upang isaalang-alang ang kanilang pakikipag-ugnayan sa isa't isa, ang konsepto ng epektibong singil ng nucleus ay ginagamit - isang elektron ng panlabas na antas ay apektado ng isang singil na ay mas mababa kaysa sa singil ng nucleus, bilang isang resulta kung saan ang mga panloob na electron ay nagsasala sa mga panlabas.

Ang mga pangunahing katangian ng isang atom: atomic radius (covalent, metallic, van der Waals, ionic), electron affinity, potensyal ng ionization, magnetic moment.

Mga elektronikong formula ng mga atom

Ang lahat ng mga electron ng isang atom ay bumubuo sa shell ng elektron nito. Ang istraktura ng shell ng elektron ay inilalarawan elektronikong pormula, na nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron sa mga antas ng enerhiya at mga sublevel. Ang bilang ng mga electron sa isang sublevel ay ipinahiwatig ng isang numero, na nakasulat sa kanang itaas ng titik na nagpapahiwatig ng sublevel. Halimbawa, ang hydrogen atom ay may isang electron, na matatagpuan sa s-sublevel ng 1st energy level: 1s 1. Ang electronic formula ng helium na naglalaman ng dalawang electron ay nakasulat bilang mga sumusunod: 1s 2.

Para sa mga elemento ng ikalawang yugto, pinupunan ng mga electron ang 2nd energy level, na maaaring maglaman ng hindi hihigit sa 8 electron. Una, pinupuno ng mga electron ang s-sublevel, pagkatapos ay ang p-sublevel. Halimbawa:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

Ang kaugnayan ng elektronikong istruktura ng atom sa posisyon ng elemento sa Periodic system

Ang electronic formula ng isang elemento ay tinutukoy ng posisyon nito sa Periodic system ng D.I. Mendeleev. Kaya, ang bilang ng panahon ay tumutugma sa mga elemento ng ikalawang panahon, ang mga electron ay pumupuno sa ika-2 antas ng enerhiya, na maaaring maglaman ng hindi hihigit sa 8 mga electron. Una, pinunan ng mga electron ang mga elemento ng ikalawang yugto, pinupunan ng mga electron ang ika-2 antas ng enerhiya, na maaaring maglaman ng hindi hihigit sa 8 mga electron. Una, pinupuno ng mga electron ang s-sublevel, pagkatapos ay ang p-sublevel. Halimbawa:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

Para sa mga atom ng ilang mga elemento, mayroong isang kababalaghan ng "leakage" ng isang elektron mula sa isang panlabas na antas ng enerhiya hanggang sa isang penultimate. Ang electron slip ay nangyayari sa mga atomo ng tanso, kromo, palladium at ilang iba pang elemento. Halimbawa:

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

antas ng enerhiya na maaaring maglaman ng hindi hihigit sa 8 mga electron. Una, pinupuno ng mga electron ang s-sublevel, pagkatapos ay ang p-sublevel. Halimbawa:

5 B 1s 2 2s 2 2p 1

Ang numero ng pangkat para sa mga elemento ng pangunahing subgroup ay katumbas ng bilang ng mga electron sa panlabas na antas ng enerhiya, ang mga naturang electron ay tinatawag na valence electron (lumahok sila sa pagbuo ng isang kemikal na bono). Ang mga valence electron ng mga elemento ng mga subgroup sa gilid ay maaaring mga electron ng panlabas na antas ng enerhiya at ang d-sublevel ng penultimate na antas. Ang bilang ng pangkat ng mga elemento ng mga side subgroup ng III-VII group, pati na rin para sa Fe, Ru, Os, ay tumutugma sa kabuuang bilang ng mga electron sa s-sublevel ng panlabas na antas ng enerhiya at ang d-sublevel ng ang penultimate level

Mga gawain:

Iguhit ang mga elektronikong formula ng phosphorus, rubidium at zirconium atoms. Ilista ang mga valence electron.

Sagot:

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 Valence electron 3s 2 3p 3

37 Rb 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1 Valence electron 5s 1

40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2 Valence electron 4d 2 5s 2

Lecture: Ang istraktura ng mga electron shell ng mga atom ng mga elemento ng unang apat na panahon: s-, p- at d-element

Ang istraktura ng atom

Ang ika-20 siglo ay ang panahon ng pag-imbento ng "modelo ng istraktura ng atom". Batay sa ibinigay na istraktura, posible na bumuo ng sumusunod na hypothesis: sa paligid ng isang nucleus na sapat na maliit sa dami at sukat, ang mga electron ay gumagawa ng mga paggalaw na katulad ng paggalaw ng mga planeta sa paligid ng Araw. Ang kasunod na pag-aaral ng atom ay nagpakita na ang atom mismo at ang istraktura nito ay mas kumplikado kaysa sa naunang itinatag. At sa kasalukuyan, na may napakalaking pagkakataon sa larangang siyentipiko, ang atom ay hindi pa ganap na ginalugad. Ang mga bahagi tulad ng isang atom at mga molekula ay itinuturing na mga bagay ng microworld. Samakatuwid, ang isang tao ay hindi maaaring isaalang-alang ang mga bahaging ito sa kanyang sarili. Sa mundong ito, ang ganap na magkakaibang mga batas at panuntunan ay itinatag, na naiiba sa macrocosm. Pagpapatuloy mula dito, ang pag-aaral ng atom ay isinasagawa sa modelo nito.

Ang anumang atom ay itinalaga ng isang serial number, na naayos sa Periodic Table ng Mendeleev D.I. Halimbawa, ang serial number ng phosphorus atom (P) ay 15.

Kaya ang isang atom ay binubuo ng mga proton (p + ) , mga neutron (n 0 ) at mga electron (e - ). Ang mga proton at neutron ay bumubuo sa nucleus ng isang atom, mayroon itong positibong singil. At ang mga electron na gumagalaw sa paligid ng nucleus ay "bumubuo" ng electron shell ng atom, na may negatibong singil.

Ilang electron ang nasa atom? Madaling malaman. Ito ay sapat na upang tingnan ang ordinal na numero ng elemento sa talahanayan.

Kaya, ang bilang ng mga electron sa posporus ay 15 . Ang bilang ng mga electron na nakapaloob sa shell ng isang atom ay mahigpit na katumbas ng bilang ng mga proton na nakapaloob sa nucleus. Kaya ang mga proton sa nucleus ng phosphorus atom 15 .

Ang masa ng mga proton at neutron na bumubuo sa masa ng nucleus ng isang atom ay pareho. At ang mga electron ay 2000 beses na mas maliit. Nangangahulugan ito na ang buong masa ng atom ay puro sa nucleus, ang masa ng mga electron ay napapabayaan. Malalaman din natin ang masa ng nucleus ng isang atom mula sa talahanayan. Tingnan ang larawan ng posporus sa talahanayan. Sa ibaba makikita natin ang pagtatalaga 30, 974 - ito ang masa ng phosphorus nucleus, ang atomic mass nito. Kapag nagsusulat, binibilog namin ang figure na ito. Batay sa nabanggit, isinulat namin ang istraktura ng phosphorus atom tulad ng sumusunod:

(sa kaliwang ibaba ay isinulat nila ang singil ng nucleus - 15, sa kaliwa sa itaas ang bilugan na halaga ng masa ng atom - 31).

Ang nucleus ng isang phosphorus atom:

(sa kaliwang ibaba ay isinusulat namin ang singil: ang mga proton ay may singil na katumbas ng +1, at ang mga neutron ay hindi sinisingil, iyon ay, ang singil ay 0; sa kaliwang itaas, ang masa ng isang proton at isang neutron, katumbas ng 1 , ay isang karaniwang yunit ng masa ng isang atom; ang singil ng nucleus ng atom ay katumbas ng bilang ng mga proton sa nucleus, na nangangahulugang p = 15, at ang bilang ng mga neutron ay dapat kalkulahin: ibawas ang singil mula sa atomic mass , ibig sabihin, 31 - 15 = 16).

Ang electron shell ng phosphorus atom ay 15 mga electron na may negatibong charge na nagbabalanse ng mga proton na may positibong charge. Samakatuwid, ang isang atom ay isang electrically neutral na particle.

Mga antas ng enerhiya

Fig.1

Susunod, kailangan nating pag-aralan nang detalyado kung paano ipinamamahagi ang mga electron sa isang atom. Ang kanilang paggalaw ay hindi magulo, ngunit napapailalim sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod. Ang ilan sa mga magagamit na electron ay naaakit sa nucleus na may sapat na malaking puwersa, habang ang iba, sa kabaligtaran, ay naaakit nang mahina. Ang ugat na sanhi ng naturang pag-uugali ng mga electron ay nakatago sa iba't ibang antas ng kalayuan ng mga electron mula sa nucleus. Iyon ay, ang isang elektron na mas malapit sa nucleus ay magiging mas malakas na magkakaugnay dito. Ang mga electron na ito ay hindi maaaring matanggal sa shell ng elektron. Kung mas malayo ang electron mula sa nucleus, mas madali itong "hilahin" palabas ng shell. Gayundin, ang enerhiya ng isang electron ay tumataas habang ito ay lumalayo sa nucleus ng isang atom. Ang enerhiya ng elektron ay tinutukoy ng pangunahing quantum number n, na katumbas ng anumang natural na numero (1,2,3,4…). Ang mga electron na may parehong halaga ng n ay bumubuo ng isang electron layer, na parang binabakod ang iba pang mga electron na gumagalaw sa malayong distansya. Ipinapakita ng Figure 1 ang mga layer ng elektron na nakapaloob sa shell ng elektron sa gitna ng nucleus ng atom.

Mapapansin mo kung paano tumataas ang volume ng layer habang lumalayo ka sa core. Samakatuwid, mas malayo ang layer mula sa nucleus, mas maraming mga electron ang nilalaman nito.

Ang layer ng elektron ay naglalaman ng mga electron na magkapareho sa mga tuntunin ng enerhiya. Dahil dito, ang mga naturang layer ay madalas na tinutukoy bilang mga antas ng enerhiya. Ilang antas ang maaaring taglayin ng isang atom? Ang bilang ng mga antas ng enerhiya ay katumbas ng bilang ng panahon sa periodic table D.I. kung saan matatagpuan ang elemento. Halimbawa, ang phosphorus (P) ay nasa ikatlong yugto, kaya ang phosphorus atom ay may tatlong antas ng enerhiya.

kanin. 2

Paano malalaman ang maximum na bilang ng mga electron na matatagpuan sa isang layer ng elektron? Para dito ginagamit namin ang formula Nmax = 2n 2 , kung saan ang n ay ang antas ng numero.

Nakuha namin na ang unang antas ay naglalaman lamang ng 2 electron, ang pangalawa - 8, ang pangatlo - 18, ang ikaapat - 32.

Ang bawat antas ng enerhiya ay naglalaman ng mga sublevel. Ang kanilang mga sulat ay: s-, p-, d- at f-. Tingnan ang fig. 2:

Ang mga antas ng enerhiya ay minarkahan ng iba't ibang kulay, at mga sublevel na may mga guhit na may iba't ibang kapal.

Ang pinakamanipis na sublevel ay tinutukoy ng titik s. Ang 1s ay ang s-sublevel ng unang antas, ang 2s ay ang s-sublevel ng pangalawang antas, at iba pa.

Ang p-sublevel ay lumitaw sa pangalawang antas ng enerhiya, ang d-sublevel ay lumitaw sa pangatlo, at ang f-sublevel ay lumitaw sa ikaapat na antas.

Tandaan ang iyong nakita: ang unang antas ng enerhiya ay kinabibilangan ng isang s-sublevel, ang pangalawa ay dalawang s- at p-sublevel, ang pangatlo ay tatlong s-, p- at d-sublevel, at ang ikaapat na antas ay apat na s-, p-, d- at f-sublevels .

Sa 2 electron lamang ang maaaring nasa s-sublevel, maximum na 6 na electron sa p-sublevel, 10 electron sa d-sublevel, at hanggang 14 na electron sa f-sublevel.

Mga elektronikong orbital

Ang lugar (lugar) kung saan matatagpuan ang isang electron ay tinatawag na electron cloud o orbital. Tandaan na pinag-uusapan natin ang posibleng rehiyon kung saan matatagpuan ang elektron, dahil ang bilis ng paggalaw nito ay daan-daang libong beses na mas malaki kaysa sa bilis ng karayom ​​ng isang makinang panahi. Sa graphically, ang lugar na ito ay ipinapakita bilang isang cell:

Ang isang cell ay maaaring maglaman ng dalawang electron. Sa paghusga sa Figure 2, maaari nating tapusin na ang s-sublevel, na kinabibilangan ng hindi hihigit sa dalawang electron, ay maaaring maglaman lamang ng isang s-orbital, ay tinutukoy ng isang cell; Ang p-sublayer ay may tatlong p-orbitals (3 slots), ang d-sublayer ay may limang d-orbitals (5 slots), at ang f-sublayer ay may pitong f-orbitals (7 slots).

Ang hugis ng orbital ay nakasalalay sa orbital quantum number (l - el) atom. Ang antas ng enerhiya ng atom ay nagmula sa s- isang orbital na mayroon l= 0. Ang ipinakita na orbital ay may spherical na hugis. Sa mga antas pagkatapos s- nabuo ang mga orbital p- mga orbital na may l = 1. P Ang mga orbital ay hugis tulad ng mga dumbbells. Mayroon lamang tatlong orbital na may ganitong hugis. Ang bawat posibleng orbital ay naglalaman ng hindi hihigit sa 2 electron. Susunod ay mas kumplikadong mga istraktura. d-orbital ( l= 2), at pagkatapos nila f-orbital ( l = 3).

kanin. 3 Ang hugis ng mga orbital

Ang mga electron sa orbital ay ipinapakita bilang mga arrow. Kung ang mga orbital ay naglalaman ng isang elektron bawat isa, kung gayon ang mga ito ay unidirectional - arrow pataas:

Kung mayroong dalawang electron sa orbital, mayroon silang dalawang direksyon: isang arrow pataas at isang arrow pababa, i.e. Ang mga electron ay nasa magkasalungat na direksyon:

Ang istrukturang ito ng mga electron ay tinatawag na valence.

Mayroong tatlong mga kondisyon para sa pagpuno ng mga atomic orbital ng mga electron:

1 kundisyon: Ang prinsipyo ng pinakamababang halaga ng enerhiya. Ang pagpuno ng mga orbital ay nagsisimula mula sa sublevel na may pinakamababang enerhiya. Ayon sa prinsipyong ito, ang mga sublevel ay pinupunan sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: kumuha ng isang lugar sa isang sub-level ng isang mas mataas na antas, kahit na ang sub-level ng isang mas mababang antas ay hindi napunan. Halimbawa, ang configuration ng valence ng isang phosphorus atom ay ganito ang hitsura:

kanin. 4

2 kundisyon: Prinsipyo ni Pauli. Ang isang orbital ay may kasamang 2 electron (electron pair) at wala na. Ngunit ang nilalaman ng isang elektron lamang ay posible rin. Ito ay tinatawag na unpaired.

3 kundisyon: Pamumuno ni Hund. Ang bawat orbital ng isang sublevel ay unang pinupuno ng isang electron, pagkatapos ay idinagdag ang pangalawang electron sa kanila. Sa buhay, nakita natin ang isang katulad na sitwasyon kapag ang mga hindi pamilyar na pasahero ng bus ay unang sumasakop sa lahat ng mga libreng upuan nang paisa-isa, at pagkatapos ay kumuha ng dalawang upuan.

Electronic na pagsasaayos ng isang atom sa lupa at nasasabik na estado

Ang enerhiya ng isang atom sa ground state nito ay ang pinakamababa. Kung ang mga atomo ay nagsimulang tumanggap ng enerhiya mula sa labas, halimbawa, kapag ang isang sangkap ay pinainit, pagkatapos ay pumasa sila mula sa ground state sa isang nasasabik. Posible ang paglipat na ito sa pagkakaroon ng mga libreng orbital kung saan maaaring lumipat ang mga electron. Ngunit ito ay pansamantala, nagbibigay ng enerhiya, ang nasasabik na atom ay bumalik sa kanyang ground state.

Pagsamahin natin ang ating kaalaman sa isang halimbawa. Isaalang-alang ang electronic configuration, i.e. ang konsentrasyon ng mga electron sa mga orbital ng phosphorus atom sa lupa (unexcited state). Balikan natin muli ang Fig. 4. Kaya, tandaan na ang phosphorus atom ay may tatlong antas ng enerhiya, na kinakatawan ng mga kalahating arko: +15)))

Ipamahagi natin ang magagamit na 15 electron sa tatlong antas ng enerhiya na ito:

Ang ganitong mga formula ay tinatawag na electronic configuration. Mayroon ding mga electronic - graphic, inilalarawan nila ang paglalagay ng mga electron sa loob ng mga antas ng enerhiya. Ang electronic-graphic na configuration ng phosphorus ay ganito ang hitsura: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 (dito ang malalaking numero ay ang bilang ng mga antas ng enerhiya, ang mga titik ay ang mga sublevel, at ang maliliit na numero ay ang bilang ng mga electron sa sublevel, kung idaragdag mo ang mga ito, makukuha mo ang numerong 15).

Sa nasasabik na estado ng phosphorus atom 1, ang electron ay gumagalaw mula sa 3s orbital patungo sa 3d orbital, at ang configuration ay ganito: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 1 .

Mga electron

Ang konsepto ng isang atom ay nagmula sa sinaunang mundo upang tukuyin ang mga particle ng bagay. Sa Griyego, ang atom ay nangangahulugang "hindi mahahati".

Ang Irish physicist na si Stoney, batay sa mga eksperimento, ay dumating sa konklusyon na ang kuryente ay dinadala ng pinakamaliit na particle na umiiral sa mga atomo ng lahat ng mga elemento ng kemikal. Noong 1891, iminungkahi ni Stoney na tawagan ang mga particle na ito ng mga electron, na sa Griyego ay nangangahulugang "amber". Ilang taon matapos makuha ng electron ang pangalan nito, pinatunayan ng English physicist na si Joseph Thomson at French physicist na si Jean Perrin na ang mga electron ay may negatibong singil. Ito ang pinakamaliit na negatibong singil, na sa kimika ay kinuha bilang isang yunit (-1). Nagawa pa ni Thomson na matukoy ang bilis ng electron (ang bilis ng isang electron sa orbit ay inversely proportional sa orbit number n. Ang radii ng mga orbit ay lumalaki sa proporsyon sa square ng orbit number. Sa unang orbit ng hydrogen atom (n=1; Z=1), ang bilis ay ≈ 2.2 106 m / s, iyon ay, halos isang daang beses na mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag c=3 108 m/s.) at ang masa ng isang electron ( ito ay halos 2000 beses na mas mababa kaysa sa masa ng isang hydrogen atom).

Ang estado ng mga electron sa isang atom

Ang estado ng isang elektron sa isang atom ay isang set ng impormasyon tungkol sa enerhiya ng isang partikular na electron at ang espasyo kung saan ito matatagpuan. Ang isang electron sa isang atom ay walang trajectory ng paggalaw, ibig sabihin, maaari lamang magsalita ng isa ang posibilidad na mahanap ito sa espasyo sa paligid ng nucleus.

Ito ay matatagpuan sa alinmang bahagi ng puwang na ito na nakapalibot sa nucleus, at ang kabuuan ng iba't ibang posisyon nito ay itinuturing bilang isang electron cloud na may tiyak na negatibong density ng singil. Sa makasagisag na paraan, maaari itong isipin bilang mga sumusunod: kung posible na kunan ng larawan ang posisyon ng isang electron sa isang atom sa daan-daang o milyon-milyong mga segundo, tulad ng sa isang photo finish, kung gayon ang elektron sa naturang mga litrato ay ire-representa bilang mga puntos. Ang pag-overlay ng hindi mabilang na ganoong mga litrato ay magreresulta sa isang larawan ng isang electron cloud na may pinakamataas na density kung saan magkakaroon ng karamihan sa mga puntong ito.

Ang espasyo sa paligid ng atomic nucleus, kung saan ang elektron ay malamang na matatagpuan, ay tinatawag na orbital. Naglalaman ito ng humigit-kumulang 90% e-cloud, at nangangahulugan ito na halos 90% ng oras na ang elektron ay nasa bahaging ito ng espasyo. Nakikilala sa pamamagitan ng hugis 4 na kasalukuyang kilalang uri ng mga orbital, na tinutukoy ng Latin titik s, p, d at f. Ang isang graphic na representasyon ng ilang mga anyo ng mga elektronikong orbital ay ipinapakita sa figure.

Ang pinakamahalagang katangian ng paggalaw ng isang electron sa isang tiyak na orbit ay ang enerhiya ng koneksyon nito sa nucleus. Ang mga electron na may katulad na mga halaga ng enerhiya ay bumubuo ng isang solong layer ng elektron, o antas ng enerhiya. Ang mga antas ng enerhiya ay binibilang simula sa nucleus - 1, 2, 3, 4, 5, 6 at 7.

Ang isang integer n, na nagsasaad ng bilang ng antas ng enerhiya, ay tinatawag na pangunahing quantum number. Ito ay nagpapakilala sa enerhiya ng mga electron na sumasakop sa isang naibigay na antas ng enerhiya. Ang mga electron ng unang antas ng enerhiya, na pinakamalapit sa nucleus, ay may pinakamababang enerhiya. Kung ikukumpara sa mga electron ng unang antas, ang mga electron ng susunod na antas ay mailalarawan sa pamamagitan ng isang malaking halaga ng enerhiya. Dahil dito, ang mga electron ng panlabas na antas ay hindi gaanong nakagapos sa nucleus ng atom.

Ang pinakamalaking bilang ng mga electron sa antas ng enerhiya ay tinutukoy ng formula:

N = 2n2,

kung saan ang N ay ang pinakamataas na bilang ng mga electron; n ay ang antas ng numero, o ang pangunahing quantum number. Dahil dito, ang unang antas ng enerhiya na pinakamalapit sa nucleus ay maaaring maglaman ng hindi hihigit sa dalawang electron; sa pangalawa - hindi hihigit sa 8; sa pangatlo - hindi hihigit sa 18; sa ikaapat - hindi hihigit sa 32.

Simula sa pangalawang antas ng enerhiya (n = 2), ang bawat isa sa mga antas ay nahahati sa mga sublevel (mga sublayer), na medyo naiiba sa bawat isa sa nagbubuklod na enerhiya sa nucleus. Ang bilang ng mga sublevel ay katumbas ng halaga ng pangunahing quantum number: ang unang antas ng enerhiya ay may isang sublevel; ang pangalawa - dalawa; pangatlo - tatlo; ikaapat - apat na sublevel. Ang mga sublevel, naman, ay nabuo ng mga orbital. Ang bawat halagan ay tumutugma sa bilang ng mga orbital na katumbas ng n.

Nakaugalian na italaga ang mga sublevel sa mga letrang Latin, pati na rin ang hugis ng mga orbital kung saan binubuo ang mga ito: s, p, d, f.

Mga proton at neutron

Ang isang atom ng anumang elemento ng kemikal ay maihahambing sa isang maliit na solar system. Samakatuwid, ang gayong modelo ng atom, na iminungkahi ni E. Rutherford, ay tinatawag planetaryo.

Ang atomic nucleus, kung saan ang buong masa ng atom ay puro, ay binubuo ng mga particle ng dalawang uri - mga proton at neutron.

Ang mga proton ay may singil na katumbas ng singil ng mga electron, ngunit kabaligtaran sa tanda (+1), at isang masa na katumbas ng masa ng isang hydrogen atom (ito ay tinatanggap sa kimika bilang isang yunit). Ang mga neutron ay walang singil, sila ay neutral at may mass na katumbas ng isang proton.

Ang mga proton at neutron ay sama-samang tinatawag na mga nucleon (mula sa Latin na nucleus - nucleus). Ang kabuuan ng bilang ng mga proton at neutron sa isang atom ay tinatawag na mass number. Halimbawa, ang mass number ng isang aluminum atom:

13 + 14 = 27

bilang ng mga proton 13, bilang ng mga neutron 14, bilang ng masa 27

Dahil ang masa ng elektron, na kung saan ay bale-wala, ay maaaring napapabayaan, ito ay malinaw na ang buong masa ng atom ay puro sa nucleus. Ang mga electron ay kumakatawan sa e - .

Dahil ang atom neutral sa kuryente, malinaw din na ang bilang ng mga proton at electron sa isang atom ay pareho. Ito ay katumbas ng serial number ng elementong kemikal na nakatalaga dito sa Periodic system. Ang masa ng isang atom ay binubuo ng masa ng mga proton at neutron. Alam ang serial number ng elemento (Z), ibig sabihin, ang bilang ng mga proton, at ang mass number (A), na katumbas ng kabuuan ng mga bilang ng mga proton at neutron, maaari mong mahanap ang bilang ng mga neutron (N) gamit ang formula:

N=A-Z

Halimbawa, ang bilang ng mga neutron sa isang iron atom ay:

56 — 26 = 30

isotopes

Ang mga uri ng mga atomo ng parehong elemento na may parehong nuclear charge ngunit iba't ibang mass number ang tinatawag isotopes. Ang mga elemento ng kemikal na matatagpuan sa kalikasan ay pinaghalong isotopes. Kaya, ang carbon ay may tatlong isotopes na may mass na 12, 13, 14; oxygen - tatlong isotopes na may mass na 16, 17, 18, atbp. Karaniwang ibinibigay sa Periodic system, ang relatibong atomic mass ng isang elemento ng kemikal ay ang average na halaga ng atomic na masa ng isang natural na pinaghalong isotopes ng isang naibigay na elemento, isinasaalang-alang ang kanilang relatibong kasaganaan sa kalikasan. Ang mga kemikal na katangian ng isotopes ng karamihan sa mga elemento ng kemikal ay eksaktong pareho. Gayunpaman, malaki ang pagkakaiba ng mga isotopes ng hydrogen sa mga katangian dahil sa kapansin-pansing pagtaas ng fold sa kanilang relatibong atomic na masa; binigyan pa sila ng mga indibidwal na pangalan at mga simbolo ng kemikal.

Mga elemento ng unang yugto

Scheme ng elektronikong istraktura ng hydrogen atom:

Ang mga scheme ng elektronikong istraktura ng mga atom ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron sa mga elektronikong layer (mga antas ng enerhiya).

Ang graphical na electronic formula ng hydrogen atom (nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron sa mga antas ng enerhiya at sublevel):

Ang mga graphic na electronic formula ng mga atom ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron hindi lamang sa mga antas at sublevel, kundi pati na rin sa mga orbit.

Sa isang helium atom, ang unang layer ng elektron ay nakumpleto - mayroon itong 2 electron. Ang hydrogen at helium ay mga s-elemento; para sa mga atomo na ito, ang s-orbital ay puno ng mga electron.

Lahat ng elemento ng ikalawang yugto ang unang layer ng elektron ay napuno, at pinupunan ng mga electron ang s- at p-orbitals ng pangalawang layer ng electron alinsunod sa prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya (una s, at pagkatapos ay p) at ang mga patakaran ng Pauli at Hund.

Sa neon atom, ang pangalawang layer ng elektron ay nakumpleto - mayroon itong 8 mga electron.

Para sa mga atomo ng mga elemento ng ikatlong yugto, ang una at pangalawang layer ng elektron ay nakumpleto, kaya ang ikatlong layer ng elektron ay napuno, kung saan ang mga electron ay maaaring sakupin ang 3s-, 3p- at 3d-sublevels.

Ang isang 3s ​​electron orbital ay nakumpleto sa magnesium atom. Ang Na at Mg ay mga s-elemento.

Para sa aluminyo at kasunod na mga elemento, ang 3p sublevel ay puno ng mga electron.

Ang mga elemento ng ikatlong yugto ay may hindi napunong mga 3d na orbital.

Ang lahat ng mga elemento mula Al hanggang Ar ay mga p-elemento. Ang mga s- at p-element ay bumubuo sa mga pangunahing subgroup sa Periodic system.

Mga elemento ng ikaapat - ikapitong panahon

Lumilitaw ang ikaapat na layer ng electron sa potassium at calcium atoms, ang 4s sublevel ay napuno, dahil ito ay may mas kaunting enerhiya kaysa sa 3d sublevel.

K, Ca - s-elemento na kasama sa mga pangunahing subgroup. Para sa mga atom mula Sc hanggang Zn, ang 3d sublevel ay puno ng mga electron. Ito ay mga 3d na elemento. Ang mga ito ay kasama sa pangalawang subgroup, ang kanilang pre-external na layer ng elektron ay napuno, sila ay tinutukoy bilang mga elemento ng paglipat.

Bigyang-pansin ang istraktura ng mga shell ng elektron ng chromium at tanso na mga atomo. Sa kanila, ang isang "pagkabigo" ng isang elektron mula sa 4s- hanggang sa 3d-sublevel ay nangyayari, na ipinaliwanag ng higit na katatagan ng enerhiya ng mga nagresultang elektronikong pagsasaayos 3d 5 at 3d 10:

Sa zinc atom, ang ikatlong layer ng elektron ay kumpleto - lahat ng 3s, 3p at 3d na mga sublevel ay napuno dito, sa kabuuan mayroong 18 mga electron sa kanila. Sa mga elementong sumusunod sa zinc, ang ikaapat na layer ng elektron ay patuloy na pinupuno, ang 4p sublevel.

Ang mga elemento mula Ga hanggang Kr ay mga p-elemento.

Ang panlabas na layer (ikaapat) ng krypton atom ay kumpleto at may 8 electron. Ngunit maaari lamang magkaroon ng 32 electron sa ikaapat na layer ng elektron; ang 4d- at 4f-sublevels ng krypton atom ay nananatiling hindi napupunan. Ang mga elemento ng ikalimang yugto ay pinupuno ang mga sub-level sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: 5s - 4d - 5p. At mayroon ding mga pagbubukod na nauugnay sa " kabiguan» mga electron, y 41 Nb, 42 Mo, 44 ​​​​Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

Sa ikaanim at ikapitong yugto, lumilitaw ang mga f-element, ibig sabihin, mga elemento kung saan ang 4f- at 5f-sublevel ng ikatlong panlabas na electronic na layer ay napunan, ayon sa pagkakabanggit.

Ang mga elemento ng 4f ay tinatawag na lanthanides.

Ang mga elemento ng 5f ay tinatawag na actinides.

Ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga elektronikong sublevel sa mga atomo ng mga elemento ng ikaanim na panahon: 55 Cs at 56 Ba - 6s-elemento; 57 La … 6s 2 5d x - 5d na elemento; 58 Ce - 71 Lu - 4f elemento; 72 Hf - 80 Hg - 5d na elemento; 81 T1 - 86 Rn - 6d na elemento. Ngunit kahit na dito mayroong mga elemento kung saan ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga elektronikong orbital ay "lumabag", na, halimbawa, ay nauugnay sa higit na katatagan ng enerhiya ng kalahati at ganap na napuno ng mga f-sublevel, i.e., nf 7 at nf 14. Depende sa kung aling sublevel ng atom ang huling napuno ng mga electron, ang lahat ng elemento ay nahahati sa apat na elektronikong pamilya, o mga bloke:

• s-mga elemento. Ang s-sublevel ng panlabas na antas ng atom ay puno ng mga electron; Ang mga s-elemento ay kinabibilangan ng hydrogen, helium at mga elemento ng pangunahing subgroup ng mga pangkat I at II.

• mga p-elemento. Ang p-sublevel ng panlabas na antas ng atom ay puno ng mga electron; Ang mga p-element ay kinabibilangan ng mga elemento ng pangunahing subgroup ng III-VIII na grupo.

• d-elemento. Ang d-sublevel ng preexternal na antas ng atom ay puno ng mga electron; Kasama sa mga elemento ng d ang mga elemento ng pangalawang subgroup ng mga pangkat I-VIII, ibig sabihin, mga elemento ng intercalary na dekada ng malalaking yugto na matatagpuan sa pagitan ng s- at p-element. Tinatawag din silang mga elemento ng paglipat.

• f-elemento. Ang f-sublevel ng ikatlong labas na antas ng atom ay puno ng mga electron; kabilang dito ang mga lanthanides at antinoids.

Ang Swiss physicist na si W. Pauli noong 1925 ay itinatag na sa isang atom sa isang orbital ay hindi maaaring magkaroon ng higit sa dalawang electron na may magkasalungat (antiparallel) na mga spin (isinalin mula sa English - "spindle"), ibig sabihin, ang pagkakaroon ng mga katangian na maaaring maisip bilang kondisyon bilang ang pag-ikot ng isang electron sa paligid ng imaginary axis nito: clockwise o counterclockwise.

Ang prinsipyong ito ay tinatawag Prinsipyo ni Pauli. Kung mayroong isang electron sa orbital, kung gayon ito ay tinatawag na hindi ipinares, kung mayroong dalawa, kung gayon ang mga ito ay ipinares na mga electron, iyon ay, mga electron na may kabaligtaran na mga spin. Ang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng paghahati ng mga antas ng enerhiya sa mga sublevel at ang pagkakasunud-sunod kung saan sila napuno.

Kadalasan, ang istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atom ay inilalarawan gamit ang enerhiya o mga cell ng quantum - isinulat nila ang tinatawag na mga graphic na electronic formula. Para sa rekord na ito, ang sumusunod na notasyon ay ginagamit: bawat quantum cell ay tinutukoy ng isang cell na tumutugma sa isang orbital; ang bawat elektron ay ipinahiwatig ng isang arrow na tumutugma sa direksyon ng pag-ikot. Kapag nagsusulat ng isang graphical na electronic formula, dalawang panuntunan ang dapat tandaan: Prinsipyo Pauli at panuntunan ni F. Hund, ayon sa kung saan ang mga electron ay sumasakop sa mga libreng cell muna nang paisa-isa at sa parehong oras ay may parehong halaga ng pag-ikot, at pagkatapos lamang ay magkapares sila, ngunit ang mga pag-ikot, ayon sa prinsipyo ng Pauli, ay magiging magkasalungat na direksyon.

Ang panuntunan ni Hund at ang prinsipyo ni Pauli

Pamumuno ni Hund- ang panuntunan ng quantum chemistry, na tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng pagpuno sa mga orbital ng isang partikular na sublayer at nabalangkas tulad ng sumusunod: ang kabuuang halaga ng spin quantum number ng mga electron ng sublayer na ito ay dapat na maximum. Binuo ni Friedrich Hund noong 1925.

Nangangahulugan ito na sa bawat isa sa mga orbital ng sublayer, isang electron ang unang napupunan, at pagkatapos lamang maubos ang mga hindi napunong orbital, isang pangalawang elektron ang idinagdag sa orbital na ito. Sa kasong ito, mayroong dalawang electron na may half-integer spins ng kabaligtaran na sign sa isang orbital, na nagpapares (bumubuo ng two-electron cloud) at, bilang resulta, ang kabuuang spin ng orbital ay magiging katumbas ng zero.

Iba pang mga salita: Sa ibaba ng enerhiya ay matatagpuan ang atomic term kung saan nasiyahan ang dalawang kundisyon.

1. Ang multiplicity ay maximum
2. Kapag ang multiplicity ay nag-tutugma, ang kabuuang orbital momentum L ay pinakamataas.

Suriin natin ang panuntunang ito gamit ang halimbawa ng pagpuno sa mga orbital ng p-sublevel p- mga elemento ng pangalawang panahon (iyon ay, mula sa boron hanggang neon (sa diagram sa ibaba, ang mga pahalang na linya ay nagpapahiwatig ng mga orbital, ang mga patayong arrow ay nagpapahiwatig ng mga electron, at ang direksyon ng arrow ay nagpapahiwatig ng oryentasyon ng spin).

Ang panuntunan ni Klechkovsky

Ang panuntunan ni Klechkovsky - habang ang kabuuang bilang ng mga electron sa mga atomo ay tumataas (na may pagtaas sa mga singil ng kanilang nuclei, o ang mga ordinal na bilang ng mga elemento ng kemikal), ang mga atomic orbital ay napupuno sa paraang ang hitsura ng mga electron sa mga orbital na mas mataas ang enerhiya ay nakasalalay lamang sa ang pangunahing quantum number n at hindi nakadepende sa lahat ng iba pang quantum number.mga numero, kabilang ang mula sa l. Sa pisikal, nangangahulugan ito na sa isang atom na tulad ng hydrogen (sa kawalan ng interelectron repulsion) ang orbital energy ng isang electron ay tinutukoy lamang ng spatial remoteness ng electron charge density mula sa nucleus at hindi nakasalalay sa mga tampok ng paggalaw nito. sa larangan ng nucleus.

Ang empirikal na tuntunin ni Klechkovsky at ang pagkakasunud-sunod ng mga pagkakasunud-sunod ng isang medyo magkasalungat na pagkakasunud-sunod ng totoong enerhiya ng mga atomic orbital na nagmumula dito lamang sa dalawang kaso ng parehong uri: para sa mga atomo Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, mayroong isang "pagkabigo" ng isang electron na may s - sublevel ng panlabas na layer hanggang sa d-sublevel ng nakaraang layer, na humahantong sa isang mas energetically mas matatag na estado ng atom, lalo na: pagkatapos punan ang orbital 6 na may dalawa mga electron s