U hemijskim reakcijama jezgra atoma se ne menjaju. Utvrđeno je da su sva hemijska svojstva supstanci određena strukturom elektronskih omotača atoma.
Zbog svoje neobično male mase, elektron ima svojstva ne samo čestice, već i vala, odnosno ima dvostruku prirodu. Kao čestica, elektron ima određenu masu i naboj, a pokretni elektroni pokazuju valna svojstva, na primjer, tok elektrona je sposoban za difrakciju, odnosno savijanje oko prepreke. Pokazivanjem valnih svojstava, elektron može biti u različitim tačkama u prostoru u isto vrijeme, tako da elektron nije tačka, već elektronski oblak. Elektronski oblaci stvoreni od strane pojedinačnih elektrona se zbrajaju i stvaraju elektronski oblak atoma.
Elektronska orbitala -
oblast prostora oko jezgra gde je najverovatnije da će se naći elektron.
1. Elektronska orbitala
Svaka orbitala ima specifičan oblik, koji je označen slovima:
2. Oblici elektronskih orbitala
Orbitale karakterizira energija. Svaka orbitala može primiti najviše dva elektrona koji imaju jednaku energiju. Nekoliko orbitala sa jednakom ili sličnom energijom formiraju energetski nivo (sloj). Što je energija orbitale niža, to je ona bliže jezgru. Energetski nivoi su označeni brojem ili slovima latinične abecede.
Svaki nivo može primiti određeni maksimalni broj elektrona, koji je određen formulom, gdje je broj nivoa. Dakle, maksimalni broj elektrona u prvom nivou je dva, u drugom - osam, u trećem - osamnaest, itd.:
Broj nivoa 1 2 3 4
Oznaka nivoa K L M N
Maksimalni broj elektrona po nivou 2 8 18 32
Energetski nivoi koji sadrže maksimalan broj elektrona nazivaju se potpuni. Ako vanjski nivo sadrži manje elektrona, onda se takav nivo naziva nepotpunim.
Pravila za popunjavanje elektronskih orbitala
Da bismo opisali elektronsku strukturu atoma, moramo se voditi sljedećim pravilima za popunjavanje elektronskih orbitala:
Elektroni zauzimaju nivoe uzastopno, redom povećanja energije (princip najmanje energije).
Broj energetskih nivoa u atomu jednak je broju perioda u kojem se element nalazi. Ovo je fizičko značenje broja perioda u tabeli D.I. Mendeljejev.
Svaki energetski nivo u atomu počinje sa s- orbitalom. Svaki energetski nivo sadrži samo jednu s-orbitalu. Na drugom i narednim nivoima nakon -orbitale pojavljuju se tri p-orbitale. Budući da svaka orbitala ne može primiti više od dva elektrona, s-orbitala može sadržavati najviše dva elektrona, tri p-orbitale - maksimalno šest elektrona.
Za elemente 1 perioda, prvi energetski nivo je ispunjen, koji sadrži maksimum 2 elektrona, tako da postoje samo dva elementa u 1 periodu. Za elemente drugog perioda popunjava se drugi nivo koji može da primi 8 elektrone što je više moguće, dakle u drugi period elemenata. Za elemente 3 perioda popunjen je treći nivo koji može sadržati najviše 18 elektrona, ali treći period sadrži samo 8 elemente, pošto treći nivo nije završen do kraja 3 perioda, jer d-podnivo ostaje nepopunjen.
Ako je elektronski nivo označen lukom i broj elektrona na svakom nivou ispod ovog luka, tada se mogu sastaviti dijagrami elektronske strukture atoma. Na primjer, elektronska struktura atoma sumpora može se prikazati na sljedeći način:
3. Elektronska struktura atoma sumpora
Ako analizirate elektronsku strukturu atoma, povezujući je sa položajem hemijskog elementa u periodnom sistemu D.I. Mendeljejeva, možemo izvući sljedeće zaključke:
1. Broj elektrona na vanjskom energetskom nivou elemenata glavnih podgrupa jednak je broju grupe.
2. Hemijska svojstva određuju ne svi elektroni, već samo oni koji imaju najveću energiju - takozvani valentni elektroni. Broj valentnih elektrona jednak je broju grupe. Broj valentnih elektrona određuje da li je element metal ili nemetal, svojstva jedinjenja koje ovaj element formira i njegovu valentnost u tim jedinjenjima. Atomi elemenata sa sličnim svojstvima imaju sličnu strukturu spoljašnjih elektronskih nivoa, na primer: alkalni metali sadrže jedan elektron na spoljašnjem nivou, ugljenik i silicijum - četiri, halogeni - sedam.
3. Sa povećanjem atomskog broja elementa, broj valentnih elektrona se periodično ponavlja, što uzrokuje periodičnu promjenu svojstava elemenata i njihovih spojeva.
Ukratko o glavnoj stvari
Elektron ima dvostruku prirodu, posjeduje svojstva i čestice i vala. Područje prostora oko jezgra gdje je najvjerovatnije da će se naći elektron naziva se orbitala elektrona.
Elektroni u atomu su raspoređeni u slojeve prema njihovoj energiji, formirajući elektronske nivoe. Broj energetskih nivoa u atomu jednak je broju perioda u kojem se element nalazi. Maksimalan broj elektrona koji mogu biti sadržani u elektronskom nivou jednak je: N=2n2, gdje n je broj nivoa.
Broj elektrona na vanjskom energetskom nivou elemenata glavnih podgrupa jednak je broju grupe.
Broj valentnih elektrona jednak je broju grupe.
Atomi elemenata sa sličnim svojstvima imaju sličnu strukturu vanjskih elektronskih nivoa.
Pitanja za samokontrolu
Opišite svojstva elektrona koja ukazuju na njegovu dvostruku prirodu.
Koji elektronski nivo se naziva kompletnim?
Objasnite zašto elementi iste podgrupe imaju slična svojstva.
Mislite li da je moguće predvidjeti svojstva elementa poznavanjem elektronske strukture njegovih atoma?
Commentaires