خانه / اگزما در انسان/ ساختار الکترونیکی اتم های همه عناصر شیمیایی. طرح ساختار اتم: هسته، پوسته الکترونی. مثال ها

ساختار الکترونیکی اتم های همه عناصر شیمیایی. طرح ساختار اتم: هسته، پوسته الکترونی. مثال ها

بیایید ببینیم که یک اتم چگونه ساخته می شود. به خاطر داشته باشید که ما فقط در مورد مدل ها صحبت خواهیم کرد. در عمل، اتم ها ساختار بسیار پیچیده تری هستند. اما به لطف پیشرفت های مدرن، ما قادر به توضیح و حتی پیش بینی موفقیت آمیز خواص (حتی نه همه) هستیم. بنابراین، ساختار یک اتم چیست؟ این از چه چیزی ساخته شده است"؟

مدل سیاره ای اتم

اولین بار توسط فیزیکدان دانمارکی N. Bohr در سال 1913 پیشنهاد شد. این اولین نظریه در مورد ساختار اتم است که بر اساس حقایق علمی است. علاوه بر این، او پایه و اساس اصطلاحات موضوعی مدرن را گذاشت. در آن، ذرات الکترون‌ها حرکات چرخشی در اطراف اتم بر اساس همان اصل سیارات اطراف خورشید ایجاد می‌کنند. بور پیشنهاد کرد که آنها فقط می توانند در مدارهایی که در فاصله کاملاً مشخصی از هسته قرار دارند وجود داشته باشند. چرا دقیقاً، دانشمند از موقعیت علم نتوانست توضیح دهد، اما چنین مدلی با آزمایش های بسیاری تأیید شد. از اعداد صحیح برای تعیین مدارها استفاده شد که با واحدی که نزدیکترین به هسته شماره گذاری شده بود شروع شد. به همه این مدارها تراز نیز گفته می شود. اتم هیدروژن فقط یک سطح دارد که یک الکترون در آن می چرخد. اما اتم های پیچیده سطوح بیشتری دارند. آنها به اجزایی تقسیم می شوند که الکترون هایی را که از نظر پتانسیل انرژی نزدیک هستند، متحد می کنند. بنابراین، مورد دوم در حال حاضر دارای دو سطح فرعی است - 2s و 2p. سومین در حال حاضر دارای سه s، 3p و 3d است. و غیره. ابتدا سطوح فرعی نزدیک به هسته "جمعیت" می شوند و سپس سطوح دورتر. هر یک از آنها فقط می تواند تعداد معینی الکترون را در خود نگه دارد. اما این پایان کار نیست. هر سطح فرعی به اوربیتال ها تقسیم می شود. بیایید با هم مقایسه کنیم زندگی معمولی. ابر الکترونی یک اتم با یک شهر قابل مقایسه است. سطوح خیابان هستند. سطح فرعی - خانه شخصییا یک آپارتمان مداری - اتاق. هر یک از آنها یک یا دو الکترون "زندگی" می کنند. همه آنها آدرس خاصی دارند. این اولین نمودار از ساختار اتم بود. و در نهایت، در مورد آدرس الکترونها: آنها با مجموعه اعدادی تعیین می شوند که به آنها "کوانتوم" می گویند.

مدل موجی یک اتم

اما با گذشت زمان، مدل سیاره ای تجدید نظر شده است. نظریه دوم در مورد ساختار اتم ارائه شد. این کامل تر است و اجازه می دهد تا نتایج آزمایش های عملی را توضیح دهد. مدل موجی اتم که توسط ای. شرودینگر پیشنهاد شد، جایگزین مدل اول شد. سپس مشخص شد که یک الکترون می تواند خود را نه تنها به عنوان یک ذره، بلکه به عنوان یک موج نیز نشان دهد. شرودینگر چه کرد؟ او معادله ای را اعمال کرد که حرکت یک موج را توصیف می کند. بنابراین، می توان مسیر حرکت یک الکترون در یک اتم را پیدا نکرد، بلکه احتمال تشخیص آن را در یک نقطه خاص یافت. هر دو نظریه با این واقعیت متحد می شوند که ذرات بنیادی در سطوح، سطوح فرعی و مداری خاص قرار دارند. اینجاست که شباهت مدل ها به پایان می رسد. بگذارید یک مثال به شما بزنم - در تئوری موج، اوربیتال ناحیه ای است که در آن امکان یافتن یک الکترون با احتمال 95٪ وجود دارد. بقیه فضا 5 درصد را تشکیل می دهد، اما در نهایت مشخص شد که ویژگی های ساختار اتم ها با استفاده از مدل موجی به تصویر کشیده شده است، علیرغم اینکه اصطلاحات استفاده شده کلی است.

مفهوم احتمال در این مورد

چرا از این اصطلاح استفاده شد؟ هایزنبرگ در سال 1927 اصل عدم قطعیت را فرموله کرد که اکنون برای توصیف حرکت ریزذرات استفاده می شود. این بر اساس تفاوت اساسی آنها با اجسام فیزیکی معمولی است. چیست؟ مکانیک کلاسیک فرض می‌کرد که شخص می‌تواند پدیده‌ها را بدون تأثیرگذاری روی آنها مشاهده کند (مشاهده اجرام آسمانی). بر اساس داده های دریافتی، می توان محاسبه کرد که شی در یک نقطه زمانی خاص در کجا قرار خواهد گرفت. اما در عالم صغیر، همه چیز لزوما متفاوت است. بنابراین، به عنوان مثال، مشاهده یک الکترون بدون تأثیر در حال حاضر امکان پذیر نیست، زیرا انرژی های ابزار و ذره قابل مقایسه نیستند. این منجر به این واقعیت می شود که مکان آن از یک ذره بنیادی، حالت، جهت، سرعت حرکت و سایر پارامترها تغییر می کند. و بی معنی است که در مورد ویژگی های دقیق صحبت کنیم. خود اصل عدم قطعیت به ما می گوید که محاسبه مسیر دقیق الکترون در اطراف هسته غیرممکن است. شما فقط می توانید احتمال یافتن یک ذره را در یک منطقه خاص از فضا مشخص کنید. این ویژگی ساختار اتم های عناصر شیمیایی است. اما این باید منحصراً توسط دانشمندان در آزمایشات عملی در نظر گرفته شود.

ترکیب اتم

اما بیایید روی کل موضوع تمرکز کنیم. بنابراین، علاوه بر پوسته الکترونی که به خوبی در نظر گرفته شده است، دومین جزء اتم هسته است. از پروتون های با بار مثبت و نوترون های خنثی تشکیل شده است. همه ما با جدول تناوبی آشنا هستیم. تعداد هر عنصر مطابق با تعداد پروتون هایی است که دارد. تعداد نوترون ها برابر است با تفاوت بین جرم یک اتم و تعداد پروتون های آن. ممکن است انحرافاتی از این قانون وجود داشته باشد. سپس می گویند ایزوتوپ عنصر موجود است. ساختار یک اتم به گونه ای است که توسط یک پوسته الکترونی "احاطه شده" است. معمولاً برابر با تعداد پروتون ها است. جرم دومی حدود 1840 برابر بیشتر از جرم اولی است و تقریباً برابر با وزن نوترون است. شعاع هسته حدود 1/200000 قطر یک اتم است. او خودش شکل کروی دارد. این به طور کلی ساختار اتم های عناصر شیمیایی است. با وجود تفاوت در جرم و خواص، آنها تقریبا یکسان به نظر می رسند.

مدارها

با صحبت در مورد اینکه طرح ساختار یک اتم چیست، نمی توان در مورد آنها سکوت کرد. بنابراین این انواع وجود دارد:

س شکل کروی دارند.
پ. آنها شبیه هشت های حجیم یا یک دوک هستند.
d و f. آنها شکل پیچیده ای دارند که توصیف آن در زبان رسمی دشوار است.

یک الکترون از هر نوع را می توان با احتمال 95٪ در قلمرو اوربیتال مربوطه یافت. اطلاعات ارائه شده باید با آرامش گرفته شود، زیرا بیشتر یک مدل ریاضی انتزاعی است تا یک وضعیت واقعی فیزیکی. اما با همه اینها قدرت پیش بینی خوبی در مورد خواص شیمیایی اتم ها و حتی مولکول ها دارد. هر چه تراز از هسته دورتر باشد، الکترون های بیشتری را می توان روی آن قرار داد. بنابراین، تعداد اوربیتال ها را می توان با استفاده از یک فرمول خاص محاسبه کرد: x 2. در اینجا x برابر است با تعداد سطوح. و از آنجایی که حداکثر دو الکترون را می توان روی اوربیتال قرار داد، در پایان فرمول جستجوی عددی آنها به این صورت خواهد بود: 2x2.

مدارها: داده های فنی

اگر در مورد ساختار اتم فلوئور صحبت کنیم، آنگاه سه اوربیتال خواهد داشت. همه آنها پر خواهند شد. انرژی اوربیتال ها در یک سطح فرعی یکسان است. برای تعیین آنها، شماره لایه را اضافه کنید: 2s، 4p، 6d. ما به گفتگو در مورد ساختار اتم فلوئور باز می گردیم. دارای دو s- و یک p-sublevel خواهد بود. دارای 9 پروتون و همین تعداد الکترون است. اولین سطح s. این دو الکترون هستند. سپس s-level دوم. دو الکترون دیگر و 5 سطح p را پر می کند. ساختار او اینجاست. پس از مطالعه زیر عنوان بعدی، می توانید خودتان این کار را انجام دهید اقدامات لازمو از آن مطمئن شوید اگر صحبت کنیم که فلوئور نیز متعلق به کدام است ، باید توجه داشت که اگرچه آنها در یک گروه قرار دارند ، اما از نظر خصوصیات کاملاً متفاوت هستند. بنابراین، نقطه جوش آنها از 188- تا 309 درجه سانتیگراد متغیر است. پس چرا ادغام شده اند؟ همه ممنون خواص شیمیایی. همه هالوژن ها و تا حد زیادی فلوئور دارای بالاترین قدرت اکسید کننده هستند. آنها با فلزات واکنش نشان می دهند و می توانند به طور خود به خود در دمای اتاق بدون هیچ مشکلی مشتعل شوند.

مدارها چگونه پر می شوند؟

الکترون ها بر اساس چه قوانین و اصولی مرتب می شوند؟ پیشنهاد می کنیم با سه مورد اصلی آشنا شوید که عبارت آنها برای درک بهتر ساده شده است:

اصل کمترین انرژی الکترون ها تمایل دارند اوربیتال ها را به ترتیب افزایش انرژی پر کنند.
اصل پائولی یک اوربیتال نمی تواند بیش از دو الکترون داشته باشد.
قانون هوند در یک سطح فرعی، الکترون ها ابتدا اوربیتال های آزاد را پر می کنند و تنها پس از آن جفت تشکیل می دهند.

در مورد پر کردن، ساختار اتم نیز در این مورد کمک می کند، از نظر تصویر قابل درک تر می شود. بنابراین، زمانی که کار عملیبا ساخت مدارهای عناصر، لازم است آن را در دسترس داشته باشید.

مثال

به منظور خلاصه کردن تمام آنچه در چارچوب مقاله گفته شد، می توانید نمونه ای از نحوه توزیع الکترون های یک اتم در سطوح، سطوح فرعی و اوربیتال های آنها (یعنی پیکربندی تراز چگونه است) تهیه کنید. می توان آن را به صورت فرمول، نمودار انرژی یا نمودار لایه نشان داد. در اینجا تصاویر بسیار خوبی وجود دارد که با بررسی دقیق، به درک ساختار اتم کمک می کند. بنابراین، ابتدا سطح اول پر می شود. فقط یک سطح فرعی دارد که در آن فقط یک مدار وجود دارد. همه سطوح به صورت متوالی پر می شوند و از کوچکترین شروع می شوند. ابتدا در یک زیرسطح، یک الکترون در هر اوربیتال قرار می گیرد. سپس جفت ایجاد می شود. و اگر موارد رایگان وجود داشته باشد، به موضوع پرکننده دیگری تغییر می کند. و اکنون می توانید به طور مستقل دریابید که ساختار اتم نیتروژن یا فلوئور (که قبلاً در نظر گرفته شد) چیست. در ابتدا ممکن است کمی مشکل باشد، اما می توانید با نگاه کردن به تصاویر حرکت کنید. برای وضوح، بیایید به ساختار اتم نیتروژن نگاه کنیم. دارای 7 پروتون (به همراه نوترون های تشکیل دهنده هسته) و به همان تعداد الکترون (که پوسته الکترونی را تشکیل می دهند). اولین s-level ابتدا پر می شود. 2 الکترون دارد. سپس دومین سطح S می آید. همچنین دارای 2 الکترون است. و سه مورد دیگر در سطح p قرار می گیرند، جایی که هر یک از آنها یک مدار را اشغال می کند.

نتیجه

همانطور که می بینید، ساختار اتم اینطور نیست موضوع دشوار(البته اگر از موقعیت یک درس شیمی مدرسه به آن نزدیک شوید). و بفهمد این موضوعسخت نیست در پایان می خواهم چند ویژگی را به شما اطلاع دهم. به عنوان مثال، وقتی در مورد ساختار اتم اکسیژن صحبت می کنیم، می دانیم که 8 پروتون و 8-10 نوترون دارد. و از آنجایی که همه چیز در طبیعت تمایل به تعادل دارد، دو اتم اکسیژن یک مولکول را تشکیل می دهند، جایی که دو الکترون جفت نشده یک پیوند کووالانسی را تشکیل می دهند. به طور مشابه، مولکول اکسیژن پایدار دیگری به نام ازن (O 3) تشکیل می شود. با دانستن ساختار اتم اکسیژن، می توان به درستی واکنش های اکسیداتیو شامل رایج ترین ماده روی زمین را فرموله کرد.

مواد شیمیایی چیزهایی هستند که دنیای اطراف ما را می سازند.

خواص هر ماده شیمیایی به دو نوع تقسیم می شود: اینها شیمیایی است که توانایی آن را در تشکیل مواد دیگر مشخص می کند و فیزیکی که به طور عینی مشاهده می شود و می توان جدا از آنها در نظر گرفت. تبدیلات شیمیایی. به عنوان مثال، خواص فیزیکی یک ماده عبارتند از: حالت تجمع آن (جامد، مایع یا گاز)، هدایت حرارتی، ظرفیت گرمایی، حلالیت در محیط های مختلف (آب، الکل و غیره)، چگالی، رنگ، طعم و غیره. .

دگرگونی برخی مواد شیمیاییبه مواد دیگر پدیده های شیمیایی یا واکنش های شیمیایی می گویند. لازم به ذکر است که پدیده های فیزیکی نیز وجود دارد که بدیهی است با تغییر در برخی از آنها همراه است مشخصات فیزیکیمواد بدون اینکه به مواد دیگر تبدیل شوند. به پدیده های فیزیکیبه عنوان مثال، شامل ذوب شدن یخ، یخ زدن یا تبخیر آب و غیره است.

اینکه در جریان هر فرآیندی یک پدیده شیمیایی اتفاق می افتد را می توان با مشاهده نتیجه گرفت مشخصات واکنش های شیمیاییمانند تغییر رنگ، بارش، تکامل گاز، گرما و/یا تکامل نور.

بنابراین، برای مثال، با مشاهده موارد زیر می توان در مورد سیر واکنش های شیمیایی نتیجه گیری کرد:

تشکیل رسوب هنگام جوشاندن آب که در زندگی روزمره رسوب نامیده می شود.

انتشار گرما و نور در هنگام سوزاندن آتش؛

تغییر رنگ یک تکه سیب تازه در هوا؛

تشکیل حباب های گاز در حین تخمیر خمیر و غیره.

کوچکترین ذرات ماده که در فرآیند واکنشهای شیمیایی عملاً دستخوش تغییر نمی شوند، بلکه فقط به روشی جدید به یکدیگر متصل می شوند، اتم نامیده می شوند.

خود ایده وجود چنین واحدهای ماده در آن به وجود آمد یونان باستاندر ذهن فیلسوفان باستان، که در واقع منشأ اصطلاح "اتم" را توضیح می دهد، زیرا "atomos" به معنای واقعی کلمه از یونانی به معنای "تقسیم ناپذیر" ترجمه شده است.

با این حال، برخلاف تصور فیلسوفان یونان باستان، اتم ها حداقل مطلق ماده نیستند، یعنی. خود ساختار پیچیده ای دارند.

هر اتم از به اصطلاح ساخته شده است ذرات زیر اتمی- پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها که به ترتیب با نمادهای p + , n o و e − نشان داده می شوند. بالانویس در نماد استفاده شده نشان می دهد که پروتون دارای بار واحد مثبت، الکترون دارای واحد بار منفی و نوترون بدون بار است.

در مورد ساختار کیفی اتم، هر اتم دارای تمام پروتون‌ها و نوترون‌ها است که در هسته به اصطلاح متمرکز شده‌اند، که الکترون‌ها در اطراف آن یک پوسته الکترونی تشکیل می‌دهند.

پروتون و نوترون عملاً جرم یکسانی دارند، یعنی. m p ≈ m n، و جرم الکترون تقریباً 2000 برابر کمتر از جرم هر یک از آنها است، یعنی. m p / m e ≈ m n / m e ≈ 2000.

از آنجایی که خاصیت اساسی یک اتم خنثی بودن الکتریکی آن است و بار یک الکترون برابر با بار یک پروتون است، از این رو می توان نتیجه گرفت که تعداد الکترون های هر اتم برابر با تعداد پروتون ها است.

بنابراین، برای مثال، جدول زیر ترکیب احتمالی اتم ها را نشان می دهد:

نوع اتم هایی با بار هسته ای یکسان، یعنی. با همان تعداد پروتون در هسته آنها عنصر شیمیایی نامیده می شود. بنابراین از جدول بالا می توان نتیجه گرفت که اتم 1 و اتم 2 به یک عنصر شیمیایی و اتم 3 و اتم 4 به عنصر شیمیایی دیگر تعلق دارند.

هر عنصر شیمیایی نام و نماد خاص خود را دارد که به روش خاصی خوانده می شود. بنابراین، برای مثال، ساده ترین عنصر شیمیایی که اتم های آن تنها حاوی یک پروتون در هسته است، نام "هیدروژن" دارد و با نماد "H" که به عنوان "خاکستر" خوانده می شود و عنصر شیمیایی نشان داده می شود. با بار هسته ای +7 (یعنی حاوی 7 پروتون) - "نیتروژن"، دارای نماد "N" است که به عنوان "en" خوانده می شود.

همانطور که از جدول بالا می بینید، اتم های یک عنصر شیمیاییممکن است در تعداد نوترون ها در هسته متفاوت باشد.

اتم های متعلق به یک عنصر شیمیایی، اما دارای مقدار متفاوتنوترون ها و در نتیجه جرم، ایزوتوپ نامیده می شوند.

بنابراین، برای مثال، عنصر شیمیایی هیدروژن دارای سه ایزوتوپ است - 1 H، 2 H و 3 H. شاخص های 1، 2 و 3 بالای نماد H به معنای تعداد کل نوترون ها و پروتون ها هستند. آن ها با دانستن اینکه هیدروژن یک عنصر شیمیایی است که با این واقعیت مشخص می شود که در هسته اتم های آن یک پروتون وجود دارد، می توان نتیجه گرفت که در ایزوتوپ 1H (1-1 = 0) اصلا نوترونی وجود ندارد. ایزوتوپ 2H - 1 نوترون (2-1=1) و در ایزوتوپ 3H - دو نوترون (3-1=2). از آنجایی که همانطور که قبلا ذکر شد، یک نوترون و یک پروتون دارای جرم یکسانی هستند و جرم یک الکترون در مقایسه با آنها ناچیز است، این بدان معنی است که ایزوتوپ 2H تقریبا دو برابر سنگین تر از ایزوتوپ 1H و ایزوتوپ 3H است. ایزوتوپ حتی سه برابر سنگین تر است. در ارتباط با چنین گسترش گسترده ای در توده های ایزوتوپ های هیدروژن، ایزوتوپ های 2 H و 3 H حتی نام ها و نمادهای جداگانه ای را به خود اختصاص دادند که برای هیچ عنصر شیمیایی دیگری معمول نیست. ایزوتوپ 2H را دوتریوم نامیدند و نماد D و ایزوتوپ 3H را تریتیوم و نماد T داده شد.

اگر جرم پروتون و نوترون را واحد در نظر بگیریم و جرم الکترون را نادیده بگیریم، در واقع می‌توان شاخص سمت چپ بالای اتم را علاوه بر تعداد کل پروتون‌ها و نوترون‌های اتم، جرم آن در نظر گرفت. بنابراین این شاخص عدد جرمی نامیده می شود و با نماد A نشان داده می شود. از آنجایی که بار هسته هر پروتون با اتم مطابقت دارد و بار هر پروتون به طور مشروط برابر با 1+ در نظر گرفته می شود، تعداد پروتون های موجود در هسته را عدد بار (Z) می نامند. با نشان دادن تعداد نوترون‌های یک اتم با حرف N، رابطه بین عدد جرمی، تعداد بار و تعداد نوترون‌ها را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

بر اساس مفاهیم مدرن، الکترون ماهیت دوگانه (ذره-موج) دارد. هم خواص ذره و هم موج را دارد. مانند یک ذره، یک الکترون دارای جرم و بار است، اما در عین حال، جریان الکترون ها، مانند یک موج، با توانایی پراش مشخص می شود.

برای توصیف وضعیت یک الکترون در یک اتم، از نمایش استفاده می شود مکانیک کوانتومی، که بر اساس آن الکترون مسیر حرکت خاصی ندارد و می تواند در هر نقطه ای از فضا قرار گیرد اما با احتمالات مختلف.

ناحیه ای از فضای اطراف هسته که در آن احتمال یافتن الکترون بیشتر است، اوربیتال اتمی نامیده می شود.

یک اوربیتال اتمی می تواند داشته باشد شکل مختلف، اندازه و جهت. به اوربیتال اتمی ابر الکترونی نیز گفته می شود.

از نظر گرافیکی، یک اوربیتال اتمی معمولاً به عنوان یک سلول مربع نشان داده می شود:

مکانیک کوانتومی دارای یک دستگاه ریاضی بسیار پیچیده است، بنابراین، در چارچوب یک دوره شیمی مدرسه، تنها پیامدهای نظریه مکانیک کوانتومی در نظر گرفته می شود.

با توجه به این پیامدها، هر اوربیتال اتمی و الکترونی که روی آن قرار دارد، کاملاً با 4 عدد کوانتومی مشخص می شود.

عدد کوانتومی اصلی - n - انرژی کل یک الکترون را در یک اوربیتال معین تعیین می کند. دامنه مقادیر عدد کوانتومی اصلی همه است اعداد صحیح، یعنی n = 1،2،3،4، 5 و غیره
عدد کوانتومی مداری - l - شکل اوربیتال اتمی را مشخص می کند و می تواند هر عدد صحیحی را از 0 تا n-1 بگیرد، جایی که n، یادآوری، عدد کوانتومی اصلی است.

اوربیتال هایی با l = 0 نامیده می شوند س-اوربیتال ها. اوربیتال های s کروی هستند و جهتی در فضا ندارند:

اوربیتال هایی با l = 1 نامیده می شوند پ-اوربیتال ها. این اوربیتال ها به شکل یک شکل سه بعدی هشت هستند، یعنی. شکلی که با چرخش شکل هشت حول محور تقارن به دست می آید و از نظر ظاهری شبیه یک دمبل است:

اوربیتال هایی با l = 2 نامیده می شوند د-اوربیتال ها، و با l = 3 - f-اوربیتال ها. ساختار آنها بسیار پیچیده تر است.

3) عدد کوانتومی مغناطیسی - m l - جهت گیری فضایی یک اوربیتال اتمی خاص را تعیین می کند و طرح ریزی تکانه زاویه ای مداری را در جهت بیان می کند. میدان مغناطیسی. عدد کوانتومی مغناطیسی ml مربوط به جهت اوربیتال نسبت به جهت بردار قدرت میدان مغناطیسی خارجی است و می تواند هر مقدار صحیحی را از -l تا +l بگیرد، از جمله 0، به عنوان مثال. تعداد کل مقادیر ممکن (2l+1) است. بنابراین، برای مثال، با l = 0 m l = 0 (یک مقدار)، با l = 1 m l = -1، 0، +1 (سه مقدار)، با l = 2 m l = -2، -1، 0، + 1، +2 (پنج مقدار عدد کوانتومی مغناطیسی) و غیره.

بنابراین، برای مثال، اوربیتال های p، به عنوان مثال. اوربیتال هایی با عدد کوانتومی مداری l = 1، که به شکل "شکل سه بعدی هشت" هستند، با سه مقدار عدد کوانتومی مغناطیسی (-1، 0، +1) مطابقت دارند که به نوبه خود مطابقت دارد. به سه جهت در فضای عمود بر یکدیگر.

4) عدد کوانتومی اسپین (یا به سادگی اسپین) - m s - را می توان به طور مشروط مسئول جهت چرخش یک الکترون در اتم در نظر گرفت، می تواند مقادیری به خود بگیرد. الکترون‌ها با اسپین‌های مختلف با فلش‌های عمودی نشان داده می‌شوند که در جهت‌های مختلف نشان داده می‌شوند: ↓ و .

مجموعه تمام اوربیتال‌های یک اتم که دارای مقدار یکسانی از عدد کوانتومی اصلی هستند، سطح انرژی یا پوسته الکترونی نامیده می‌شود. هر سطح انرژی دلخواه با مقداری n از n 2 اوربیتال تشکیل شده است.

مجموعه ای از اوربیتال ها با مقادیر یکسان عدد کوانتومی اصلی و عدد کوانتومی مداری یک سطح فرعی انرژی است.

هر سطح انرژی، که مربوط به عدد کوانتومی اصلی n است، حاوی n سطح فرعی است. به نوبه خود، هر زیرسطح انرژی با عدد کوانتومی مداری l متشکل از (2l+1) اوربیتال است. بنابراین، زیر لایه s از یک اوربیتال s، زیر لایه p - سه اوربیتال p، زیر لایه d - پنج اوربیتال d و زیر لایه f - هفت اوربیتال f تشکیل شده است. از آنجایی که همانطور که قبلا ذکر شد، یک اوربیتال اتمی اغلب با یک سلول مربع مشخص می شود، زیرسطح های s-، p-، d- و f را می توان به صورت گرافیکی به صورت زیر نشان داد:

هر اوربیتال مربوط به یک مجموعه کاملاً تعریف شده از سه عدد کوانتومی n، l و m l است.

توزیع الکترون ها در اوربیتال ها را پیکربندی الکترونیکی می گویند.

پر شدن اوربیتال های اتمی با الکترون مطابق با سه شرط انجام می شود:

اصل حداقل انرژی: الکترون ها اوربیتال ها را از پایین ترین سطح انرژی پر می کنند. ترتیب سطوح فرعی به ترتیب افزایش انرژی به شرح زیر است: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

برای سهولت در به خاطر سپردن این توالی پر کردن سطوح فرعی الکترونیکی، تصویر گرافیکی زیر بسیار راحت است:

اصل پائولی: هر اوربیتال حداکثر می تواند دو الکترون را در خود نگه دارد.

اگر یک الکترون در اوربیتال وجود داشته باشد، آن را جفت نشده و اگر دو عدد باشد، جفت الکترون نامیده می شود.

قانون هوند: پایدارترین حالت یک اتم حالتی است که در آن، در یک سطح فرعی، اتم دارای حداکثر تعداد ممکن الکترون های جفت نشده باشد. این پایدارترین حالت اتم، حالت پایه نامیده می شود.

در واقع، موارد فوق به این معنی است که به عنوان مثال، قرار دادن الکترون های 1، 2، 3 و 4 بر روی سه اوربیتال سطح فرعی p به صورت زیر انجام می شود:

پرکردن اوربیتال های اتمی از هیدروژن که دارای عدد بار 1 است تا کریپتون (Kr) با عدد بار 36 به صورت زیر انجام می شود:

نمایش مشابهی از ترتیب پر شدن اوربیتال های اتمی، نمودار انرژی نامیده می شود. بر اساس نمودارهای الکترونیکی عناصر جداگانه، می توانید فرمول های الکترونیکی (پیکربندی) آنها را یادداشت کنید. بنابراین، برای مثال، عنصری با 15 پروتون و در نتیجه 15 الکترون، یعنی. فسفر (P) دارای نمودار انرژی زیر است:

وقتی به فرمول الکترونیکی ترجمه شود، اتم فسفر به شکل زیر در می آید:

15 P = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

اعداد با اندازه نرمال در سمت چپ نماد تراز فرعی، تعداد سطح انرژی را نشان می‌دهند، و اعداد بالای سمت راست نماد سطح فرعی، تعداد الکترون‌ها را در زیرسطح مربوطه نشان می‌دهند.

در زیر فرمول های الکترونیکی 36 عنصر اول D.I آمده است. مندلیف

عادت زنانه	مورد شماره.	نماد	عنوان	فرمول الکترونیکی
من	1	اچ	هیدروژن	1s 1
من	2	او	هلیوم	1s2
II	3	لی	لیتیوم	1s2 2s1
	4	بودن	بریلیم	1s2 2s2
	5	ب	بور	1s 2 2s 2 2p 1
	6	سی	کربن	1s 2 2s 2 2p 2
	7	ن	نیتروژن	1s 2 2s 2 2p 3
	8	O	اکسیژن	1s 2 2s 2 2p 4
	9	اف	فلوئور	1s 2 2s 2 2p 5
	10	Ne	نئون	1s 2 2s 2 2p 6
III	11	Na	سدیم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
	12	میلی گرم	منیزیم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
	13	ال	آلومینیوم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
	14	سی	سیلیکون	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
	15	پ	فسفر	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
	16	اس	گوگرد	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
	17	Cl	کلر	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
	18	آر	آرگون	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
IV	19	ک	پتاسیم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
	20	حدود	کلسیم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
	21	sc	اسکاندیم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1
	22	Ti	تیتانیوم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2
	23	V	وانادیم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3
	24	Cr	کروم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 سبر روی دزیرسطح
	25	منگنز	منگنز	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5
	26	Fe	اهن	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6
	27	شرکت	کبالت	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7
	28	نی	نیکل	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8
	29	مس	مس	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 سبر روی دزیرسطح
	30	روی	فلز روی	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
	31	GA	گالیوم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 1
	32	GE	ژرمانیوم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2
	33	مانند	آرسنیک	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3
	34	ببینید	سلنیوم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4
	35	برادر	برم	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5
	36	kr	کریپتون	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

همانطور که قبلا ذکر شد، در حالت پایه، الکترون ها در اوربیتال های اتمی بر اساس اصل حداقل انرژی مرتب شده اند. با این وجود، در حضور اوربیتال‌های خالی p در حالت پایه یک اتم، اغلب، زمانی که انرژی اضافی به آن داده می‌شود، اتم می‌تواند به اصطلاح به حالت برانگیخته منتقل شود. بنابراین، برای مثال، یک اتم بور در حالت پایه خود دارای یک پیکربندی الکترونیکی و یک نمودار انرژی به شکل زیر است:

5 B = 1s 2 2s 2 2p 1

و در حالت برانگیخته (*)، یعنی. وقتی مقداری انرژی به اتم بور می‌دهیم، پیکربندی الکترونیکی و نمودار انرژی آن به شکل زیر خواهد بود:

5 B* = 1s 2 2s 1 2p 2

بسته به اینکه کدام سطح فرعی در اتم آخرین پر شده باشد، عناصر شیمیایی به s، p، d یا f تقسیم می شوند.

یافتن عناصر s، p، d و f در جدول D.I. مندلیف:

عناصر s آخرین زیرسطح s را دارند که باید پر شوند. این عناصر شامل عناصر زیرگروه اصلی (در سمت چپ سلول جدول) گروه های I و II هستند.
برای عناصر p، زیرسطح p پر شده است. عناصر p شامل شش عنصر آخر هر دوره به جز اول و هفتم و همچنین عناصر زیرگروه اصلی گروه های III-VIII است.
عناصر d در دوره های بزرگ بین عناصر s و p قرار می گیرند.
عناصر f را لانتانیدها و اکتینیدها می نامند. آنها در انتهای جدول توسط D.I. مندلیف

اتم- یک ذره خنثی الکتریکی متشکل از یک هسته با بار مثبت و الکترون های با بار منفی. در مرکز یک اتم یک هسته با بار مثبت قرار دارد. بخش ناچیزی از فضای داخل اتم را اشغال می کند؛ تمام بار مثبت و تقریباً کل جرم اتم در آن متمرکز شده است.

هسته از ذرات بنیادی - پروتون و نوترون تشکیل شده است. الکترون ها در اوربیتال های بسته در اطراف هسته اتم حرکت می کنند.

پروتون (r)- یک ذره بنیادی با جرم نسبی 1.00728 واحد جرم اتمی و بار 1+ واحد معمولی. تعداد پروتون های هسته اتم برابر با شماره سریال عنصر در سیستم تناوبی D.I است. مندلیف

نوترون (n)- یک ذره خنثی بنیادی با جرم نسبی 1.00866 واحد جرم اتمی (a.m.u.).

تعداد نوترون ها در هسته N با فرمول تعیین می شود:

در جایی که A عدد جرمی است، Z بار هسته، برابر با تعداد پروتون ها (شماره سریال) است.

معمولاً پارامترهای هسته یک اتم به صورت زیر نوشته می شود: بار هسته در پایین سمت چپ نماد عنصر قرار می گیرد و عدد جرمی در بالا قرار می گیرد، به عنوان مثال:

این رکورد نشان می دهد که بار هسته ای (بنابراین تعداد پروتون ها) برای یک اتم فسفر 15، عدد جرمی 31، و تعداد نوترون ها 16 = 15 - 31 است. از آنجایی که جرم پروتون و نوترون بسیار کم است. از یکدیگر، جرم عدد تقریبا برابر با جرم اتمی نسبی هسته است.

الکترون (e -)- یک ذره بنیادی با جرم 0.00055 a. e.m و شارژ مشروط –1. تعداد الکترون های یک اتم برابر با بار هسته اتم است (شماره سریال عنصر در سیستم تناوبی D.I. مندلیف).

الکترون ها در مدارهای کاملاً مشخص در اطراف هسته حرکت می کنند و به اصطلاح ابر الکترونی را تشکیل می دهند.

ناحیه فضای اطراف هسته اتم، جایی که الکترون به احتمال زیاد در آن یافت می شود (90٪ یا بیشتر)، شکل ابر الکترونی را تعیین می کند.

ابر الکترونی الکترون s شکل کروی دارد. سطح فرعی انرژی s می تواند حداکثر دو الکترون داشته باشد.

ابر الکترونی الکترون p دمبلی شکل است. سه اوربیتال p می توانند حداکثر شش الکترون را در خود نگه دارند.

اوربیتال ها به صورت مربعی تصویر می شوند که در بالا یا پایین آن مقادیر اعداد کوانتومی اصلی و ثانویه را که این اوربیتال را توصیف می کنند، می نویسند. چنین رکوردی فرمول الکترونیکی گرافیکی نامیده می شود، به عنوان مثال:

در این فرمول، فلش ها یک الکترون را نشان می دهند، و جهت فلش مطابق با جهت اسپین - گشتاور مغناطیسی ذاتی الکترون است. الکترون هایی با اسپین های مخالف ↓ جفت نامیده می شوند.

پیکربندی الکترونیکی اتم های عناصر را می توان به صورت فرمول های الکترونیکی نشان داد که در آن نمادهای سطح فرعی نشان داده شده است، ضریب جلوی نماد سطح فرعی تعلق آن به این سطح و درجه نماد نشان دهنده عدد است. الکترون های این سطح فرعی

جدول 1 ساختار لایه های الکترونی اتم های 20 عنصر اول جدول تناوبی عناصر شیمیایی D.I را نشان می دهد. مندلیف

عناصر شیمیایی که در اتم‌های آن‌ها سطح s سطح خارجی با یک یا دو الکترون پر می‌شود، عناصر s نامیده می‌شوند. عناصر شیمیایی که در اتم های آنها زیرسطح p (از یک تا شش الکترون) پر شده است، عناصر p نامیده می شوند.

تعداد لایه های الکترونی در یک اتم یک عنصر شیمیایی برابر با عدد دوره است.

مطابق با قانون هوندالکترون‌ها در اوربیتال‌های هم نوع با سطح انرژی یکسان قرار دارند به‌گونه‌ای که اسپین کل حداکثر است. در نتیجه، هنگام پر کردن سطح فرعی انرژی، هر الکترون اول از همه یک سلول جداگانه را اشغال می کند و تنها پس از آن جفت شدن آنها آغاز می شود. به عنوان مثال، برای یک اتم نیتروژن، تمام الکترون های p در سلول های جداگانه قرار می گیرند و برای اکسیژن، جفت شدن آنها آغاز می شود که به طور کامل به نئون ختم می شود.

ایزوتوپ هااتم های یک عنصر نامیده می شوند که در هسته خود تعداد پروتون یکسان و تعداد نوترون متفاوت دارند.

ایزوتوپ ها برای همه عناصر شناخته شده اند. بنابراین، جرم اتمی عناصر در سیستم تناوبی، مقدار متوسط تعداد جرمی مخلوط های طبیعی ایزوتوپ ها است و با مقادیر صحیح متفاوت است. بنابراین، جرم اتمی یک مخلوط طبیعی از ایزوتوپ ها نمی تواند به عنوان مشخصه اصلی یک اتم، و در نتیجه، یک عنصر باشد. چنین ویژگی یک اتم، بار هسته ای است که تعداد الکترون های لایه الکترونی اتم و ساختار آن را تعیین می کند.

بیایید نگاهی به چند کار معمولی در این بخش بیندازیم.

مثال 1کدام اتم عنصر دارای پیکربندی الکترونیکی 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 است؟

این عنصر دارای یک الکترون 4s در سطح انرژی بیرونی خود است. بنابراین این عنصر شیمیایی در دوره چهارم از گروه اول زیرگروه اصلی قرار دارد. این عنصر پتاسیم است.

به این پاسخ می توان به روش دیگری رسید. با جمع کردن تعداد کل الکترون ها، 19 به دست می آید. تعداد کل الکترون ها برابر با عدد اتمی عنصر است. پتاسیم در جدول تناوبی شماره 19 است.

مثال 2بالاترین اکسید RO 2 مربوط به عنصر شیمیایی است. پیکربندی الکترونیکی سطح انرژی خارجی اتم این عنصر مطابق با فرمول الکترونیکی است:

ns 2 np 4
ns 2 np 2
ns 2 np 3
ns 2 np 6

با توجه به فرمول بالاترین اکسید (به فرمول بالاترین اکسیدها در سیستم تناوبی نگاه کنید) مشخص می کنیم که این عنصر شیمیایی در گروه چهارم زیرگروه اصلی قرار دارد. این عناصر دارای چهار الکترون در سطح انرژی بیرونی خود هستند - دو s و دو p. بنابراین، پاسخ صحیح 2 است.

وظایف آموزشی

1. تعداد کل الکترون های s در یک اتم کلسیم است

1) 20
2) 40
3) 8
4) 6

2. تعداد الکترون های p جفت شده در یک اتم نیتروژن برابر است

1) 7
2) 14
3) 3
4) 4

3. تعداد الکترون های s جفت نشده در یک اتم نیتروژن است

1) 7
2) 14
3) 3
4) 4

4. تعداد الکترون ها در سطح انرژی بیرونی اتم آرگون است

1) 18
2) 6
3) 4
4) 8

5. تعداد پروتون ها، نوترون ها و الکترون ها در اتم 9 4 Be است

1) 9, 4, 5
2) 4, 5, 4
3) 4, 4, 5
4) 9, 5, 9

6. توزیع الکترون ها بر روی لایه های الکترونی 2; هشت 4 - مربوط به اتم واقع در (in) است.

1) دوره سوم، گروه IA
2) دوره دوم، گروه IVA
3) دوره سوم، گروه IVA
4) دوره سوم، گروه VA

7. عنصر شیمیایی واقع در دوره سوم گروه VA با طرح ساختار الکترونیکی اتم مطابقت دارد.

1) 2, 8, 6
2) 2, 6, 4
3) 2, 8, 5
4) 2, 8, 2

8. یک عنصر شیمیایی با پیکربندی الکترونیکی 1s 2 2s 2 2p 4 یک ترکیب هیدروژنی فرار تشکیل می دهد که فرمول آن عبارت است از

1) EN
2) EN 2
3) EN 3
4) EN 4

9. تعداد لایه های الکترونی در اتم یک عنصر شیمیایی است

1) شماره سریال آن
2) شماره گروه
3) تعداد نوترون های هسته
4) شماره دوره

10. تعداد الکترون های خارجی در اتم های عناصر شیمیایی زیرگروه های اصلی است

1) شماره سریال عنصر
2) شماره گروه
3) تعداد نوترون های هسته
4) شماره دوره

11. دو الکترون در لایه الکترونی بیرونی اتم های هر یک از عناصر شیمیایی سری قرار دارند

1) او، باش، با
2) Mg، Si، O
3) C، Mg، Ca
4) Ba، Sr، B

12. یک عنصر شیمیایی که فرمول الکترونیکی آن 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 است، اکسیدی از ترکیب را تشکیل می دهد.

1) Li 2 O
2) MgO
3) K2O
4) Na 2 O

13. تعداد لایه های الکترونی و تعداد الکترون های p در یک اتم گوگرد است

1) 2, 6
2) 3, 4
3) 3, 16
4) 3, 10

14. پیکربندی الکترونیکی ns 2 np 4 مربوط به اتم است

1) کلر
2) گوگرد
3) منیزیم
4) سیلیکون

15. الکترون های ظرفیت اتم سدیم در حالت پایه در سطح فرعی انرژی قرار دارند

1) 2 ثانیه
2) 2p
3) 3s
4) 3p

16. اتم های نیتروژن و فسفر دارند

1) همان تعداد نوترون
2) همان تعداد پروتون
3) همان پیکربندی لایه الکترونی بیرونی

17. اتم های کلسیم تعداد الکترون های ظرفیت یکسانی دارند

1) پتاسیم
2) آلومینیوم
3) بریلیم
4) بور

18. اتم های کربن و فلوئور دارند

1) همان تعداد نوترون
2) همان تعداد پروتون
3) همان تعداد لایه های الکترونیکی
4) همان تعداد الکترون

19. در اتم کربن در حالت پایه، تعداد الکترون های جفت نشده است

1) 1
3) 3
2) 2
4) 4

20. در اتم اکسیژن در حالت پایه، تعداد الکترون های جفت شده است

پیکربندی الکترونیکی یک اتمفرمولی است که آرایش الکترون ها را در یک اتم بر اساس سطوح و زیرسطح ها نشان می دهد. پس از مطالعه مقاله متوجه می شوید که الکترون ها کجا و چگونه قرار دارند، با اعداد کوانتومی آشنا می شوید و می توانید پیکربندی الکترونیکی یک اتم را با عدد آن بسازید، در انتهای مقاله جدولی از عناصر وجود دارد.

چرا پیکربندی الکترونیکی عناصر را مطالعه می کنیم؟

اتم ها مانند یک سازنده هستند: تعداد معینی از قطعات وجود دارد، آنها با یکدیگر متفاوت هستند، اما دو بخش از یک نوع دقیقاً مشابه هستند. اما این سازنده بسیار جالب تر از پلاستیکی است و دلیل آن در اینجا آمده است. بسته به اینکه چه کسی در این نزدیکی است، پیکربندی تغییر می کند. مثلاً اکسیژن در کنار هیدروژن شایدتبدیل به آب، در کنار سدیم به گاز، و قرار گرفتن در کنار آهن آن را کاملاً به زنگ زدگی تبدیل می کند. برای پاسخ به این سوال که چرا این اتفاق می افتد و برای پیش بینی رفتار یک اتم در کنار اتم دیگر، باید پیکربندی الکترونیکی آن را مطالعه کرد که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.

چند الکترون در یک اتم وجود دارد؟

یک اتم از یک هسته و الکترون هایی تشکیل شده است که به دور آن می چرخند، هسته از پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده است. در حالت خنثی، هر اتم به اندازه تعداد پروتون های هسته خود تعداد الکترون دارد. تعداد پروتون ها با شماره سریال عنصر نشان داده شد، به عنوان مثال، گوگرد دارای 16 پروتون است - عنصر شانزدهم سیستم تناوبی. طلا ۷۹ پروتون دارد که هفتاد و نهمین عنصر جدول تناوبی است. بر این اساس، 16 الکترون در گوگرد در حالت خنثی و 79 الکترون در طلا وجود دارد.

کجا به دنبال الکترون بگردیم؟

با مشاهده رفتار یک الکترون، الگوهای خاصی به دست آمد، آنها با اعداد کوانتومی توصیف می شوند، در مجموع چهار مورد از آنها وجود دارد:

عدد کوانتومی اصلی
عدد کوانتومی مداری
عدد کوانتومی مغناطیسی
عدد کوانتومی را بچرخانید

مداری

علاوه بر این، به جای کلمه مدار، از اصطلاح "اوربیتال" استفاده خواهیم کرد، اوربیتال تقریباً تابع موج الکترون است - این ناحیه ای است که الکترون 90٪ زمان را در آن می گذراند.

N - سطح
L - پوسته
M l - عدد مداری
M s - اولین یا دومین الکترون در اوربیتال

عدد کوانتومی مداری l

در نتیجه مطالعه ابر الکترونی، مشخص شد که بسته به سطح انرژی، ابر چهار شکل اصلی دارد: یک توپ، دمبل و دو شکل دیگر، پیچیده تر. به ترتیب صعودی انرژی، به این اشکال پوسته های s-، p-، d- و f می گویند. هر یک از این پوسته ها می توانند 1 (روی s)، 3 (روی p)، 5 (روی d) و 7 (روی f) اوربیتال داشته باشند. عدد کوانتومی مداری پوسته ای است که اوربیتال ها روی آن قرار دارند. عدد کوانتومی مداری برای اوربیتال های s، p، d و f به ترتیب مقادیر 0،1،2 یا 3 را می گیرد.

روی پوسته s یک اوربیتال (L=0) - دو الکترون
سه اوربیتال روی پوسته p وجود دارد (L=1) - شش الکترون
پنج اوربیتال روی پوسته d وجود دارد (L=2) - ده الکترون
هفت اوربیتال (L=3) روی پوسته f وجود دارد - چهارده الکترون

عدد کوانتومی مغناطیسی m l

روی پوسته p سه اوربیتال وجود دارد که با اعداد -L تا +L نشان داده می شوند، یعنی برای پوسته p (L=1) اوربیتال های "-1"، "0" و "1" وجود دارد. . عدد کوانتومی مغناطیسی با حرف ml نشان داده می شود.

در داخل پوسته، قرار گرفتن الکترون ها در اوربیتال های مختلف آسان تر است، بنابراین اولین الکترون ها برای هر اوربیتال یکی را پر می کنند و سپس جفت آن به هر یک اضافه می شود.

d-shell را در نظر بگیرید:
پوسته d مربوط به مقدار L=2 است، یعنی پنج اوربیتال (-2،-1،0،1 و 2)، پنج الکترون اول پوسته را پر می کنند و مقادیر Ml =-2 را می گیرند. M l =-1، M l = 0، M l = 1، M l = 2.

عدد کوانتومی m s را بچرخانید

اسپین جهت چرخش یک الکترون حول محور خود است، دو جهت وجود دارد، بنابراین عدد کوانتومی اسپین دارای دو مقدار است: 2/1+ و 2/1-. فقط دو الکترون با اسپین مخالف می توانند در یک سطح فرعی انرژی باشند. عدد کوانتومی اسپین را m s نشان می دهند

عدد کوانتومی اصلی n

عدد کوانتومی اصلی سطح انرژی است، در حال حاضر هفت سطح انرژی شناخته شده است که هر کدام با یک عدد عربی نشان داده می شوند: 1،2،3،...7. تعداد پوسته ها در هر سطح برابر با تعداد سطح است: یک پوسته در سطح اول، دو پوسته در سطح دوم و غیره وجود دارد.

عدد الکترون

بنابراین، هر الکترونی را می توان با چهار عدد کوانتومی توصیف کرد، ترکیب این اعداد برای هر موقعیت الکترون منحصر به فرد است، بیایید اولین الکترون را بگیریم، کمترین سطح انرژی N=1 است، یک پوسته در سطح اول قرار دارد. اولین پوسته در هر سطحی شکل یک توپ (s -shell) دارد، یعنی. L=0، عدد کوانتومی مغناطیسی می تواند تنها یک مقدار بگیرد، M l = 0 و اسپین برابر با 1/2 + خواهد بود. اگر الکترون پنجم را (در هر اتمی که باشد) بگیریم، اعداد کوانتومی اصلی برای آن عبارتند از: N=2، L=1، M=-1، اسپین 1/2.

سیستم تناوبی عناصر مندلیف. ساختار اتم.

سیستم دوره ای عناصر مندلیف - طبقه بندی مواد شیمیایی. عناصر ایجاد شده توسط روس دانشمند D.I. مندلیف بر اساس نشریات ادواری کشف شده توسط وی (در سال 1869). قانون

نوین جمله بندی دوره قانون: عناصر St-va (که به صورت ساده وا و مرکب تجلی می یابد) در دوره تناوبی هستند. وابستگی به بار هسته اتم های آنها.

بار هسته اتمی Z برابر است با عدد اتمی (ترتیبی) ماده شیمیایی. عنصر در P.s. ه. M. اگر همه عناصر را به ترتیب صعودی Z مرتب کنید (هیدروژن H، Z \u003d 1؛ هلیوم He، Z \u003d 2؛ لیتیوم Li، Z \u003d 3؛ بریلیم Be، Z \u003d 4، و غیره)، سپس 7 دوره تشکیل می دهند. در هر یک از این دوره ها، یک تغییر منظم در عناصر St-in مشاهده می شود، از عنصر اول دوره (فلز قلیایی) تا آخرین عنصر (گاز نجیب). دوره اول شامل 2 عنصر است، دوره دوم و سوم - هر کدام 8 عنصر، چهارم و پنجم - هر کدام 18 عنصر، دوره ششم - 32. در دوره هفتم، 19 عنصر شناخته شده است. دوره 2 و 3 معمولا کوچک نامیده می شود، همه بعدی - بزرگ. اگر دوره ها را به صورت ردیف های افقی ترتیب دهید، سپس در دریافت. 8 عمودی در جدول یافت می شود. ستون ها؛ اینها گروه هایی از عناصر هستند که در سنت خود به شما شبیه هستند.

خواص عناصر درون گروه ها نیز به طور منظم بسته به افزایش Z تغییر می کند مثلا در گروه Li - Na - K - Rb - Cs - Fr ماده شیمیایی افزایش می یابد. فعالیت فلز، DOS را افزایش داد. ویژگی اکسیدها و هیدروکسیدها

از نظریه ساختار اتم چنین بر می آید که تناوب عناصر مقدس به دلیل قوانین تشکیل لایه های الکترونی در اطراف هسته است. با افزایش عنصر Z، اتم پیچیده تر می شود - تعداد الکترون های اطراف هسته افزایش می یابد و لحظه ای فرا می رسد که پر شدن یک لایه الکترونی به پایان می رسد و تشکیل لایه بیرونی بعدی آغاز می شود. در سیستم مندلیف، این مصادف با آغاز دوره جدیدی است. عناصری که دارای الکترون های 1، 2، 3 و غیره در یک پوسته جدید هستند، در سنت شما مشابه آن عناصری هستند که 1، 2، 3 و غیره الکترون خارجی نیز داشتند، هرچند تعداد آنها داخلی است. یک (یا چند) پوسته الکترونی کمتر وجود داشت: Na شبیه Li (یک الکترون خارجی)، Mg - تا Be (2 الکترون خارجی) است. A1 - روی B (3 الکترون خارجی) و غیره با موقعیت عنصر در P. s. ه. م مرتبط با شیمی خود. و خیلی های دیگر. فیزیکی sv.

مجموعه پیشنهادی (تقریباً 1000) گرافیک گزینه. تصاویر P. s. ه. M. رایج ترین 2 نوع P. s. ه. M. - میزهای کوتاه و بلند؛ c.-l. هیچ تفاوت اساسی بین آنها وجود ندارد. پیوست یکی از گزینه های جدول کوتاه است. در جدول، تعداد نقطه ها در ستون اول آورده شده است (با اعداد عربی 1 - 7 مشخص شده است). شماره گروه در بالا با اعداد رومی I - VIII نشان داده شده است. هر گروه به دو زیر گروه تقسیم می شود - a و b. مجموعه ای از عناصر به رهبری عناصر دوره های کوچک، که گاهی اوقات نامیده می شود. زیر گروه های اصلی a-m و (Li رهبری زیرگروه فلزات قلیایی F - هالوژن ها، He - گازهای بی اثر و غیره). در این حالت، زیرگروه های باقی مانده از عناصر دوره های بزرگ نامیده می شوند. سمت.

عناصر با Z = 58 - 71 به دلیل نزدیکی خاص ساختار اتم های آنها و شباهت شیمیایی آنها. قدیس ها خانواده لانتانید را تشکیل می دهند که در گروه III قرار دارد، اما برای راحتی در انتهای جدول قرار می گیرد. عناصر با Z = 90 - 103 اغلب به دلایل مشابه به خانواده اکتینیدها جدا می شوند. به دنبال آنها یک عنصر با Z = 104 - kurchatov و یک عنصر با Z = 105 (نیلزبوریوم را ببینید). در ژوئیه 1974، جغدها. فیزیکدانان کشف عنصری با Z = 106 را گزارش کردند و در ژانویه. 1976 - عناصر با Z = 107. عناصر بعدی با Z = 108 و 109 سنتز شدند. Nizh. مرز ص با. ه. M. شناخته شده است - توسط هیدروژن داده می شود، زیرا عنصری با بار هسته ای کمتر از یک وجود ندارد. سوال این است که حد بالایی P. s چیست؟ ه. M.، یعنی هنرها به چه ارزش محدودکننده ای می توانند دست یابند. سنتز عناصر حل نشده باقی می ماند. (هسته‌های سنگین ناپایدار هستند، بنابراین آمریکیوم با Z = 95 و عناصر بعدی در طبیعت یافت نمی‌شوند، اما در واکنش‌های هسته‌ای به‌دست می‌آیند؛ اما در منطقه دورتر از عناصر فرااورانیوم، ظاهر جزایر به اصطلاح پایداری انتظار می‌رود. ، به ویژه برای Z = 114.) هنر. سنتز دوره ای عناصر جدید قانون و P.s. ه. م. نقش مهمی را ایفا می کند. قانون و نظام مندلیف از مهمترین تعمیمات علوم طبیعی هستند که زیربنای علم مدرن هستند. آموزه هایی در مورد ساختار جزایر

ساختار الکترونیکی اتم

این پاراگراف و پاراگراف های بعدی مدل های لایه الکترونی اتم را توضیح می دهند. مهم است که بفهمیم ما در مورد آن صحبت می کنیم مدل ها. اتم های واقعی البته پیچیده تر هستند و ما هنوز همه چیز را در مورد آنها نمی دانیم. با این حال، مدل نظری مدرن ساختار الکترونیکی اتم، توضیح موفقیت آمیز و حتی پیش بینی بسیاری از خواص عناصر شیمیایی را ممکن می کند، به همین دلیل است که به طور گسترده در علوم طبیعی استفاده می شود.

برای شروع، اجازه دهید مدل "سیاره ای" ارائه شده توسط N. Bohr را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم (شکل 2-3 c).

برنج. 2-3 اینچ مدل "سیاره ای" بور.

فیزیکدان دانمارکی N. Bohr در سال 1913 مدلی از اتم را پیشنهاد کرد که در آن ذرات الکترون به همان شکلی که سیارات به دور خورشید می چرخند به دور هسته اتم می چرخند. بور پیشنهاد کرد که الکترون‌های یک اتم فقط می‌توانند به طور پایدار در مدارهایی در فواصل کاملاً مشخص از هسته وجود داشته باشند. او این مدارها را ثابت نامید. یک الکترون نمی تواند خارج از مدارهای ثابت وجود داشته باشد. بور در آن زمان نتوانست توضیح دهد که چرا این چنین است. اما او نشان داد که چنین مدلی می تواند بسیاری از حقایق تجربی را توضیح دهد (اطلاعات بیشتر در این مورد در بخش 2.7).

مدارهای الکترونیکی در مدل بور با اعداد صحیح 1، 2، 3، ... n، از نزدیکترین به هسته شروع می شود. در ادامه، چنین مدارهایی را نام می بریم سطوح. سطوح به تنهایی برای توصیف ساختار الکترونیکی اتم هیدروژن کافی است. اما در اتم های پیچیده تر، همانطور که معلوم شد، سطوح از انرژی نزدیک تشکیل شده است سطوح فرعی. به عنوان مثال، سطح دوم از دو سطح فرعی (2s و 2p) تشکیل شده است. سطح سوم از 3 زیرسطح (3s، 3p و 3d) تشکیل شده است که در شکل نشان داده شده است. 2-6. سطح چهارم (در تصویر مناسب نبود) از سطوح فرعی 4s، 4p، 4d، 4f تشکیل شده است. در بخش 2.7 ما به شما خواهیم گفت که دقیقاً نام این سطوح فرعی از کجا آمده است و در مورد آزمایشات فیزیکی که امکان "دیدن" سطوح و سطوح فرعی الکترونیکی در اتم ها را فراهم کرده است.

برنج. 2-6. مدل بور برای اتم های پیچیده تر از اتم هیدروژن. نقاشی به مقیاس کشیده نمی شود - در واقع، سطوح فرعی هم سطح به یکدیگر بسیار نزدیکتر هستند.

در لایه الکترونی هر اتمی دقیقاً به اندازه پروتون ها در هسته آن الکترون وجود دارد، بنابراین اتم به عنوان یک کل از نظر الکتریکی خنثی است. الکترون‌ها در یک اتم سطوح و زیرسطح‌های نزدیک به هسته را پر می‌کنند، زیرا در این حالت انرژی آنها کمتر از زمانی است که سطوح دورتر را پر می‌کردند. هر سطح و زیرسطح فقط می تواند تعداد معینی الکترون را در خود جای دهد.

سطوح فرعی نیز به نوبه خود شامل اوربیتال ها(در شکل 2-6 نشان داده نشده اند). به طور تصویری، اگر ابر الکترونی یک اتم را با یک شهر یا خیابانی که در آن تمام الکترون‌های یک اتم معین "زندگی می‌کنند" مقایسه شود، آنگاه می‌توان سطح را با یک خانه، سطح فرعی را با یک آپارتمان و اوربیتال را با یک خانه مقایسه کرد. اتاقی برای الکترون ها تمام مدارهای هر سطح فرعی انرژی یکسانی دارند. در زیرسطح s، تنها یک "اتاق" وجود دارد - اوربیتال. در زیرسطح p 3 اوربیتال، در زیرسطح d 5 اوربیتال و در زیرسطح f 7 اوربیتال وجود دارد. در هر "اتاق" -اوربیتال ها می توانند یک یا دو الکترون "زندگی کنند". ممنوعیت بیش از دو الکترون در یک اوربیتال نامیده می شود پائولی بن- به نام دانشمندی که این ویژگی مهم ساختار اتم را کشف کرد. هر الکترون در یک اتم "آدرس" مخصوص به خود را دارد که به صورت مجموعه ای از چهار عدد به نام "کوانتوم" نوشته می شود. اعداد کوانتومی به تفصیل در بخش 2.7 مورد بحث قرار خواهند گرفت. در اینجا ما فقط به عدد کوانتومی اصلی اشاره می کنیم n(نگاه کنید به شکل 2-6)، که در "آدرس" الکترون نشان دهنده تعداد سطحی است که این الکترون در آن وجود دارد.

©2015-2019 سایت
تمامی حقوق متعلق به نویسندگان آنها می باشد. این سایت ادعای نویسندگی ندارد، اما استفاده رایگان را فراهم می کند.
تاریخ ایجاد صفحه: 2016-08-20