Struktura elektronike e elementeve. Struktura elektronike e atomit

Çdo substancë përbëhet nga grimca shumë të vogla të quajtura atomet . Atomi është grimca më e vogël element kimik, duke i ruajtur të gjitha vetitë karakteristike. Për të imagjinuar madhësinë e një atomi, mjafton të thuhet se nëse do të mund të vendoseshin afër njëri-tjetrit, atëherë një milion atome do të zinin një distancë prej vetëm 0,1 mm.

Zhvillimi i mëtejshëm i shkencës së strukturës së materies tregoi se atomi gjithashtu ka strukturë komplekse dhe përbëhet nga elektrone dhe protone. Kështu lindi teoria e elektroneve struktura e materies.

Në kohët e lashta u zbulua se ekzistojnë dy lloje të energjisë elektrike: pozitive dhe negative. Sasia e energjisë elektrike që përmban trupi u quajt ngarkesë. Në varësi të llojit të energjisë elektrike që zotëron një trup, ngarkesa mund të jetë pozitive ose negative.

U vërtetua gjithashtu eksperimentalisht se ngarkesat e ngjashme zmbrapsen dhe ndryshe nga ngarkesat tërheqin.

Le të shqyrtojmë struktura elektronike e atomit. Atomet përbëhen nga grimca edhe më të vogla se ato vetë, të quajtura elektronet.

PËRKUFIZIM:Elektroni është grimca më e vogël substancë që ka ngarkesën më të vogël elektrike negative.

Elektronet rrotullohen rreth e rrotull bërthama qendrore, i përbërë nga një ose më shumë protonet Dhe neutronet, në orbita koncentrike. Elektronet janë grimca të ngarkuara negativisht, protonet janë të ngarkuar pozitivisht dhe neutronet janë neutrale (Figura 1.1).

PËRKUFIZIM:Një proton është grimca më e vogël e materies që ka ngarkesën elektrike pozitive më të vogël.

Ekzistenca e elektroneve dhe protoneve është pa dyshim. Shkencëtarët jo vetëm përcaktuan masën, ngarkesën dhe madhësinë e elektroneve dhe protoneve, por madje i bënë ato të punojnë në pajisje të ndryshme inxhinierike elektrike dhe radio.

U zbulua gjithashtu se masa e një elektroni varet nga shpejtësia e lëvizjes së tij dhe se elektroni jo vetëm që lëviz përpara në hapësirë, por edhe rrotullohet rreth boshtit të tij.

Më i thjeshti në strukturë është atomi i hidrogjenit (Fig. 1.1). Ai përbëhet nga një bërthamë proton dhe një elektron që rrotullohet me shpejtësi të madhe rreth bërthamës, duke formuar shtresën e jashtme (orbitën) e atomit. Atomet më komplekse kanë disa predha nëpër të cilat rrotullohen elektronet.

Këto predha janë të mbushura me elektrone në mënyrë sekuenciale nga bërthama (Figura 1.2).

Tani le ta shohim . Predha më e jashtme quhet valencë, dhe numri i elektroneve që përmbahen në të quhet valencë. Sa më larg nga thelbi guaska e valencës, prandaj, sa më pak forcë tërheqëse të përjetojë çdo elektron valence nga bërthama. Kështu, atomi rrit aftësinë për të bashkuar elektronet me vete në rast se shtresa e valencës nuk është e mbushur dhe ndodhet larg bërthamës, ose për t'i humbur ato.
Elektronet e shtresës së jashtme mund të marrin energji. Nëse elektronet e vendosura në shtresën e valencës marrin nivelin e kërkuar të energjisë nga forcat e jashtme, ata mund të shkëputen prej tij dhe të largohen nga atomi, domethënë të bëhen elektrone të lirë. Elektronet e lira janë në gjendje të lëvizin rastësisht nga një atom në atom. Ato materiale që përmbajnë numër i madh elektrone të lira, quhen përçuesit .

Izolatorët , është e kundërta e përçuesve. Ato parandalojnë rrjedhjet rrymë elektrike. Izolatorët janë të qëndrueshëm sepse elektronet valente të disa atomeve mbushin mbështjellëset e valencës së atomeve të tjera, duke i bashkuar ato. Kjo parandalon formimin e elektroneve të lira.
Pozicioni i ndërmjetëm mes izolatorëve dhe përcjellësve zënë gjysmëpërçuesit , por ne do të flasim për to më vonë
Le të shqyrtojmë vetitë e atomit. Një atom që ka të njëjtin numër elektronesh dhe protonesh është elektrikisht neutral. Një atom që fiton një ose më shumë elektrone ngarkohet negativisht dhe quhet jon negativ. Nëse një atom humbet një ose më shumë elektrone, ai bëhet jon pozitiv dmth ngarkohet pozitivisht.

Le të shohim se si është ndërtuar një atom. Mbani në mend se do të flasim ekskluzivisht për modelet. Në praktikë, atomet janë shumë më tepër strukturë komplekse. Por falë zhvillimeve moderne, ne jemi në gjendje të shpjegojmë dhe madje të parashikojmë me sukses vetitë (edhe nëse jo të gjitha). Pra, cila është struktura e një atomi? Nga çfarë është "i përbërë"?

Modeli planetar i atomit

Ajo u propozua për herë të parë nga fizikani danez N. Bohr në 1913. Kjo është teoria e parë e strukturës atomike e bazuar në fakte shkencore. Përveç kësaj, ajo hodhi themelet për terminologjinë moderne tematike. Në të, grimcat e elektroneve prodhojnë lëvizjet rrotulluese rreth atomit sipas të njëjtit parim si planetët rreth Diellit. Bohr sugjeroi se ato mund të ekzistojnë ekskluzivisht në orbita të vendosura në një distancë të përcaktuar rreptësisht nga bërthama. Shkencëtari nuk mund të shpjegonte pse ishte kështu, nga pikëpamja shkencore, por një model i tillë u konfirmua nga shumë eksperimente. Numrat e plotë u përdorën për të përcaktuar orbitat, duke filluar me një, i cili numërohej më afër bërthamës. Të gjitha këto orbita quhen gjithashtu nivele. Atomi i hidrogjenit ka vetëm një nivel, në të cilin rrotullohet një elektron. Por atomet komplekse gjithashtu kanë nivele. Ato ndahen në përbërës që kombinojnë të ngjashëm potenciali energjetik elektronet. Pra, e dyta tashmë ka dy nënnivele - 2s dhe 2p. E treta tashmë ka tre - 3s, 3p dhe 3d. Dhe kështu me radhë. Së pari, nënnivelet më afër bërthamës "popullohen" dhe më pas ato të largëta. Secila prej tyre mund të mbajë vetëm një numër të caktuar elektronesh. Por ky nuk është fundi. Çdo nënnivel ndahet në orbitale. Le të bëjmë një krahasim me jeta e zakonshme. Reja elektronike e një atomi është e krahasueshme me një qytet. Nivelet janë rrugë. Nënniveli - shtëpi private ose një apartament. Orbital - dhomë. Secili prej tyre "jeton" një ose dy elektrone. Ata të gjithë kanë adresa specifike. Ky ishte diagrami i parë i strukturës së atomit. Dhe së fundi, në lidhje me adresat e elektroneve: ato përcaktohen nga grupe numrash që quhen "kuantike".

Modeli valor i atomit

Por me kalimin e kohës model planetarështë rishikuar. U propozua një teori e dytë e strukturës atomike. Është më i avancuar dhe ju lejon të shpjegoni rezultatet eksperimente praktike. I pari u zëvendësua nga modeli valor i atomit, i cili u propozua nga E. Schrödinger. Atëherë u vërtetua tashmë se një elektron mund të shfaqet jo vetëm si grimcë, por edhe si valë. Çfarë bëri Schrödinger? Ai aplikoi një ekuacion që përshkruan lëvizjen e një valë në Kështu, nuk mund të gjendet trajektorja e një elektroni në një atom, por probabiliteti i zbulimit të tij në një pikë të caktuar. Ajo që i bashkon të dyja teoritë është se grimcat elementare janë të vendosura në nivele, nënnivele dhe orbitale specifike. Këtu përfundon ngjashmëria mes modeleve. Më lejoni t'ju jap një shembull - në teoria e valës Një orbital është një rajon ku një elektron mund të gjendet me një probabilitet 95%. Pjesa tjetër e hapësirës përbën 5%. Por në fund rezultoi se tiparet strukturore të atomeve përshkruhen duke përdorur modelin e valës, pavarësisht nga fakti se terminologjia e përdorur është e zakonshme.

Koncepti i probabilitetit në këtë rast

Pse u përdor ky term? Heisenberg formuloi parimin e pasigurisë në vitin 1927, i cili tani përdoret për të përshkruar lëvizjen e mikrogrimcave. Ajo bazohet në ndryshimin e tyre themelor nga i zakonshëm trupat fizikë. Çfarë është ajo? Mekanika klasike supozohet se një person mund të vëzhgojë fenomene pa ndikuar në to (vëzhgimi i trupat qiellorë). Bazuar në të dhënat e marra, është e mundur të llogaritet se ku do të jetë objekti në një moment të caktuar kohor. Por në mikrokozmos gjërat janë domosdoshmërisht të ndryshme. Kështu, për shembull, tani nuk është e mundur të vëzhgosh një elektron pa ndikuar në të për faktin se energjitë e instrumentit dhe grimcës janë të pakrahasueshme. Kjo çon në ndryshime në vendndodhjen e grimcave elementare, gjendjen, drejtimin, shpejtësinë e lëvizjes dhe parametrat e tjerë. Dhe nuk ka kuptim të flasim për karakteristikat e sakta. Vetë parimi i pasigurisë na tregon se është e pamundur të llogaritet trajektorja e saktë e një elektroni rreth bërthamës. Ju mund të tregoni vetëm mundësinë e gjetjes së një grimce në një zonë të caktuar të hapësirës. Kjo është veçoria e strukturës së atomeve të elementeve kimike. Por kjo duhet të merret parasysh ekskluzivisht nga shkencëtarët në eksperimentet praktike.

Përbërja atomike

Por le të përqendrohemi në të gjithë temën. Pra, përveç shtresës elektronike të mirë-konsideruar, përbërësi i dytë i atomit është bërthama. Ai përbëhet nga protone të ngarkuar pozitivisht dhe neutrone neutrale. Të gjithë jemi të njohur me tabelën periodike. Numri i çdo elementi korrespondon me numrin e protoneve që ai përmban. Numri i neutroneve është i barabartë me ndryshimin midis masës së një atomi dhe numrit të protoneve të tij. Mund të ketë devijime nga ky rregull. Pastaj ata thonë se një izotop i elementit është i pranishëm. Struktura e një atomi është e tillë që "rrethohet" nga një shtresë elektronike. zakonisht është i barabartë me numrin e protoneve. Masa e këtij të fundit është afërsisht 1840 herë më e madhe se ajo e së parës dhe është afërsisht e barabartë me peshën e neutronit. Rrezja e bërthamës është rreth 1/200,000 diametri i atomit. Vetë ka një formë sferike. Kjo, në përgjithësi, është struktura e atomeve të elementeve kimike. Pavarësisht ndryshimit në masë dhe veti, ato duken afërsisht të njëjta.

Orbitat

Kur flasim për atë që është një diagram i strukturës atomike, nuk mund të heshtësh për to. Pra, ekzistojnë këto lloje:

1. s. Ata kanë një formë sferike.
2. fq. Ato duken si tetë figura tredimensionale ose një gisht.
3. d dhe f. Kanë formë komplekse, e cila është e vështirë të përshkruhet në gjuhën zyrtare.

Një elektron i secilit lloj mund të gjendet me një probabilitet 95% në orbitalën përkatëse. Informacioni i paraqitur duhet të trajtohet me qetësi, pasi është mjaft abstrakt modeli matematik, në vend të realitetit fizik të situatës. Por pavarësisht gjithë kësaj, ajo ka të mira fuqia parashikuese në lidhje me vetitë kimike të atomeve, madje edhe të molekulave. Sa më larg të jetë një nivel nga bërthama, aq më shumë elektrone mund të vendosen në të. Kështu, numri i orbitaleve mund të llogaritet duke përdorur një formulë të veçantë: x 2. Këtu x është e barabartë me numrin e niveleve. Dhe meqenëse deri në dy elektrone mund të vendosen në një orbitale, në fund formula për kërkimin e tyre numerik do të duket kështu: 2x 2.

Orbitat: të dhëna teknike

Nëse flasim për strukturën e atomit të fluorit, ai do të ketë tre orbitale. Do të mbushen të gjithë. Energjia e orbitaleve brenda një nënniveli është e njëjtë. Për t'i caktuar ato, shtoni numrin e shtresës: 2s, 4p, 6d. Le të kthehemi te biseda për strukturën e atomit të fluorit. Do të ketë dy nënnivele s dhe një p. Ai ka nëntë protone dhe të njëjtin numër elektronesh. Niveli i parë. Janë dy elektrone. Pastaj niveli i dytë S. Dy elektrone të tjera. Dhe 5 mbush nivelin p. Kjo është struktura e tij. Pasi të keni lexuar nëntitullin tjetër, mund ta bëni vetë veprimet e nevojshme dhe sigurohuni për të. Nëse flasim se cilit fluor i përket gjithashtu, duhet theksuar se ato, edhe pse në të njëjtin grup, janë krejtësisht të ndryshme në karakteristikat e tyre. Kështu, pika e tyre e vlimit varion nga -188 në 309 gradë Celsius. Pra, pse ishin të bashkuar? Të gjitha faleminderit vetitë kimike. Të gjithë halogjenët dhe në masën më të madhe fluori kanë aftësinë më të lartë oksiduese. Ata reagojnë me metale dhe mund të ndizen spontanisht në temperaturën e dhomës pa asnjë problem.

Si mbushen orbitat?

Me cilat rregulla dhe parime renditen elektronet? Ne sugjerojmë që të njiheni me tre kryesoret, formulimi i të cilave është thjeshtuar për t'u kuptuar më mirë:

1. Parimi i energjisë më të vogël. Elektronet priren të mbushin orbitalet në mënyrë që të rritet energjia.
2. Parimi i Paulit. Një orbital nuk mund të përmbajë më shumë se dy elektrone.
3. Rregulli i Hundit. Brenda një nënniveli, elektronet fillimisht mbushin orbitale boshe dhe vetëm atëherë formojnë çifte.

Struktura e atomit do të ndihmojë në plotësimin e tij dhe në këtë rast do të bëhet më e kuptueshme për sa i përket imazhit. Prandaj, kur punë praktike Kur ndërtoni diagrame qarku, duhet ta mbani pranë.

Shembull

Për të përmbledhur gjithçka që është thënë në kuadrin e artikullit, mund të hartoni një mostër se si shpërndahen elektronet e një atomi midis niveleve, nënniveleve dhe orbitaleve të tyre (d.m.th. cili është konfigurimi i niveleve). Mund të përshkruhet si një formulë, një diagram energjie ose një diagram shtresash. Këtu ka ilustrime shumë të mira, të cilat, pas ekzaminimit të kujdesshëm, ndihmojnë për të kuptuar strukturën e atomit. Pra, niveli i parë plotësohet i pari. Ajo ka vetëm një nënnivel, në të cilin ka vetëm një orbitale. Të gjitha nivelet plotësohen në mënyrë sekuenciale, duke filluar nga më i vogli. Së pari, brenda një nënniveli, një elektron vendoset në secilën orbitale. Pastaj krijohen çifte. Dhe nëse ka të lira, ndodh një kalim në një temë tjetër plotësuese. Dhe tani mund të zbuloni vetë se cila është struktura e atomit të azotit ose fluorit (i cili u konsiderua më herët). Mund të jetë pak e vështirë në fillim, por ju mund të përdorni fotot për t'ju udhëhequr. Për qartësi, le të shohim strukturën e atomit të azotit. Ai ka 7 protone (së bashku me neutronet që përbëjnë bërthamën) dhe të njëjtin numër elektronesh (që përbëjnë shtresën e elektroneve). Fillimisht plotësohet niveli i parë S. Ka 2 elektrone. Pastaj vjen niveli i dytë S. Ai gjithashtu ka 2 elektrone. Dhe tre të tjerët vendosen në nivelin p, ku secila prej tyre zë një orbitale.

konkluzioni

Siç mund ta shihni, struktura e atomit nuk është e tillë temë komplekse(nëse i afroheni nga pozicioni kursi shkollor kimia, sigurisht). Dhe kuptoni këtë temë nuk është e vështirë. Së fundi, do të doja t'ju tregoja për disa veçori. Për shembull, duke folur për strukturën e atomit të oksigjenit, ne e dimë se ai ka tetë protone dhe 8-10 neutrone. Dhe meqenëse gjithçka në natyrë tenton të balancohet, dy atome oksigjeni formojnë një molekulë, ku formohen dy elektrone të paçiftëzuara. lidhje kovalente. Një tjetër molekulë e qëndrueshme e oksigjenit, ozoni (O3), formohet në mënyrë të ngjashme. Duke ditur strukturën e atomit të oksigjenit, ju mund të kompozoni saktë formulat reaksionet oksidative, të cilat përfshijnë substancën më të zakonshme në Tokë.

Atomi- një grimcë elektrikisht neutrale e përbërë nga një bërthamë e ngarkuar pozitivisht dhe elektrone të ngarkuar negativisht. Në qendër të atomit është një bërthamë e ngarkuar pozitivisht. Ai zë një pjesë të parëndësishme të hapësirës brenda atomit; ngarkesë pozitive dhe pothuajse të gjithë masën e një atomi.

Bërthama përbëhet nga grimca elementare - proton dhe neutron; përreth bërthama atomike Elektronet lëvizin në orbitale të mbyllura.

Proton(p) - grimcë elementare Me masë relative 1,00728 njësi atomike masë dhe ngarkesë +1 njësi konvencionale. Numri i protoneve në bërthamën atomike është i barabartë me numrin atomik të elementit në Sistemin Periodik D.I. Mendelejevi.

Neutron (n)- një grimcë elementare neutrale me një masë relative prej 1,00866 njësi të masës atomike (amu).

Numri i neutroneve në bërthamën N përcaktohet me formulën:

ku A është numri masiv, Z është ngarkesa bërthamore, e barabartë me numrin protonet (numri rendor).

Në mënyrë tipike, parametrat e bërthamës së një atomi shkruhen si më poshtë: ngarkesa e bërthamës vendoset në fund të majtë të simbolit të elementit, dhe numri i masës në krye, për shembull:

Kjo hyrje tregon se ngarkesa bërthamore (dhe për rrjedhojë numri i protoneve) për atomin e fosforit është 15, numri masiv është 31 dhe numri i neutroneve është 31 – 15 = 16. Meqenëse masat e protonit dhe neutronit ndryshojnë shumë pak nga njëra-tjetra, masa e numrit është afërsisht e barabartë me masën atomike relative të bërthamës.

Elektroni (e –)- një grimcë elementare me masë 0,00055 a. e.m dhe tarifë me kusht –1. Numri i elektroneve në një atom është i barabartë me ngarkesën e bërthamës së atomit (numri rendor i elementit në Tabelën Periodike të D.I. Mendeleev).

Elektronet lëvizin rreth bërthamës në orbitale të përcaktuara rreptësisht, duke formuar një të ashtuquajtur re elektronike.

Rajoni i hapësirës rreth bërthamës atomike ku ka më shumë gjasa të gjendet një elektron (90% ose më shumë) përcakton formën e resë elektronike.

Reja elektronike e elektronit s është sferike; Nënniveli i energjisë s mund të përmbajë një maksimum prej dy elektronesh.

Reja elektronike e p-elektronit është në formë trap; Tre p-orbitale mund të përmbajnë një maksimum prej gjashtë elektronesh.

Orbitalet përshkruhen si një katror, ​​me vlerat e parësore dhe dytësore të shkruara sipër ose poshtë tij. numrat kuantikë, duke përshkruar këtë orbitale. Një regjistrim i tillë quhet një formulë elektronike grafike, për shembull:

Në këtë formulë, shigjetat tregojnë një elektron, dhe drejtimi i shigjetës korrespondon me drejtimin e rrotullimit - të vetin moment magnetik elektron. Elektronet me rrotullime të kundërta ↓ quhen të çiftëzuara.

Konfigurimet elektronike të atomeve të elementeve mund të paraqiten në formën e formulave elektronike, në të cilat tregohen simbolet e nënnivelit, koeficienti përpara simbolit të nënnivelit tregon përkatësinë e tij këtë nivel, dhe shkalla e simbolit është numri i elektroneve të një nënniveli të caktuar.

Tabela 1 tregon strukturën e predhave elektronike të atomeve të 20 elementëve të parë të Tabelës Periodike të Elementeve Kimike D.I. Mendelejevi.

Elementet kimike në atomet e të cilëve nënniveli s i nivelit të jashtëm plotësohet me një ose dy elektrone quhen elementë s. Elementet kimike në atomet e të cilëve është mbushur nënniveli p (nga një deri në gjashtë elektrone) quhen elemente p.

Numri shtresa elektronike në një atom të një elementi kimik është i barabartë me numrin e periodës.

Sipas Rregulli i Hundit elektronet janë të vendosura në orbitale të ngjashme me të njëjtin nivel energjetik në mënyrë të tillë që spin-i total të jetë maksimal. Rrjedhimisht, kur mbushet një nënnivel energjetik, çdo elektron para së gjithash zë një qelizë të veçantë dhe vetëm pas kësaj fillon çiftimi i tyre. Për shembull, një atom azoti do të ketë të gjitha p-elektronet brenda qeliza individuale, dhe për oksigjenin do të fillojë çiftimi i tyre, i cili do të përfundojë plotësisht për neonin.

Izotopet quhen atome të të njëjtit element që përmbajnë të njëjtin numër protonesh në bërthamat e tyre, por numër të ndryshëm neutronet.

Izotopet njihen për të gjithë elementët. Prandaj, masat atomike të elementeve në tabelën periodike janë mesatarja e numrit të masës së përzierjeve natyrore të izotopeve dhe ndryshojnë nga vlerat e numrave të plotë. Kështu, masë atomike përzierje natyrale e izotopeve nuk mund të shërbejë karakteristike kryesore atom, dhe për rrjedhojë një element. Kjo karakteristikë e një atomi është ngarkesa e bërthamës, e cila përcakton numrin e elektroneve në shtresën elektronike të atomit dhe strukturën e tij.

Le të shohim disa detyra tipike për këtë seksion.

Shembulli 1. Një atom i të cilit element ka konfigurim elektronik 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 ?

Në nivelin e jashtëm të energjisë të këtij elementi ka një elektron 4s. Për rrjedhojë, ky element kimik është në periudhën e katërt të grupit të parë të nëngrupit kryesor. Ky element është kaliumi.

Ka një mënyrë tjetër për të arritur në këtë përgjigje. Të palosur sasinë totale të gjitha elektronet, marrim 19. Numri total elektronet është e barabartë me numrin atomik të elementit. Numri 19 në tabelën periodike është kaliumi.

Shembulli 2. Elementi kimik korrespondon me oksidin më të lartë RO 2. Konfigurimi elektronik i nivelit të jashtëm të energjisë së një atomi të këtij elementi korrespondon me formula elektronike:

1. ns 2 np 4
2. ns 2 np 2
3. ns 2 np 3
4. ns 2 np 6

Sipas formulës së oksidit më të lartë (shikoni formulat oksidet më të larta në Tabelën Periodike) konstatojmë se ky element kimik është në grupin e katërt nëngrupi kryesor. Këta elementë kanë katër elektrone në nivelin e tyre të jashtëm të energjisë - dy s dhe dy p. Prandaj, përgjigja e saktë është 2.

Detyrat e trajnimit

1. Numri i përgjithshëm i elektroneve s në një atom kalciumi është

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

2. Numri i p-elektroneve të çiftëzuara në një atom azoti është

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

3. Numri i s-elektroneve të paçiftuara në një atom azoti është i barabartë me

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

4. Numri i elektroneve në nivelin e jashtëm të energjisë së një atomi argon është

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

5. Numri i protoneve, neutroneve dhe elektroneve në atomin 9 4 Be është i barabartë me

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

6. Shpërndarja e elektroneve nëpër shtresat elektronike 2; 8; 4 - korrespondon me një atom të vendosur në (në)

1) Periudha e 3-të, grupi IA
2) Periudha e dytë, grupi IVA
3) Periudha e 3-të, grupi IVA
4) Periudha e 3-të, grupi VA

7. Elementi kimik i vendosur në periudhën e 3-të të grupit VA korrespondon me diagramin strukturë elektronike atom

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

8. Një element kimik me konfigurimin elektronik 1s 2 2s 2 2p 4 prodhon një të paqëndrueshme lidhje hidrogjeni, formula e të cilit

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

9. Numri i shtresave elektronike në një atom të një elementi kimik është i barabartë me

1) numri i tij serial
2) numri i grupit
3) numri i neutroneve në bërthamë
4) numri i periudhës

10. Numri elektronet e jashtme në atomet e elementeve kimike të nëngrupeve kryesore është e barabartë

1) numri serial i elementit
2) numri i grupit
3) numri i neutroneve në bërthamë
4) numri i periudhës

11. Dy elektrone gjenden në shtresën e jashtme elektronike të atomeve të secilit element kimik në seri

1) Ai, Be, Ba
2) Mg, Si, O
3) C, Mg, Ca
4) Ba, Sr, B

12. Një element kimik formula elektronike e të cilit është 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 formon një oksid të përbërjes

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

13. Numri i shtresave elektronike dhe numri i p-elektroneve në një atom squfuri janë të barabartë me

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

14. Konfigurimi elektronik ns 2 np 4 korrespondon me atomin

1) klor
2) squfuri
3) magnez
4) silikon

15. Elektronet e valencës së atomit të natriumit në gjendjen bazë janë të vendosura në nënnivelin e energjisë

1) 2s
2) 2p
3) 3s
4) 3p

16. Atomet e azotit dhe fosforit kanë

1) të njëjtin numër neutronesh
2) numri i njëjtë i protoneve
3) i njëjti konfigurim i shtresës së jashtme elektronike

17. I njëjti numër elektronet e valencës kanë atome kalciumi dhe

1) kalium
2) alumini
3) berilium
4) bor

18. Atomet e karbonit dhe të fluorit kanë

1) të njëjtin numër neutronesh
2) numri i njëjtë i protoneve
3) numri i njëjtë i shtresave elektronike
4) numri i njëjtë i elektroneve

19. Një atom karboni në gjendjen e tij bazë ka numrin e elektroneve të paçiftëzuara

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

20. Në një atom oksigjeni në gjendjen bazë, numri i elektroneve të çiftëzuar është i barabartë me

Konfigurimi elektronik i një atomiështë një formulë që tregon renditjen e elektroneve në një atom sipas niveleve dhe nënniveleve. Pasi të keni studiuar artikullin, do të mësoni se ku dhe si ndodhen elektronet, do të njiheni me numrat kuantikë dhe do të jeni në gjendje të ndërtoni konfigurimin elektronik të një atomi sipas numrit të tij në fund të artikullit ka një tabelë elementësh.

Pse të studiohet konfigurimi elektronik i elementeve?

Atomet janë si një grup ndërtimi: ka një numër të caktuar pjesësh, ato ndryshojnë nga njëri-tjetri, por dy pjesë të të njëjtit lloj janë absolutisht të njëjta. Por ky grup ndërtimi është shumë më interesant se ai plastik dhe ja pse. Konfigurimi ndryshon në varësi të asaj se kush është afër. Për shembull, oksigjeni pranë hidrogjenit Ndoshta

shndërrohet në ujë, kur afër natriumit kthehet në gaz dhe kur është afër hekurit e shndërron plotësisht në ndryshk.

Për t'iu përgjigjur pyetjes pse ndodh kjo dhe për të parashikuar sjelljen e një atomi pranë një tjetri, është e nevojshme të studiohet konfigurimi elektronik, i cili do të diskutohet më poshtë.

Sa elektrone ka në një atom?

Një atom përbëhet nga një bërthamë dhe elektrone që rrotullohen rreth tij, bërthama përbëhet nga protone dhe neutrone. Në gjendjen neutrale, çdo atom ka të njëjtin numër elektronesh sa numri i protoneve në bërthamën e tij. Numri i protoneve përcaktohet nga numri atomik i elementit, për shembull, squfuri ka 16 protone - elementi i 16-të i tabelës periodike. Ari ka 79 protone - elementi i 79-të i tabelës periodike. Prandaj, squfuri ka 16 elektrone në gjendje neutrale, dhe ari ka 79 elektrone.

• Ku të kërkoni një elektron?
• Duke vëzhguar sjelljen e elektronit, janë nxjerrë modele të caktuara, ato përshkruhen me numra kuantikë, gjithsej janë katër:
• Numri kuantik kryesor
• Numri kuantik orbital

Numri kuantik magnetik

Numri kuantik rrotullues Orbitale Më tej, në vend të fjalës orbitë, do të përdorim termin "orbital", orbital është

funksioni i valës
elektroni, përafërsisht, është rajoni në të cilin elektroni kalon 90% të kohës së tij.
N - niveli
L - guaskë

M l - numri orbital

M s - elektroni i parë ose i dytë në orbital Numri kuantik orbital l Si rezultat i studimit të resë elektronike, u zbulua se në varësi të

niveli i energjisë
, reja merr katër forma themelore: një top, një trap dhe dy të tjera më komplekse.
Në mënyrë të rritjes së energjisë, këto forma quhen s-, p-, d- dhe f-shell.
Secila prej këtyre predhave mund të ketë 1 (në s), 3 (në p), 5 (në d) dhe 7 (në F) orbitale. Numri kuantik orbital është guaska në të cilën ndodhen orbitalet. Numri kuantik orbital për orbitalet s, p, d dhe f merr respektivisht vlerat 0,1,2 ose 3.

Ka një orbitale në shtresën s (L=0) - dy elektrone

Ka tre orbitale në guaskën p, ato përcaktohen me numra nga -L në +L, domethënë, për guaskën p (L=1) ka orbitale "-1", "0" dhe "1" .

Numri kuantik magnetik shënohet me shkronjën m l.

Brenda guaskës është më e lehtë që elektronet të vendosen në orbitale të ndryshme, kështu që elektronet e para mbushin një në secilën orbitale dhe më pas secilës i shtohet një palë elektrone.
Merrni parasysh d-shell:

Predha d korrespondon me vlerën L=2, domethënë pesë orbitale (-2,-1,0,1 dhe 2), pesë elektronet e para mbushin shtresën duke marrë vlerat M l =-2, M. l =-1, M l =0 , M l =1,M l =2.

Numri kuantik rrotullues m s

Spin është drejtimi i rrotullimit të një elektroni rreth boshtit të tij, ka dy drejtime, kështu që numri kuantik spin ka dy vlera: +1/2 dhe -1/2. Një nënnivel energjetik mund të përmbajë vetëm dy elektrone me rrotullime të kundërta. Numri kuantik spin shënohet m s

Numri kuantik kryesor n Numri kuantik kryesor është niveli i energjisë në për momentin janë të njohura shtatë nivele të energjisë, secili i caktuar Numri arab

: 1,2,3,...7. Numri i predhave në çdo nivel është i barabartë me numrin e nivelit: ka një predhë në nivelin e parë, dy në të dytin, etj.

Numri i elektronit

Pra, çdo elektron mund të përshkruhet me katër numra kuantikë, kombinimi i këtyre numrave është unik për çdo pozicion të elektronit, merrni elektronin e parë, niveli më i ulët i energjisë është N = 1, në nivelin e parë ka një shtresë, guaska e parë në çdo nivel ka formën e një topi (s -shell), d.m.th. L=0, numri kuantik magnetik mund të marrë vetëm një vlerë, M l =0 dhe rrotullimi do të jetë i barabartë me +1/2.

Nëse marrim elektronin e pestë (në çfarëdo atomi që të jetë), atëherë numrat kuantikë kryesorë për të do të jenë: N=2, L=1, M=-1, spin 1/2. Kimikatet janë ato nga të cilat përbëhet bota rreth nesh. Vetitë e secilës substancë kimike ndahen në dy lloje: kimike, të cilat karakterizojnë aftësinë e saj për të formuar substanca të tjera dhe fizike, të cilat vëzhgohen në mënyrë objektive dhe mund të konsiderohen të ndara nga transformimet kimike. Për shembull, vetitë fizike të një substance janë të saj gjendje fizike(i ngurtë, i lëngët ose i gaztë), përçueshmëria termike, kapaciteti i nxehtësisë, tretshmëria në

mjedise të ndryshme (uji, alkooli etj.), dendësia, ngjyra, shija etj. në substanca të tjera quhen dukuri kimike ose reaksione kimike. Duhet theksuar se ka edhe fenomene fizike që padyshim shoqërohen me ndryshime në disa vetitë fizike substancat pa shndërrimin e tyre në substanca të tjera. TE dukuritë fizike, për shembull, përfshijnë shkrirjen e akullit, ngrirjen ose avullimin e ujit, etj.

Për atë që ndodh gjatë një procesi fenomen kimik, mund të konkludojmë duke vëzhguar tipare karakteristike reaksionet kimike, të tilla si ndryshimi i ngjyrës, sedimentimi, evolucioni i gazit, nxehtësia dhe/ose drita.

Për shembull, një përfundim në lidhje me shfaqjen e reaksioneve kimike mund të bëhet duke vëzhguar:

Formimi i sedimentit gjatë zierjes së ujit, i quajtur shkallë në jetën e përditshme;

Lëshimi i nxehtësisë dhe dritës kur digjet një zjarr;

Ndryshimi i ngjyrës së një prerje të një molle të freskët në ajër;

Formimi i flluskave të gazit gjatë fermentimit të brumit, etj.

Grimcat më të vogla të një substance që praktikisht nuk pësojnë ndryshime gjatë reaksioneve kimike, por lidhen vetëm me njëra-tjetrën në një mënyrë të re, quhen atome.

Vetë ideja e ekzistencës së njësive të tilla të materies lindi përsëri në Greqia e lashtë në mendjet filozofët e lashtë, e cila në fakt shpjegon origjinën e termit "atom", pasi "atomos" fjalë për fjalë nga greqishtja do të thotë "i pandashëm".

Megjithatë, në kundërshtim me idenë e filozofëve të lashtë grekë, atomet nuk janë minimumi absolut i materies, d.m.th. ata vetë kanë një strukturë komplekse.

Çdo atom përbëhet nga të ashtuquajturat grimcat nënatomike– protonet, neutronet dhe elektronet, të shënuara përkatësisht me simbolet p + , n o dhe e − . Mbishkrimi në shënimin e përdorur tregon që protoni ka një ngarkesë pozitive njësi, elektroni ka një ngarkesë pozitive njësi ngarkesë negative, por neutroni nuk ka ngarkesë.

Sa i përket strukturës cilësore të një atomi, në çdo atom të gjithë protonet dhe neutronet janë të përqendruara në të ashtuquajturën bërthamë, rreth së cilës elektronet formojnë një shtresë elektronike.

Protoni dhe neutroni kanë pothuajse të njëjtat masa, d.m.th. m p ≈ m n, dhe masa e elektronit është pothuajse 2000 herë më e vogël se masa e secilit prej tyre, d.m.th. m p / m e ≈ m n / m e ≈ 2000.

Sepse pronë themelore i një atomi është neutraliteti i tij elektrik dhe ngarkesa e një elektroni e barabartë me ngarkesën një proton, nga kjo mund të konkludojmë se numri i elektroneve në çdo atom është i barabartë me numrin e protoneve.

Për shembull, tabela më poshtë tregon përbërjen e mundshme të atomeve:

Lloji i atomeve me ngarkesë të barabartë bërthamat, d.m.th. Me të njëjtin numër protonet në bërthamat e tyre quhen element kimik. Kështu, nga tabela e mësipërme mund të konkludojmë se atomi 1 dhe atomi 2 i përkasin një elementi kimik, dhe atomi 3 dhe atomi 4 i përkasin një elementi tjetër kimik.

Çdo element kimik ka emrin dhe simbolin e tij individual, i cili lexohet në një mënyrë të caktuar. Kështu, për shembull, elementi kimik më i thjeshtë, atomet e të cilit përmbajnë vetëm një proton në bërthamë, quhet "hidrogjen" dhe shënohet me simbolin "H", i cili lexohet si "hir" dhe një element kimik me një ngarkesë bërthamore prej +7 (d.m.th. që përmban 7 protone) - "azoti", ka simbolin "N", i cili lexohet si "en".

Siç mund ta shihni nga tabela e mësipërme, atomet e një elementi kimik mund të ndryshojnë në numrin e neutroneve në bërthamat e tyre.

Atomet që i përkasin të njëjtit element kimik, por që kanë sasi të ndryshme neutronet dhe, si pasojë, masa quhen izotopë.

Për shembull, elementi kimik hidrogjen ka tre izotope - 1 H, 2 H dhe 3 H. Indekset 1, 2 dhe 3 mbi simbolin H nënkuptojnë numrin e përgjithshëm të neutroneve dhe protoneve. ato. Duke ditur që hidrogjeni është një element kimik, i cili karakterizohet nga fakti se ka një proton në bërthamat e atomeve të tij, mund të konkludojmë se në izotopin 1 H nuk ka fare neutrone (1-1 = 0), në izotopi 2 H - 1 neutron (2-1=1) dhe në izotopin 3 H - dy neutrone (3-1=2). Meqenëse, siç u përmend tashmë, neutroni dhe protoni kanë të njëjtat masa, dhe masa e elektronit është paksa e vogël në krahasim me to, kjo do të thotë se izotopi 2H është pothuajse dy herë më i rëndë se izotopi 1H, dhe izotopi 3H është edhe tre herë më i rëndë. Për shkak të një shpërndarjeje kaq të madhe në masat e izotopeve të hidrogjenit, izotopeve 2 H dhe 3 H madje iu caktuan emra dhe simbole të veçanta individuale, gjë që nuk është tipike për asnjë element tjetër kimik. Izotopit 2H u emërua deuterium dhe iu dha simboli D, dhe izotopit 3H iu dha emri tritium dhe iu dha simboli T.

Nëse marrim masën e protonit dhe neutronit si një, dhe neglizhojmë masën e elektronit, në fakt indeksi i sipërm majtas, përveç numrit të përgjithshëm të protoneve dhe neutroneve në atom, mund të konsiderohet masa e tij, dhe për rrjedhojë ky indeks quhet numri i masës dhe caktohet me simbolin A. Meqenëse ngarkesa e bërthamës së çdo protoni korrespondon me atomin, dhe ngarkesa e secilit proton konsiderohet konvencionalisht e barabartë me +1, numri i protoneve në bërthamë quhet numri i ngarkesës (Z). Duke treguar numrin e neutroneve në një atom si N, marrëdhënia midis numrit të masës, numrit të ngarkesës dhe numrit të neutroneve mund të shprehet matematikisht si:

Sipas ide moderne, elektroni ka një natyrë të dyfishtë (grimcë-valë). Ajo ka vetitë e një grimce dhe një valë. Ashtu si një grimcë, një elektron ka masë dhe ngarkesë, por në të njëjtën kohë, rrjedha e elektroneve, si një valë, karakterizohet nga aftësia për difraksion.

Për të përshkruar gjendjen e një elektroni në një atom, përdoren paraqitjet mekanika kuantike, sipas të cilit elektroni nuk ka një trajektore specifike dhe mund të vendoset në çdo pikë të hapësirës, ​​por me probabilitete të ndryshme.

Rajoni i hapësirës rreth bërthamës ku ka më shumë gjasa të gjendet një elektron quhet orbital atomike.

Një orbitale atomike mund të ketë forma të ndryshme, madhësia dhe orientimi. Një orbitale atomike quhet gjithashtu një re elektronike.

Grafikisht, një orbitale atomike zakonisht shënohet si një qelizë katrore:

Mekanika kuantike ka një aparat matematikor jashtëzakonisht kompleks, prandaj, në kuadrin e një kursi të kimisë shkollore, merren parasysh vetëm pasojat e teorisë mekanike kuantike.

Sipas këtyre pasojave, çdo orbitale atomike dhe elektroni i vendosur në të karakterizohen plotësisht nga 4 numra kuantikë.

• Numri kuantik kryesor - n - përcakton energji totale elektron në një orbital të caktuar. Gama e vlerave të numrit kuantik kryesor - të gjitha numrat natyrorë, d.m.th. n = 1,2,3,4, 5, etj.
• Numri kuantik orbital - l - karakterizon formën e orbitalës atomike dhe mund të marrë çdo vlerë të plotë nga 0 në n-1, ku n, kujtojmë, është numri kuantik kryesor.

Orbitalet me l = 0 quhen s-orbitalet. s-Orbitalet janë në formë sferike dhe nuk kanë drejtim në hapësirë:

Orbitalet me l = 1 quhen fq-orbitalet. Këto orbitale kanë formën e një figure tredimensionale tetë, d.m.th. një formë e marrë duke rrotulluar një figurë tetë rreth një boshti simetrie dhe nga jashtë ngjan me një trap:

Orbitalet me l = 2 quhen d-orbitalet, dhe me l = 3 - f-orbitalet. Struktura e tyre është shumë më komplekse.

3) Numri kuantik magnetik – m l – përcakton orientimin hapësinor të një orbitale specifike atomike dhe shpreh projeksionin e momentit këndor të orbitës në drejtim. fushë magnetike. Numri kuantik magnetik m l korrespondon me orientimin e orbitalit në lidhje me drejtimin e vektorit të forcës së fushës magnetike të jashtme dhe mund të marrë çdo vlerë të plotë nga -l në +l, duke përfshirë 0, d.m.th. sasinë totale vlerat e mundshme barazohet (2l+1). Kështu, për shembull, për l = 0 m l = 0 (një vlerë), për l = 1 m l = -1, 0, +1 (tre vlera), për l = 2 m l = -2, -1, 0, + 1, +2 (pesë vlera të numrit kuantik magnetik), etj.

Kështu, për shembull, orbitalet p, d.m.th. orbitalet me një numër kuantik orbital l = 1, që kanë formën e një "figure tre-dimensionale prej tetë", korrespondojnë me tre vlera të numrit kuantik magnetik (-1, 0, +1), të cilat nga ana e tyre korrespondojnë me tre drejtime pingul me njëri-tjetrin në hapësirë.

4) Numri kuantik spin (ose thjesht spin) - m s - mund të konsiderohet me kusht përgjegjës për drejtimin e rrotullimit të elektronit në atom; Elektronet me rrotullime të ndryshme tregohen me shigjeta vertikale që tregojnë brenda anët e ndryshme: ↓ dhe .

Bashkësia e të gjitha orbitaleve në një atom që kanë të njëjtin numër kuantik kryesor quhet niveli i energjisë ose shtresë elektronike. Çdo nivel energjie arbitrar me një numër n përbëhet nga n 2 orbitale.

Shumë orbitale me të njëjtat vlera numri kuantik kryesor dhe numri kuantik orbital përfaqëson një nënnivel energjie.

Çdo nivel energjie, i cili korrespondon me numrin kuantik kryesor n, përmban n nënnivele. Nga ana tjetër, çdo nënnivel energjetik me numër kuantik orbital l përbëhet nga (2l+1) orbitale. Kështu, nënniveli s përbëhet nga një orbitale s, nënniveli p përbëhet nga tre orbitale p, nënniveli d përbëhet nga pesë orbitale d dhe nënniveli f përbëhet nga shtatë orbitale f. Meqenëse, siç u përmend tashmë, një orbital atomik shpesh përcaktohet nga një qelizë katrore, atëherë nënnivelet s-, p-, d- dhe f mund të përshkruhen grafikisht si më poshtë:

Çdo orbitale korrespondon me një grup individual të përcaktuar rreptësisht prej tre numrash kuantikë n, l dhe m l.

Shpërndarja e elektroneve midis orbitaleve quhet konfigurimi i elektroneve.

Mbushje orbitalet atomike elektronet ndodhin në përputhje me tre kushte:

• Parimi i energjisë minimale: Elektronet mbushin orbitalet duke filluar nga nënniveli më i ulët i energjisë. Sekuenca e nënniveleve sipas rendit në rritje të energjive të tyre është si më poshtë: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

Për ta bërë më të lehtë të mbani mend këtë sekuencë të plotësimit të nënniveleve elektronike, ilustrimi grafik i mëposhtëm është shumë i përshtatshëm:

• Parimi Pauli: Çdo orbital mund të përmbajë jo më shumë se dy elektrone.

Nëse ka një elektron në një orbital, atëherë ai quhet i paçiftuar, dhe nëse janë dy, atëherë quhen çift elektronik.

• Rregulli i Hundit: gjendja më e qëndrueshme e një atomi është ajo në të cilën, brenda një nënniveli, atomi ka numrin maksimal të mundshëm të elektroneve të paçiftuara. Kjo gjendje më e qëndrueshme e atomit quhet gjendja bazë.

Në fakt, sa më sipër do të thotë që, për shembull, vendosja e elektroneve 1, 2, 3 dhe 4 në tre orbitale të nënnivelit p do të kryhet si më poshtë:

Mbushja e orbitaleve atomike nga hidrogjeni, i cili ka një numër ngarkese 1, në kripton (Kr), me një numër ngarkese 36, do të kryhet si më poshtë:

Një paraqitje e tillë e rendit të mbushjes së orbitaleve atomike quhet diagramë energjetike. Bazuar në diagramet elektronike të elementeve individuale, është e mundur të shënohen të ashtuquajturat formula (konfigurime) elektronike të tyre. Kështu, për shembull, një element me 15 protone dhe, si pasojë, 15 elektrone, d.m.th. fosfori (P) do të ketë diagramin e mëposhtëm të energjisë:

Kur shndërrohet në një formulë elektronike, atomi i fosforit do të marrë formën:

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

Numrat e madhësisë normale në të majtë të simbolit të nënnivelit tregojnë numrin e nivelit të energjisë, dhe mbishkrimet në të djathtë të simbolit të nënnivelit tregojnë numrin e elektroneve në nënnivelin përkatës.

Më poshtë janë formulat elektronike të 36 elementëve të parë të tabelës periodike nga D.I. Mendelejevi.

Siç është përmendur tashmë, në gjendjen e tyre bazë, elektronet në orbitalet atomike janë të vendosura sipas parimit të energjisë më të vogël. Megjithatë, në prani të p-orbitaleve boshe në gjendjen bazë të atomit, shpesh, duke i dhënë energji të tepërt, atomi mund të transferohet në të ashtuquajturën gjendje të ngacmuar. Për shembull, një atom bori në gjendjen e tij bazë ka një konfigurim elektronik dhe një diagram energjie të formës së mëposhtme:

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

Dhe në një gjendje të ngacmuar (*), d.m.th. Kur i jepet pak energji një atomi të borit, konfigurimi i tij elektronik dhe diagrami i energjisë do të duken kështu:

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

Varësisht se cili nënnivel në atom është i mbushur i fundit, elementët kimikë ndahen në s, p, d ose f.

Gjetja e elementeve s, p, d dhe f në tabelë D.I. Mendeleev:

• Elementet s kanë nënnivelin e fundit s për t'u mbushur. Këta elementë përfshijnë elementë të nëngrupeve kryesore (në të majtë në qelizën e tabelës) të grupeve I dhe II.
• Për elementet p plotësohet nënniveli p. P-elementet përfshijnë gjashtë elementët e fundit të çdo periudhe, përveç të parës dhe të shtatës, si dhe elementë të nëngrupeve kryesore të grupeve III-VIII.
• d-elementet ndodhen midis elementeve s dhe p në periudha të mëdha.
• F-Elementet quhen lantanide dhe aktinide. Ato janë renditur në fund të tabelës D.I. Mendelejevi.