ตอบกลับจาก เคเซเนีย การีวา[คุรุ]
หมายเลขงวด

ตอบกลับจาก สลาวา มิไคลอฟ[มือใหม่]

ตอบกลับจาก เดิมพัน[คุรุ]
ระดับพลังงาน
เนื้อหาจากวิกิพีเดีย – สารานุกรมเสรี
ระดับพลังงาน - ค่าพลังงานที่เป็นไปได้ของระบบควอนตัม เช่น ระบบที่ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก (อิเล็กตรอน โปรตอน และอนุภาคมูลฐานอื่น ๆ นิวเคลียสของอะตอม อะตอม โมเลกุล ฯลฯ ) และอยู่ภายใต้กฎของกลศาสตร์ควอนตัม แสดงลักษณะเฉพาะของอนุภาคขนาดเล็ก มีระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์และพลังงานภายในนิวเคลียร์
[แก้ไข]
ระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์
แนวคิดสมัยใหม่ของแบบจำลองการโคจรของอะตอม ซึ่งอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากระดับพลังงานหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง และความแตกต่างระหว่างระดับพลังงานจะกำหนดขนาดของควอนตัมที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับ ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนไม่สามารถอยู่ในช่องว่างระหว่างระดับพลังงานได้ ช่องว่างเหล่านี้เรียกว่าเขตพลังงานต้องห้าม
ตัวอย่างคืออิเล็กตรอนในแบบจำลองการโคจรของอะตอม - ขึ้นอยู่กับค่าของเลขควอนตัมหลัก n และเลขควอนตัมของวงโคจร l ระดับพลังงานที่อิเล็กตรอนครอบครองจะเปลี่ยนไป ดังนั้นค่าตัวเลข n และ l แต่ละคู่จึงสอดคล้องกับระดับพลังงานที่แน่นอน
[แก้ไข]
ระดับพลังงานภายในนิวเคลียร์
คำนี้มาจากการวิจัยเกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสี การแผ่รังสีแบ่งออกเป็นสามส่วน ได้แก่ รังสีอัลฟ่า รังสีเบตา และรังสีแกมมา การวิจัยแสดงให้เห็นว่ารังสีอัลฟ่าประกอบด้วยอะตอมฮีเลียม รังสีบีตาเป็นกระแสของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็ว และการวิจัยเกี่ยวกับรังสีแกมมาแสดงให้เห็นว่าพลังงานจากระดับอิเล็กทรอนิกส์ไม่เพียงพอที่จะสร้างพวกมัน เห็นได้ชัดว่าต้องค้นหาแหล่งกำเนิดรังสีกัมมันตภาพรังสี (รังสีแกมมา) ภายในนิวเคลียสของอะตอมนั่นคือมีระดับพลังงานในนิวเคลียร์ซึ่งพลังงานจะถูกแปลงเป็นโฟตอนของรังสีแกมมา รังสีแกมมาได้ขยายสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่รู้จัก และคลื่นทั้งหมดที่สั้นกว่า 0.01 นาโนเมตรถือเป็นรังสีแกมมา

อี.เอ็น.เฟรนเคิล

กวดวิชาเคมี

คู่มือสำหรับผู้ที่ไม่รู้แต่ต้องการเรียนรู้และเข้าใจเคมี

ส่วนที่ 1 องค์ประกอบของเคมีทั่วไป
(ระดับความยากแรก)

ความต่อเนื่อง ดูจุดเริ่มต้นได้ในฉบับที่ 13, 18, 23/2550

บทที่ 3 ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม
กฎหมายเป็นระยะของ D.I.Mendeleev

จำไว้ว่าอะตอมคืออะไร สร้างอะตอมขึ้นมาอย่างไร ไม่ว่าอะตอมจะเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาเคมีหรือไม่ก็ตาม

อะตอมเป็นอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ

จำนวนอิเล็กตรอนอาจมีการเปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการทางเคมีแต่ ประจุนิวเคลียร์จะยังคงเหมือนเดิมเสมอ- เมื่อทราบการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในอะตอม (โครงสร้างอะตอม) เราสามารถทำนายคุณสมบัติหลายอย่างของอะตอมที่กำหนดได้ เช่นเดียวกับคุณสมบัติของสสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งด้วย

โครงสร้างของอะตอมเช่น องค์ประกอบของนิวเคลียสและการกระจายตัวของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสสามารถกำหนดได้อย่างง่ายดายโดยตำแหน่งขององค์ประกอบในตารางธาตุ

ในระบบธาตุของ D.I. Mendeleev องค์ประกอบทางเคมีจะถูกจัดเรียงตามลำดับที่แน่นอน ลำดับนี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้ มีการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีแต่ละรายการในระบบ หมายเลขซีเรียลนอกจากนี้คุณยังสามารถระบุหมายเลขงวด หมายเลขกลุ่ม และประเภทกลุ่มย่อยได้

ผู้สนับสนุนการตีพิมพ์บทความนี้คือร้านค้าออนไลน์ "Megamech" ในร้านคุณจะพบผลิตภัณฑ์ขนสัตว์สำหรับทุกรสนิยม - แจ็คเก็ต เสื้อกั๊ก และเสื้อโค้ทขนสัตว์ที่ทำจากสุนัขจิ้งจอก นูเทรีย กระต่าย มิงค์ สุนัขจิ้งจอกสีเงิน สุนัขจิ้งจอกอาร์กติก บริษัทยังเสนอให้คุณซื้อผลิตภัณฑ์ขนสัตว์สุดหรูและใช้บริการตัดเย็บเสื้อผ้าตามสั่ง ผลิตภัณฑ์ขนสัตว์ทั้งปลีกและส่ง - ตั้งแต่หมวดหมู่งบประมาณไปจนถึงระดับหรูหรา ส่วนลดสูงสุด 50% รับประกัน 1 ปี จัดส่งทั่วยูเครน รัสเซีย CIS และสหภาพยุโรป รับสินค้าจากโชว์รูมใน Krivoy Rog สินค้าจากผู้ผลิตชั้นนำของยูเครน รัสเซีย ตุรกีและจีน คุณสามารถดูแค็ตตาล็อกผลิตภัณฑ์ ราคา ติดต่อ และรับคำแนะนำได้ที่เว็บไซต์ ซึ่งอยู่ที่: "megameh.com"

เมื่อทราบ "ที่อยู่" ที่แน่นอนขององค์ประกอบทางเคมี - กลุ่มกลุ่มย่อยและหมายเลขช่วงเวลาคุณสามารถกำหนดโครงสร้างของอะตอมได้อย่างชัดเจน

ระยะเวลาเป็นแถวแนวนอนขององค์ประกอบทางเคมี ระบบคาบปัจจุบันมีเจ็ดคาบ สามช่วงแรกคือ เล็ก, เพราะ ประกอบด้วย 2 หรือ 8 องค์ประกอบ:

ช่วงที่ 1 – H, He – 2 องค์ประกอบ;

ช่วงที่ 2 – Li… Ne – 8 องค์ประกอบ;

ช่วงที่ 3 – นา...อา – 8 ธาตุ

ช่วงอื่นๆ – ใหญ่- แต่ละองค์ประกอบมีองค์ประกอบ 2-3 แถว:

ช่วงที่ 4 (2 แถว) – K...Kr – 18 องค์ประกอบ;

ช่วงที่ 6 (3 แถว) – Cs ... Rn – 32 องค์ประกอบ ช่วงนี้รวมถึงแลนทาไนด์จำนวนหนึ่ง

กลุ่ม– แถวแนวตั้งขององค์ประกอบทางเคมี มีทั้งหมดแปดกลุ่ม แต่ละกลุ่มประกอบด้วยสองกลุ่มย่อย: กลุ่มย่อยหลักและ กลุ่มย่อยด้านข้าง- ตัวอย่างเช่น:

กลุ่มย่อยหลักประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีของคาบสั้น (เช่น N, P) และคาบใหญ่ (เช่น As, Sb, Bi)

กลุ่มย่อยด้านข้างประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่มีคาบยาวเท่านั้น (เช่น V, Nb,
ตา)

สายตากลุ่มย่อยเหล่านี้แยกแยะได้ง่าย

กลุ่มย่อยหลักคือ "สูง" เริ่มตั้งแต่ช่วงที่ 1 หรือ 2 กลุ่มย่อยรองคือ “ต่ำ” เริ่มตั้งแต่ช่วงที่ 4

ดังนั้นองค์ประกอบทางเคมีแต่ละองค์ประกอบในตารางธาตุจึงมีที่อยู่ของตัวเอง: คาบ, กลุ่ม, กลุ่มย่อย, เลขลำดับ

ตัวอย่างเช่น วานาเดียม V เป็นองค์ประกอบทางเคมีของคาบที่ 4 กลุ่ม V กลุ่มย่อยรอง หมายเลขซีเรียล 23งาน 3.1

ระบุช่วงเวลา กลุ่ม และกลุ่มย่อยสำหรับองค์ประกอบทางเคมีด้วยหมายเลขลำดับ 8, 26, 31, 35, 54งาน 3.2

ระบุหมายเลขลำดับและชื่อขององค์ประกอบทางเคมี หากทราบว่ามีอยู่:

ก) ในช่วงที่ 4 กลุ่ม VI กลุ่มย่อยรอง

b) ในช่วงที่ 5 กลุ่ม IV กลุ่มย่อยหลัก

ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุจะสัมพันธ์กับโครงสร้างของอะตอมได้อย่างไร?

อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียส (ซึ่งมีประจุบวก) และอิเล็กตรอน (ซึ่งมีประจุลบ) โดยทั่วไปอะตอมจะมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า เชิงบวกประจุนิวเคลียร์ปรมาณู

เท่ากับหมายเลขลำดับขององค์ประกอบทางเคมี

นิวเคลียสของอะตอมเป็นอนุภาคที่ซับซ้อน มวลเกือบทั้งหมดของอะตอมกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีเป็นกลุ่มของอะตอมที่มีประจุนิวเคลียร์เท่ากัน พิกัดต่อไปนี้จึงถูกระบุใกล้กับสัญลักษณ์ธาตุ:

จากข้อมูลเหล่านี้สามารถกำหนดองค์ประกอบของนิวเคลียสได้ นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนโปรตอน พีมีมวล 1 (1.0073 อามู) และประจุ +1

นิวตรอน nไม่มีประจุ (เป็นกลาง) และมีมวลประมาณเท่ากับมวลของโปรตอน (1.0087 a.um.) ประจุของนิวเคลียสถูกกำหนดโดยโปรตอน นอกจากนี้จำนวนโปรตอนเท่ากัน (ตามขนาด).

ประจุของนิวเคลียสของอะตอม , เช่น.หมายเลขซีเรียล จำนวนนิวตรอนเอ็น กำหนดโดยความแตกต่างระหว่างปริมาณ: “มวลแกนกลาง”ก

, เช่น. = จำนวนนิวตรอน – กำหนดโดยความแตกต่างระหว่างปริมาณ: “มวลแกนกลาง” = 27 –13 = 14พี,

และ "หมายเลขซีเรียล"ซี

- ดังนั้น สำหรับอะตอมอะลูมิเนียม:

งาน 3.3

กำหนดองค์ประกอบของนิวเคลียสของอะตอมหากมีองค์ประกอบทางเคมีอยู่ใน:

ก) ช่วงที่ 3, กลุ่มที่ 7, กลุ่มย่อยหลัก

เรามาพิจารณาว่านิวเคลียสใดด้านล่างเป็นขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน:

เอ (20 ร + 20พี),

บี (19 ร + 20พี),

วี (20 ร + 19พี).

นิวเคลียส A และ B อยู่ในอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน เนื่องจากมีโปรตอนจำนวนเท่ากัน กล่าวคือ ประจุของนิวเคลียสเหล่านี้เท่ากัน การวิจัยแสดงให้เห็นว่ามวลของอะตอมไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางเคมีของมัน

ไอโซโทปคืออะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน (จำนวนโปรตอนเท่ากัน) ซึ่งมีมวลต่างกัน (จำนวนนิวตรอนต่างกัน)

ไอโซโทปและสารประกอบทางเคมีแตกต่างกันในคุณสมบัติทางกายภาพ แต่คุณสมบัติทางเคมีของไอโซโทปขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกันจะเหมือนกัน ดังนั้นไอโซโทปของคาร์บอน-14 (14 C) จึงมีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกับคาร์บอน-12 (12 C) ซึ่งรวมอยู่ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตใด ๆ ความแตกต่างนี้ปรากฏเฉพาะในกัมมันตภาพรังสี (ไอโซโทป 14 C)

ดังนั้นไอโซโทปจึงถูกนำมาใช้ในการวินิจฉัยและรักษาโรคต่างๆ และเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ กลับไปที่คำอธิบายโครงสร้างของอะตอมกันดังที่ทราบกันดีว่านิวเคลียสของอะตอมไม่เปลี่ยนแปลงในกระบวนการทางเคมี มีอะไรเปลี่ยนแปลงบ้าง?

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดในอะตอมและการกระจายตัวของอิเล็กตรอนนั้นแปรผัน ทั่วไป

จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมที่เป็นกลาง การระบุได้ไม่ยาก - เท่ากับหมายเลขซีเรียลเช่น

ประจุของนิวเคลียสของอะตอม:

อิเล็กตรอนมีประจุลบเท่ากับ –1 และมีมวลน้อยมาก: 1/1840 ของมวลโปรตอนอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะผลักกันและอยู่ห่างจากนิวเคลียสต่างกัน ในเวลาเดียวกัน

อิเล็กตรอนที่มีพลังงานเท่ากันโดยประมาณจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสประมาณเท่ากันและก่อตัวเป็นระดับพลังงาน

จำนวนระดับพลังงานในอะตอมเท่ากับจำนวนคาบที่องค์ประกอบทางเคมีตั้งอยู่ ระดับพลังงานถูกกำหนดตามอัตภาพดังนี้ (ตัวอย่างเช่น สำหรับ Al):

งาน 3.4.

กำหนดจำนวนระดับพลังงานในอะตอมของออกซิเจน แมกนีเซียม แคลเซียม และตะกั่ว

แต่ละระดับพลังงานสามารถมีจำนวนอิเล็กตรอนจำกัด:

ตัวแรกมีอิเล็กตรอนไม่เกินสองตัว อันที่สองมีอิเล็กตรอนไม่เกินแปดตัวตัวที่สามมีอิเล็กตรอนไม่เกินสิบแปดตัว ระดับพลังงานแปดอิเล็กตรอนด้านนอกจะเสถียรที่สุดและเรียกว่าสมบูรณ์ ระดับพลังงานดังกล่าวพบได้ในองค์ประกอบที่ไม่ใช้งานมากที่สุด - ก๊าซมีตระกูล

จะทราบจำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอกของอะตอมที่เหลืออยู่ได้อย่างไร? มีกฎง่ายๆ สำหรับสิ่งนี้: จำนวนอิเล็กตรอนชั้นนอกเท่ากับ:

สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก - หมายเลขกลุ่ม

สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างจะต้องมีจำนวนไม่เกินสองกลุ่ม

ตัวอย่างเช่น (รูปที่ 5):

งาน 3.5ระบุจำนวนอิเล็กตรอนชั้นนอกสำหรับองค์ประกอบทางเคมีด้วยเลขอะตอม 15, 25, 30, 53

งาน 3.6ค้นหาองค์ประกอบทางเคมีในตารางธาตุที่อะตอมมีระดับชั้นนอกที่สมบูรณ์

การกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนด้านนอกเป็นสิ่งสำคัญมากเพราะว่า คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของอะตอมนั้นสัมพันธ์กัน ดังนั้นในปฏิกิริยาเคมี อะตอมจึงมุ่งมั่นที่จะได้รับระดับภายนอกที่เสถียรและสมบูรณ์ (8 จ- ดังนั้นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนน้อยในระดับชั้นนอกจึงชอบที่จะยอมแพ้

องค์ประกอบทางเคมีที่อะตอมสามารถบริจาคอิเล็กตรอนได้เท่านั้นเรียกว่า โลหะ- แน่นอนว่าควรมีอิเล็กตรอนจำนวนไม่มากที่ระดับด้านนอกของอะตอมโลหะ: 1, 2, 3

หากมีอิเล็กตรอนจำนวนมากในระดับพลังงานภายนอกของอะตอม อะตอมดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอนจนกว่าระดับพลังงานภายนอกจะเสร็จสมบูรณ์ กล่าวคือ มากถึงแปดอิเล็กตรอน องค์ประกอบดังกล่าวเรียกว่า อโลหะ.

คำถาม. องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มย่อยทุติยภูมิเป็นโลหะหรืออโลหะหรือไม่? ทำไม

คำตอบ: โลหะและอโลหะของกลุ่มย่อยหลักในตารางธาตุจะถูกคั่นด้วยเส้นที่สามารถดึงจากโบรอนไปยังแอสทาทีนได้ เหนือเส้นนี้ (และบนเส้น) คืออโลหะ ด้านล่างคือโลหะ องค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่มย่อยด้านข้างจะปรากฏใต้บรรทัดนี้

งาน 3.7ตรวจสอบว่าสิ่งต่อไปนี้เป็นโลหะหรืออโลหะ: ฟอสฟอรัส วานาเดียม โคบอลต์ ซีลีเนียม บิสมัท ใช้ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุของธาตุเคมีและจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอก

เพื่อรวบรวมการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในระดับและระดับย่อยที่เหลือ คุณควรใช้อัลกอริทึมต่อไปนี้

1. กำหนดจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดในอะตอม (ตามเลขอะตอม)

2. กำหนดจำนวนระดับพลังงาน (ตามจำนวนช่วงเวลา)

3. กำหนดจำนวนอิเล็กตรอนภายนอก (ตามประเภทกลุ่มย่อยและหมายเลขกลุ่ม)

4. ระบุจำนวนอิเล็กตรอนในทุกระดับ ยกเว้นระดับสุดท้าย

ตัวอย่างเช่น ตามย่อหน้าที่ 1-4 สำหรับอะตอมแมงกานีส ถูกกำหนดไว้:

รวม 25 จ- กระจาย (2 + 8 + 2) = 12 จ- ซึ่งหมายความว่าในระดับที่สามจะมี: 25 – 12 = 13 จ.

เราได้รับการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมแมงกานีส:

งาน 3.8.หาอัลกอริทึมโดยวาดไดอะแกรมโครงสร้างอะตอมสำหรับองค์ประกอบหมายเลข 16, 26, 33, 37 ระบุว่าเป็นโลหะหรืออโลหะ อธิบายคำตอบของคุณ

เมื่อรวบรวมไดอะแกรมด้านบนของโครงสร้างของอะตอมเราไม่ได้คำนึงว่าอิเล็กตรอนในอะตอมไม่เพียงครอบครองระดับเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระดับที่แน่นอนด้วย ระดับย่อยแต่ละระดับ ประเภทของระดับย่อยระบุด้วยตัวอักษรละติน: ส, นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน, ง.

จำนวนระดับย่อยที่เป็นไปได้จะเท่ากับจำนวนระดับระดับแรกประกอบด้วยหนึ่ง
ส-ระดับย่อย ระดับที่สองประกอบด้วยสองระดับย่อย - สและ ร- ระดับที่สาม - จากสามระดับย่อย - ส, นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนและ ง.

แต่ละระดับย่อยสามารถมีจำนวนอิเล็กตรอนจำกัดอย่างเคร่งครัด:

ที่ระดับย่อย s - ไม่เกิน 2e;

ที่ระดับ p-sublevel - ไม่เกิน 6e;

ที่ระดับย่อย d – ไม่เกิน 10e

ระดับย่อยของระดับเดียวกันจะถูกกรอกตามลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด: สนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนง.

ดังนั้น, ร-ระดับย่อยไม่สามารถเริ่มเติมได้หากไม่ได้เติม ส-ระดับย่อยของระดับพลังงานที่กำหนด ฯลฯ ตามกฎนี้ การสร้างการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมแมงกานีสไม่ใช่เรื่องยาก:

โดยทั่วไป การจัดเรียงอิเล็กตรอนของอะตอมแมงกานีสเขียนไว้ดังนี้:

25 ล้าน 1 ส 2 2ส 2 2นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน 6 3ส 2 3นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน 6 3ง 5 4ส 2 .

งาน 3.9. สร้างการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมสำหรับองค์ประกอบทางเคมีหมายเลข 16, 26, 33, 37

เหตุใดจึงจำเป็นต้องสร้างการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม? เพื่อที่จะกำหนดคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ ก็ควรจะจำไว้เท่านั้น.

เวเลนซ์อิเล็กตรอน
วาเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานภายนอกและไม่สมบูรณ์

d-sublevel ของระดับก่อนภายนอก

พิจารณาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแมงกานีส: ง 5 4ส 2 .

หรือตัวย่อ: Mn... 3

สูตรการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมสามารถกำหนดอะไรได้บ้าง?

1. นี่คือองค์ประกอบอะไร - โลหะหรืออโลหะ?

แมงกานีสเป็นโลหะเพราะว่า ระดับด้านนอก (ที่สี่) มีอิเล็กตรอนสองตัว

2. โลหะมีลักษณะเป็นกระบวนการใด?

อะตอมของแมงกานีสมักจะให้อิเล็กตรอนในปฏิกิริยาเท่านั้น

3. อะตอมแมงกานีสจะยอมให้อิเล็กตรอนชนิดใดและอะตอมแมงกานีสจำนวนเท่าใด? งในปฏิกิริยา อะตอมของแมงกานีสจะให้อิเล็กตรอนชั้นนอกสองตัว (พวกมันอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากที่สุดและถูกดึงดูดโดยนิวเคลียสที่อ่อนแอที่สุด) เช่นเดียวกับอิเล็กตรอนชั้นนอกอีกห้าตัว

-อิเล็กตรอน

จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมดคือเจ็ด (2 + 5) สถานะออกซิเดชัน.

เมื่อพิจารณาถึงโครงสร้างของอะตอม ในทำนองเดียวกัน ก็สามารถแสดงให้เห็นได้ว่าสถานะออกซิเดชันโดยทั่วไปของออกซิเจนคือ –2 และสำหรับไฮโดรเจน +1

คำถาม. องค์ประกอบทางเคมีใดที่แมงกานีสสามารถสร้างสารประกอบได้ โดยคำนึงถึงสถานะออกซิเดชันที่ได้รับข้างต้น

คำตอบ: มีออกซิเจนเท่านั้นเพราะว่า อะตอมของมันมีสถานะออกซิเดชันที่มีประจุตรงกันข้าม สูตรของแมงกานีสออกไซด์ที่สอดคล้องกัน (ในที่นี้สถานะออกซิเดชันสอดคล้องกับความจุขององค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้):

โครงสร้างของอะตอมของแมงกานีสแสดงให้เห็นว่าแมงกานีสไม่สามารถมีระดับออกซิเดชันได้สูงกว่านี้เพราะว่า ในกรณีนี้จำเป็นต้องสัมผัสกับคอกม้าซึ่งขณะนี้เสร็จสิ้นแล้วในระดับก่อนภายนอก ดังนั้นสถานะออกซิเดชัน +7 จึงสูงที่สุดและ Mn 2 O 7 ออกไซด์ที่สอดคล้องกันคือแมงกานีสออกไซด์ที่สูงที่สุด

หากต้องการรวมแนวคิดเหล่านี้ทั้งหมด ให้พิจารณาโครงสร้างของอะตอมเทลลูเรียมและคุณสมบัติบางประการ:

เนื่องจากอะตอมของ Te ที่ไม่ใช่โลหะ สามารถรับอิเล็กตรอนได้ 2 ตัวก่อนที่จะถึงระดับภายนอกและยอมให้อิเล็กตรอน "เกิน" 6 ตัวไป:

งาน 3.10.วาดโครงร่างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม Na, Rb, Cl, I, Si, Sn กำหนดคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ ซึ่งเป็นสูตรของสารประกอบที่ง่ายที่สุด (ที่มีออกซิเจนและไฮโดรเจน)

ข้อสรุปเชิงปฏิบัติ

1. มีเพียงเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่านั้นที่สามารถอยู่ในสองระดับสุดท้ายเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี

2. อะตอมของโลหะสามารถบริจาคเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้เท่านั้น (ทั้งหมดหรือหลายตัว) โดยยอมรับสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก

3. อะตอมของอโลหะสามารถรับอิเล็กตรอนได้ (มากถึง 8 ตัวที่หายไป) ในขณะที่ได้รับสถานะออกซิเดชันที่เป็นลบ และยอมให้เวเลนซ์อิเล็กตรอน (ทั้งหมดหรือหลายตัว) ในขณะที่พวกมันได้รับสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก

ให้เราเปรียบเทียบคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มย่อยหนึ่ง เช่น โซเดียมและรูบิเดียม:
นะ...3 ส 1 และ Rb...5 ส 1 .

โครงสร้างอะตอมของธาตุเหล่านี้มีอะไรเหมือนกัน? ที่ระดับด้านนอกของแต่ละอะตอม อิเล็กตรอนหนึ่งตัวจะเป็นโลหะที่แอคทีฟกิจกรรมของโลหะ

มีความเกี่ยวข้องกับความสามารถในการจ่ายอิเล็กตรอน ยิ่งอะตอมปล่อยอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่า คุณสมบัติทางโลหะก็จะยิ่งเด่นชัดมากขึ้นเท่านั้น

จากนี้ เราจะตอบคำถาม: ธาตุใด - Na หรือ Rb - ที่ให้อิเล็กตรอนชั้นนอกได้ง่ายขึ้น? ธาตุใดเป็นโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่า? เห็นได้ชัดว่ารูบิเดียมเพราะว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ห่างจากนิวเคลียส (และนิวเคลียสจับแน่นน้อยกว่า)

บทสรุป. ในกลุ่มย่อยหลักจากบนลงล่างคุณสมบัติของโลหะจะเพิ่มขึ้น, เพราะ รัศมีของอะตอมจะเพิ่มขึ้น และเวเลนซ์อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดเข้าสู่นิวเคลียสน้อยลง

ลองเปรียบเทียบคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VIIa: Cl...3 ส 2 3นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน 5 และฉัน...5 ส 2 5นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน 5 .

องค์ประกอบทางเคมีทั้งสองไม่ใช่โลหะเพราะว่า ขาดอิเล็กตรอนไปหนึ่งตัวเพื่อทำให้ระดับด้านนอกสมบูรณ์ อะตอมเหล่านี้จะดึงดูดอิเล็กตรอนที่หายไปอย่างแข็งขัน ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งอะตอมที่ไม่ใช่โลหะดึงดูดอิเล็กตรอนที่หายไปได้มากเท่าใด คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ (ความสามารถในการรับอิเล็กตรอน) ก็จะยิ่งแสดงออกมามากขึ้นเท่านั้น

แรงดึงดูดของอิเล็กตรอนเกิดจากอะไร?

เนื่องจากประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอม

นอกจากนี้ ยิ่งอิเล็กตรอนอยู่ใกล้นิวเคลียสมากเท่าใด แรงดึงดูดระหว่างกันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อโลหะก็จะยิ่งมีการเคลื่อนไหวมากขึ้นเท่านั้น

บทสรุป. คำถาม. ธาตุใดมีคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะเด่นชัดกว่า: คลอรีนหรือไอโอดีนคำตอบ: แน่นอนกับคลอรีนเพราะว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอนตั้งอยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากขึ้น

กิจกรรมของอโลหะในกลุ่มย่อยลดลงจากบนลงล่าง ส 2 3นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน, เพราะ รัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้น และนิวเคลียสจะดึงดูดอิเล็กตรอนที่หายไปได้ยากขึ้นเรื่อยๆ ส 2 5นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน 2 .

ลองเปรียบเทียบคุณสมบัติของซิลิคอนและดีบุก: Si...3

2 และ ส...5ระดับด้านนอกของอะตอมทั้งสองมีอิเล็กตรอนสี่ตัว อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบเหล่านี้ในตารางธาตุจะอยู่ที่ฝั่งตรงข้ามของเส้นที่เชื่อมระหว่างโบรอนและแอสทาทีน

ดังนั้น ซิลิคอนซึ่งมีสัญลักษณ์อยู่เหนือเส้น B–At จึงมีคุณสมบัติอโลหะที่เด่นชัดกว่า ในทางตรงกันข้าม ดีบุกซึ่งมีสัญลักษณ์อยู่ใต้เส้น B–At จะแสดงคุณสมบัติของโลหะที่แข็งแกร่งกว่า สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในอะตอมดีบุก เวเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัวจะถูกลบออกจากนิวเคลียส ดังนั้นการบวกอิเล็กตรอนสี่ตัวที่หายไปจึงเป็นเรื่องยาก ในเวลาเดียวกัน การปล่อยอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานที่ 5 เกิดขึ้นค่อนข้างง่าย สำหรับซิลิคอน กระบวนการทั้งสองเป็นไปได้ โดยกระบวนการแรก (การยอมรับอิเล็กตรอน) มีอำนาจเหนือกว่า

บทสรุปสำหรับบทที่ 3

คุณสมบัติคำอธิบายอัลกอริธึม
องค์ประกอบทางเคมีตามตำแหน่ง
ในตารางธาตุ

1. เขียนแผนภาพโครงสร้างของอะตอม เช่น

กำหนดองค์ประกอบของนิวเคลียสและการกระจายตัวของอิเล็กตรอนตามระดับพลังงานและระดับย่อย:

กำหนดจำนวนโปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอนทั้งหมดในอะตอม (ตามเลขอะตอมและมวลอะตอมสัมพัทธ์)

กำหนดจำนวนระดับพลังงาน (ตามจำนวนช่วงเวลา)

กำหนดจำนวนอิเล็กตรอนภายนอก (ตามประเภทของกลุ่มย่อยและหมายเลขกลุ่ม)

ระบุจำนวนอิเล็กตรอนในทุกระดับพลังงาน ยกเว้นระดับสุดท้าย

2. กำหนดจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน

3. พิจารณาว่าคุณสมบัติใด - โลหะหรืออโลหะ - เด่นชัดกว่าในองค์ประกอบทางเคมีที่กำหนด

4. กำหนดจำนวนอิเล็กตรอนที่กำหนด (รับ)

5. กำหนดสถานะออกซิเดชันสูงสุดและต่ำสุดขององค์ประกอบทางเคมี

6. จัดทำสูตรทางเคมีสำหรับสารประกอบที่ง่ายที่สุดที่มีออกซิเจนและไฮโดรเจนสำหรับสถานะออกซิเดชันเหล่านี้

7. กำหนดลักษณะของออกไซด์และสร้างสมการสำหรับปฏิกิริยาของมันกับน้ำ

8. สำหรับสารที่ระบุในย่อหน้าที่ 6 ให้สร้างสมการของปฏิกิริยาลักษณะเฉพาะ (ดูบทที่ 2)งาน 3.11.

ใช้รูปแบบข้างต้น สร้างคำอธิบายอะตอมของกำมะถัน ซีลีเนียม แคลเซียม และสตรอนเซียม รวมถึงคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้

ออกไซด์และไฮดรอกไซด์มีคุณสมบัติทั่วไปอะไรบ้าง?หากคุณทำแบบฝึกหัด 3.10 และ 3.11 เสร็จแล้วจะสังเกตได้ง่ายว่าไม่เพียง แต่อะตอมขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยเดียวกันเท่านั้น แต่สารประกอบของพวกมันยังมีคุณสมบัติทั่วไปและองค์ประกอบที่คล้ายกันอีกด้วย

กฎหมายเป็นระยะของ D.I.Mendeleev: คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีตลอดจนคุณสมบัติของสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ

ความหมายทางกายภาพของกฎหมายเป็นระยะ:

คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีจะถูกทำซ้ำเป็นระยะ ๆ เนื่องจากการกำหนดค่าของเวเลนซ์อิเล็กตรอน (การกระจายตัวของอิเล็กตรอนในระดับด้านนอกและระดับสุดท้าย) จะถูกทำซ้ำเป็นระยะ ดังนั้นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มย่อยเดียวกันจึงมีการกระจายของเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันตัวอย่างเช่น องค์ประกอบทางเคมีกลุ่มที่ 5 มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัว ในขณะเดียวกันในอะตอมเคมี องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก 2 – เวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมดอยู่ในระดับชั้นนอก: ... ns พี n.p.

3 ที่ไหน – หมายเลขงวดที่อะตอม งองค์ประกอบของกลุ่มย่อยรอง พี – 1)ง 3 องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักระดับชั้นนอกจะมีอิเล็กตรอนเพียง 1 หรือ 2 ตัวเท่านั้น ส่วนที่เหลือจะเข้ามา พี-ระดับย่อยของระดับก่อนภายนอก: ... (

2 ที่ไหนเขียนสูตรอิเล็กทรอนิกส์สั้นๆ สำหรับอะตอมขององค์ประกอบเคมีหมายเลข 35 และ 42 จากนั้นจึงเขียนการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมเหล่านี้ตามอัลกอริทึม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคำทำนายของคุณเป็นจริง

แบบฝึกหัดสำหรับบทที่ 3

1. กำหนดคำจำกัดความของแนวคิด "ช่วงเวลา" "กลุ่ม" "กลุ่มย่อย" องค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบขึ้นเป็นอะไรบ้าง: ก) ระยะเวลามีอะไรเหมือนกัน? ข) กลุ่ม; ค) กลุ่มย่อย?

2. ไอโซโทปคืออะไร? ไอโซโทปมีคุณสมบัติเหมือนกันทั้งทางกายภาพและเคมีอย่างไร ทำไม

3. กำหนดกฎเป็นระยะของ D.I. Mendeleev อธิบายความหมายทางกายภาพและยกตัวอย่างพร้อมตัวอย่าง

4. คุณสมบัติโลหะขององค์ประกอบทางเคมีคืออะไร? พวกเขาเปลี่ยนแปลงอย่างไรภายในกลุ่มและในช่วงเวลาหนึ่ง? ทำไม

5. คุณสมบัติอโลหะขององค์ประกอบทางเคมีมีอะไรบ้าง? พวกเขาเปลี่ยนแปลงอย่างไรภายในกลุ่มและในช่วงเวลาหนึ่ง? ทำไม

6. เขียนสูตรอิเล็กทรอนิกส์สั้น ๆ สำหรับองค์ประกอบทางเคมีหมายเลข 43, 51, 38 ยืนยันสมมติฐานของคุณโดยอธิบายโครงสร้างของอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้โดยใช้อัลกอริทึมข้างต้น

7. ระบุคุณสมบัติขององค์ประกอบเหล่านี้

ตามสูตรอิเล็กทรอนิกส์โดยย่อ สก) ...4

2 4p 1 ; ง 1 5ส 2 ;

ข) ...4 งค) ...3

5 4ส 1

กำหนดตำแหน่งขององค์ประกอบทางเคมีที่เกี่ยวข้องในตารางธาตุของ D.I. ตั้งชื่อองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้

ยืนยันสมมติฐานของคุณโดยอธิบายโครงสร้างของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ตามอัลกอริทึม ระบุคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้

ที่จะดำเนินต่อไป

2. โครงสร้างของเปลือกนิวเคลียสและอิเล็กตรอนของอะตอม

2.6. ระดับพลังงานและระดับย่อยลักษณะที่สำคัญที่สุดของสถานะของอิเล็กตรอนในอะตอมคือพลังงานของอิเล็กตรอนซึ่งตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัมจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง แต่ทันทีทันใดนั่นคือ สามารถรับเฉพาะค่าที่เฉพาะเจาะจงมากเท่านั้น ดังนั้นเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการมีอยู่ของระดับพลังงานในอะตอมได้

ระดับพลังงาน - ชุดของ AO ที่มีค่าพลังงานใกล้เคียงกันระดับพลังงานจะถูกกำหนดหมายเลขโดยใช้

หมายเลขควอนตัมหลัก nซึ่งสามารถรับได้เฉพาะค่าจำนวนเต็มบวกเท่านั้น (n = 1, 2, 3, ...) ยิ่งค่า n มากเท่าใด พลังงานของอิเล็กตรอนและระดับพลังงานนั้นก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น แต่ละอะตอมมีระดับพลังงานจำนวนอนันต์ ซึ่งบางส่วนมีอิเล็กตรอนอยู่ในสถานะพื้นของอะตอม และบางส่วนไม่มี (ระดับพลังงานเหล่านี้อยู่ในสถานะตื่นเต้นของอะตอม)

ชั้นอิเล็กทรอนิกส์

การรวมกันของชั้นอิเล็กทรอนิกส์ทำให้เกิดเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม

ภายในชั้นอิเล็กตรอนเดียวกัน อิเล็กตรอนอาจมีพลังงานแตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้นพวกมันจึงพูดอย่างนั้น ระดับพลังงานจะแบ่งออกเป็นระดับย่อยของพลังงาน(ชั้นย่อย) จำนวนระดับย่อยที่มีการแบ่งระดับพลังงานที่กำหนดจะเท่ากับจำนวนของจำนวนควอนตัมหลักของระดับพลังงาน:

N (ย่อย) = n (ระดับ) . (2.4)

ระดับย่อยแสดงโดยใช้ตัวเลขและตัวอักษร: ตัวเลขสอดคล้องกับจำนวนระดับพลังงาน (เลเยอร์อิเล็กทรอนิกส์) ตัวอักษรสอดคล้องกับลักษณะของ AO ที่สร้างระดับย่อย (s -, p -, d -, f -) ตัวอย่างเช่น: 2p -ระดับย่อย (2p -AO, 2p -อิเล็กตรอน)

ดังนั้นระดับพลังงานแรก (รูปที่ 2.5) ประกอบด้วยหนึ่งระดับย่อย (1s), ระดับที่สอง - จากสอง (2s และ 2p), ระดับที่สาม - จากสาม (3s, 3p และ 3d), ระดับที่สี่ของสี่ (4s, 4p, 4d และ 4f) เป็นต้น แต่ละระดับย่อยประกอบด้วยบริษัทร่วมหุ้นจำนวนหนึ่ง:

ยังไม่มีข้อความ(AO) = n2 (2.5)

ข้าว. 2.5.

แผนภาพระดับพลังงานและระดับย่อยสำหรับชั้นอิเล็กทรอนิกส์สามชั้นแรก

1. AO ของประเภท s มีอยู่ในทุกระดับพลังงาน, ประเภท p ปรากฏขึ้นโดยเริ่มจากระดับพลังงานที่สอง, ประเภท d - จากระดับที่สาม, ประเภท f - จากระดับพลังงานที่สี่ เป็นต้น

2. ที่ระดับพลังงานที่กำหนด สามารถมีได้หนึ่ง s-, สาม p-, ห้า d-, เจ็ด f-ออร์บิทัล

3. ยิ่งเลขควอนตัมหลักมากเท่าใด ขนาดของ JSC ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

เนื่องจากหนึ่ง AO ​​ไม่สามารถมีอิเล็กตรอนได้มากกว่าสองตัว จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมด (สูงสุด) ในระดับพลังงานที่กำหนดจะมากกว่าจำนวน AO 2 เท่าและเท่ากับ:

ยังไม่มีข้อความ (จ) = 2n 2 . (2.6)

ดังนั้น ที่ระดับพลังงานที่กำหนด จึงสามารถมีอิเล็กตรอนชนิด s ได้สูงสุด 2 ตัว อิเล็กตรอนชนิด p 6 ตัว และอิเล็กตรอนชนิด d 10 ตัว โดยรวมแล้วที่ระดับพลังงานแรกจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดคือ 2 ที่วินาที - 8 (2 s-type และ 6 p-type) ที่ที่สาม - 18 (2 s-type, 6 p-type และ 10 ชนิด d) สะดวกในการสรุปข้อสรุปเหล่านี้ในตาราง 2.2.

ตารางที่ 2.2

การเชื่อมต่อระหว่างเลขควอนตัมหลัก เลข e

เกิดอะไรขึ้นกับอะตอมของธาตุระหว่างปฏิกิริยาเคมี? คุณสมบัติขององค์ประกอบขึ้นอยู่กับอะไร? มีคำตอบเดียวสำหรับคำถามทั้งสองนี้: เหตุผลอยู่ที่โครงสร้างของระดับภายนอก ในบทความของเรา เราจะดูที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของโลหะและอโลหะ และค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของระดับภายนอกและ คุณสมบัติขององค์ประกอบ

เมื่อปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของรีเอเจนต์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไป การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นในโครงสร้างของเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม ในขณะที่นิวเคลียสของพวกมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ก่อนอื่น มาทำความรู้จักกับลักษณะของอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับอะตอมที่ไกลจากนิวเคลียสมากที่สุดกันก่อน อนุภาคที่มีประจุลบจะถูกจัดเรียงเป็นชั้นๆ ที่ระยะห่างจากนิวเคลียสและจากกันและกัน พื้นที่รอบนิวเคลียสซึ่งมีแนวโน้มที่จะพบอิเล็กตรอนมากที่สุดเรียกว่าออร์บิทัลของอิเล็กตรอน ประมาณ 90% ของเมฆอิเล็กตรอนที่มีประจุลบถูกควบแน่นอยู่ในนั้น อิเล็กตรอนในอะตอมแสดงคุณสมบัติของความเป็นคู่ โดยสามารถประพฤติตัวเป็นทั้งอนุภาคและคลื่นไปพร้อมๆ กัน

กฎสำหรับการเติมเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม

จำนวนระดับพลังงานที่อนุภาคตั้งอยู่จะเท่ากับจำนวนช่วงเวลาที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ องค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์บ่งบอกอะไร? ปรากฎว่าที่ระดับพลังงานภายนอกสำหรับองค์ประกอบ s- และ p กลุ่มย่อยหลักของช่วงเวลาเล็กและใหญ่สอดคล้องกับหมายเลขกลุ่ม ตัวอย่างเช่น อะตอมลิเธียมของกลุ่มแรกซึ่งมีสองชั้น มีอิเล็กตรอน 1 ตัวอยู่ในเปลือกนอก อะตอมซัลเฟอร์มีอิเล็กตรอนหกตัวที่ระดับพลังงานสุดท้ายเนื่องจากองค์ประกอบนั้นอยู่ในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่หก ฯลฯ หากเรากำลังพูดถึงองค์ประกอบ d ก็มีกฎต่อไปนี้สำหรับพวกมัน: จำนวนลบภายนอก อนุภาคมีค่าเท่ากับ 1 (สำหรับโครเมียมและทองแดง) หรือ 2 สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อประจุของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้น ระดับย่อย d ภายในจะถูกเติมเต็มในครั้งแรก และระดับพลังงานภายนอกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

เหตุใดคุณสมบัติขององค์ประกอบในช่วงเวลาสั้น ๆ จึงเปลี่ยนไป?

ช่วงที่ 1, 2, 3 และ 7 ถือว่าน้อย การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบอย่างราบรื่นเมื่อประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น ตั้งแต่โลหะแอคทีฟไปจนถึงก๊าซเฉื่อย อธิบายได้จากจำนวนอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้นทีละน้อยในระดับภายนอก องค์ประกอบแรกในช่วงเวลาดังกล่าวคือองค์ประกอบที่อะตอมมีอิเล็กตรอนเพียงหนึ่งหรือสองตัวที่สามารถกำจัดออกจากนิวเคลียสได้ง่าย ในกรณีนี้จะเกิดไอออนโลหะที่มีประจุบวกเกิดขึ้น

ธาตุแอมโฟเทอริก เช่น อะลูมิเนียมหรือสังกะสี เติมระดับพลังงานภายนอกด้วยอิเล็กตรอนจำนวนเล็กน้อย (1 สำหรับสังกะสี 3 สำหรับอะลูมิเนียม) ขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยาเคมี พวกเขาสามารถแสดงทั้งคุณสมบัติของโลหะและอโลหะ องค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะในช่วงเวลาสั้น ๆ จะมีอนุภาคลบ 4 ถึง 7 ตัวบนเปลือกนอกของอะตอมและทำให้มันสมบูรณ์จนถึงออคเต็ต เพื่อดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น ตัวอย่างเช่น อโลหะที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงสุด คือ ฟลูออรีน มีอิเล็กตรอน 7 ตัวในชั้นสุดท้าย และมักจะรับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวไม่เพียงแต่จากโลหะเท่านั้น แต่ยังมาจากองค์ประกอบอโลหะที่ทำงานด้วย เช่น ออกซิเจน คลอรีน ไนโตรเจน คาบเล็ก ๆ เช่นคาบใหญ่จะจบลงด้วยก๊าซเฉื่อย ซึ่งโมเลกุลเชิงเดี่ยวได้ทำให้ระดับพลังงานภายนอกสมบูรณ์จนถึง 8 อิเล็กตรอน

คุณสมบัติของโครงสร้างของอะตอมที่มีคาบยาว

แถวคู่ของคาบ 4, 5 และ 6 ประกอบด้วยองค์ประกอบที่มีเปลือกนอกบรรจุอิเล็กตรอนได้เพียงหนึ่งหรือสองตัวเท่านั้น ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ พวกมันเติมอิเล็กตรอนในระดับย่อย d- หรือ f ของชั้นสุดท้าย โดยปกติแล้วสิ่งเหล่านี้จะเป็นโลหะทั่วไป คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีเปลี่ยนแปลงช้ามาก แถวคี่ประกอบด้วยองค์ประกอบที่ระดับพลังงานภายนอกเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนตามรูปแบบต่อไปนี้: โลหะ - องค์ประกอบแอมโฟเทอริก - อโลหะ - ก๊าซเฉื่อย เราได้สังเกตเห็นการปรากฏของมันแล้วในช่วงเวลาเล็กๆ ทั้งหมด ตัวอย่างเช่นในแถวคี่ของช่วงที่ 4 ทองแดงเป็นโลหะ สังกะสีเป็นแอมโฟเทอริก จากนั้นจากแกลเลียมถึงโบรมีนมีคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะเพิ่มขึ้น คาบนี้ลงท้ายด้วยคริปทอน ซึ่งเป็นอะตอมที่มีเปลือกอิเล็กตรอนที่สมบูรณ์

จะอธิบายการแบ่งองค์ประกอบออกเป็นกลุ่มได้อย่างไร?

แต่ละกลุ่ม - และมีแปดกลุ่มในรูปแบบย่อของตาราง - ยังแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยที่เรียกว่ากลุ่มหลักและกลุ่มรอง การจำแนกประเภทนี้สะท้อนถึงตำแหน่งที่แตกต่างกันของอิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอกของอะตอมขององค์ประกอบ ปรากฎว่าสำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก เช่น ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม และซีเซียม อิเล็กตรอนตัวสุดท้ายจะอยู่ที่ระดับย่อย s องค์ประกอบกลุ่ม 7 ของกลุ่มย่อยหลัก (ฮาโลเจน) เติมระดับย่อย p ด้วยอนุภาคลบ

สำหรับตัวแทนของกลุ่มย่อยด้านข้าง เช่น โครเมียม การเติมอิเล็กตรอนในระดับย่อย d จะเป็นเรื่องปกติ และสำหรับองค์ประกอบที่รวมอยู่ในตระกูล การสะสมของประจุลบจะเกิดขึ้นที่ระดับย่อย f ของระดับพลังงานสุดท้าย ยิ่งไปกว่านั้น ตามกฎแล้วหมายเลขกลุ่มยังเกิดขึ้นพร้อมกับจำนวนอิเล็กตรอนที่สามารถสร้างพันธะเคมีได้

ในบทความของเรา เราพบว่าโครงสร้างระดับพลังงานภายนอกของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีมีโครงสร้างแบบใด และกำหนดบทบาทของพวกเขาในปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอม

วันนี้เราจะมาพูดถึงระดับพลังงานของอะตอมเมื่อใดที่บุคคลพบแนวคิดนี้ และนำไปใช้ที่ไหน

ฟิสิกส์ของโรงเรียน

ผู้คนได้พบกับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติเป็นครั้งแรกในโรงเรียน และหากในปีที่ 7 ของการศึกษา เด็ก ๆ ยังพบว่าความรู้ใหม่ทางชีววิทยาและเคมีน่าสนใจอยู่ โรงเรียนมัธยมปลาย พวกเขาก็เริ่มกลัวพวกเขา เมื่อถึงจุดเปลี่ยนของฟิสิกส์ปรมาณูบทเรียนในสาขาวิชานี้สร้างแรงบันดาลใจให้กับความรังเกียจสำหรับงานที่เข้าใจยากเท่านั้น อย่างไรก็ตามเป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การจดจำว่าการค้นพบทั้งหมดที่ตอนนี้กลายเป็นวิชาในโรงเรียนที่น่าเบื่อนั้นมีประวัติที่ไม่สำคัญและมีแอปพลิเคชั่นที่มีประโยชน์มากมาย การค้นหาว่าโลกทำงานอย่างไรก็เหมือนกับการเปิดกล่องที่มีสิ่งที่น่าสนใจอยู่ข้างใน คุณมักจะอยากค้นหาช่องลับและค้นพบสมบัติอื่นที่นั่นอยู่เสมอ วันนี้เราจะมาพูดถึงฟิสิกส์พื้นฐานประการหนึ่ง นั่นคือโครงสร้างของสสาร

แบ่งแยกไม่ได้ ประกอบ ควอนตัม

จากภาษากรีกโบราณคำว่า "อะตอม" แปลว่า "แบ่งแยกไม่ได้และเล็กที่สุด" ความคิดนี้เป็นผลมาจากประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ ชาวกรีกและอินเดียโบราณบางคนเชื่อว่าทุกสิ่งในโลกประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ

ในประวัติศาสตร์สมัยใหม่ การวิจัยทางกายภาพดำเนินการก่อนหน้านี้มาก นักวิชาการในศตวรรษที่ 17 และ 18 ทำงานเพื่อเพิ่มอำนาจทางการทหารของประเทศ กษัตริย์ หรือดยุคเป็นหลัก และเพื่อที่จะสร้างวัตถุระเบิดและดินปืน จำเป็นต้องเข้าใจว่าประกอบด้วยอะไรบ้าง ส่งผลให้ผู้วิจัยพบว่าองค์ประกอบบางอย่างไม่สามารถแยกออกจากกันเกินระดับหนึ่งได้ ซึ่งหมายความว่ามีคุณสมบัติทางเคมีที่มีพาหะน้อยที่สุด

แต่พวกเขาคิดผิด อะตอมกลายเป็นอนุภาคประกอบ และความสามารถในการเปลี่ยนแปลงของมันคือควอนตัมในธรรมชาติ สิ่งนี้เห็นได้จากการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานของอะตอมด้วย

บวกและลบ

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์เข้ามาใกล้เพื่อศึกษาอนุภาคที่เล็กที่สุดของสสาร ตัวอย่างเช่น เห็นได้ชัดว่าอะตอมประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีประจุบวกและประจุลบ แต่ยังไม่ทราบแน่ชัด ตำแหน่ง ปฏิสัมพันธ์ และอัตราส่วนน้ำหนักขององค์ประกอบต่างๆ ยังคงเป็นปริศนา

รัทเทอร์ฟอร์ดทำการทดลองเกี่ยวกับการกระเจิงของอนุภาคอัลฟาบางๆ เขาพบว่าใจกลางอะตอมมีองค์ประกอบเชิงบวกจำนวนมาก และองค์ประกอบเชิงลบที่เบามากอยู่ที่ขอบ ซึ่งหมายความว่าพาหะของประจุต่างกันนั้นเป็นอนุภาคที่ไม่เหมือนกัน สิ่งนี้อธิบายประจุของอะตอม: สามารถเพิ่มองค์ประกอบเข้าไปหรือถอดองค์ประกอบหนึ่งออกได้ ความสมดุลที่รักษาความเป็นกลางของทั้งระบบถูกรบกวน และอะตอมได้รับประจุ

อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน

ต่อมาปรากฎว่าอนุภาคลบแสงคืออิเล็กตรอนและนิวเคลียสบวกหนักประกอบด้วยนิวคลีออนสองประเภท (โปรตอนและนิวตรอน) โปรตอนแตกต่างจากนิวตรอนเพียงตรงที่โปรตอนมีประจุบวกและหนัก ในขณะที่โปรตอนมีมวลเท่านั้น การเปลี่ยนองค์ประกอบและประจุของนิวเคลียสเป็นเรื่องยาก เนื่องจากต้องใช้พลังงานในปริมาณที่เหลือเชื่อ แต่อะตอมจะถูกแบ่งโดยอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่ามาก มีอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวิตีมากกว่าที่เต็มใจที่จะ "เอา" อิเล็กตรอนออกไปมากกว่า และมีอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีน้อยกว่าที่มีแนวโน้มที่จะ "ยอมแพ้" มากกว่า นี่คือวิธีที่ประจุของอะตอมเกิดขึ้น: ถ้ามีอิเล็กตรอนมากเกินไป มันก็จะเป็นลบ และถ้ามีการขาดมันก็เป็นบวก

อายุยืนยาวของจักรวาล

แต่โครงสร้างอะตอมนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวย ตามหลักฟิสิกส์คลาสสิกที่แพร่หลายในสมัยนั้น อิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสอยู่ตลอดเวลา ควรปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากกระบวนการนี้หมายถึงการสูญเสียพลังงาน อนุภาคเชิงลบทั้งหมดก็จะสูญเสียความเร็วและตกลงสู่แกนกลางในไม่ช้า อย่างไรก็ตาม จักรวาลดำรงอยู่มาเป็นเวลานานมากแล้ว และภัยพิบัติทั่วโลกยังไม่เกิดขึ้น ความขัดแย้งของสสารที่เก่าเกินไปกำลังก่อตัวขึ้น

สมมุติฐานของบอร์

สมมุติฐานของ Bohr สามารถอธิบายความคลาดเคลื่อนได้ จากนั้นสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงข้อความที่กระโดดไปสู่สิ่งที่ไม่รู้ ซึ่งไม่ได้รับการสนับสนุนจากการคำนวณหรือทฤษฎี ตามสมมุติฐาน มีระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม แต่ละอนุภาคที่มีประจุลบสามารถอยู่ในระดับเหล่านี้เท่านั้น การเปลี่ยนแปลงระหว่างออร์บิทัล (ตามที่เรียกว่าระดับ) ทำได้โดยการกระโดดซึ่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าควอนตัมจะถูกปล่อยหรือดูดซับ

การค้นพบควอนตัมของพลังค์ภายหลังได้อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนนี้ในภายหลัง

แสงและอะตอม

ปริมาณพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างระดับพลังงานของอะตอม ยิ่งอยู่ห่างจากกันมากเท่าใด ควอนตัมที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ดังที่คุณทราบ แสงคือควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนในอะตอมเคลื่อนที่จากระดับบนลงสู่ระดับล่าง มันจะสร้างแสงขึ้นมา ในกรณีนี้ จะใช้กฎตรงกันข้ามเช่นกัน เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตกใส่วัตถุ มันจะกระตุ้นอิเล็กตรอน และพวกมันจะเคลื่อนไปยังวงโคจรที่สูงขึ้น

นอกจากนี้ ระดับพลังงานของอะตอมยังขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีแต่ละประเภทอีกด้วย รูปแบบของระยะห่างระหว่างออร์บิทัลจะแตกต่างกันไปตามไฮโดรเจนและทองคำ ทังสเตนและทองแดง โบรมีนและซัลเฟอร์ ดังนั้นการวิเคราะห์สเปกตรัมการแผ่รังสีของวัตถุใด ๆ (รวมถึงดาวฤกษ์) จะกำหนดได้อย่างชัดเจนว่ามีสสารใดบ้างและในปริมาณใด

วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายอย่างไม่น่าเชื่อ ใช้การวิเคราะห์สเปกตรัม:

• ในอาชญวิทยา;
• ในการควบคุมคุณภาพอาหารและน้ำ
• ในการผลิตสินค้า
• ในการสร้างวัสดุใหม่
• ในการปรับปรุงเทคโนโลยี
• ในการทดลองทางวิทยาศาสตร์
• ในการศึกษาดวงดาว

รายการนี้แสดงให้เห็นคร่าวๆ ว่าการค้นพบระดับอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอมนั้นมีประโยชน์เพียงใด ระดับอิเล็กทรอนิกส์นั้นยากที่สุดและใหญ่ที่สุด มีระดับการสั่นสะเทือนที่ละเอียดยิ่งขึ้นและระดับการหมุนที่ละเอียดยิ่งขึ้น แต่เกี่ยวข้องกับสารประกอบเชิงซ้อนเท่านั้น - โมเลกุลและของแข็ง

ต้องบอกว่ายังไม่มีการศึกษาโครงสร้างของนิวเคลียสอย่างครบถ้วน ตัวอย่างเช่น ไม่มีคำตอบสำหรับคำถามที่ว่าเหตุใดโปรตอนจำนวนหนึ่งจึงสอดคล้องกับจำนวนนิวตรอนนั้นทุกประการ นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่านิวเคลียสของอะตอมยังมีระดับอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายคลึงกันด้วย อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์