โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ฉ. โครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม

สารเคมีเป็นสิ่งที่ทำให้โลกรอบตัวเรา

คุณสมบัติของสารเคมีแต่ละชนิดแบ่งออกเป็นสองประเภท: เหล่านี้เป็นสารเคมีซึ่งแสดงลักษณะของความสามารถในการสร้างสารอื่น ๆ และทางกายภาพซึ่งสังเกตได้อย่างเป็นกลางและสามารถแยกออกจาก การเปลี่ยนแปลงทางเคมี. ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติทางกายภาพของสารคือของมัน สถานะของการรวมตัว(ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ), การนำความร้อน, ความจุความร้อน, ความสามารถในการละลายใน สภาพแวดล้อมต่างๆ(น้ำ แอลกอฮอล์ ฯลฯ) ความหนาแน่น สี รสชาติ ฯลฯ

การเปลี่ยนแปลงของบางคน สารเคมีเข้าไปในสารอื่น ๆ เรียกว่าปรากฏการณ์ทางเคมีหรือปฏิกิริยาเคมี ควรสังเกตว่ายังมีปรากฏการณ์ทางกายภาพซึ่งเห็นได้ชัดว่ามีการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง คุณสมบัติทางกายภาพสารโดยไม่เปลี่ยนเป็นสารอื่น ถึง ปรากฏการณ์ทางกายภาพตัวอย่างเช่น รวมถึงการละลายของน้ำแข็ง การแช่แข็งหรือการระเหยของน้ำ เป็นต้น

เกี่ยวกับความจริงที่ว่าในกระบวนการใด ๆ มี ปรากฏการณ์ทางเคมีเราสามารถสรุปได้โดยการสังเกต ลักษณะเฉพาะ ปฏิกริยาเคมีเช่น การเปลี่ยนสี การตกตะกอน การวิวัฒนาการของก๊าซ ความร้อน และ/หรือ การวิวัฒนาการของแสง

ตัวอย่างเช่น ข้อสรุปเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีสามารถทำได้โดยการสังเกต:

การเกิดตะกอนเมื่อน้ำเดือด เรียกว่า ตะกรันในชีวิตประจำวัน

การปล่อยความร้อนและแสงระหว่างการเผาไหม้ของไฟ

การเปลี่ยนสีของแอปเปิ้ลสดในอากาศ

การเกิดฟองแก๊สระหว่างการหมักแป้ง เป็นต้น

อนุภาคที่เล็กที่สุดของสสารซึ่งในกระบวนการของปฏิกิริยาเคมีแทบไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลง แต่เชื่อมต่อกันในรูปแบบใหม่เท่านั้นเรียกว่าอะตอม

ความคิดเกี่ยวกับการมีอยู่ของหน่วยสสารดังกล่าวเกิดขึ้น กรีกโบราณในความคิดของนักปรัชญาโบราณซึ่งอธิบายถึงที่มาของคำว่า "อะตอม" เนื่องจาก "อะตอม" แปลตามตัวอักษรจากภาษากรีกแปลว่า "แบ่งแยกไม่ได้"

อย่างไรก็ตาม ตรงกันข้ามกับแนวคิดของนักปรัชญาชาวกรีกโบราณ อะตอมไม่ใช่สสารขั้นต่ำสุดแน่นอน นั่นคือ ตัวเองมีโครงสร้างที่ซับซ้อน

แต่ละอะตอมประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่าอนุภาคของอะตอม - โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน ซึ่งแสดงตามลำดับด้วยสัญลักษณ์ p + , n o และ e - . ตัวยกในสัญกรณ์ที่ใช้ระบุว่าโปรตอนมีหน่วย ประจุบวก, อิเล็กตรอนเดี่ยว ประจุลบและนิวตรอนไม่มีประจุ

สำหรับโครงสร้างเชิงคุณภาพของอะตอม แต่ละอะตอมมีโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียสที่เรียกว่า ซึ่งอิเล็กตรอนเหล่านั้นก่อตัวเป็นเปลือกอิเล็กตรอน

โปรตอนและนิวตรอนมีมวลเท่ากัน กล่าวคือ m p ≈ m n และมวลอิเล็กตรอนนั้นน้อยกว่ามวลของแต่ละพวกมันเกือบ 2,000 เท่านั่นคือ m p / m e ≈ m n / m e ≈ 2000

เนื่องจากคุณสมบัติพื้นฐานของอะตอมคือความเป็นกลางทางไฟฟ้า และประจุของอิเล็กตรอน 1 ตัวเท่ากับประจุของโปรตอน 1 ตัว จึงสรุปได้ว่าจำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมใดๆ เท่ากับจำนวนโปรตอน

ตัวอย่างเช่น ตารางด้านล่างแสดงองค์ประกอบที่เป็นไปได้ของอะตอม:

ประเภทของอะตอมที่มีประจุนิวเคลียร์เท่ากัน เช่น กับ หมายเลขเดียวกันโปรตอนในนิวเคลียสเรียกว่าองค์ประกอบทางเคมี จากตารางด้านบน เราสามารถสรุปได้ว่าอะตอม 1 และอะตอม 2 เป็นองค์ประกอบทางเคมีหนึ่ง และอะตอม 3 และอะตอม 4 เป็นองค์ประกอบทางเคมีอื่น

องค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดมีชื่อและสัญลักษณ์เฉพาะของตนเอง ซึ่งอ่านได้ในลักษณะที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบทางเคมีที่ง่ายที่สุด อะตอมซึ่งมีโปรตอนเพียงตัวเดียวในนิวเคลียส มีชื่อว่า "ไฮโดรเจน" และแสดงด้วยสัญลักษณ์ "H" ซึ่งอ่านว่า "เถ้า" และองค์ประกอบทางเคมี ด้วยประจุนิวเคลียร์ +7 (เช่น มี 7 โปรตอน) - "ไนโตรเจน" มีสัญลักษณ์ "N" ซึ่งอ่านว่า "en"

ดังที่คุณเห็นจากตารางด้านบน อะตอมของหนึ่ง องค์ประกอบทางเคมีอาจแตกต่างกันในจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียส

อะตอมของธาตุเคมีชนิดเดียวกันแต่มี จำนวนที่แตกต่างกันนิวตรอนและเป็นผลให้มวลเรียกว่าไอโซโทป

ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบทางเคมีไฮโดรเจนมีสามไอโซโทป - 1 H, 2 H และ 3 H ดัชนี 1, 2 และ 3 เหนือสัญลักษณ์ H หมายถึงจำนวนนิวตรอนและโปรตอนทั้งหมด เหล่านั้น. เมื่อรู้ว่าไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีซึ่งมีลักษณะเด่นคือมีโปรตอนหนึ่งตัวในนิวเคลียสของอะตอม เราสามารถสรุปได้ว่าไม่มีนิวตรอนเลยในไอโซโทป 1 H (1-1 = 0) ใน ไอโซโทป 2 H - 1 นิวตรอน (2-1=1) และในไอโซโทป 3 H - 2 นิวตรอน (3-1=2) เนื่องจากดังที่กล่าวไปแล้ว นิวตรอนและโปรตอนมีมวลเท่ากัน และมวลของอิเล็กตรอนนั้นถือว่าเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับพวกมัน นั่นหมายความว่าไอโซโทป 2 H หนักเกือบสองเท่าของไอโซโทป 1 H และไอโซโทป 3 H ไอโซโทปหนักเป็นสามเท่า . ในการเชื่อมโยงกับการแพร่กระจายจำนวนมากในมวลของไอโซโทปไฮโดรเจน ไอโซโทป 2 H และ 3 H ถูกกำหนดแม้กระทั่งชื่อและสัญลักษณ์แยกต่างหาก ซึ่งไม่ปกติสำหรับองค์ประกอบทางเคมีอื่นใด ไอโซโทป 2 H มีชื่อว่าดิวทีเรียมและให้สัญลักษณ์ D และไอโซโทป 3 H มีชื่อว่าไอโซโทปและให้สัญลักษณ์ T

หากเราถือว่ามวลของโปรตอนและนิวตรอนเป็นเอกภาพ และละเลยมวลของอิเล็กตรอน ที่จริงแล้ว ดัชนีด้านซ้ายบน นอกเหนือจากจำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดในอะตอม สามารถพิจารณามวลของมันได้ และ จึงเรียกดัชนีนี้ว่า เลขมวลและแสดงด้วยสัญลักษณ์ A เนื่องจากโปรตอนมีหน้าที่รับผิดชอบต่อประจุของนิวเคลียสของอะตอมใด ๆ และประจุของโปรตอนแต่ละตัวจะถือว่ามีเงื่อนไขเป็น +1 จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสจึงเรียกว่าจำนวนประจุ (Z ). แสดงจำนวนนิวตรอนในอะตอมด้วยตัวอักษร N ในทางคณิตศาสตร์ ความสัมพันธ์ระหว่างเลขมวล เลขประจุ และจำนวนนิวตรอนแสดงได้ดังนี้

ตาม ความคิดที่ทันสมัยอิเล็กตรอนมีลักษณะเป็นคลื่นคู่ (อนุภาค-คลื่น) มีคุณสมบัติเป็นทั้งอนุภาคและคลื่น เช่นเดียวกับอนุภาค อิเล็กตรอนมีมวลและประจุไฟฟ้า แต่ในขณะเดียวกัน การไหลของอิเล็กตรอนก็เหมือนกับคลื่น มีลักษณะเด่นคือความสามารถในการเลี้ยวเบน

เพื่ออธิบายสถานะของอิเล็กตรอนในอะตอม จะใช้การแทนค่า กลศาสตร์ควอนตัมตามที่อิเล็กตรอนไม่มีวิถีการเคลื่อนที่เฉพาะและสามารถอยู่ที่จุดใดก็ได้ในอวกาศ แต่มีความน่าจะเป็นต่างกัน

พื้นที่ของอวกาศรอบนิวเคลียสที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากที่สุดเรียกว่าออร์บิทัลของอะตอม

ออร์บิทัลของอะตอมสามารถมีได้ แบบฟอร์มต่างๆขนาดและทิศทาง ออร์บิทัลของอะตอมเรียกอีกอย่างว่าเมฆอิเล็กตรอน

ในทางกราฟิก หนึ่งออร์บิทัลของอะตอมมักจะแสดงเป็นเซลล์สี่เหลี่ยม:

กลศาสตร์ควอนตัมมีความซับซ้อนอย่างมาก เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ดังนั้นภายใน หลักสูตรของโรงเรียนเคมี จะพิจารณาเฉพาะผลของทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมเท่านั้น

จากผลที่ตามมาเหล่านี้ ออร์บิทัลของอะตอมและอิเล็กตรอนที่อยู่บนนั้นจะมีลักษณะสมบูรณ์ด้วยเลขควอนตัม 4 ตัว

หมายเลขควอนตัมหลัก - n - กำหนดพลังงานทั้งหมดของอิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่กำหนด ช่วงของค่าของเลขควอนตัมหลักคือทั้งหมด จำนวนเต็ม, เช่น. n = 1,2,3,4, 5 เป็นต้น
หมายเลขควอนตัมวงโคจร - l - แสดงลักษณะรูปร่างของวงโคจรของอะตอมและสามารถใช้ค่าจำนวนเต็มใด ๆ จาก 0 ถึง n-1 โดยที่ n เรียกคืนเป็นหมายเลขควอนตัมหลัก

วงโคจรที่มีค่า l = 0 เรียกว่า ส-วงโคจร. s-orbitals เป็นทรงกลมและไม่มีทิศทางในอวกาศ:

วงโคจรที่มีค่า l = 1 เรียกว่า หน้า-วงโคจร. ออร์บิทัลเหล่านี้มีรูปร่างเป็นเลขแปดสามมิติ นั่นคือ รูปร่างที่ได้จากการหมุนแปดรอบแกนสมมาตรและภายนอกคล้ายกับดัมเบล:

วงโคจรที่มีค่า l = 2 เรียกว่า ง-วงโคจร, และด้วย ล. = 3 – ฉ-วงโคจร. โครงสร้างของพวกเขาซับซ้อนกว่ามาก

3) หมายเลขควอนตัมแม่เหล็ก - ม.ล. - กำหนดทิศทางเชิงพื้นที่ของวงโคจรของอะตอมเฉพาะและแสดงการฉายภาพ โมเมนตัมของวงโคจรโมเมนตัมต่อทิศทาง สนามแม่เหล็ก. หมายเลขควอนตัมแม่เหล็ก m l สอดคล้องกับทิศทางของวงโคจรที่สัมพันธ์กับทิศทางของเวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็กภายนอกและสามารถรับค่าจำนวนเต็มจาก –l ถึง +l รวมถึง 0 เช่น ทั้งหมดค่าที่เป็นไปได้คือ (2l+1) ตัวอย่างเช่น ด้วย l = 0 m l = 0 (หนึ่งค่า) โดย l = 1 m l = -1, 0, +1 (สามค่า) โดย l = 2 m l = -2, -1, 0, + 1 , +2 (ห้าค่าของเลขควอนตัมแม่เหล็ก) เป็นต้น

ตัวอย่างเช่น p-orbitals เช่น วงโคจรที่มีหมายเลขควอนตัมวงโคจร l = 1 ซึ่งมีรูปร่างเป็น "แปดสามมิติ" สอดคล้องกับค่าสามค่าของหมายเลขควอนตัมแม่เหล็ก (-1, 0, +1) ซึ่งจะสอดคล้องกัน ถึงสามทิศทางในอวกาศที่ตั้งฉากกัน

4) หมายเลขควอนตัมสปิน (หรือเพียงแค่หมุน) - m s - สามารถพิจารณาอย่างมีเงื่อนไขว่ารับผิดชอบทิศทางการหมุนของอิเล็กตรอนในอะตอม มันสามารถรับค่าได้ อิเล็กตรอนที่มีสปินต่างกันจะแสดงด้วยลูกศรแนวตั้งที่ชี้เข้า ด้านที่แตกต่างกัน: ↓ และ .

ชุดของออร์บิทัลทั้งหมดในอะตอมที่มีค่าเลขควอนตัมหลักเท่ากันเรียกว่า ระดับพลังงาน หรือ เปลือกอิเล็กตรอน. ตามอำเภอใจ ระดับพลังงานด้วยจำนวน n บางตัวประกอบด้วย n 2 ออร์บิทัล

ชุดของออร์บิทัลที่มีค่าเท่ากันของเลขควอนตัมหลักและเลขควอนตัมของออร์บิทัลคือระดับพลังงานย่อย

ระดับพลังงานแต่ละระดับ ซึ่งสอดคล้องกับเลขควอนตัมหลัก n มีระดับย่อย n ระดับ ในทางกลับกัน แต่ละระดับย่อยของพลังงานที่มีเลขควอนตัมของวงโคจร l จะประกอบด้วยวงโคจร (2l+1) ดังนั้น s-sublayer ประกอบด้วย s-orbital หนึ่งอัน, p-sublayer - สาม p-orbitals, d-sublayer - ห้า d-orbitals และ f-sublayer - เจ็ด f-orbitals เนื่องจากดังที่ได้กล่าวไปแล้ว หนึ่งวงโคจรของอะตอมมักจะแสดงแทนด้วยหนึ่ง เซลล์สี่เหลี่ยมจากนั้นระดับย่อย s-, p-, d- และ f สามารถแสดงในเชิงกราฟิกได้ดังนี้:

แต่ละวงโคจรสอดคล้องกับชุดสามชุดที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด เลขควอนตัม n, ล. และ ม.ล.

การกระจายของอิเล็กตรอนในออร์บิทัลเรียกว่าการจัดเรียงอิเล็กตรอน

การเติมออร์บิทัลของอะตอมด้วยอิเล็กตรอนเกิดขึ้นตามเงื่อนไขสามประการ:

หลักการของพลังงานขั้นต่ำ: อิเล็กตรอนจะเติมออร์บิทัลโดยเริ่มจากระดับพลังงานย่อยที่ต่ำที่สุด ลำดับของระดับย่อยตามลำดับของพลังงานที่เพิ่มขึ้นมีดังนี้: 1 วินาที<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

เพื่อให้ง่ายต่อการจดจำลำดับของการกรอกระดับย่อยทางอิเล็กทรอนิกส์ ภาพประกอบกราฟิกต่อไปนี้สะดวกมาก:

หลักการของเพาลี: แต่ละออร์บิทัลสามารถมีอิเล็กตรอนได้สูงสุดสองตัว

หากมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในออร์บิทัล จะเรียกว่าไม่มีการจับคู่ และหากมีอิเล็กตรอนสองตัวจะเรียกว่าคู่อิเล็กตรอน

กฎของ Hund: สถานะที่เสถียรที่สุดของอะตอมคือสถานะที่ภายในหนึ่งระดับย่อย อะตอมมีจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่เข้าคู่มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ สถานะที่เสถียรที่สุดของอะตอมนี้เรียกว่าสถานะพื้น

ในความเป็นจริง ข้างต้นหมายความว่า ตัวอย่างเช่น การจัดวางอิเล็กตรอนตัวที่ 1, 2, 3 และ 4 บนออร์บิทัลสามวงของ p-sublevel จะดำเนินการดังนี้:

การเติมออร์บิทัลของอะตอมจากไฮโดรเจนซึ่งมีจำนวนประจุ 1 เป็นคริปทอน (Kr) ด้วยจำนวนประจุ 36 จะดำเนินการดังนี้:

การแสดงลำดับการเติมออร์บิทัลของอะตอมที่คล้ายกันเรียกว่าแผนภาพพลังงาน คุณสามารถเขียนสูตรอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่า (การกำหนดค่า) ตามไดอะแกรมอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบแต่ละรายการ ตัวอย่างเช่น ธาตุที่มีโปรตอน 15 ตัว และเป็นผลให้อิเล็กตรอน 15 ตัว เช่น ฟอสฟอรัส (P) จะมีแผนภาพพลังงานดังนี้

เมื่อแปลเป็นสูตรอิเล็กทรอนิกส์ อะตอมของฟอสฟอรัสจะอยู่ในรูปแบบ:

15 จุด = 1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 3

ตัวเลขขนาดปกติทางด้านซ้ายของสัญลักษณ์ระดับย่อยจะแสดงจำนวนของระดับพลังงาน และตัวยกทางด้านขวาของสัญลักษณ์ระดับย่อยจะแสดงจำนวนอิเล็กตรอนในระดับย่อยที่เกี่ยวข้อง

ด้านล่างนี้เป็นสูตรอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบ 36 รายการแรกของ D.I. เมนเดเลเยฟ.

ระยะเวลา	รายการเลขที่	เครื่องหมาย	ชื่อ	สูตรอิเล็กทรอนิกส์
ฉัน	1	ชม	ไฮโดรเจน	1 วินาที 1
ฉัน	2	เขา	ฮีเลียม	1s2
ครั้งที่สอง	3	หลี่	ลิเธียม	1s2 2s1
	4	เป็น	เบริลเลียม	1s2 2s2
	5	ข	โบรอน	1s 2 2s 2 2p 1
	6	ค	คาร์บอน	1s 2 2s 2 2p 2
	7	เอ็น	ไนโตรเจน	1s 2 2s 2 2p 3
	8	อ	ออกซิเจน	1s 2 2s 2 2p 4
	9	ฉ	ฟลูออรีน	1s 2 2s 2 2p 5
	10	เน่	นีออน	1s 2 2s 2 2p 6
สาม	11	นา	โซเดียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 1
	12	มก	แมกนีเซียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2
	13	อัล	อลูมิเนียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 1
	14	ศรี	ซิลิคอน	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 2
	15	พี	ฟอสฟอรัส	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 3
	16	ส	กำมะถัน	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 4
	17	คล	คลอรีน	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 5
	18	อาร์	อาร์กอน	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6
IV	19	เค	โพแทสเซียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 1
	20	แคลิฟอร์เนีย	แคลเซียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2
	21	วท	สแกนเดียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 1
	22	Ti	ไทเทเนียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 2
	23	วี	วานาเดียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 3
	24	Cr	โครเมียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 1 3d 5 สบน งระดับย่อย
	25	ล้าน	แมงกานีส	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 5
	26	เฟ	เหล็ก	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 6
	27	ร่วม	โคบอลต์	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 7
	28	พรรณี	นิกเกิล	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 8
	29	ลูกบาศ์ก	ทองแดง	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 1 3d 10 สบน งระดับย่อย
	30	สังกะสี	สังกะสี	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 10
	31	กา	แกลเลียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 10 4 จุด 1
	32	จ	เจอร์เมเนียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 10 4 จุด 2
	33	เนื่องจาก	สารหนู	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 10 4 จุด 3
	34	เซ	ซีลีเนียม	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 10 4 จุด 4
	35	บร	โบรมีน	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 10 4 จุด 5
	36	kr	คริปทอน	1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 6 3 วินาที 2 3 จุด 6 4 วินาที 2 3d 10 4 จุด 6

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ในสถานะพื้น อิเล็กตรอนในออร์บิทัลของอะตอมจะถูกจัดเรียงตามหลักการของพลังงานน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม เมื่อมี p-orbitals ที่ว่างเปล่าในสถานะพื้นของอะตอม บ่อยครั้ง เมื่อมีการให้พลังงานส่วนเกินแก่มัน อะตอมสามารถถ่ายโอนไปยังสถานะที่เรียกว่ากระตุ้นได้ ตัวอย่างเช่น อะตอมของโบรอนในสถานะพื้นมีการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์และแผนภาพพลังงานในรูปแบบต่อไปนี้:

5 B = 1 วินาที 2 2 วินาที 2 2 จุด 1

และอยู่ในสถานะตื่นเต้น (*) เช่น เมื่อให้พลังงานแก่อะตอมโบรอน การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์และแผนภาพพลังงานจะมีลักษณะดังนี้:

5 B* = 1 วินาที 2 2 วินาที 1 2 จุด 2

องค์ประกอบทางเคมีแบ่งออกเป็น s, p, d หรือ f ขึ้นอยู่กับระดับย่อยในอะตอม

การหาองค์ประกอบ s, p, d และ f ในตาราง D.I. เมนเดเลเยฟ:

องค์ประกอบ s มี s-sublevel สุดท้ายที่จะเติม องค์ประกอบเหล่านี้รวมถึงองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก (ด้านซ้ายในเซลล์ตาราง) ของกลุ่ม I และ II
สำหรับองค์ประกอบ p ระดับย่อย p จะถูกเติม องค์ประกอบ p รวมถึงหกองค์ประกอบสุดท้ายของแต่ละช่วงเวลา ยกเว้นองค์ประกอบที่หนึ่งและเจ็ด เช่นเดียวกับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม III-VIII
องค์ประกอบ d อยู่ระหว่างองค์ประกอบ s และ p ในคาบขนาดใหญ่
องค์ประกอบ f เรียกว่าแลนทาไนด์และแอกทิไนด์ พวกเขาวางไว้ที่ด้านล่างของตารางโดย D.I. เมนเดเลเยฟ.

ระบบธาตุ Mendeleev เป็นระยะ โครงสร้างของอะตอม

ระบบธาตุธาตุ MENDELEEV - การจำแนกประเภทของสารเคมี องค์ประกอบที่สร้างขึ้นโดยมาตุภูมิ นักวิทยาศาสตร์ D. I. Mendeleev บนพื้นฐานของวารสารที่เขาค้นพบ (ในปี 2412) กฎ.

ทันสมัย ถ้อยคำของช่วงเวลา กฎ: ธาตุ St-va (แสดงในรูปวิภาคและประสม) อยู่ในธาตุ ขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียสของอะตอม

ประจุของนิวเคลียสอะตอม Z เท่ากับเลขอะตอม (เลขลำดับ) ของสารเคมี องค์ประกอบใน P. s อี M. หากคุณจัดเรียงองค์ประกอบทั้งหมดตามลำดับจากน้อยไปมาก Z. (ไฮโดรเจน H, Z \u003d 1; ฮีเลียม He, Z \u003d 2; ลิเธียม Li, Z \u003d 3; เบริลเลียม Be, Z \u003d 4 เป็นต้น) จากนั้นพวกเขาสร้าง 7 ช่วงเวลา ในแต่ละช่วงเวลาเหล่านี้ จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอในองค์ประกอบ St-in ตั้งแต่องค์ประกอบแรกของช่วงเวลา (โลหะอัลคาไล) จนถึงองค์ประกอบสุดท้าย (ก๊าซมีตระกูล) ช่วงแรกมี 2 องค์ประกอบ, 2 และ 3 - 8 องค์ประกอบแต่ละอย่าง, 4 และ 5 - 18 อย่างละ, 6 - 32 ในช่วงที่ 7 รู้จัก 19 องค์ประกอบ ช่วงที่ 2 และ 3 มักจะเรียกว่าช่วงเล็ก ช่วงต่อมาทั้งหมดจะเป็นช่วงที่ใหญ่ หากคุณจัดเรียงช่วงเวลาในรูปแบบของแถวแนวนอนจากนั้นจะได้รับ จะพบแนวตั้ง 8 แนวในตาราง คอลัมน์; เหล่านี้คือกลุ่มขององค์ประกอบที่คล้ายกันในเซนต์ของพวกเขากับคุณ

คุณสมบัติของธาตุในกลุ่มยังเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอขึ้นอยู่กับการเพิ่มขึ้นของ Z ตัวอย่างเช่น ในกลุ่ม Li - Na - K - Rb - Cs - Fr สารเคมีจะเพิ่มขึ้น กิจกรรมของโลหะ DOS ที่ปรับปรุงแล้ว ลักษณะของออกไซด์และไฮดรอกไซด์

จากทฤษฎีโครงสร้างของอะตอมพบว่าระยะเวลาขององค์ประกอบศักดิ์สิทธิ์นั้นเกิดจากกฎของการก่อตัวของเปลือกอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส เมื่อธาตุ Z เพิ่มขึ้น อะตอมจะซับซ้อนมากขึ้น - จำนวนอิเล็กตรอนที่อยู่รอบนิวเคลียสจะเพิ่มขึ้น และมีช่วงเวลาที่การเติมของอิเล็กตรอนวงหนึ่งสิ้นสุดลงและการก่อตัวของชั้นนอกถัดไปจะเริ่มขึ้น ในระบบ Mendeleev สิ่งนี้เกิดขึ้นพร้อมกับการเริ่มต้นของช่วงเวลาใหม่ องค์ประกอบที่มี 1, 2, 3 ฯลฯ อิเล็กตรอนในเปลือกใหม่จะคล้ายกันใน St. กับคุณกับองค์ประกอบเหล่านั้นที่มีอิเล็กตรอนวงนอก 1, 2, 3 ฯลฯ แม้ว่าจำนวนของพวกมันจะอยู่ภายใน มีเปลือกอิเล็กตรอนน้อยกว่าหนึ่ง (หรือหลายตัว): Na คล้ายกับ Li (อิเล็กตรอนภายนอกหนึ่งตัว), Mg - ถึง Be (อิเล็กตรอนภายนอก 2 ตัว); A1 - บน B (อิเล็กตรอนภายนอก 3 ตัว) ฯลฯ ด้วยตำแหน่งขององค์ประกอบใน P. s อี M. เกี่ยวข้องกับเคมีของเขา และอื่น ๆ อีกมากมาย. ทางกายภาพ sv.

กราฟิกตัวเลือกชุดที่เสนอ (ประมาณ 1,000) ภาพ P. s. อี M. 2 ตัวแปรที่พบบ่อยที่สุดของ P. s. อี M. - โต๊ะสั้นและยาว ค.-ล. ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างพวกเขา แนบเป็นหนึ่งในตัวเลือกสำหรับตารางสั้น ในตาราง จำนวนงวดจะแสดงในคอลัมน์แรก (ระบุด้วยเลขอารบิค 1 - 7) หมายเลขกลุ่มแสดงไว้ด้านบนด้วยเลขโรมัน I - VIII แต่ละกลุ่มแบ่งออกเป็นสองกลุ่มย่อย - a และ b ชุดขององค์ประกอบที่นำโดยองค์ประกอบในช่วงเวลาเล็ก ๆ บางครั้งเรียกว่า กลุ่มย่อยหลัก a-m และ (Li เป็นผู้นำกลุ่มย่อยของโลหะอัลคาไล F - ฮาโลเจน, He - ก๊าซเฉื่อย ฯลฯ ) ในกรณีนี้จะเรียกกลุ่มย่อยที่เหลือขององค์ประกอบในช่วงเวลาขนาดใหญ่ ด้านข้าง.

องค์ประกอบที่มี Z = 58 - 71 เนื่องจากความใกล้ชิดพิเศษของโครงสร้างของอะตอมและความคล้ายคลึงกันของสารเคมี นักบุญประกอบด้วยตระกูลแลนทาไนด์ซึ่งรวมอยู่ในกลุ่ม III แต่เพื่อความสะดวกจะวางไว้ที่ด้านล่างของตาราง ธาตุที่มี Z = 90 - 103 มักถูกแยกออกเป็นตระกูลแอกทิไนด์ด้วยเหตุผลเดียวกัน ตามด้วยองค์ประกอบที่มี Z = 104 - kurchatov และองค์ประกอบที่มี Z = 105 (ดู Nilsborium) ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2517 นกฮูก นักฟิสิกส์รายงานการค้นพบธาตุที่มีค่า Z = 106 และในเดือนมกราคม 1976 - องค์ประกอบที่มี Z = 107 องค์ประกอบต่อมาที่มี Z = 108 และ 109 ถูกสังเคราะห์ Nizh ขอบของพีกับ. อี M. เป็นที่รู้จัก - ได้รับจากไฮโดรเจนเนื่องจากไม่มีองค์ประกอบที่มีประจุนิวเคลียร์น้อยกว่าหนึ่ง คำถามคือค่าสูงสุดของ P. s คืออะไร อี M. คือศิลปะสามารถเข้าถึงได้ถึงขีด จำกัด ใด การสังเคราะห์องค์ประกอบยังไม่ได้รับการแก้ไข (นิวเคลียสหนักไม่เสถียร ดังนั้นอะเมริเซียมที่มี Z = 95 และธาตุที่ตามมาจึงไม่พบในธรรมชาติ แต่ได้มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ อย่างไรก็ตาม ในบริเวณที่มีธาตุทรานส์ยูเรเนียมที่อยู่ไกลกว่านั้น คาดว่าจะมีลักษณะของเกาะที่เรียกว่าเสถียรภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ Z = 114) ศิลปะ การสังเคราะห์ธาตุใหม่เป็นระยะ กฎหมายและป. อี เอ็มมีบทบาทสำคัญยิ่ง กฎหมายและระบบของ Mendeleev เป็นหนึ่งในการสรุปทั่วไปที่สำคัญที่สุดของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ โดยอยู่ภายใต้ความทันสมัย คำสอนเกี่ยวกับโครงสร้างของเกาะ

โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม

ย่อหน้านี้และย่อหน้าต่อไปนี้อธิบายแบบจำลองของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าเรากำลังพูดถึง โมเดล. แน่นอนว่าอะตอมที่แท้จริงนั้นซับซ้อนกว่า และเรายังไม่รู้ทุกอย่างเกี่ยวกับพวกมัน อย่างไรก็ตาม แบบจำลองเชิงทฤษฎีสมัยใหม่ของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมทำให้สามารถอธิบายและทำนายคุณสมบัติต่างๆ ขององค์ประกอบทางเคมีได้สำเร็จ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ

ในการเริ่มต้น ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบบจำลอง "ดาวเคราะห์" ที่เสนอโดย N. Bohr (รูปที่ 2-3 ค)

ข้าว. 2-3 นิ้ว แบบจำลอง "ดาวเคราะห์" ของบอร์

ในปี 1913 นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก N. Bohr ได้เสนอแบบจำลองของอะตอม ซึ่งอนุภาคอิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสของอะตอมในลักษณะเดียวกับที่ดาวเคราะห์หมุนรอบดวงอาทิตย์ Bohr เสนอว่าอิเล็กตรอนในอะตอมสามารถดำรงอยู่ได้อย่างเสถียรในวงโคจรที่ระยะห่างจากนิวเคลียสที่กำหนดอย่างเคร่งครัดเท่านั้น วงโคจรเหล่านี้เขาเรียกว่าหยุดนิ่ง. อิเล็กตรอนไม่สามารถอยู่นอกวงโคจรที่อยู่นิ่งได้ เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น บอร์ไม่สามารถอธิบายได้ในขณะนั้น แต่เขาแสดงให้เห็นว่าแบบจำลองดังกล่าวสามารถอธิบายข้อเท็จจริงจากการทดลองได้หลายอย่าง (เพิ่มเติมในหัวข้อ 2.7)

วงโคจรอิเล็กทรอนิกส์ในแบบจำลองบอร์แสดงด้วยจำนวนเต็ม 1, 2, 3, ... นโดยเริ่มจากส่วนที่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุด ต่อไปนี้เราจะเรียกวงโคจรดังกล่าวว่า ระดับ. ระดับเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอแล้วที่จะอธิบายโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมไฮโดรเจน แต่ในอะตอมที่ซับซ้อนมากขึ้น ระดับต่างๆ จะประกอบด้วยพลังงานที่ใกล้เคียงกัน ระดับย่อย. ตัวอย่างเช่น ระดับที่ 2 ประกอบด้วยสองระดับย่อย (2s และ 2p) ระดับที่สามประกอบด้วย 3 ระดับย่อย (3s, 3p และ 3d) ดังแสดงในรูป 2-6. ระดับที่สี่ (ไม่พอดีกับภาพ) ประกอบด้วยระดับย่อย 4s, 4p, 4d, 4f ในส่วนที่ 2.7 เราจะบอกคุณว่าชื่อระดับย่อยเหล่านี้มาจากไหน และเกี่ยวกับการทดลองทางกายภาพที่ทำให้สามารถ "เห็น" ระดับอิเล็กทรอนิกส์และระดับย่อยในอะตอมได้

ข้าว. 2-6. แบบจำลองบอร์สำหรับอะตอมที่ซับซ้อนกว่าอะตอมของไฮโดรเจน ภาพวาดไม่ได้ถูกวาดให้มีขนาด - อันที่จริงแล้วระดับย่อยของระดับเดียวกันนั้นอยู่ใกล้กันมากขึ้น

มีอิเล็กตรอนจำนวนมากในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมใดๆ พอๆ กับที่มีโปรตอนในนิวเคลียส ดังนั้นโดยรวมแล้วอะตอมจึงเป็นกลางทางไฟฟ้า อิเลคตรอนในอะตอมจะอาศัยอยู่ในระดับและระดับย่อยที่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุด เพราะในกรณีนี้พลังงานของอิเลคตรอนจะน้อยกว่าหากพวกมันอยู่ในระดับที่ห่างไกลออกไป แต่ละระดับและระดับย่อยสามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้จำนวนหนึ่งเท่านั้น

ในทางกลับกันระดับย่อยประกอบด้วย วงโคจร(ไม่ได้แสดงในรูปที่ 2-6) หากเปรียบเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมกับเมืองหรือถนนที่อิเล็กตรอนทั้งหมดของอะตอมหนึ่งๆ นั้น "มีชีวิต" ก็จะสามารถเปรียบเทียบระดับดังกล่าวได้กับบ้าน ระดับย่อยๆ กับอพาร์ตเมนท์ และวงโคจรที่มี ห้องสำหรับอิเล็กตรอน วงโคจรทั้งหมดในระดับย่อยใด ๆ มีพลังงานเท่ากัน ที่ระดับย่อย s มี "ห้อง" เพียงห้องเดียว - ออร์บิทัล มีออร์บิทัล 3 วงในระดับ p-sub, 5 วงโคจรในระดับ d-sub และมากถึง 7 วงโคจรในระดับย่อย f ในแต่ละ "ห้อง" -วงโคจรสามารถ "มีชีวิต" อิเล็กตรอนหนึ่งหรือสองตัว การห้ามมีอิเล็กตรอนมากกว่าสองตัวในออร์บิทัลเดียวกันเรียกว่า เพาลีห้าม- ตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ผู้ค้นพบลักษณะสำคัญของโครงสร้างของอะตอม อิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมมี "ที่อยู่" ของตัวเอง ซึ่งเขียนเป็นชุดของตัวเลขสี่ตัวที่เรียกว่า "ควอนตัม" หมายเลขควอนตัมจะกล่าวถึงโดยละเอียดในหัวข้อ 2.7 ในที่นี้ขอกล่าวถึงเลขควอนตัมหลักเท่านั้น น(ดูรูปที่ 2-6) ซึ่งใน "ที่อยู่" ของอิเล็กตรอนจะระบุจำนวนระดับที่อิเล็กตรอนนี้มีอยู่

©2015-2019 เว็บไซต์
สิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียน ไซต์นี้ไม่อ้างสิทธิ์ในการประพันธ์ แต่ให้ใช้งานฟรี
วันที่สร้างเพจ: 2016-08-20

แนวคิดเรื่อง "อะตอม" เป็นสิ่งที่มนุษย์คุ้นเคยมาตั้งแต่สมัยกรีกโบราณ ตามคำกล่าวของนักปรัชญาโบราณ อะตอมคืออนุภาคที่เล็กที่สุดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสสาร

โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม

อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในวงโคจรรอบนิวเคลียส ซึ่งแต่ละลักษณะสามารถระบุได้ด้วยชุดของเลขควอนตัมสี่ตัว: หลัก (n) ออร์บิทัล (l) แม่เหล็ก (m l) และสปิน (ms หรือ s)

หมายเลขควอนตัมหลักกำหนดพลังงานของอิเล็กตรอนและขนาดของเมฆอิเล็กตรอน พลังงานของอิเล็กตรอนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระยะห่างของอิเล็กตรอนจากนิวเคลียส ยิ่งอิเล็กตรอนอยู่ใกล้นิวเคลียสมากเท่าไหร่ พลังงานของอิเล็กตรอนก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง หมายเลขควอนตัมหลักกำหนดตำแหน่งของอิเล็กตรอนในระดับพลังงานเฉพาะ (ชั้นควอนตัม) หมายเลขควอนตัมหลักมีค่าของชุดจำนวนเต็มตั้งแต่ 1 ถึงอนันต์

หมายเลขควอนตัมวงโคจรแสดงลักษณะรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอน เมฆอิเล็กตรอนที่มีรูปร่างแตกต่างกันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานของอิเล็กตรอนในระดับพลังงานเดียวกัน กล่าวคือ แยกออกเป็นระดับย่อยของพลังงาน หมายเลขควอนตัมวงโคจรสามารถมีค่าตั้งแต่ศูนย์ถึง (n-1) รวมเป็นค่า n ระดับพลังงานย่อยแสดงด้วยตัวอักษร:

หมายเลขควอนตัมแม่เหล็กแสดงทิศทางของวงโคจรในอวกาศ ยอมรับค่าจำนวนเต็มตั้งแต่ (+l) ถึง (-l) รวมทั้งศูนย์ จำนวนค่าที่เป็นไปได้ของเลขควอนตัมแม่เหล็กคือ (2l+1)

อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในสนามของนิวเคลียสของอะตอม นอกจากโมเมนตัมเชิงมุมของออร์บิทัลแล้ว ยังมีโมเมนตัมเชิงมุมของมันเองด้วย ซึ่งกำหนดลักษณะของการหมุนรอบแกนของมันในรูปของแกนของมันเอง คุณสมบัตินี้ของอิเล็กตรอนเรียกว่าสปิน ค่าและทิศทางของสปินมีลักษณะตามหมายเลขควอนตัมของสปิน ซึ่งสามารถรับค่า (+1/2) และ (-1/2) ค่าบวกและค่าลบของการหมุนจะสัมพันธ์กับทิศทางของมัน

ก่อนที่สิ่งที่กล่าวมาทั้งหมดจะเป็นที่รู้จักและได้รับการยืนยันจากการทดลอง โครงสร้างของอะตอมมีหลายแบบ หนึ่งในแบบจำลองแรกของโครงสร้างของอะตอมเสนอโดย E. Rutherford ผู้ซึ่งในการทดลองเกี่ยวกับการกระเจิงของอนุภาค α แสดงให้เห็นว่ามวลเกือบทั้งหมดของอะตอมกระจุกตัวอยู่ในปริมาตรที่น้อยมาก ซึ่งเป็นประจุบวก นิวเคลียส. ตามแบบจำลองของเขา อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในระยะทางที่ไกลพอสมควร และจำนวนของพวกมันก็เป็นเช่นนั้น โดยรวมแล้ว อะตอมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า

แบบจำลองโครงสร้างของอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดได้รับการพัฒนาโดย N. Bohr ผู้ซึ่งในงานวิจัยของเขายังได้รวมคำสอนของไอน์สไตน์เกี่ยวกับควอนตัมแสงและทฤษฎีควอนตัมรังสีของพลังค์ Louis de Broglie และ Schrödinger ทำสิ่งที่พวกเขาเริ่มต้นเสร็จและนำเสนอแบบจำลองที่ทันสมัยของโครงสร้างอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีแก่โลก

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย

ระบุจำนวนโปรตอนและนิวตรอนที่มีอยู่ในนิวเคลียสของไนโตรเจน (เลขอะตอม 14) ซิลิคอน (เลขอะตอม 28) และแบเรียม (เลขอะตอม 137)

วิธีการแก้

จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมของธาตุเคมีถูกกำหนดโดยเลขลำดับของโปรตอนในตารางธาตุ และจำนวนของนิวตรอนคือความแตกต่างระหว่างเลขมวล (M) และประจุนิวเคลียร์ (Z)

ไนโตรเจน:

n(N)=M-Z=14-7=7.

ซิลิคอน:

n(ศรี) \u003d M -Z \u003d 28-14 \u003d 14.

แบเรียม:

n (บา) \u003d M -Z \u003d 137-56 \u003d 81

ตอบ

จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของไนโตรเจนคือ 7, นิวตรอน - 7; ในนิวเคลียสของอะตอมของหินเหล็กไฟมี 14 โปรตอน 14 นิวตรอน ในนิวเคลียสของแบเรียมอะตอมมีโปรตอน 56 ตัวและนิวตรอน 81 ตัว

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย

จัดเรียงระดับพลังงานย่อยตามลำดับการเติมอิเล็กตรอน:

ก) 3p, 3d, 4s, 4p;

ข) 4d , 5s, 5p, 6s;

ค) 4f , 5 วินาที , 6p; 4 วัน , 6 วินาที;

ง) 5d, 6s, 6p, 7s, 4f .

วิธีการแก้

ระดับย่อยของพลังงานจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนตามกฎของ Klechkovsky ข้อกำหนดเบื้องต้นคือค่าต่ำสุดของผลรวมของเลขควอนตัมหลักและวงโคจร s-sublevel จะแสดงด้วยตัวเลข 0, p - 1, d - 2 และ f-3 เงื่อนไขที่สองคือเติมระดับย่อยที่มีค่าต่ำสุดของเลขควอนตัมหลักก่อน

ตอบ

ก) วงโคจร 3p, 3d, 4s, 4p จะตรงกับหมายเลข 4, 5, 4 และ 5 ดังนั้นการเติมอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นตามลำดับต่อไปนี้: 3p, 4s, 3d, 4p

b) วงโคจร 4d , 5s, 5p, 6s จะตรงกับเลข 7, 5, 6 และ 6 ดังนั้นการเติมอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นตามลำดับต่อไปนี้: 5s, 5p, 6s, 4d

c) วงโคจร 4f , 5 วินาที , 6p; 4 วัน , 6s จะตรงกับหมายเลข 7, 5, 76 และ 6 ดังนั้นการเติมอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นตามลำดับต่อไปนี้: 5s, 4d , 6s, 4f, 6p

d) วงโคจร 5d, 6s, 6p, 7s, 4f จะตรงกับหมายเลข 7, 6, 7, 7 และ 7 ดังนั้นการเติมอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นตามลำดับต่อไปนี้: 6s, 4f, 5d, 6p, 7s

เนื่องจากนิวเคลียสของอะตอมที่ทำปฏิกิริยายังคงไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างปฏิกิริยาเคมี (ยกเว้นการเปลี่ยนแปลงกัมมันตภาพรังสี) คุณสมบัติทางเคมีของอะตอมจึงขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอน ทฤษฎี โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมขึ้นอยู่กับเครื่องมือของกลศาสตร์ควอนตัม ดังนั้นโครงสร้างของระดับพลังงานของอะตอมสามารถหาได้จากการคำนวณทางกลควอนตัมของความน่าจะเป็นในการค้นหาอิเล็กตรอนในช่องว่างรอบนิวเคลียสของอะตอม ( ข้าว. 4.5).

ข้าว. 4.5. โครงการแบ่งระดับพลังงานออกเป็นระดับย่อย

พื้นฐานของทฤษฎีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมมีข้อกำหนดดังต่อไปนี้: สถานะของอิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมมีลักษณะเฉพาะด้วยเลขควอนตัมสี่ตัว: หมายเลขควอนตัมหลัก n = 1, 2, 3,; วงโคจร (แนวราบ) ล=0,1,2, n–1; แม่เหล็ก ม ล = –l, –1,0,1,  ล; ปั่น ม ส = -1/2, 1/2 .

ตาม หลักการของเพาลีในอะตอมเดียวกันจะมีอิเล็กตรอนสองตัวที่มีเลขควอนตัมสี่ชุดเหมือนกันไม่ได้ n,l,ม ล , ม ส; ชุดของอิเล็กตรอนที่มีเลขควอนตัมหลักเหมือนกัน n ก่อตัวเป็นชั้นอิเล็กตรอนหรือระดับพลังงานของอะตอม โดยเรียงเลขจากนิวเคลียสและแสดงเป็น K, L, M, N, O, P, Q, ยิ่งกว่านั้น ในชั้นพลังงานด้วยค่าที่กำหนด นได้ไม่เกิน 2น 2 อิเล็กตรอน ชุดอิเล็กตรอนที่มีเลขควอนตัมเท่ากัน นและ ล, สร้างระดับย่อยซึ่งแสดงเมื่อพวกเขาเคลื่อนออกจากแกนกลางเป็น s, p, d, f.

การค้นหาตำแหน่งของอิเล็กตรอนในช่องว่างรอบนิวเคลียสของอะตอมที่น่าจะเป็นนั้นสอดคล้องกับหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ตามแนวคิดเชิงกลควอนตัม อิเล็กตรอนในอะตอมไม่มีวิถีการเคลื่อนที่เฉพาะและสามารถอยู่ในส่วนใดก็ได้ของพื้นที่รอบนิวเคลียส และตำแหน่งต่างๆ ของอิเล็กตรอนจะถือว่าเป็นเมฆอิเล็กตรอนที่มีประจุลบหนาแน่น ช่องว่างรอบนิวเคลียสซึ่งมีโอกาสพบอิเล็กตรอนมากที่สุดเรียกว่า วงโคจร. ประกอบด้วยเมฆอิเล็กตรอนประมาณ 90% แต่ละระดับย่อย 1s, 2s, 2pเป็นต้น สอดคล้องกับจำนวนวงโคจรของรูปร่างที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น, 1 วินาที- และ 2s-วงโคจรเป็นทรงกลมและ 2 น-วงโคจร ( 2 น x , 2 น ย , 2 น ซี-วงโคจร) มีทิศทางตั้งฉากกันและมีรูปร่างคล้ายดัมเบล ( ข้าว. 4.6).

ข้าว. 4.6. รูปร่างและทิศทางของออร์บิทัลของอิเล็กตรอน

ในระหว่างปฏิกิริยาเคมี นิวเคลียสของอะตอมจะไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลง มีเพียงเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง โครงสร้างที่อธิบายคุณสมบัติต่างๆ ขององค์ประกอบทางเคมี ตามทฤษฎีของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม ความหมายเชิงลึกทางกายภาพของกฎธาตุเคมีของ Mendeleev ถูกสร้างขึ้น และทฤษฎีของพันธะเคมีถูกสร้างขึ้น

การยืนยันทางทฤษฎีของระบบองค์ประกอบทางเคมีเป็นระยะรวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมยืนยันการมีอยู่ของความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีและการทำซ้ำเป็นระยะของการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ประเภทเดียวกันของอะตอม

ในแง่ของหลักคำสอนของโครงสร้างของอะตอม การแบ่งองค์ประกอบทั้งหมดออกเป็นเจ็ดช่วงของ Mendeleev กลายเป็นสิ่งที่ชอบธรรม: จำนวนของช่วงเวลาสอดคล้องกับจำนวนระดับพลังงานของอะตอมที่เต็มไปด้วยอิเล็กตรอน ในช่วงเวลาเล็ก ๆ เมื่อประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนในระดับรอบนอกจะเพิ่มขึ้น (จาก 1 เป็น 2 ในช่วงแรก และจาก 1 เป็น 8 ในช่วงที่สองและสาม) ซึ่งอธิบาย การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบ: ในตอนต้นของช่วงเวลา (ยกเว้นช่วงแรก) มีโลหะอัลคาไลจากนั้นคุณสมบัติของโลหะจะลดลงทีละน้อยและการเพิ่มขึ้นของอโลหะ ความสม่ำเสมอนี้สามารถตรวจสอบได้สำหรับองค์ประกอบของช่วงที่สองใน ตารางที่ 4.2

ตารางที่ 4.2

ในช่วงขนาดใหญ่ด้วยการเพิ่มขึ้นของประจุของนิวเคลียสการเติมระดับด้วยอิเล็กตรอนจึงยากขึ้นซึ่งจะอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเทียบกับองค์ประกอบของช่วงเวลาเล็ก ๆ

ลักษณะที่เหมือนกันของคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีในกลุ่มย่อยนั้นอธิบายได้ด้วยโครงสร้างของระดับพลังงานภายนอกที่คล้ายคลึงกันดังที่แสดงไว้ใน แท็บ 4.3แสดงลำดับการเติมอิเล็กตรอนของระดับพลังงานของกลุ่มย่อยของโลหะอัลคาไล

ตารางที่ 4.3

ตามกฎแล้วหมายเลขกลุ่มระบุจำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมที่สามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมี นี่คือความหมายทางกายภาพของเลขหมู่ ในสี่ตำแหน่งในตารางธาตุ ธาตุต่างๆ ไม่ได้เรียงตามมวลอะตอมจากน้อยไปหามาก: อาร์และ เค,ร่วมและ พรรณี,ตอีและ ฉัน,ไทยและ ป้า. การเบี่ยงเบนเหล่านี้ถือเป็นข้อบกพร่องของตารางธาตุเคมี หลักคำสอนเรื่องโครงสร้างของอะตอมอธิบายความเบี่ยงเบนเหล่านี้ การหาค่าประจุนิวเคลียร์จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าการจัดเรียงตัวของธาตุเหล่านี้สอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของประจุของนิวเคลียส นอกจากนี้ การทดลองหาประจุของนิวเคลียสของอะตอมทำให้สามารถระบุจำนวนของธาตุระหว่างไฮโดรเจนและยูเรเนียม รวมทั้งจำนวนของแลนทาไนด์ ตอนนี้สถานที่ทั้งหมดในระบบธาตุจะถูกเติมเต็มในช่วงเวลาจาก Z=1ก่อน Z=114อย่างไรก็ตาม ตารางธาตุยังไม่สมบูรณ์ การค้นพบธาตุทรานส์ยูเรเนียมใหม่จึงเป็นไปได้

มาดูกันว่าอะตอมถูกสร้างขึ้นอย่างไร โปรดทราบว่าเราจะพูดถึงโมเดลเท่านั้น ในทางปฏิบัติ อะตอมมีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่ามาก แต่ด้วยการพัฒนาที่ทันสมัย ทำให้เราสามารถอธิบายและทำนายคุณสมบัติได้สำเร็จ (แม้ว่าจะไม่ใช่ทั้งหมดก็ตาม) ดังนั้นโครงสร้างของอะตอมคืออะไร? มันทำมาจากอะไร"?

แบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอม

มันถูกเสนอครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก N. Bohr ในปี 1913 นี่เป็นทฤษฎีแรกของโครงสร้างของอะตอมตามข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ เธอยังวางรากฐานสำหรับคำศัพท์เฉพาะเรื่องสมัยใหม่ ในนั้น อนุภาคอิเล็กตรอนสร้างการเคลื่อนที่แบบหมุนรอบอะตอมบนหลักการเดียวกับดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ บอร์เสนอว่าพวกมันสามารถดำรงอยู่ได้เฉพาะในวงโคจรที่อยู่ห่างจากนิวเคลียสที่กำหนดอย่างเคร่งครัด ทำไมนักวิทยาศาสตร์จากตำแหน่งวิทยาศาสตร์ไม่สามารถอธิบายได้ แต่แบบจำลองดังกล่าวได้รับการยืนยันจากการทดลองหลายครั้ง จำนวนเต็มถูกใช้เพื่อระบุวงโคจร โดยเริ่มจากหน่วยที่มีหมายเลขใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุด วงโคจรทั้งหมดนี้เรียกอีกอย่างว่าระดับ อะตอมของไฮโดรเจนมีเพียงระดับเดียวที่อิเล็กตรอนหนึ่งตัวหมุน แต่อะตอมที่ซับซ้อนมีระดับมากขึ้น พวกมันถูกแบ่งออกเป็นส่วนประกอบที่รวมอิเล็กตรอนที่มีศักยภาพพลังงานใกล้เคียงกัน ดังนั้นอันที่สองมีสองระดับย่อย - 2s และ 2p อันที่สามมีสาม - 3s, 3p และ 3d แล้ว และอื่น ๆ ประการแรก ระดับย่อยที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสจะ "มีประชากร" และระดับที่อยู่ไกลออกไป แต่ละตัวสามารถเก็บอิเล็กตรอนได้จำนวนหนึ่งเท่านั้น แต่นี่ไม่ใช่จุดสิ้นสุด แต่ละระดับย่อยแบ่งออกเป็นวงโคจร ลองเปรียบเทียบกับชีวิตธรรมดา เมฆอิเล็กตรอนของอะตอมเปรียบได้กับเมือง ระดับคือถนน ระดับย่อย - บ้านหรืออพาร์ตเมนต์ส่วนตัว วงโคจร - ห้อง แต่ละคน "มีชีวิต" หนึ่งหรือสองอิเล็กตรอน พวกเขาทั้งหมดมีที่อยู่เฉพาะ นี่เป็นแผนภาพแรกของโครงสร้างของอะตอม และสุดท้ายเกี่ยวกับที่อยู่ของอิเล็กตรอน: พวกมันถูกกำหนดโดยชุดของตัวเลขซึ่งเรียกว่า "ควอนตัม"

แบบจำลองคลื่นของอะตอม

แต่เมื่อเวลาผ่านไป แบบจำลองดาวเคราะห์ได้รับการแก้ไข มีการเสนอทฤษฎีที่สองเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม สมบูรณ์แบบมากขึ้นและช่วยให้สามารถอธิบายผลการทดลองจริงได้ แบบจำลองคลื่นของอะตอมที่เสนอโดย E. Schrödinger แทนที่แบบจำลองแรก จากนั้นก็เป็นที่ยอมรับแล้วว่าอิเล็กตรอนสามารถแสดงออกได้ไม่เพียง แต่เป็นอนุภาคเท่านั้น แต่ยังเป็นคลื่นด้วย ชเรอดิงเงอร์ทำอะไร เขาใช้สมการที่อธิบายการเคลื่อนที่ของคลื่นใน ดังนั้น เราไม่พบวิถีโคจรของอิเล็กตรอนในอะตอม แต่เป็นความน่าจะเป็นของการตรวจพบ ณ จุดหนึ่ง ทั้งสองทฤษฎีรวมกันโดยข้อเท็จจริงที่ว่าอนุภาคมูลฐานอยู่ในระดับเฉพาะ ระดับย่อย และวงโคจร นี่คือจุดสิ้นสุดของความคล้ายคลึงกันของแบบจำลอง ผมขอยกตัวอย่างหนึ่งตัวอย่าง ในทฤษฎีคลื่น ออร์บิทัลเป็นบริเวณที่เป็นไปได้ที่จะพบอิเล็กตรอนด้วยความน่าจะเป็น 95% ส่วนที่เหลือของพื้นที่คิดเป็น 5% แต่ในที่สุดปรากฎว่าคุณสมบัติของโครงสร้างของอะตอมนั้นถูกอธิบายโดยใช้แบบจำลองคลื่นแม้ว่าคำศัพท์ที่ใช้จะเป็นคำทั่วไปก็ตาม

แนวคิดของความน่าจะเป็นในกรณีนี้

ทำไมถึงใช้คำนี้? ไฮเซนเบิร์กกำหนดหลักการความไม่แน่นอนในปี 1927 ซึ่งปัจจุบันใช้เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาคขนาดเล็ก มันขึ้นอยู่กับความแตกต่างพื้นฐานจากร่างกายทั่วไป มันคืออะไร? กลศาสตร์คลาสสิกสันนิษฐานว่าบุคคลสามารถสังเกตปรากฏการณ์ได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อพวกเขา (การสังเกตวัตถุท้องฟ้า) จากข้อมูลที่ได้รับ เป็นไปได้ที่จะคำนวณว่าวัตถุจะอยู่ที่ใด ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง แต่ในพิภพเล็ก ๆ สิ่งต่าง ๆ จำเป็นต้องแตกต่างออกไป ตัวอย่างเช่น การสังเกตอิเล็กตรอนโดยไม่กระทบกระเทือนจึงเป็นไปไม่ได้ในขณะนี้ เนื่องจากพลังงานของอุปกรณ์และอนุภาคนั้นหาที่เปรียบไม่ได้ สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าตำแหน่งของอนุภาคมูลฐาน สถานะ ทิศทาง ความเร็วในการเคลื่อนที่ และพารามิเตอร์อื่น ๆ เปลี่ยนไป และไม่มีเหตุผลที่จะพูดถึงลักษณะที่แน่นอน หลักการความไม่แน่นอนบอกเราว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณวิถีโคจรที่แน่นอนของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส คุณสามารถระบุความน่าจะเป็นในการค้นหาอนุภาคในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งเท่านั้น นี่คือลักษณะเฉพาะของโครงสร้างของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี แต่สิ่งนี้ควรนำมาพิจารณาโดยนักวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะในการทดลองเชิงปฏิบัติ

องค์ประกอบของอะตอม

แต่ขอเน้นเนื้อหาทั้งหมด ดังนั้น นอกจากเปลือกอิเล็กตรอนที่ได้รับการพิจารณาอย่างดีแล้ว องค์ประกอบที่สองของอะตอมคือนิวเคลียส ประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวกและนิวตรอนที่เป็นกลาง เราทุกคนคุ้นเคยกับตารางธาตุ จำนวนของแต่ละองค์ประกอบสอดคล้องกับจำนวนโปรตอนที่มี จำนวนนิวตรอนเท่ากับความแตกต่างระหว่างมวลของอะตอมและจำนวนโปรตอน อาจมีการเบี่ยงเบนจากกฎนี้ จากนั้นพวกเขาก็บอกว่ามีไอโซโทปของธาตุอยู่ โครงสร้างของอะตอมเป็นแบบที่ "ล้อมรอบ" ด้วยเปลือกอิเล็กตรอน มักจะเท่ากับจำนวนโปรตอน มวลของอันหลังนั้นมากกว่าของอันแรกประมาณ 1,840 เท่า และมีค่าเท่ากับน้ำหนักของนิวตรอนโดยประมาณ รัศมีของนิวเคลียสประมาณ 1/200,000 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอม ตัวเขาเองมีรูปร่างเป็นทรงกลม โดยทั่วไปแล้วนี่คือโครงสร้างของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี แม้จะมีความแตกต่างในด้านมวลและคุณสมบัติ แต่ก็ดูเหมือนกัน

วงโคจร

เมื่อพูดถึงโครงร่างของโครงสร้างของอะตอมเราไม่สามารถนิ่งเงียบเกี่ยวกับพวกมันได้ ดังนั้นจึงมีประเภทเหล่านี้:

ส. พวกเขามีรูปร่างเป็นทรงกลม
หน้า มีลักษณะเหมือนเลขแปดขนาดใหญ่หรือแกนหมุน
d และ f พวกมันมีรูปร่างที่ซับซ้อนซึ่งยากที่จะอธิบายด้วยภาษาที่เป็นทางการ

สามารถพบอิเล็กตรอนแต่ละประเภทด้วยความน่าจะเป็น 95% ในอาณาเขตของออร์บิทัลที่สอดคล้องกัน ข้อมูลที่นำเสนอจะต้องดำเนินการอย่างใจเย็น เนื่องจากเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เป็นนามธรรมมากกว่าสถานการณ์จริงทางกายภาพ แต่ด้วยทั้งหมดนี้ มันมีพลังในการทำนายที่ดีเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของอะตอมและแม้แต่โมเลกุล ยิ่งระดับอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากเท่าไร ก็จะสามารถวางอิเล็กตรอนได้มากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นจึงสามารถคำนวณจำนวนวงโคจรโดยใช้สูตรพิเศษ: x 2 โดยที่ x เท่ากับจำนวนระดับ และเนื่องจากสามารถวางอิเล็กตรอนได้สูงสุดสองตัวบนออร์บิทัล ดังนั้นในตอนท้ายสูตรสำหรับการค้นหาตัวเลขจะมีลักษณะดังนี้: 2x 2

วงโคจร: ข้อมูลทางเทคนิค

ถ้าเราพูดถึงโครงสร้างของอะตอมฟลูออรีนก็จะมีสามวงโคจร จะถูกเติมเต็มทั้งหมด พลังงานของออร์บิทัลในระดับย่อยเดียวกันจะเท่ากัน ในการกำหนด ให้เพิ่มหมายเลขเลเยอร์: 2s, 4p, 6d เรากลับไปที่การสนทนาเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมฟลูออรีน มันจะมีสองระดับย่อย s- และหนึ่งระดับย่อย มีเก้าโปรตอนและจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน คนแรก s-ระดับ นี่คืออิเล็กตรอนสองตัว จากนั้นระดับ s ที่สอง อิเล็กตรอนอีกสองตัว และ 5 เติมระดับ p นี่คือโครงสร้างของเขา หลังจากอ่านหัวข้อย่อยต่อไปนี้แล้ว คุณสามารถดำเนินการที่จำเป็นด้วยตนเองและดูด้วยตัวคุณเอง หากเราพูดถึงฟลูออรีนที่เป็นของก็ควรสังเกตว่าแม้ว่าจะอยู่ในกลุ่มเดียวกัน แต่ก็มีลักษณะที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ดังนั้นจุดเดือดจึงอยู่ระหว่าง -188 ถึง 309 องศาเซลเซียส เหตุใดจึงรวมเข้าด้วยกัน ขอบคุณคุณสมบัติทางเคมีทั้งหมด ฮาโลเจนทั้งหมดและฟลูออรีนในระดับสูงสุด มีอำนาจออกซิไดซ์สูงสุด พวกมันทำปฏิกิริยากับโลหะและสามารถติดไฟได้เองที่อุณหภูมิห้องโดยไม่มีปัญหาใดๆ

วงโคจรถูกเติมเต็มอย่างไร?

การจัดเรียงอิเล็กตรอนตามกฎและหลักการใด เราขอแนะนำให้คุณทำความคุ้นเคยกับสามคำหลัก ซึ่งใช้ถ้อยคำที่เข้าใจง่ายขึ้นเพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น:

หลักการของพลังงานน้อยที่สุด อิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะเติมออร์บิทัลตามลำดับพลังงานที่เพิ่มขึ้น
หลักการของเพาลี หนึ่งออร์บิทัลไม่สามารถมีอิเล็กตรอนมากกว่าสองตัว
กฎของ Hund ภายในหนึ่งระดับย่อย อิเล็กตรอนจะเติมออร์บิทัลอิสระก่อน จากนั้นจึงสร้างคู่

ในเรื่องของการเติมโครงสร้างของอะตอมก็จะช่วยในกรณีนี้ก็จะเข้าใจมากขึ้นในแง่ของภาพ ดังนั้นในการทำงานจริงกับการสร้างวงจรขององค์ประกอบจึงจำเป็นต้องเก็บไว้ในมือ

ตัวอย่าง

ในการสรุปทุกสิ่งที่ได้กล่าวมาในกรอบของบทความ คุณสามารถสร้างตัวอย่างว่าอิเล็กตรอนของอะตอมกระจายไปตามระดับ ระดับย่อย และออร์บิทัลอย่างไร (นั่นคือการกำหนดค่าระดับคืออะไร) สามารถแสดงเป็นสูตร แผนภาพพลังงาน หรือเป็นแผนภาพชั้น มีภาพประกอบที่ดีมากซึ่งเมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิดจะช่วยให้เข้าใจโครงสร้างของอะตอม ดังนั้นระดับแรกจะเต็มก่อน มีระดับย่อยเพียงระดับเดียวซึ่งมีวงโคจรเพียงวงเดียวเท่านั้น ทุกระดับจะถูกเติมเต็มตามลำดับ โดยเริ่มจากระดับที่เล็กที่สุด อย่างแรก ภายในหนึ่งระดับย่อย อิเล็กตรอนหนึ่งตัวจะถูกวางไว้ในแต่ละออร์บิทัล จากนั้นจึงสร้างคู่ และถ้ามีอันฟรีก็จะเปลี่ยนไปใช้วิชาบรรจุอื่น และตอนนี้คุณสามารถค้นหาโครงสร้างของอะตอมไนโตรเจนหรือฟลูออรีนได้อย่างอิสระ (ซึ่งได้รับการพิจารณาก่อนหน้านี้) ในตอนแรกอาจยุ่งยากเล็กน้อย แต่คุณสามารถนำทางได้โดยดูที่รูปภาพ เพื่อความชัดเจน เรามาดูโครงสร้างของอะตอมไนโตรเจนกัน มันมีโปรตอน 7 ตัว (รวมกับนิวตรอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียส) และจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน (ซึ่งประกอบเป็นเปลือกอิเล็กตรอน) ระดับ s แรกจะถูกเติมก่อน มีอิเล็กตรอน 2 ตัว จากนั้นระดับ s ที่สองมา มีอิเล็กตรอน 2 ตัวด้วย และอีกสามอันวางไว้ที่ระดับ p ซึ่งแต่ละอันมีหนึ่งออร์บิทัล

บทสรุป

อย่างที่คุณเห็น โครงสร้างของอะตอมไม่ใช่หัวข้อที่ยากนัก (ถ้าคุณมองจากมุมมองของหลักสูตรเคมีในโรงเรียน) และไม่ยากที่จะเข้าใจหัวข้อนี้ สุดท้าย ฉันต้องการแจ้งให้คุณทราบเกี่ยวกับคุณสมบัติบางประการ ตัวอย่างเช่น เมื่อพูดถึงโครงสร้างของอะตอมออกซิเจน เรารู้ว่ามันมีโปรตอน 8 ตัวและนิวตรอน 8-10 ตัว และเนื่องจากทุกสิ่งในธรรมชาติมีแนวโน้มที่จะสมดุล อะตอมของออกซิเจน 2 อะตอมจึงก่อตัวเป็นโมเลกุล โดยที่อิเล็กตรอนที่ไม่เข้าคู่ 2 ตัวสร้างพันธะโควาเลนต์ ในทำนองเดียวกัน โมเลกุลออกซิเจนที่เสถียรอีกชนิดหนึ่งคือโอโซน (O 3 ) ก็ก่อตัวขึ้น เมื่อทราบโครงสร้างของอะตอมออกซิเจน จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เกี่ยวข้องกับสารที่พบมากที่สุดในโลกได้อย่างถูกต้อง