Malyugina O.V. Mühazirə 14. Xarici və daxili enerji səviyyələri. Enerji səviyyəsinin tamamlanması.
Atomların elektron qabığının quruluşu haqqında bildiklərimizi qısaca xatırlayaq:
atomun enerji səviyyələrinin sayı = elementin yerləşdiyi dövrün sayı;
hər bir enerji səviyyəsinin maksimum tutumu 2n 2 düsturu ilə hesablanır
Xarici enerji qabığında 1-ci dövrün elementləri üçün 2-dən çox elektron, digər dövrlərin elementləri üçün 8-dən çox elektron ola bilməz.
Bir daha kiçik dövrlərin elementlərində enerji səviyyələrinin doldurulması sxeminin təhlilinə qayıdaq:
Cədvəl 1. Enerji səviyyələrinin doldurulması
kiçik dövrlərin elementləri üçün
|
Dövr nömrəsi |
Enerji səviyyələrinin sayı = dövr sayı |
Element simvolu, onun sıra nömrəsi |
Ümumi elektronlar |
Enerji səviyyələri üzrə elektronların paylanması |
Qrup nömrəsi |
|
|
H +1) 1 |
+1 H, 1e - |
|||||
|
He + 2 ) 2 |
+2 yox, 2 - |
|||||
|
Li + 3 ) 2 ) 1 |
+ 3 Li, 2e - , 1e - |
|||||
|
+4 olun) 2 ) 2 |
+ 4 olun, 2e - , 2 e - |
|||||
|
B +5) 2 ) 3 |
+5 B, 2e - , 3-cü - |
|||||
|
C +6) 2 ) 4 |
+6 C, 2e - , 4 - |
|||||
|
N + 7 ) 2 ) 5 |
+ 7 N, 2e - , 5 e - |
|||||
|
O + 8 ) 2 ) 6 |
+ 8 O, 2e - , 6 e - |
|||||
|
F + 9 ) 2 ) 7 |
+ 9 F, 2e - , 7 e - |
|||||
|
Ne+ 10 ) 2 ) 8 |
+ 10 Ne, 2e - , 8 e - |
|||||
|
Na+ 11 ) 2 ) 8 ) 1 |
+1 1 Na, 2e - , 8e - , 1e - |
|||||
|
mq+ 12 ) 2 ) 8 ) 2 |
+1 2 mq, 2e - , 8e - , 2 e - |
|||||
|
Al+ 13 ) 2 ) 8 ) 3 |
+1 3 Al, 2e - , 8e - , 3 e - |
|||||
|
Si+ 14 ) 2 ) 8 ) 4 |
+1 4 Si, 2e - , 8e - , 4 e - |
|||||
|
P+ 15 ) 2 ) 8 ) 5 |
+1 5 P, 2e - , 8e - , 5 e - |
|||||
|
S+ 16 ) 2 ) 8 ) 6 |
+1 5 P, 2e - , 8e - , 6 e - |
|||||
|
Cl+ 17 ) 2 ) 8 ) 7 |
+1 7 Cl, 2e - , 8e - , 7 e - |
|||||
|
18 Ar |
Ar+ 18 ) 2 ) 8 ) 8 |
+1 8 Ar, 2e - , 8e - , 8 e - |
||||
Cədvəl 1-i təhlil edin. Son enerji səviyyəsindəki elektronların sayını və kimyəvi elementin yerləşdiyi qrupun sayını müqayisə edin.
Buna fikir vermisiniz atomların xarici enerji səviyyəsindəki elektronların sayı qrup nömrəsi ilə eynidir, hansı elementdə yerləşir (istisna heliumdur)?
!!! Bu qayda doğruduryalnız elementlər üçünmayor alt qruplar.
D.I.-nin hər dövrü. Mendeleyev inert elementlə bitir(helium He, neon Ne, arqon Ar). Bu elementlərin xarici enerji səviyyəsi elektronların maksimum mümkün sayını ehtiva edir: helium -2, qalan elementlər - 8. Bunlar əsas alt qrupun VIII qrupunun elementləridir. İnert qazın enerji səviyyəsinin quruluşuna bənzər enerji səviyyəsi deyilir tamamlandı. Bu, Periodik sistemin hər bir elementi üçün enerji səviyyəsinin bir növ güc həddidir. Sadə maddələrin molekulları - inert qazlar, bir atomdan ibarətdir və kimyəvi inertlik ilə fərqlənir, yəni. praktiki olaraq kimyəvi reaksiyalara girmir.
PSCE-nin qalan elementləri üçün enerji səviyyəsi inert elementin enerji səviyyəsindən fərqlənir, belə səviyyələr adlanır. yarımçıq. Bu elementlərin atomları elektronları bağışlayaraq və ya qəbul edərək xarici enerji səviyyəsini tamamlamağa meyllidirlər.
Özünə nəzarət üçün suallar
Hansı enerji səviyyəsi xarici adlanır?
Hansı enerji səviyyəsi daxili adlanır?
Hansı enerji səviyyəsi tam adlanır?
Hansı qrup və yarımqrupun elementləri tamamlanmış enerji səviyyəsinə malikdir?
Əsas yarımqrupların elementlərinin xarici enerji səviyyəsindəki elektronların sayı nə qədərdir?
Bir əsas alt qrupun elementləri elektron səviyyənin strukturunda necə oxşardır
Xarici səviyyədə neçə elektron a) IIA qrupunun elementlərini ehtiva edir;
b) IVA qrupu; c) VII A qrupu
Cavab bax
Son
Sonuncudan başqa hər hansı
Maksimum elektron sayını ehtiva edən. Xarici səviyyədə olduğu kimi, I dövr üçün 8 elektron varsa - 2 elektron.
VIIIA qrup elementləri (inert elementlər)
Elementin yerləşdiyi qrupun nömrəsi
Xarici enerji səviyyəsindəki əsas alt qrupların bütün elementləri qrup nömrəsi qədər elektron ehtiva edir
a) IIA qrupunun elementləri xarici səviyyədə 2 elektrona malikdir; b) IVA qrup elementləri 4 elektrona malikdir; c) VII A qrupunun elementləri 7 elektrona malikdir.
Müstəqil həll üçün tapşırıqlar
Elementi müəyyənləşdirin aşağıdakı xüsusiyyətlər: a) 2 elektron səviyyəyə malikdir, xaricində - 3 elektron; b) 3 elektron səviyyəyə malikdir, xaricində - 5 elektron. Bu atomların enerji səviyyələri üzrə elektronların paylanmasını yazın.
Nə iki atom var eyni nömrə dolu enerji səviyyələri?
a) natrium və hidrogen; b) helium və hidrogen; c) arqon və neon d) natrium və xlor
Maqneziumun xarici enerji səviyyəsində neçə elektron var?
Neon atomunda neçə elektron var?
Hansı iki atomun xarici enerji səviyyəsində eyni sayda elektronları var: a) natrium və maqnezium; b) kalsium və sink; c) arsen və fosfor d) oksigen və flüor.
Elektronların kükürd atomunun xarici enerji səviyyəsində: a) 16; b) 2; c) 6 d) 4
Kükürd və oksigen atomlarının ortaq cəhətləri: a) elektronların sayı; b) enerji səviyyələrinin sayı c) dövrün sayı d) xarici səviyyədəki elektronların sayı.
Maqnezium və fosfor atomlarının ortaq cəhətləri: a) protonların sayı; b) enerji səviyyələrinin sayı c) qrup nömrəsi d) xarici səviyyədəki elektronların sayı.
Xarici səviyyədə bir elektron olan ikinci dövrün elementini seçin: a) litium; b) berilyum; c) oksigen; d) natrium
Üçüncü dövr elementinin atomunun xarici səviyyəsində 4 elektron var. Bu elementi göstərin: a) natrium; b) karbon c) silisium d) xlor
Bir atomun 2 enerji səviyyəsi və 3 elektronu var. Bu elementi göstərin: a) alüminium; b) bor c) maqnezium d) azot
Cavab bax:
1. a) Kimyəvi elementin "koordinatlarını" təyin edək: 2 elektron səviyyə - II dövr; Xarici səviyyədə 3 elektron - III A qrupu. Bu, bor 5 B. Enerji səviyyələri üzrə elektronların paylanması sxemi: 2-ci - , 3-cü -
b) III dövr, VA qrupu, element fosfor 15 R. Enerji səviyyələri üzrə elektronların paylanma sxemi: 2-ci - , 8e - , 5e -
2. d) natrium və xlor.
İzahat: a) natrium: +11 ) 2 ) 8 ) 1 (doldurulmuş 2) ←→ hidrogen: +1) 1
b) helium: +2 ) 2 (doldurulmuş 1) ←→ hidrogen: hidrogen: +1) 1
c) helium: +2 ) 2 (doldurulmuş 1) ←→ neon: +10 ) 2 ) 8 (doldurulmuş 2)
*G) natrium: +11 ) 2 ) 8 ) 1 (doldurulmuş 2) ←→ xlor: +17 ) 2 ) 8 ) 7 (doldurulmuş 2)
4. On. Elektronların sayı = seriya nömrəsi
c) arsen və fosfor. Eyni alt qrupda yerləşən atomlar eyni sayda elektrona malikdirlər.
İzahlar:
a) natrium və maqnezium müxtəlif qruplar); b) kalsium və sink (eyni qrupda, lakin müxtəlif alt qruplarda); * c) arsen və fosfor (bir, əsas, yarımqrupda) d) oksigen və flüor (müxtəlif qruplarda).
7. d) xarici səviyyədəki elektronların sayı
8. b) enerji səviyyələrinin sayı
9. a) litium (II dövrün IA qrupunda yerləşir)
10. c) silisium (IVA qrupu, III dövr)
11. b) bor (2 səviyyə - IIdövr, xarici səviyyədə 3 elektron - IIIAQrup)
D. I. Mendeleyevin dövri sisteminin hər dövrü inert və ya nəcib qazla başa çatır.
Yer atmosferində inert (nəcib) qazlardan ən çox yayılmışı arqondur ki, bu da arqondur. təmiz forma digər analoqları qabaqlayır. Helium, neon, arqon, kripton, ksenon və radonun təsirsizliyinin səbəbi nədir?
İnert qazların atomlarının nüvədən xarici, ən uzaq səviyyələrdə səkkiz elektron olması faktı (heliumun ikisi var). Xarici səviyyədə səkkiz elektron, hidrogen və helium istisna olmaqla, D. I. Mendeleyevin dövri cədvəlinin hər bir elementi üçün məhdudlaşdırıcı rəqəmdir. Bu, D. I. Mendeleyevin Dövri Sisteminin bütün digər elementlərinin atomlarının səy göstərdiyi enerji səviyyəsinin bir növ gücü idealıdır.
Atomlar elektronların belə bir mövqeyinə iki yolla nail ola bilərlər: xarici səviyyədən elektron verməklə (bu halda xarici natamam səviyyə yox olur və əvvəlki dövrdə tamamlanan sondan əvvəlki səviyyə xarici olur) və ya elektronları qəbul etməklə. bu qiymətli səkkizə kifayət deyil. Xarici səviyyədə daha az elektron olan atomlar onları xarici səviyyədə daha çox elektronu olan atomlara verir. Xarici səviyyədə yeganə olan bir elektronu I qrupun (IA qrupu) əsas alt qrupunun elementlərinin atomlarına vermək asandır. İki elektronu, məsələn, II qrupun (IIA qrupu) əsas alt qrupunun elementlərinin atomlarına vermək daha çətindir. Üç xarici elektronunuzu elementlərin atomlarına bağışlamaq daha çətindir III qrup(IIIA qrupu).
Elementlərin-metalların atomları xarici səviyyədən elektronları qaytarmağa meyllidirlər. Bir metal elementin atomları xarici elektronlarından nə qədər asan imtina etsə, onun metal xüsusiyyətləri bir o qədər aydın olur. Buna görə də aydındır ki, D. İ. Mendeleyevin dövri sistemində ən tipik metallar I qrupun (İA qrupu) əsas altqrupunun elementləridir. Və əksinə, qeyri-metal elementlərin atomları xarici enerji səviyyəsini tamamlamaq üçün əskikləri qəbul etməyə meyllidirlər. Deyilənlərdən aşağıdakı nəticəyə gəlmək olar. Müəyyən müddət ərzində atom nüvəsinin yükünün artması və müvafiq olaraq xarici elektronların sayının artması ilə metal xassələri kimyəvi elementlər zəiflətmək. Elektronları xarici səviyyəyə qəbul etmək asanlığı ilə xarakterizə olunan elementlərin qeyri-metal xüsusiyyətləri bu halda artır.
Ən tipik qeyri-metallar D. I. Mendeleyevin dövri cədvəlinin VII qrupunun (VIIA qrupu) əsas alt qrupunun elementləridir. Bu elementlərin atomlarının xarici səviyyəsində yeddi elektron var. Xarici səviyyədə səkkiz elektrona qədər, yəni atomların sabit vəziyyətinə qədər hər birində bir elektron yoxdur. Qeyri-metal xüsusiyyətlərini göstərən onları asanlıqla yapışdırırlar.
D. I. Mendeleyevin Dövri Cədvəlinin IV qrupunun (IVA qrupu) əsas altqrupunun elementlərinin atomları necə davranır? Axı onların xarici səviyyədə dörd elektronu var və belə görünür ki, dörd elektron vermək və ya almaq onlara əhəmiyyət vermir. Məlum oldu ki, atomların elektron vermək və ya qəbul etmək qabiliyyətinə təkcə xarici səviyyədəki elektronların sayı deyil, həm də atomun radiusu təsir edir. Dövr ərzində elementlərin atomlarında enerji səviyyələrinin sayı dəyişmir, eynidir, lakin nüvənin müsbət yükü (ondakı protonların sayı) artdıqca radius azalır. Nəticədə elektronların nüvəyə cazibəsi artır və atomun radiusu azalır, sanki atom sıxılır. Buna görə də, xarici elektronları vermək getdikcə çətinləşir və əksinə, səkkizə qədər itkin elektronu qəbul etmək daha asan olur.
Eyni alt qrup daxilində bir atomun radiusu atom nüvəsinin yükünün artması ilə artır, çünki xarici səviyyədə sabit sayda elektron ilə (qrup nömrəsinə bərabərdir) enerji səviyyələrinin sayı artır ( dövr nömrəsinə bərabərdir). Beləliklə, atomun xarici elektronları verməsi daha asan olur.
D. İ. Mendeleyevin dövri sistemində seriya nömrəsinin artması ilə kimyəvi elementlərin atomlarının xassələri aşağıdakı kimi dəyişir.
Kimyəvi elementlərin atomları tərəfindən elektronların qəbulu və ya buraxılmasının nəticəsi nədir?
Təsəvvür edin ki, iki atom “görüşür”: IA qrupunun metal atomu və VIIA qrupunun qeyri-metal atomu. Bir metal atomunun xarici enerji səviyyəsində bir elektronu var, qeyri-metal atomunun isə xarici səviyyəsini tamamlamaq üçün yalnız bir elektronu yoxdur.
Bir metal atomu nüvədən ən uzaqda olan və ona zəif bağlı olan elektronunu asanlıqla xarici enerji səviyyəsində ona boş yer təmin edəcək qeyri-metal atomuna verəcəkdir.
Sonra bir mənfi yükdən məhrum olan metal atomu müsbət yük qazanacaq və qeyri-metal atom, alınan elektron sayəsində mənfi yüklü hissəcikə - iona çevriləcəkdir.
Hər iki atom öz "əziz arzusunu" yerinə yetirəcək - onlar xarici enerji səviyyəsində çox arzu olunan səkkiz elektronu alacaqlar. Bəs bundan sonra nə baş verir? Əks yüklü ionlar, əks yüklərin cazibə qanununa tam uyğun olaraq, dərhal birləşəcək, yəni aralarında kimyəvi bir əlaqə yaranacaq.
| İonlar arasında əmələ gələn kimyəvi bağa ion rabitəsi deyilir. |
Nümunə olaraq məşhur natrium xlorid birləşməsindən (xörək duzu) istifadə edərək bu kimyəvi bağın əmələ gəlməsini nəzərdən keçirək:
Atomların ionlara çevrilməsi prosesi diaqram və şəkildə göstərilmişdir:
Məsələn, kalsium və oksigen atomlarının qarşılıqlı təsiri zamanı ion bağı da yaranır:
Atomların ionlara belə çevrilməsi həmişə tipik metalların və tipik qeyri-metalların atomlarının qarşılıqlı təsiri zamanı baş verir.
Yekun olaraq, məsələn, kalsium və xlor atomları arasında ion rabitəsinin əmələ gəlməsi sxemini yazarkən əsaslandırmanın alqoritmini (ardıcıllığını) nəzərdən keçirək.
1. Kalsium D. I. Mendeleyevin Dövri Cədvəlinin II qrupunun (HA qrupu) əsas alt qrupunun elementi, metaldır. Atomunun iki xarici elektronu bağışlaması itkin altı elektronu qəbul etməkdən daha asandır:
2. Xlor Mendeleyev cədvəlinin VII qrupunun (VIIA qrupu) əsas alt qrupunun elementi, qeyri-metaldır. Atomunun xarici enerji səviyyəsi tamamlanmamış bir elektronu qəbul etməsi, xarici səviyyədən yeddi elektrondan imtina etməkdən daha asandır:
3. Əvvəlcə əmələ gələn ionların yükləri arasında ən kiçik ümumi çoxluğu tapırıq, o, 2-yə (2 × 1) bərabərdir. Sonra iki elektron verməsi üçün neçə kalsium atomunun alınması lazım olduğunu (yəni, 1 Ca atomu almalısınız) və iki elektron qəbul edə bilməsi üçün neçə xlor atomu almalı olduğunuzu müəyyənləşdiririk (yəni, sizə lazımdır). 2 Cl atomu almaq üçün).
4. Sxematik olaraq kalsium və xlor atomları arasında ion əlaqəsinin əmələ gəlməsini aşağıdakı kimi yazmaq olar:
İon birləşmələrinin tərkibini ifadə etmək üçün formula vahidləri istifadə olunur - molekulyar düsturların analoqları.
Atomların, molekulların və ya düstur vahidlərinin sayını göstərən rəqəmlərə əmsallar, bir molekuldakı atomların və ya ionların sayını göstərən rəqəmlərə isə indekslər deyilir.
Paraqrafın birinci hissəsində elementlərin xassələrində dəyişikliklərin təbiəti və səbəbləri haqqında nəticə çıxardıq. Paraqrafın ikinci hissəsində açar sözləri təqdim edirik.
Açar sözlər və ifadələr
- Metalların və qeyri-metalların atomları.
- İonlar müsbət və mənfi.
- İon kimyəvi bağ.
- Əmsallar və indekslər.
Kompyuterlə işləmək
- Elektron müraciətə baxın. Dərsin materialını öyrənin və təklif olunan tapşırıqları yerinə yetirin.
- Paraqrafın açar söz və ifadələrinin məzmununu aşkar edən əlavə mənbələr kimi xidmət edə biləcək e-poçt ünvanlarını İnternetdə axtarın. Müəllimə yeni dərs hazırlamaqda öz köməyinizi təklif edin - bir mesaj yazın açar sözlər və növbəti abzasdakı ifadələr.
Suallar və tapşırıqlar
- Atomların quruluşunu və xassələrini müqayisə edin: a) karbon və silisium; b) silikon və fosfor.
- Kimyəvi elementlərin atomları arasında ion rabitəsinin əmələ gəlməsi sxemlərini nəzərdən keçirək: a) kalium və oksigen; b) litium və xlor; c) maqnezium və flüor.
- D.I.Mendeleyevin dövri cədvəlinin ən tipik metalını və ən tipik qeyri-metalını adlandırın.
- Əlavə məlumat mənbələrindən istifadə edərək inert qazların nə üçün nəcib qazlar adlandırıldığını izah edin.
| Parametr adı | Məna |
| Məqalənin mövzusu: | ENERJİ SƏVİYYƏLƏRİ |
| Rubrika (tematik kateqoriya) | Təhsil |
Atomun Strukturu
1. Atomun quruluşu nəzəriyyəsinin inkişafı. FROM
2. Atomun nüvəsi və elektron qabığı. FROM
3. Atomun nüvəsinin quruluşu. FROM
4. Nuklidlər, izotoplar, kütlə sayı. FROM
5. Enerji səviyyələri.
6. Quruluşun kvant-mexaniki izahı.
6.1. Atomun orbital modeli.
6.2. Orbitalların doldurulması qaydaları.
6.3. s-elektronlu orbitallar (atom s-orbitalları).
6.4. p-elektronlu orbitallar (atom p-orbitalları).
6.5. d-f elektronları olan orbitallar
7. Çoxelektron atomunun enerji alt səviyyələri. kvant ədədləri.
ENERJİ SƏVİYYƏLƏRİ
Atomun elektron qabığının strukturu atomdakı ayrı-ayrı elektronların müxtəlif enerji ehtiyatları ilə müəyyən edilir. Atomun Bohr modelinə uyğun olaraq, elektronlar atomda dəqiq müəyyən edilmiş (kvantlaşdırılmış) enerji vəziyyətlərinə uyğun olan mövqeləri tuta bilər. Bu vəziyyətlərə enerji səviyyələri deyilir.
Ayrı bir enerji səviyyəsində ola bilən elektronların sayı 2n 2 düsturu ilə müəyyən edilir, burada n ərəb rəqəmləri ilə göstərilən səviyyənin sayıdır 1 - 7. İlk dörd enerji səviyyəsinin maksimum doldurulması. 2n 2 düsturuna uyğun olaraq: birinci səviyyə üçün - 2 elektron, ikinci üçün - 8, üçüncü -18 və dördüncü səviyyə üçün - 32 elektron. Məlum elementlərin atomlarında daha yüksək enerji səviyyələrinin elektronlarla maksimum doldurulmasına nail olunmamışdır.
düyü. Şəkil 1 ilk iyirmi elementin enerji səviyyələrinin elektronlarla doldurulmasını göstərir (hidrogen H-dən kalsium Ca-ya, qara dairələr). Enerji səviyyələrini göstərilən ardıcıllıqla doldurmaqla, doldurulma sırasına (şəkildə aşağıdan yuxarıya və soldan sağa) riayət etməklə elementlərin atomlarının ən sadə modelləri əldə edilir. elektron üçüncü enerji səviyyəsində müvafiq elementin simvoluna işarə edir M(maksimum tutum 18 e -) elementləri üçün Na - Ar yalnız 8 elektron ehtiva edir, sonra dördüncü enerji səviyyəsi qurulmağa başlayır N- K və Ca elementləri üçün onun üzərində iki elektron görünür. Növbəti 10 elektron yenə səviyyəni tutur M(elementlər Sc – Zn (göstərilmir), sonra isə N səviyyəsinin daha altı elektronla doldurulması davam edir (Ca-Kr elementləri, ağ dairələr).
| düyü. bir |  düyü. 2 |
Əgər atom əsas vəziyyətdədirsə, onda onun elektronları minimum enerji ilə səviyyələri tutur, yəni hər bir sonrakı elektron enerji baxımından ən əlverişli mövqe tutur, məsələn Şəkil 1. 1. Enerjinin ona ötürülməsi ilə əlaqəli bir atoma xarici təsir ilə, məsələn, qızdırmaqla, elektronlar daha yüksək enerji səviyyələrinə keçir (şəkil 2). Atomun bu vəziyyətinə həyəcanlı deyilir. Aşağı enerji səviyyəsində boşalmış yer daha yüksək enerji səviyyəsindən bir elektron tərəfindən doldurulur (faydalı mövqe kimi). Keçid zamanı elektron müəyyən miqdarda enerji verir, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ səviyyələr arasındakı enerji fərqinə uyğun gəlir. Elektron keçidlər nəticəsində xarakterik şüalanma yaranır. Udulmuş (buraxılan) işığın spektral xətlərindən atomun enerji səviyyələri haqqında kəmiyyətcə nəticə çıxarmaq olar.
Borun atomun kvant modelinə uyğun olaraq müəyyən enerji vəziyyətinə malik elektron atomda dairəvi orbitdə hərəkət edir. Eyni enerji ehtiyatına malik elektronlar nüvədən bərabər məsafədə yerləşirlər, hər bir enerji səviyyəsi Bor tərəfindən elektron təbəqə adlandırılan öz elektron dəstinə uyğundur. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, Bor görə, bir təbəqənin elektronları sferik səth boyunca, növbəti təbəqənin elektronları isə digər sferik səth boyunca hərəkət edir. bütün kürələr atom nüvəsinə uyğun gələn mərkəzlə bir-birinə yazılmışdır.
ENERJİ SƏVİYYƏLƏRİ - anlayışı və növləri. "ENERJİ SƏVİYYƏLƏRİ" kateqoriyasının təsnifatı və xüsusiyyətləri 2017, 2018.
2. Atomların nüvələrinin və elektron qabıqlarının quruluşu
2.6. Enerji səviyyələri və alt səviyyələr
Ən çox mühüm xüsusiyyət atomdakı elektronun vəziyyəti kvant mexanikasının qanunlarına görə davamlı olaraq deyil, kəskin şəkildə dəyişən elektronun enerjisidir, yəni. yalnız dəqiq müəyyən edilmiş dəyərləri qəbul edə bilər. Beləliklə, atomda bir sıra enerji səviyyələrinin mövcudluğundan danışmaq olar.
Enerji səviyyəsi- yaxın enerji qiymətləri olan AO dəsti.
Enerji səviyyələri ilə nömrələnir əsas kvant sayı n, yalnız tam ədədləri qəbul edə bilər müsbət dəyərlər(n = 1, 2, 3, ...). Necə daha çox dəyər n , elektronun enerjisi və verilən enerji səviyyəsi bir o qədər yüksəkdir. Hər bir atom sonsuz sayda enerji səviyyəsini ehtiva edir, bəziləri atomun əsas vəziyyətində elektronlar tərəfindən doldurulur, bəziləri isə yoxdur (bu enerji səviyyələri atomun həyəcanlanmış vəziyyətində yerləşdirilir).
Elektron təbəqə- verilmiş enerji səviyyəsində olan elektronlar dəsti.
Başqa sözlə, elektron təbəqə elektronları ehtiva edən enerji səviyyəsidir.
Elektron təbəqələr dəsti atomun elektron qabığını təşkil edir.
Eyni elektron təbəqəsində elektronlar enerji baxımından bir qədər fərqlənə bilər və buna görə də bunu deyirlər enerji səviyyələri enerji alt səviyyələrinə bölünür(alt təbəqələr). Verilmiş enerji səviyyəsinin bölündüyü alt səviyyələrin sayı enerji səviyyəsinin əsas kvant nömrəsinin sayına bərabərdir:
N (ətraf) \u003d n (səviyyə) . (2.4)
Alt səviyyələr rəqəmlər və hərflərdən istifadə etməklə təsvir edilmişdir: rəqəm enerji səviyyəsinin nömrəsinə (elektron təbəqə), hərf alt səviyyələri təşkil edən AO-nun təbiətinə uyğundur (s -, p -, d -, f -), məsələn: 2p - alt səviyyə (2p -AO, 2p -elektron).
Beləliklə, birinci enerji səviyyəsi (Şəkil 2.5) bir alt səviyyədən (1s), ikincisi - ikidən (2s və 2p), üçüncüsü - üçdən (3s, 3p və 3d), dördüncüdən dördündən (4s, 4p, 4d və 4f ) və s. Hər bir alt səviyyə müəyyən sayda AO ehtiva edir:
N (AO) = n 2 . (2.5)
düyü. 2.5. İlk üç elektron təbəqə üçün enerji səviyyələrinin və alt səviyyələrin sxemi
1. s-tipli AO-lar bütün enerji səviyyələrində mövcuddur, p-tipi ikinci enerji səviyyəsindən başlayaraq, d-tipi - üçüncüdən, f-tipi - dördüncüdən və s.
2. Verilmiş enerji səviyyəsində bir s -, üç p -, beş d -, yeddi f -orbital ola bilər.
3. Əsas kvant ədədi nə qədər böyükdürsə daha çox ölçülər AO.
Bir AO-da ikidən çox elektron ola bilmədiyi üçün, verilmiş enerji səviyyəsində elektronların ümumi (maksimum) sayı 2 dəfədir. daha çox nömrə AO və bərabərdir:
N (e) = 2n 2 . (2.6)
Beləliklə, verilmiş enerji səviyyəsində maksimum 2 s tipli elektron, 6 p tipli elektron və 10 d tipli elektron ola bilər. Ümumilikdə, birinci enerji səviyyəsində elektronların maksimum sayı 2, ikincidə - 8 (2 s-tip və 6 p-tip), üçüncüdə - 18 (2 s-tip, 6 p-tip və 10 d-tipi). Bu tapıntılar Cədvəl 1-də rahat şəkildə ümumiləşdirilmişdir. 2.2.
Cədvəl 2.2
Baş kvant ədədi, e ədədi arasındakı əlaqə
Atom müsbət yüklü nüvədən və mənfi yüklü elektron qabığından ibarət olan elektrik cəhətdən neytral hissəcikdir. Nüvə atomun mərkəzində yerləşir və nüvə qüvvələri tərəfindən bir yerdə tutulan müsbət yüklü proton və yüksüz neytronlardan ibarətdir. Atomun nüvə quruluşu 1911-ci ildə ingilis fiziki E.Rezerford tərəfindən eksperimental olaraq sübut edilmişdir.
Protonların sayı nüvənin müsbət yükünü təyin edir və elementin sıra nömrəsinə bərabərdir. Neytronların sayı elementin atom kütləsi ilə sıra nömrəsi arasındakı fərq kimi hesablanır. Eyni nüvə yükü (eyni sayda proton), lakin fərqli atom kütləsi (müxtəlif sayda neytron) olan elementlərə izotoplar deyilir. Atomun kütləsi əsasən nüvədə cəmləşmişdir, çünki elektronların əhəmiyyətsiz dərəcədə kiçik kütləsi laqeyd qala bilər. Atom kütləsi nüvənin bütün protonlarının və bütün neytronlarının kütlələrinin cəminə bərabərdir.
Element eyni nüvə yüklü atom növüdür. Hal-hazırda 118 müxtəlif kimyəvi element məlumdur.
Bir atomun bütün elektronları onun elektron qabığını təşkil edir. Elektron qabığın mənfi yükü elektronların ümumi sayına bərabərdir. Atomun qabığındakı elektronların sayı nüvədəki protonların sayı ilə üst-üstə düşür və elementin sıra nömrəsinə bərabərdir. Qabıqdakı elektronlar enerji ehtiyatlarına uyğun olaraq elektron təbəqələri arasında paylanır (oxşar enerjili elektronlar bir elektron təbəqəsi əmələ gətirir): enerjisi az olan elektronlar nüvəyə yaxın, daha yüksək enerjili elektronlar isə nüvədən uzaqlaşır. Elektron təbəqələrin sayı (enerji səviyyələri) kimyəvi elementin yerləşdiyi dövrün sayı ilə üst-üstə düşür.
Tamamlanmış və natamam enerji səviyyələrini ayırd edin. Mümkün olan maksimum elektron sayını (birinci səviyyə - 2 elektron, ikinci səviyyə - 8 elektron, üçüncü səviyyə - 18 elektron, dördüncü səviyyə - 32 elektron və s.) ehtiva edərsə, səviyyə tam sayılır. Natamam səviyyə daha az elektron ehtiva edir.
Atomun nüvəsindən ən uzaq səviyyəyə xarici səviyyə deyilir. Xarici enerji səviyyəsində olan elektronlara xarici (valentlik) elektronlar deyilir. Xarici enerji səviyyəsindəki elektronların sayı kimyəvi elementin yerləşdiyi qrupun sayı ilə üst-üstə düşür. Xarici səviyyə 8 elektron ehtiva edərsə tam sayılır. 8A qrupunun elementlərinin atomları (inert qazlar helium, neon, kripton, ksenon, radon) tamamlanmış xarici enerji səviyyəsinə malikdir.
Atomun nüvəsi ətrafında elektronun ən çox tapıldığı fəza bölgəsinə elektron orbital deyilir. Orbitallar enerji səviyyəsinə və formasına görə fərqlənir. Forma s-orbitalları (kürə), p-orbitalları (həcmli səkkiz), d-orbitalları və f-orbitalları fərqləndirir. Hər bir enerji səviyyəsinin öz orbital dəsti var: birinci enerji səviyyəsində - bir s-orbital, ikinci enerji səviyyəsində - bir s- və üç p-orbital, üçüncü enerji səviyyəsində - bir s-, üç p-, beş d-orbital, dördüncü enerji səviyyəsində bir s-, üç p-, beş d-orbital və yeddi f-orbital. Hər bir orbital maksimum iki elektron saxlaya bilər.
Orbitallarda elektronların paylanması elektron düsturlardan istifadə etməklə əks olunur. Məsələn, bir maqnezium atomu üçün elektronların enerji səviyyələri üzrə paylanması aşağıdakı kimi olacaq: 2e, 8e, 2e. Bu düstur bir maqnezium atomunun 12 elektronunun üç enerji səviyyəsində paylandığını göstərir: birinci səviyyə tamamlanır və 2 elektron ehtiva edir, ikinci səviyyə tamamlanır və 8 elektron ehtiva edir, üçüncü səviyyə tamamlanmır, çünki 2 elektron ehtiva edir. Kalsium atomu üçün elektronların enerji səviyyələri üzrə paylanması aşağıdakı kimi olacaq: 2e, 8e, 8e, 2e. Bu düstur 20 kalsium elektronunun dörd enerji səviyyəsində paylandığını göstərir: birinci səviyyə tamamlanır və 2 elektron ehtiva edir, ikinci səviyyə tamamlanır və 8 elektron ehtiva edir, üçüncü səviyyə tamamlanmır, çünki 8 elektron ehtiva edir, dördüncü səviyyə tamamlanmamışdır, çünki 2 elektron ehtiva edir.
Oxşar məqalələr
