 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Будова ядра атома
До складу ядра входять протони і нейтрони.
Протон має заряд, який дорівнює +1 і масу, яка складає 1,007 г. Нейтрон має ту саму масу, але не має заряду. Протони й нейтрони утримуються ядерними силами.
Враховуючи кількісні характеристики протонів і нейтронів, їх записують за допомогою символів:
1р1 0n1
Верхній індекс позначає масу частинки, нижній – її заряд.
Число протонів в ядрі дорівнює порядковому номеру елемента в Періодичній системі, а число нейтронів можна визначити як різницю між відносною атомною масою елемента та сумою протонів:
Σ0n1 = Ar(X) – Σ1р1
Сучасна модель будови електрона в атомі
Вірогідність знаходження електрона в просторі поблизу ядра вивчає квантова механіка. Якщо б вдалося через малі проміжки часу сфотографувати рух електронів в атомі, то при накладанні великої кількості таких фотографій ми отримали би картину електронної хмари. Густина цієї хмари нерівномірна. Максимальна густина відповідає найбільшій вірогідності знаходження електрона в даній частині атомного простору. Поблизу від ядра електронна густина практично дорівнює нулю, тобто електрон тут майже не буває. При віддаленні від ядра електронна густина збільшується, а потім знову слабшає.
Простір навколо ядра, в якому перебування електрону найбільш вірогідно, називається орбіталлю.
Для того, щоб описати електрон, користуються квантовими числами.
Розташовуючись на різній відстані від ядра, електрони утворюють електронні шари, які називають енергетичними рівнями. Номер енергетичного рівня визначається головним квантовим числом n і приймає значення від 1 до ∞.
Головне квантове число дорівнює номеру періоду, в якому знаходиться елемент, і характеризує:
1) запас енергії електрона на даному енергетичному рівні (наприклад, якщо n=3, то електрон знаходиться на третьому енергетичному рівні і його запас енергії буде більше, ніж у електронів на першому та другому рівні, але менше, ніж у електронів 4-7 рівнів.
2) відстань електрону від ядра атома (радіус атома).
Однак квантово-механічні розрахунки показують, що в межах одного рівня енергія електронів дещо відрізняється між собою, і кожен енергетичний рівень розщеплюється ще на енергетичні підрівні. Кількість підрівнів відповідає номеру рівня. Так, на першому рівні 1 підрівень (s), на другому рівні – 2 підрівня (s, p), на третьому – три підрівні (s, p, d), на четвертому – чотири (s, p, d, f).
Енергетичний підрівень характеризується орбітальним квантовим числом l. Для кожного рівня (n=const.) орбітальне квантове число l може приймати значення від 0 до (n–1). Наприклад, при n=3, значення l будуть дорівнювати 0, 1 та 2.
Орбітальне квантове число характеризує:
1) Запас енергії електрона на підрівні;
2) Форму руху орбіталі електрона:
· атомну орбіталь, яка має форму шарової симетрії, позначають s-орбіталлю, а розташовані в ній електрони називають s-електронами.
· атомні орбіталі, які мають форму неправильної вісімки, позначають р-орбіталлю, розташовані на них електрони називають р-електронами.
· атомні орбіталі у вигляді чотирьохлопасної розетки позначають d-орбіталлю, електрони на ній відповідно d-електронами.
· більш складну форму має f-орбіталь, на ній розташовані f-електрони.
Магнітне квантове число (m) характеризує кількість орбіталей, які містяться на даному підрівні:
Магнітне квантове число може приймати значення від –l через 0 до + l.
Наприклад на першому енергетичному рівні (n=1), l = n–1=0, m може приймати лише одне значення 0 – тобто на цьому підрівні може знаходитися лише одна s-орбіталь.
Якщо n=2 (другий енергетичний рівень), l дорівнює 0 та n–1=1 (два підрівні), m може приймати три значення: 0 для першого s- підрівня – одна s-орбіталь, і –1, 0 та +1 – для другого підрівня – три р-орбіталі.
Якщо n=3 (третій енергетичний рівень), l може приймати значення 0,1 та 2, m може приймати три значення: 0 для першого s- підрівня – одна s-орбіталь; –1, 0 та +1 – для другого підрівня – три р-орбіталі; і –2, –1, 0, +1, +2 для третього d-підрівня – п’ять d-орбіталей.
Спінове квантове число (ms) характеризує напрямок обертання електрону навколо своєї осі і може приймати значення – ½ та +½. Два електрони на одній орбіталі можуть мати лише антипаралельні (протилежні спіни (напрямки обертання) (позначаються протилежними стрілочками ↑↓), бо електрони з паралельними спінами відштовхуються.
Заповнимо таблицю:
| Рівні | Підрівні | Кількість орбіталей | Кількість електронів |
| 1 (s) | 1s | ||
| 2 (s, p) | 1s, 3p | ||
| 3 (s, p, d) | 1s, 3p, 5d | ||
| 4 (s, p, d, f) | 1s, 3p, 5d, 7f |
Таким чином, кожен електрон в атомі має своє значення чотирьох квантових чисел і в атомі не може бути навіть двох електронів, які мали б всі чотири квантові числа однакові.
Якщо електрони мають три однакові квантові числа, то вони будуть відрізнятися між собою спіновим квантовим числом.
Принцип Паулі:
на кожній орбіта лі може знаходитися не більше двох електронів з антипаралельними спінами.
Правило Гунда:
електрони заповнюють орбіталь спочатку по одному в кожну орбіталь, а потім відбувається їх заповнення другим електроном з антипаралельним спіном.
В якій же послідовності відбувається заповнення електронами енергетичних рівнів та підрівнів?
Правило Клечковського: електрони заповнюють орбіталі спочатку з мінімальної кількістю енергії.
Щоб знати енергію рівня, треба знайти суму головного та орбітального квантових чисел (n+l):
n – 1,2,3,4,5
l – 0,1,2,3,4
s p d f
1s2
|
2s2 → 2p6
3s2 → 3p6 3d10
4s2 4p6 4d10 4f14
5s2 5p6 5d10 5f14
6s2 6p6 6d10 6f14
7s2 7p6 7d10 7f14
Таким чином, електрони заповнюють енергетичні рівні та підрівні у наступному порядку:
1s2 2s22p6 3s23p64s23d104p6 5s24d105p6 6s24f145d106p67s25f146d10
Виділимо кожен рівень. Ми бачимо таку закономірність: s- і p-елементи відповідають номеру періоду, d-елементи – на одиницю менше номера періоду, так, в четвертому періоді знаходяться 3 d-елементи, в п’ятому – 4d-елементи і т.д., f-елементи заповнюються на 2 менше номера періоду, так, 4f- елементи заповнюються в 6 періоді, 5 f- елементи – в 7 періоді.
Поиск по сайту: