Structura electronică a atomilor

Structura atomului. Legătura chimică

Legea periodic Mendeleev

În 1869, DI Mendeleev a formulat legea periodică descoperit de el:

„Proprietățile corpurilor simple și forma și proprietățile compușilor elementelor găsite în tabelul periodic, în funcție de valorile greutăților atomice ale elementelor.“

În prezent, în locul termenului „greutate atomică“ a folosit termenul „greutate atomică.“

Dezvoltarea în continuare a științelor naturale, în special teoria structurii atomului, a constatat ca element chimic individuale
Acesta este definit de sarcina sa nucleară. și proprietățile chimice ale elementelor și
compușii lor, reapariția periodică a acestora la diferite elemente determinate de structura învelișului de electroni al atomului. care, la rândul său, depinde de sarcina nucleului atomic.

Formularea modernă a legii periodică a DI Mendeleev prevede:

„Proprietățile elementelor chimice, precum proprietatile si forma pe care le formează compușii sunt periodice în funcție de încărcare și atomii definiți configurații recurente tip de electroni aceleași atomilor lor“.

Astfel, pentru a înțelege cauza periodicității
proprietăți ale compușilor elementelor chimice, este necesar să se apeleze la studiul structurii atomice.

Atom -, este cea mai mică particulă a unui element chimic, o parte din compuși simpli și complecși.

Conform atom de concepte moderne - este particula electroneutral care constă dintr-un nucleu încărcat pozitiv și compensarea încărcătura de electroni.

La rândul său, nucleul unui atom este alcătuit din protoni, neutroni (denumite colectiv-nucleonice) și un număr mare de alte particule. atomii formează o structură Electronii înveliș electronic care definește mai multe proprietăți chimice ale elementului.

Fig. 4.1. Structura circuitului elementului atomului

Proton - încărcat pozitiv microparticulelor cu taxa + 1,6 x 10-19 K, acceptată convențional per unitate sarcină pozitivă Qr = +1. proton în masă aproape de 1 amu Totalul Protonii număr Np. incluse în kernel determină încărcarea totală a atomului și numărul său ordinal din Tabelul Periodic al Elementelor DI Mendeleev.

Neutron - microparticle parte electric neutru din nucleul unui atom. Masa sa ca masa de protoni, aproape de 1 uam

Nucleoni (nucleu lat. - Kernel, cereale, piatră) - numele colectiv de protoni și neutroni - particulele de miez care formează nuclee.

electron # 275; - microparticulele încărcate negativ, o parte a purtătorului este cel mai mic atom și sarcină electrică -1,6 × 10 - 19CI. Pentru comoditate, valoarea acestei taxe „elementar“ a trecut pe unitate QE = -1. Deoarece atomul este electric neutru ca întreg, numărul de electroni egal cu sarcina nucleului atomului.

De exemplu, încărcătura atomului de sodiu Na miezuri 11 este egal cu 11. În jurul miezului 11 este plasat electronii cu o sarcină negativă globală -11.

de masă atomică Sumar (m) este concentrată în miezul său, deoarece masa electronilor este mică și nu contribuie semnificativ la masa tuturor atomilor. Masa de electroni este doar masa protonului sau neutronului.

atom în masă. astfel, de fapt, format pe baza maselor tuturor protonilor (Np) și neutronii (Nn) și se caracterizează prin numărul de masă (A).

Numărul de masă al atomului unui element (A) este numeric egală cu masa sumă totală de protoni (Np) și numărul total de neutroni (Nn):

De exemplu, un atom de potasiu (numărul de ordine 19 în Tabelul Periodic, numărul de masă este 39), în miez este de 19 protoni si 20 neutroni din atomul de bariu (numărul de ordine 56, un număr de masă de 137), în miez 56 de protoni si 71 neutroni.

Structura electronică a atomilor

Prin natura sa, electronul este dublu: în plus față de proprietățile corpusculare ale unei particule asa cum este, ca și fotonii luminii are proprietăți de undă, de exemplu, posedă capacitatea de a difracției.

În prezent, descrierea unui electron dintr-un atom este dat
Mecanica cuantică studiază mișcarea și interacțiunile particulelor elementare.

Electron într-un atom nu are nici o traiectorie. Ar trebui să fie considerat un așa-numitul nor de electroni. caracterizează probabilitatea de a găsi un electron în spațiul tridimensional în jurul nucleului.

Regiunea de spațiu în jurul miezului, în care electronul găsi cel mai probabil numit orbital.

În cadrul orbital este

90% din norul de electroni. Orbitali au dimensiuni și forme diferite. Dacă electronul este în orbitalii mai mici, este puternic atras de nucleu decât electronul ocupă un orbital mai mare.

Energia electronilor este un număr întreg și poate fi modificat numai porțiuni intacte, bine definite - cuante de energie.

Starea energetică a unui electron dintr-un atom este caracterizat prin
patru numere cuantice: principale, orbitale, magnetice
de spin.

Principalul cuantic numărul n este legat de numărul de nivel de energie caracterizează energia totală a electronului la un anumit nivel și distanța de la miezul.

Numărul cuantic principal ia valori de la 1 la ∞. Pentru elementele chimice cunoscute atunci când atomii sunt în starea fără tensiune, numărul cuantic principal poate presupune valori întregi pozitive la 1 la 7.

Totalitatea electronilor cu aceeași valoare a lui n se numește nivelul de energie. Cele mai mici electroni de energie au un nivel de energie al primului miez (n = 1). Cu o creștere n energia electronilor și distanța față de creșterile de bază.

Numărul de niveluri de energie umplute într-un atom este numeric egal cu numărul perioadei în care elementul.

Astfel, toată perioada de elementele electroni am un nivel de energie cu număr cuantic principal egal cu unu (n = 1). In perioada II atomi element principal număr cuantic egal cu doi (n = 2), etc.

Numărul maxim pentru un anumit nivel de energie a electronilor este determinată de ecuația:

unde N - numărul de electroni la un nivel de energie dat, n - numărul de nivel (perioada numarul cuantic principal).

Prin urmare, primul nivel de energie poate fi nu mai mult de 2 electroni, al doilea nu mai mult de 8, a treia - nu mai mult de 18 ani, în a patra - nu mai mult de 32.

Nivelurile de energie indică literele.

Valoarea numerică a nivelului n 1 2 3 4 5 6 7

Letter oboznachenieK L M N O P Q

Orbital (lateral) număr cuantic l caracterizează un alt stat electroni de energie la un nivel energetic specific.

Orbital (lateral) Numărul cuantic definește forma norului de electroni, adică regiune spațială cea mai probabilă locație a unui electron. Valoarea orbital număr cuantic l în funcție de valoarea principalului număr cuantic n. Se ia valorile 0, 1, 2, 3 ... (n-1), adică de la 0 până la (n-1).

Colecția de electroni, caracterizat prin aceeași valoare a orbital numărul cuantic l. Se numește subnivele energie. Subnivele sunt desemnate prin literele:

Chislal orbital valoare cuantică 0 1 2 3

energie Desemnarea podurovnyas p d f.

Fiecare valoare corespunde unei anumite energie l subnivel și unele orbitali formă. Numărul subnivele coincide cu numărul sau cu nivelul principal număr cuantic n.

Astfel, atunci când l = 0, 1, 2, 3, electronii sunt, respectiv s -, p -, d -, f -podurovnyah. Pentru o valoare dată a numărului principal cuantic n au cel mai mic subnivel energetic s-electroni, atunci p -, d -, f -podurovney. Electronii diferite subnivele numite s -, p -, d -, f-electroni sau electroni la p S-, -, d - f este orbitalii atomici.

Numărul de subnivele de energie în nivelul nu trebuie să fie mai mare decât numărul cuantic principal n. Astfel, primul nivel (n = 1) are un sub-strat (uri), al doilea nivel (n = 2) - două subnivele (e și p), al treilea (n = 3) - trei (sp d), a patra (n = 4 ) - patru (spd f). Cojile de atomi acum elemente cunoscute electroni fiind construite la fiecare nivel de cel mult patru subnivele.

Dacă l = 0 (s - subnivel) norul de electroni este sferic.

Când l = 1 (p - subnivel) orbital are o formă halteră.

orbitali D și f au o formă mai complexă (vezi. Fig. 4.5.).

Magnetic cuantic număr m haraktrizuet orientarea spațială a orbitalilor subnivel în raport cu câmpul magnetic extern.

Magnetic cuantic numărul m poate lua valorile oricare dintre numere întregi de la -l la + l inclusiv 0; toate 2l + 1 valoare. Astfel, (2l + 1) - numărul stărilor de energie (orbital atomic), pe care electronii pot fi prezente subnivel.

De exemplu, pentru s -podurovnya l = 0 m și, prin urmare, are o singură valoare: m = 0. Astfel, există o -podurovne unică s s-orbital. care are forma unei sfere dispuse simetric în jurul nucleului atomic.

p-orbital ( „halteră“) într-un câmp magnetic poate fi orientat în spațiu în trei poziții diferite, și anume când l = 1, se poate lua trei valori +1, 0, -1. Prin urmare, p - atomic orbitali sunt orientate în spațiu de-a lungul a trei axe de coordonate (x y z ..).