Строение атомов — элементарные частицы вещества, электроны, протоны, нейтроны

Атом и субатомные частицы

Материя Вселенной состоит из маленьких частиц, которые называются атомами. Эта концепция была выдвинута греческим математиком и философом Демокритом еще в V веке до нашей эры. С древнегреческого языка слово «атом» переводится как «неделимый». Ввиду технической невозможности проверить, что представляет собой атом, эта гипотеза существовала вплоть до XIX века, когда достижения науки и технологий позволили изучить атом более тщательно. Благодаря изучению атома в конце XIX века было установлено, что он не является элементарной единицей материи и состоит из более мелких частиц, которые были названы субатомными. К этим частицам принято относить электрон, протон и нейтрон, поскольку они образуют атомы всего вещества.

В настоящее время в вопросе изучения элементарных частиц наука продвинулась далеко вперед. Так, было установлено, что даже субатомные частицы тоже имеют свою внутреннюю структуру. Кроме того, существует так называемая антиматерия, образованная атомами, состоящими из античастиц, которые тоже являются субатомными. Тем не менее начало ядерной физики и ядерной истории человечества положило именно открытие электронов, протонов и нейтронов. Кто открыл эти субатомные частицы, рассматривается в этой статье.

Строение атомов - элементарные частицы вещества, электроны, протоны, нейтроны

Тренировочные задания

1. Общее число s-электронов в атоме кальция равно

1) 20 2) 40 3) 8 4) 6

2. Число спаренных p-электронов в атоме азота равно

1) 7 2) 14 3) 3 4) 4

3. Число неспаренных s-электронов в атоме азота равно

1) 7 2) 14 3) 3 4) 4

4. Число электронов на внешнем энергетическом уровне атома аргона равно

1) 18 2) 6 3) 4 4) 8

5. Число протонов, нейтронов и электронов в атоме 94Be равно

1) 9, 4, 5 2) 4, 5, 4 3) 4, 4, 5 4) 9, 5, 9

6. Распределение электронов по электронным слоям 2; 8; 4 — соответствует атому, расположенному в(во)

1) 3-м периоде, IА группе 2) 2-м периоде, IVА группе 3) 3-м периоде, IVА группе 4) 3-м периоде, VА группе

7. Химическому элементу, расположенному в 3-м периоде VA группе соответствует схема электронного строения атома

1) 2, 8, 6 2) 2, 6, 4 3) 2, 8, 5 4) 2, 8, 2

8. Химический элемент с электронной конфигурацией 1s22s22p4 образует летучее водородное соединение, формула которого

1) ЭН 2) ЭН2 3) ЭН3 4) ЭН4

9. Число электронных слоёв в атоме химического элемента равно

1) его порядковому номеру 2) номеру группы 3) числу нейтронов в ядре 4) номеру периода

10. Число внешних электронов в атомах химических элементов главных подгрупп равно

1) порядковому номеру элемента 2) номеру группы 3) числу нейтронов в ядре 4) номеру периода

11. Два электрона находятся во внешнем электронном слое атомов каждого из химических элементов в ряду

1) He, Be, Ba 2) Mg, Si, O 3) C, Mg, Ca 4) Ba, Sr, B

12. Химический элемент, электронная формула которого 1s22s22p63s23p64s1, образует оксид состава

1) Li2O 2) MgO 3) K2O 4) Na2O

13. Число электронных слоев и число p-электронов в атоме серы равно

1) 2, 6 2) 3, 4 3) 3, 16 4) 3, 10

14. Электронная конфигурация ns2np4 соответствует атому

1) хлора 2) серы 3) магния 4) кремния

15. Валентные электроны атома натрия в основном состоянии находятся на энергетическом подуровне

1) 2s 2) 2p 3) 3s 4) 3p

16. Атомы азота и фосфора имеют

1) одинаковое число нейтронов 2) одинаковое число протонов 3) одинаковую конфигурацию внешнего электронного слоя 4) одинаковое число электронов

17. Одинаковое число валентных электронов имеют атомы кальция и

1) калия 2) алюминия 3) бериллия 4) бора

18. Атомы углерода и фтора имеют

1) одинаковое число нейтронов 2) одинаковое число протонов 3) одинаковое число электронных слоёв 4) одинаковое число электронов

19. У атома углерода в основном состоянии число неспаренных электронов равно

1) 1 3) 3 2) 2 4) 4

20. В атоме кислорода в основном состоянии число спаренных электронов равно

1) 2 3) 4 2) 8 4) 6

Какие бывают элементарные частицы

После открытия электрона ученые ввели в картину мира фотон и остальные бозоны, дополнили список лептонов и открыли кварки.

С каждым витком развития науки люди стремились поделить вещество на мельчайшие части, чтобы понять, как оно устроено. Оказалось, что вся материя, которая нас окружает, похожа на матрешку с четырьмя оболочками:

  • то, что мы видим невооруженным глазом;
  • молекулярная структура;
  • атомная структура;
  • элементарный уровень.

Да, их очень много  но так даже интереснее. Со времен открытия электрона ученые обнаружили огромное количество фундаментальных частиц и разделили их на две большие группы: фермионы (от фамилии итальянского физика Энрико Ферми) и бозоны (в честь индийского физика Сатьендры Нат Бозе).

Строение атомов - элементарные частицы вещества, электроны, протоны, нейтроныВсе частицы Стандартной модели, собранные в подобие системы Менделеева. Справа — бозоны, слева — фермионы

Составные частицы

Фермионы и бозоны — это лишь основа всей физики элементарных частиц. Соединяясь, они образуют что-то вроде молекул. Это очень похоже на химическую реакцию: две элементарные частицы могут соединяться друг с другом, как и химические вещества.

Физика элементарных частиц невероятно разнообразна. Кроме перечисленных основных классов выделяют также квазичастицы («почти»-частицы), которые формально не существуют: человек придумал их для описания различных природных процессов. Кроме того, есть много гипотетических частиц, существование которых экспериментально не подтверждено.

Сегодня мы знаем Вселенную едва ли на 0,1 %. С помощью физики мы пытаемся расширить границы познания и описать всё, что нам непонятно. Но каждый новый шаг вперед всё труднее: если пять лет назад вы были на острие прогресса и понимали всё, что происходит в вашей науке, то сегодня она вас озадачит своей сложностью и запутанностью.

Популярные статьи  Как расшифровать маркировку трансформатора

Физика

Атом состоит из ядра и электронной оболочки.

  • состоит из нуклонов (протонов и нейтронов); массы протона и нейтрона приблизительно одинаковы ( m p = m n = 1,67 ⋅ 10 −27 кг); электрический заряд имеют только протоны ( q p = 1,6 ⋅ 10 −19 Кл);
  • имеет массу, равную сумме масс входящих в него нуклонов:

где Zm p — масса всех протонов, входящих в состав ядра; m p — масса протона; ( A − Z ) m n — масса всех нейтронов, входящих в состав ядра; Z и A — зарядовое и массовое числа ядра соответственно; m n — масса нейтрона;

имеет положительный электрический заряд, равный сумме зарядов входящих в него протонов:

где Z — зарядовое число химического элемента; q p — заряд протона, q p = | e | = 1,6 ⋅ 10 −19 Кл.

Электронная оболочка атома:

  • состоит из электронов; масса электрона приблизительно в 1800 раз меньше массы нуклона, m e = 9,11 ⋅ 10 −31 кг; величина электрического заряда электрона равна по модулю заряду протона, но является отрицательной величиной, q e = –1,6 ⋅ 10 −19 Кл;
  • содержит столько же электронов, сколько протонов содержит атомное ядро:

где N p — число протонов в атомном ядре; Z — зарядовое число;

имеет массу, равную сумме масс входящих в атом электронов:

где Z — зарядовое число (число электронов в электронной оболочке атома); m e — масса электрона;

имеет отрицательный электрический заряд, равный сумме зарядов входящих в атом электронов:

где Z — зарядовое число химического элемента (число электронов в электронной оболочке атома); q e — заряд электрона, q e = –1,6 ⋅ 10 −19 Кл.

Электронная оболочка атома образована отрицательно заряженными частицами — электронами.

Заряд электрона q e равен элементарному заряду, взятому со знаком «минус»:

где q e — заряд электрона; | e | — элементарный заряд.

Заряд электронной оболочки атома q эл совпадает с зарядом ядра, но имеет отрицательный знак; он равен произведению заряда электрона на количество электронов N e в электронной оболочке атома (зарядовое число Z ):

где q эл — заряд электронной оболочки атома; N e — число электронов в электронной оболочке атома; q e — заряд электрона, q e = –| e | = –1,6 ⋅ 10 −19 Кл; Z — зарядовое число химического элемента.

т.е. атом является электрически нейтральной системой.

Заряд электронных оболочек всех атомов некоторого количества вещества равен произведению количества атомов N ат на заряд электронной оболочки одного атома q эл :

где Q эл — заряд электронной оболочки всех атомов; N ат — число атомов вещества рассчитывается по формуле

где ν — количество вещества; m — масса вещества; M — молярная масса вещества; N A — число Авогадро, N A = 6,02 ⋅ 10 23 моль −1 .

Пример 16. Ядро атома азота содержит 7 протонов и 7 нейтронов. Во сколько раз масса всех нуклонов ядра больше массы всех электронов электронной оболочки атома азота, если масса электрона приблизительно в 1800 раз меньше массы нуклона?

Решение . Массы всех нуклонов и всех электронов азота представляют собой произведения:

где N N — число нуклонов (сумма числа протонов и нейтронов) в ядре атома азота, N N = A ; A — массовое число азота, A = 14; m N — масса одного нуклона;

масса всех электронов оболочки атома —

где N e — число электронов в атоме, N e = Z ; Z — зарядовое число азота, Z = 7; m e — масса одного электрона.

Искомое отношение имеет вид

M N M e = N N m N N e m e = A m N Z m e .

Отношение ( m N / m e ) ≈ 1800 задано в условии задачи, следовательно, искомое отношение масс составляет:

M N M e = 14 ⋅ 1800 7 = 3600 .

Масса всех нуклонов в ядре атома азота приблизительно в 3600 раз превышает массу всех электронов в электронной оболочке данного атома.

Пример 17. Зарядовое число алюминия равно 13, а его массовое число — 27. Плотность алюминия составляет 2,70 г/см 3 . Определить сумму зарядов всех электронов, содержащихся в 1,00 мм 3 алюминия.

Решение . Заряд электронной оболочки всех атомов алюминия, содержащихся в некотором объеме, равен произведению количества атомов на заряд электронной оболочки одного атома:

где N ат — число атомов; q эл — заряд электронной оболочки одного атома.

Для определения заряда электронной оболочки всех атомов необходимо определить:

где ν — количество алюминия, ν = m / M ; m — масса алюминия; M — молярная масса алюминия (совпадает с массовым числом), M = 27,0 г/моль; N A — число Авогадро, N A = 6,02 ⋅ 10 23 моль −1 ;

заряд электронной оболочки одного атома алюминия —

где Z — зарядовое число ядра алюминия, Z = 13; e — заряд электрона, e = −1,60 ⋅ 10 −19 Кл.

В явном виде формула для расчета заряда всех электронов некоторого количества алюминия выглядит следующим образом:

Q эл = Z e N A m M = Z e N A ρ V M ,

где m — масса алюминия, m = ρ V ; ρ — плотность алюминия, ρ = = 2,70 г/см 3 ; V — объем алюминия, V = 1,00 мм 3 .

Q эл = 13 ⋅ ( − 1,60 ) ⋅ 10 − 19 ⋅ 6,02 ⋅ 10 23 ⋅ 2,70 ⋅ 10 3 ⋅ 1,00 ⋅ 10 − 9 27,0 ⋅ 10 − 3 = − 125 Кл.

Заряд всех электронов указанного объема алюминия составляет −125 Кл.

Источник

Предварительный просмотр:

Контрольная работа. Строение атома, строение электронных оболочек.

1.Выберите характеристики атома:

А)электронейтральная частица, состоящая из протонов, электронов, нейтронов

Б)положительно заряженная элементарная частица

В)содержит одинаковое число протонов и электронов, равное порядковому номеру ХЭ

Г)отрицательно заряженная элементарная частица

Д)электронейтральная элементарная частица

2. Какие частицы можно назвать нуклонами?

А)электроны Б)атомы В)протоны г)молекулы д)нейтроны

3.Заряд ядра +9 имеет атом:

А)Беррилий Б)неон В)сера Г)фтор

4.По два электронных слоя имеют атомы:

А)гелия и лития Б)беррилия и магния В)бора и кислорода Г)алюминия и натрия

5.Какая электронная формула соответствует атому хлора?

А) 1s 2 ,2s 2 ,2p 6 ,3s 2 ,3p 5 Б)1s 2 ,2s 2 ,2p 6 ,3s 2 ,3p 3 Г)1s 2 ,2s 2 ,2p 5 Д)1s 2 ,2s 2 ,2p 6

6. Второй энергетический уровень завершен в атоме:

А)B Б)Ne В)F Г)Са д)Si е)Be

7. Установите соответствие:

Атом химического элемента: Состав атома:

Популярные статьи  Какой счетчик электроэнергии лучше выбрать на 380 Вольт, чтобы был простой и надежный?

1)сера а)8p,8n,8e г)8p,9n,8e

2)кислород б)14p,14n,14e д)16p,20n,16e

3)кремний в) 16p,17n,16e е) 8p,10n,8e

8. Установите соответствие.

Число электронов в электронной Символ химического

оболочке атома: элемента:

1)9 а)Fe б)Ca в)K г)Zr

2)20 д)F е)Ne ж)Ba з)Au

Сокращенная электронная формула: Полная электронная формула:

1)2e, 8e, 3e а)1s 2 ,2s 2 ,2p 2 д)1s 2 ,2s 2 ,2p 3

2)2e, 5e б)1s 2 ,2s 2 ,2p 6 ,3s 2 ,3p 6 ,4s 1 е) 1s 2 ,2s 2 ,2p 6

3)2e,8e,8e,1e в)1s 2 ,2s 2 ,2p 6 ,3s 2 ,3p 1

4)2e,8e г)1s 2 ,2s 2 ,2p 5

Электронные формулы атомов: Положение ХЭ в таблице Д.И.Менделеева:

1)1s 2 ,2s 2 ,2p 6 ,3s 2 ,3p 6 ,4s 2 а)2-й период, IV группа

2)1s 2 ,2s 2 ,2p 1 б)4-й период, II группа, главная подгруппа

В)2-й период, I группа

Г)2-й период, III группа

Контрольная работа. Строение атома, строение электронных оболочек.

1.Выберите характеристики электрона:

А)заряд равен -1, масса почти в 2000 раз меньше массы атома водорода

Б)заряд равен +1, масса равна 1 (относительной атомной массе водорода).

В)электронейтральная элементарная частица с массой, равной 1.

Г)мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства

Д)поток частиц отклоняется к положительно заряженной пластине

2.Какие элементарные частицы не входят в состав ядра атома?

А) протоны Б)нейтроны В)электроны

3.Заряд ядра +12 имеет атом:

А)магния Б)углерода В)серы Г)неона

4.Четыре энергетических уровня содержат электронные оболочки атомов:

5. Шесть электронов находится на внешних энергетических уровнях атомов:

А)углерода В)серы Д)золота

6.Укажите элемент, в атоме которого завершен третий энергетический уровень:

А)аргон Б)неон В)натрий Г)сера Д)хлор

Атом химического элемента: Состав атома:

1)алюминий а)10p,10n,10e г)20p,20n,18e

2)кальций б)13p,14n,10e д)19p,20n,19e

3)неон в)20p,20n,20e е)13p,14n,13e

Число электронов в электронной Символ химического

оболочке атома: элемента:

1)7 а)Li б)K в)F г)Na

2)11 д)B е)N ж)Cu з)Cl

Сокращенные Положение ХЭ Химический знак элемента:

электронные в ПСХЭ:

А)2е, 1е 1)3-й период, II А-группа а)K б)С в)Са г)S

Б)2е,8е,6е 2)4-й период, II А-группа д)Li е)О

В)2е,4е 3)3-й период, VI А-группа

Г)2е,8е,8е,2е 4)2-й период, I А-группа

5)3-й период, III А-группа

6)2-й период, IV А-группа

10.Выберите электронные формулы атомов химических элементов V группы главной подгруппы:

А что такое электрический ток?

Нет ничего проще! Поток электронов – вот что такое электроток. Как река – это течение триллионов и биллионов молекул воды по руслу, так и электрический ток – это течение миллиардов электронов по металлическому проводу. Все металлы очень хорошо проводят ток

Это отличительное свойство металлов, на которое ученые давно обратили внимание. Сегодня в кристаллической решетке металла мы умеем организовывать организованное течение мириадов элементарных частичек под названием электроны

Греки добывали чуть-чуть электричества, натирая шерстью янтарь. У нас же теперь – целые электростанции, которые занимаются производством электроэнергии. Уйму тока дают!

Короче говоря, заряд электрона – это некое свойство, которое характеризуется… чем? Ясно, чем характеризуется масса. Инертностью! Чем массивнее тело, тем труднее его разгонять. Попробовали потолкать – ого! тяжеленное! А заряд как обнаружить?

А заряд проявляет себя тем, что он притягивается к другому заряду – противоположному.

Существуют два вида зарядов – положительный и отрицательный. Ничего положительного и отрицательного в бытовом смысле в них нет, они не хорошие и не плохие, просто их так назвали когда-то да и все. Обозначают положительный заряд знаком плюс – «+», а отрицательный знаком минус – «-». Эти знаки вы тыщу раз видели на разных батарейках. А если не видели, сходите да посмотрите. Мне кажется, лучше всего попробовать выломать батарейку из папиных часов с помощью молотка и отвертки.

Электрон является носителем отрицательного заряда, а протон – положительного. Разноименные заряды притягиваются друг к другу, одноименные отталкиваются. Это прекрасно видно на рисунке.

Строение атомов - элементарные частицы вещества, электроны, протоны, нейтроны
Притяжение и отталкивание электрических зарядов.

Вот так мы и к протону незаметно перешли. Посмотрим-ка на него внимательно.

Если электрон маленький, легонький и электроотрицательный (минус), то протон большой, тяжелый и электроположительный (плюс). Полная противоположность! При этом протон и электрон притягиваются друг к другу.

Определение числа нейтронов

Для определения числа нейтронов N в ядре нужно воспользоваться формулой:

N=A-Z, где А – массовое число; Z – заряд ядра, который равняется числу протонов (порядковому номеру химического элемента в таблице Менделеева).

Как правило, параметры ядра записывают так: сверху – массовое число, а слева внизу от символа элемента прописывают заряд ядра.

Это выглядит так:

Данная запись обозначает следующее:

  • Массовое число равняется 31;
  • Заряд ядра (и как следствие, и число протонов) для атома фосфора равняется 15;
  • Число нейтронов равно 16. Его высчитывают так: 31-15=16.

Массовое число примерно соответствует относительной атомной массе ядра. Это вызвано тем, что массы нейтрона и протона практически не имеют отличий.

I. Фермионы

В этот класс входят 12 обычных частиц и столько же античастиц. Они противоположны по заряду: например, античастица отрицательно заряженного электрона — это положительно заряженный позитрон.

Эти 12 частиц, в свою очередь, можно поделить на две группы по 6 штук: кварки и лептоны.

Как устроен атом

Атом состоит из ядра, в котором сосредоточено более 99 % его массы, и электронной оболочки, окружающей его, как облако. Электроны, составляющие внешнюю оболочку, — это элементарные частицы. Ядро же состоит из протонов и нейтронов (вместе они называются нуклонами). Протоны заряжены положительно, чтобы компенсировать отрицательный заряд электронов на внешней оболочке, а нейтроны, как следует из названия, вообще не имеют заряда и «склеивают» ядро, не давая ему распасться (как это происходит с радиоактивными элементами).

Кварки — любители ходить в парах

В отличие от электронов кварки не могут существовать в свободном состоянии и соединяются в пары. Эти пары называются мезонами — это частицы, которые перемещаются между протонами и нейтронами и удерживают ядро в стабильном состоянии. Три кварка образуют нуклоны — протон или нейтрон. Частицы, состоящие из четырех или пяти кварков, являются экзотическими и отчасти вызывают гравитационное взаимодействие между телами.

Популярные статьи  Солнечные концентраторы

Лептоны — одиночки

Второй тип фермионов — лептоны, их свойства совершенно другие. Кварки не могут существовать поодиночке, а лептоны, наоборот, не могут соединяться (если это, конечно, не частица со своей античастицей: объединяясь, они исчезают, выделяя энергию).

Долгое время ученые не могли понять, в чем «сила» электрона. В конце концов они нашли этому одно разумное объяснение: электрон — это единственная стабильная заряженная частица из своего класса. Остальные 5 заряженных лептонов не существуют дольше 2 микросекунд: они либо распадаются на несколько более мелких частиц, либо, наоборот, соединяются в одну более крупную.

Нейтрино — неуловимые лептоны

Еще один вид лептонов — нейтрино, практически неуловимые частицы, которые движутся в космосе со скоростью света. Еще с середины ХХ века проводятся эксперименты, чтобы их поймать и изучить. Многое в этих «неуловимых» частицах уже исследовано, и ученые даже пытались создать коммуникацию с их помощью, но идея осталась лишь в планах. Нейтрино могут быть индикаторами различных процессов, происходящих в ядрах звезд. Например, в нашем Солнце протекает множество термоядерных реакций каждую секунду, и практически каждая такая реакция выделяет хотя бы одно нейтрино.

Нейтрино бывают нескольких видов: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Все эти названия взяты не с потолка.

Кто открыл нейтрон?

Строение атомов - элементарные частицы вещества, электроны, протоны, нейтроны

Третья составляющая атом частица была открыта в 1932 году. Ученым, открывшим существование нейтронов, стал английский физик Джеймс Чедвик. Изучая поведение атомов, когда их бомбардируют альфа-частицы, Чедвик обнаружил существование радиационного излучения, частицы которого имели массу приблизительно такую же, как протоны, но являлись электрически нейтральными, поскольку не взаимодействовали с электрическим полем. Кроме того, эти частицы были способны пронизывать вещество и заставлять атомы тяжелых элементов делиться на более легкие. Из-за физических свойств новой частицы Чедвик назвал ее нейтроном, поэтому он по праву считается ученым, открывшим нейтрон.

Строение электронной оболочки

Согласно квантовой модели строение атома Нильса Бора, электроны в атоме могут двигаться только по определенным (стационарным) орбитам, удаленным от ядра на определенное расстояние и характеризующиеся определенной энергией. Другое название стационарны орбит — электронные слои или энергетические уровни.

Электронные уровни можно обозначать цифрами — 1, 2, 3, …, n. Номер слоя увеличивается мере удаления его от ядра. Номер уровня соответствует главному квантовому числу n.

В одном слое электроны могут двигаться по разным траекториям. Траекторию орбиты характеризует электронный подуровень. Тип подуровня характеризует орбитальное квантовое число l = 0,1, 2, 3 …, либо соответствующие буквы — s, p, d, g и др.

Строение атомов - элементарные частицы вещества, электроны, протоны, нейтроны

В рамках одного подуровня (электронных орбиталей одного типа) возможны варианты расположения орбиталей в пространстве. Чем сложнее геометрия орбиталей данного подуровня, тем больше вариантов их расположения в пространстве. Общее число орбиталей подуровня данного типа l можно определить по формуле: 2l+1. На каждой орбитали может находиться не более двух электронов.

Тип орбитали s p d f g
Значение орбитального квантового числа l 1 2 3 4
Число атомных орбиталей данного типа 2l+1 1 3 5 7 9
Максимальное количество электронов на орбиталях данного типа 2 6 10 14 18

Получаем сводную таблицу:

Номер уровня, n

Подуровень Число

АО

Максимальное количество электронов
1 1s 1   2
2 2s 1     2
2p 3   6

3

3s 1   2
3p 3   6
3d 5  10

4

4s 1    2
4p 3     6
4d 5 10
4f 7

 14

Заполнение электронами энергетических орбиталей происходит согласно некоторым основным правилам. Давайте остановимся на них подробно.

Принцип Паули (запрет Паули): на одной атомной орбитали могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами (спин — это квантовомеханическая характеристика движения электрона).

Правило Хунда. На атомных орбиталях с одинаковой энергией электроны располагаются по одному с параллельными спинами. Т.е. орбитали одного подуровня заполняются так: сначала на каждую орбиталь распределяется по одному электрону. Только когда во всех орбиталях данного подуровня распределено по одному электрону, занимаем орбитали вторыми электронами, с противоположными спинами.

Таким образом, сумма спиновых квантовых чисел таких электронов на одном энергетическом подуровне (оболочке) будет максимальной.

Например, заполнение 2р-орбитали тремя электронами будет происходить так: , а не так: 

Принцип минимума энергии. Электроны заполняют сначала орбитали с наименьшей энергией. Энергия атомной орбитали эквивалентна сумме главного и орбитального квантовых чисел: n + l. Если сумма одинаковая, то заполняется первой та орбиталь, у которой меньше главное квантовое число n.

АО 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 5g
n 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5
l 1 1 2 1 2 3 1 2 3 4
n + l 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 9

Таким образом, энергетический ряд орбиталей выглядит так:

1s < 2s < 2 p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f~5d < 6p < 7s <5f~6

Электронную структуру атома можно представлять в разных формах — энергетическая диаграмма, электронная формула и др. Разберем основные.

Энергетическая диаграмма атома — это схематическое изображение орбиталей с учетом их энергии. Диаграмма показывает расположение электронов на энергетических уровнях и подуровнях. Заполнение орбиталей происходит согласно квантовым принципам.

Например, энергетическая диаграмма для атома углерода:

Электронная формула — это запись распределения электронов по орбиталям атома или иона. Сначала указывается номер уровня, затем тип орбитали. Верхний индекс справа от буквы показывает число электронов на орбитали. Орбитали указываются в порядке заполнения. Запись 1s2 означает, что на 1 уровне s-подуровне расположено 2 электрона.

Например, электронная формула углерода выглядит так: 1s22s22p2.

Для краткости записи, вместо энергетических орбиталей, полностью заполненных электронами, иногда используют символ ближайшего благородного газа (элемента VIIIА группы), имеющего соответствующую  электронную конфигурацию.

Например, электронную формулу азота можно записать так: 1s22s22p3 или так: 2s22p3.

1s2 =

1s22s22p6 =

1s22s22p63s23p6 = и так далее.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: