Atomların elektron qabıqlarının quruluşu. Elementin elektron düsturu Elementlərin elektron quruluşu cədvəli

s-Elementlər Atomlarında sonuncu elektronu s-alt səviyyəyə daxil olan elementlər deyilir. Eyni şəkildə müəyyən edilmişdir səh-elementlər,d-elementlər vəf-elementlər.

Hər dövrün başlanğıcı yeni elektron təbəqənin açılmasına uyğun gəlir. Dövr nömrəsi açılan elektron təbəqənin sayına bərabərdir. Hər bir dövr, birincidən başqa, bu dövrün əvvəlində açılan təbəqənin p-alt səviyyəsinin doldurulması ilə başa çatır. Birinci dövr yalnız s-elementləri (iki) ehtiva edir. Dördüncü və beşinci dövrlərdə s elementləri (iki) və p elementləri (altı) arasında d elementləri (on) olur. Altıncı və yeddinci, bir cüt s elementinin arxasında (Kleçkovskinin qaydalarına zidd olaraq) bir d elementi, sonra on dörd f elementi var (onlar cədvəlin altındakı ayrı cərgələrdə yerləşdirilir - lantanidlər və aktinidlər) , sonra doqquz d elementi və həmişə olduğu kimi dövrlər altı p elementi ilə bitir.

Cədvəl şaquli olaraq 8 qrupa, hər bir qrup əsas və köməkçi alt qrupa bölünür. Əsas alt qruplar s- və p-elementləri, ikincili alt qruplar isə d-elementləri ehtiva edir. Əsas alt qrupu müəyyən etmək asandır - 1-3 dövrlərin elementlərini ehtiva edir. Onların tam altında əsas alt qrupun qalan elementləri var. Yan alt qrupun elementləri yan tərəfdə (solda və ya sağda) yerləşir.

Atomların valentliyi

Klassik konsepsiyada valentlik atomların yerdəki və ya həyəcanlanmış vəziyyətindəki qoşalaşmamış elektronların sayı ilə müəyyən edilir. Yer vəziyyəti- enerjisinin minimal olduğu atomun elektron vəziyyəti. Həyəcanlı vəziyyət- bir və ya bir neçə elektronun aşağı enerjili orbitaldan daha yüksək enerjili sərbəst orbitala keçidinə uyğun gələn atomun elektron vəziyyəti. s- və p-elementləri üçün elektron keçidi yalnız xarici elektron təbəqəsi daxilində mümkündür. d-elementləri üçün xarici təbəqədən əvvəlki təbəqənin d-alt səviyyəsi və xarici təbəqənin s- və p-alt səviyyələri daxilində keçidlər mümkündür. f-elementləri üçün keçidlər (n-2)f-, (n-1)d-, ns- və np-alt səviyyələrdə mümkündür, burada n xarici elektron təbəqənin sayıdır. Valent elektronları atomun əsas və ya həyəcanlanmış vəziyyətdə valentliyini təyin edən elektronlar adlanır. Valent elektron təbəqəsi- valent elektronların yerləşdiyi təbəqə.

Kvant ədədlərindən istifadə edərək kükürd atomunun xarici təbəqəsinin elektronlarını və dəmirin valent elektronlarını (əsas vəziyyəti) təsvir edin. Bu elementlərin atomlarının mümkün valentliklərini və oksidləşmə dərəcələrini göstərin.

1). Kükürd atomu.

Kükürdün seriya nömrəsi 16. Üçüncü dövr, altıncı qrup, əsas alt qrupdur. Buna görə də bu p-elementdir, xarici elektron təbəqəsi üçüncüdür, valentlikdir. Onun altı elektronu var. Valentlik təbəqəsinin elektron strukturu formaya malikdir

   

Bütün elektronlar üçün n=3, çünki onlar üçüncü təbəqədə yerləşirlər. Gəlin onlara ardıcıllıqla baxaq:

 n=3, L=0 (elektron s-orbitalda yerləşir), m l =0 (s-orbital üçün yalnız maqnit kvant nömrəsinin bu qiyməti mümkündür), m s =+1/2 (ətrafında fırlanma) öz oxu saat yönünde baş verir);

 n=3, L=0, m l =0 (hər iki elektron eyni orbitalda olduğu üçün bu üç kvant rəqəmi birinci elektronunkləri ilə eynidir), m s = -1/2 (yalnız burada fərq görünür, Pauli prinsipi tələb edir);

 n=3, L=1 (bu p-elektrondur), m l =+1 (üç mümkün qiymətdən m l = 1, 0 birinci p-orbital üçün maksimumu seçirik, bu p x orbitaldır. ), m s = +1/ 2;

 n=3, L=1, m l = +1, m s =-1/2;

 n=3, L=1, m l = 0 (bu, p y orbitaldır), m s = +1/2;

 n=3, L=1, m l = -1 (bu, p z orbitaldır), m s = +1/2.

Kükürdün valentlik və oksidləşmə dərəcələrini nəzərdən keçirək. Atomun əsas vəziyyətindəki valent təbəqədə iki elektron cütü, iki qoşalaşmamış elektron və beş sərbəst orbital var. Buna görə də bu vəziyyətdə kükürdün valentliyi II-dir. Kükürd qeyri-metaldır. Qatı tamamlamazdan əvvəl onun iki elektronu yoxdur, ona görə də metallar kimi daha az elektronmənfi elementlərin atomları olan birləşmələrdə -2 minimum oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirə bilər. Bu təbəqədə sərbəst orbitallar olduğu üçün elektron cütlərinin cütləşməsi mümkündür. Buna görə də, ilk həyəcanlı vəziyyətdə (S *)

Oksigen kimi daha çox elektronmənfi elementlərin atomları olan birləşmələrdə altı valent elektronun hamısı kükürd atomlarından sıxışdırıla bilər, ona görə də onun maksimum oksidləşmə vəziyyəti +6-dır.

2). Dəmir.

Dəmirin seriya nömrəsi 26. Dördüncü dövrdə, səkkizinci qrupda, ikinci dərəcəli alt qrupda yerləşir. Bu, dördüncü dövrün d elementləri silsiləsində altıncı olan d elementidir. Dəmir valentlik elektronları (səkkiz) 3d alt səviyyədə (altı, d elementləri seriyasındakı mövqelərinə uyğun olaraq) və 4s altsəviyyəsində (iki) yerləşir:

    

Gəlin onlara ardıcıllıqla baxaq:

 n=3, L=2, m l = +2, m s = +1/2;

 n=3, L=2, m l = +2, m s = -1/2;

 n=3, L=2, m l = +1, m s = +1/2;

 n=3, L=2, m l = 0, m s = +1/2;

 n=3, L=2, m l = -1, m s = +1/2;

 n=3, L=2, m l = -2, m s = +1/2;

 n=4, L=0, m l = 0, m s = +1/2;

 n=4, L=0, m l = 0, m s = -1/2.

Valentlik

Xarici təbəqədə qoşalaşmamış elektronlar yoxdur, buna görə də dəmirin (II) minimum valentliyi atomun həyəcanlanmış vəziyyətində görünür:

Xarici təbəqənin elektronlarından istifadə edildikdən sonra kimyəvi bağların əmələ gəlməsində 3d alt səviyyənin 4 qoşalaşmamış elektronu iştirak edə bilər. Buna görə də dəmirin maksimum valentliyi VI-dır.

Oksidləşmə vəziyyəti

Dəmir bir metaldır, ona görə də +2 (4s alt səviyyəsinin elektronları iştirak edir) ilə +6 (4s və bütün qoşalaşmamış 3d elektronlar iştirak edir) müsbət oksidləşmə vəziyyəti ilə xarakterizə olunur.

Kimyəvi maddələr ətrafımızdakı dünyanın yaradıldığı şeylərdir.

Hər bir kimyəvi maddənin xassələri iki növə bölünür: digər maddələr əmələ gətirmə qabiliyyətini xarakterizə edən kimyəvi və obyektiv şəkildə müşahidə olunan və kimyəvi çevrilmələrdən təcrid olunmuş şəkildə nəzərdən keçirilə bilən fiziki. Məsələn, maddənin fiziki xassələri onun yığılma vəziyyəti (bərk, maye və ya qaz halında), istilik keçiriciliyi, istilik tutumu, müxtəlif mühitlərdə (su, spirt və s.) həll olması, sıxlığı, rəngi, dadı və s.

Bəzi kimyəvi maddələrin başqa maddələrə çevrilməsinə kimyəvi hadisələr və ya kimyəvi reaksiyalar deyilir. Qeyd etmək lazımdır ki, bir maddənin başqa maddələrə çevrilmədən hər hansı fiziki xüsusiyyətlərinin dəyişməsi ilə açıq şəkildə müşayiət olunan fiziki hadisələr də var. Fiziki hadisələrə, məsələn, buzun əriməsi, suyun donması və ya buxarlanması və s.

Kimyəvi hadisənin proses zamanı baş verməsi faktı kimyəvi reaksiyaların xarakterik əlamətlərini, məsələn, rəngin dəyişməsi, çöküntülərin əmələ gəlməsi, qazın ayrılması, istilik və (və ya) işığın buraxılması ilə nəticələnə bilər.

Məsələn, müşahidə etməklə kimyəvi reaksiyaların baş verməsi haqqında nəticə çıxarmaq olar:

Gündəlik həyatda miqyas adlanan suyu qaynadarkən çöküntünün əmələ gəlməsi;

Yanğın zamanı istilik və işığın sərbəst buraxılması;

Havada təzə alma kəsiminin rənginin dəyişməsi;

Xəmirin fermentasiyası zamanı qaz qabarcıqlarının əmələ gəlməsi və s.

Kimyəvi reaksiyalar zamanı faktiki olaraq heç bir dəyişikliyə uğramayan, ancaq bir-biri ilə yeni şəkildə bağlanan maddənin ən kiçik hissəciklərinə atomlar deyilir.

Bu cür maddə vahidlərinin mövcudluğu ideyası qədim Yunanıstanda qədim filosofların şüurunda yaranmışdır ki, bu da əslində "atom" termininin mənşəyini izah edir, çünki "atom" yunan dilindən hərfi tərcümədə "bölünməz" deməkdir.

Bununla belə, qədim yunan filosoflarının fikrindən fərqli olaraq, atomlar maddənin mütləq minimumu deyil, yəni. onların özləri də mürəkkəb quruluşa malikdirlər.

Hər bir atom subatomik hissəciklərdən ibarətdir - müvafiq olaraq p +, n o və e - simvolları ilə təyin olunan protonlar, neytronlar və elektronlar. İstifadə olunan qeyddəki yuxarı işarə protonun vahid müsbət yükə, elektronun vahid mənfi yükə, neytronun isə heç bir yükə malik olmadığını göstərir.

Atomun keyfiyyət quruluşuna gəlincə, hər bir atomda bütün proton və neytronlar nüvə deyilən yerdə cəmləşib, onun ətrafında elektronlar elektron qabığı əmələ gətirir.

Proton və neytron demək olar ki, eyni kütlələrə malikdir, yəni. m p ≈ m n və elektronun kütləsi onların hər birinin kütləsindən demək olar ki, 2000 dəfə azdır, yəni. m p /m e ≈ m n /m e ≈ 2000.

Atomun əsas xassəsi onun elektrik neytrallığı olduğundan və bir elektronun yükü bir protonun yükünə bərabər olduğundan, buradan belə nəticəyə gəlmək olar ki, istənilən atomdakı elektronların sayı protonların sayına bərabərdir.

Məsələn, aşağıdakı cədvəl atomların mümkün tərkibini göstərir:

Eyni nüvə yüklü atomların növü, yəni. nüvələrində eyni sayda proton olanlara kimyəvi element deyilir. Beləliklə, yuxarıdakı cədvəldən belə nəticəyə gələ bilərik ki, atom1 və atom2 bir kimyəvi elementə, atom3 və atom4 isə başqa kimyəvi elementə aiddir.

Hər bir kimyəvi elementin müəyyən bir şəkildə oxunan öz adı və fərdi simvolu var. Beləliklə, məsələn, atomları nüvəsində yalnız bir proton olan ən sadə kimyəvi element "hidrogen" adlanır və "kül" kimi oxunan "H" simvolu ilə, kimyəvi element isə +7 nüvə yükü (yəni 7 proton ehtiva edir) - "azot", "en" kimi oxunan "N" simvoluna malikdir.

Yuxarıdakı cədvəldən göründüyü kimi, bir kimyəvi elementin atomları nüvələrindəki neytronların sayına görə fərqlənə bilər.

Eyni kimyəvi elementə aid olan, lakin müxtəlif sayda neytron və nəticədə kütləsi olan atomlara izotoplar deyilir.

Məsələn, hidrogen kimyəvi elementinin üç izotopu var - 1 H, 2 H və 3 H. H simvolunun üstündəki 1, 2 və 3 indeksləri neytronların və protonların ümumi sayını bildirir. Bunlar. Hidrogenin atomlarının nüvələrində bir proton olması ilə xarakterizə olunan kimyəvi bir element olduğunu bilərək, 1 H izotopunda ümumiyyətlə neytron olmadığı qənaətinə gələ bilərik (1-1 = 0). 2 H izotopu - 1 neytron (2-1 = 1) və 3 H izotopunda - iki neytron (3-1 = 2). Artıq qeyd edildiyi kimi, neytron və proton eyni kütlələrə malik olduğundan və elektronun kütləsi onlarla müqayisədə əhəmiyyətsiz dərəcədə kiçik olduğundan, bu o deməkdir ki, 2 H izotopu 1 H izotopundan demək olar ki, iki dəfə ağırdır və 3. H izotopu hətta üç dəfə ağırdır. Hidrogen izotoplarının kütlələrində belə böyük bir səpələnmə səbəbindən 2 H və 3 H izotoplarına hətta hər hansı digər kimyəvi element üçün xarakterik olmayan ayrıca fərdi adlar və simvollar təyin edildi. 2H izotopuna deyterium adı verildi və D simvolu verildi, 3H izotopuna isə tritium adı verildi və T simvolu verildi.

Əgər proton və neytronun kütləsini vahid kimi götürsək və elektronun kütləsini nəzərə almasaq, əslində atomdakı proton və neytronların ümumi sayından əlavə sol yuxarı göstərici onun kütləsi hesab edilə bilər və buna görə də bu indeks kütlə sayı adlanır və A simvolu ilə təyin olunur. İstənilən Protonun nüvəsinin yükü atoma uyğun gəldiyindən və hər bir protonun yükü şərti olaraq +1-ə bərabər hesab edildiyindən nüvədəki protonların sayı yük nömrəsi (Z) adlanır. Atomdakı neytronların sayını N kimi qeyd etməklə, kütlə sayı, yük sayı və neytronların sayı arasındakı əlaqəni riyazi olaraq belə ifadə etmək olar:

Müasir anlayışlara görə, elektron ikili (hissəcik-dalğa) təbiətə malikdir. Həm hissəcik, həm də dalğa xüsusiyyətlərinə malikdir. Bir hissəcik kimi, elektron da kütlə və yükə malikdir, lakin eyni zamanda, dalğa kimi elektronların axını difraksiya qabiliyyəti ilə xarakterizə olunur.

Atomdakı elektronun vəziyyətini təsvir etmək üçün kvant mexanikasının anlayışlarından istifadə olunur ki, bunlara əsasən elektron xüsusi hərəkət trayektoriyasına malik deyil və kosmosun istənilən nöqtəsində, lakin müxtəlif ehtimallarla yerləşə bilər.

Nüvə ətrafında bir elektronun tapılma ehtimalı yüksək olan fəza bölgəsi atom orbitalı adlanır.

Atom orbitalının müxtəlif formaları, ölçüləri və istiqamətləri ola bilər. Atom orbitalına elektron buludu da deyilir.

Qrafik olaraq, bir atom orbital adətən kvadrat hüceyrə kimi qeyd olunur:

Kvant mexanikası olduqca mürəkkəb riyazi aparata malikdir, buna görə də məktəb kimyası kursu çərçivəsində yalnız kvant mexanikası nəzəriyyəsinin nəticələri nəzərə alınır.

Bu nəticələrə görə, hər hansı bir atom orbitalı və orada yerləşən elektron tamamilə 4 kvant rəqəmi ilə xarakterizə olunur.

• Baş kvant nömrəsi, n, verilmiş orbitaldakı elektronun ümumi enerjisini təyin edir. Əsas kvant nömrəsinin dəyər diapazonu bütün natural ədədlərdir, yəni. n = 1,2,3,4, 5 və s.
• Orbital kvant sayı - l - atom orbitalının formasını xarakterizə edir və 0-dan n-1-ə qədər istənilən tam qiymət ala bilər, burada n əsas kvant nömrəsidir.

l = 0 olan orbitallar deyilir s-orbitallar. s-orbitalların forması sferikdir və kosmosda istiqaməti yoxdur:

l = 1 olan orbitallar deyilir p-orbitallar. Bu orbitallar üç ölçülü səkkiz fiqurun formasına malikdir, yəni. səkkiz rəqəmini simmetriya oxu ətrafında fırlatmaqla əldə edilən və zahirən dumbbellə bənzəyən forma:

l = 2 olan orbitallar deyilir d-orbitallar, və l = 3 ilə - f-orbitallar. Onların quruluşu daha mürəkkəbdir.

3) Maqnit kvant ədədi – m l – xüsusi atom orbitalının fəza oriyentasiyasını təyin edir və orbital bucaq impulsunun maqnit sahəsinin istiqamətinə proyeksiyasını ifadə edir. Maqnit kvant sayı m l xarici maqnit sahəsinin gücü vektorunun istiqamətinə nisbətən orbitalın istiqamətinə uyğundur və -l-dən +l-ə qədər istənilən tam dəyərləri, o cümlədən 0, yəni. mümkün dəyərlərin ümumi sayı (2l+1). Beləliklə, məsələn, l = 0 m l = 0 (bir qiymət), l = 1 m l = -1, 0, +1 (üç dəyər), l = 2 m üçün l = -2, -1, 0, + 1 , +2 (maqnit kvant nömrəsinin beş dəyəri) və s.

Beləliklə, məsələn, p-orbitallar, yəni. Orbital kvant sayı l = 1 olan, "üç ölçülü səkkiz fiqur" formasına sahib olan orbitallar maqnit kvant nömrəsinin üç dəyərinə (-1, 0, +1) uyğun gəlir, bu da öz növbəsində, fəzada bir-birinə perpendikulyar olan üç istiqamətə uyğundur.

4) Spin kvant sayı (və ya sadəcə olaraq spin) - m s - şərti olaraq atomdakı elektronun fırlanma istiqamətinə cavabdeh hesab edilə bilər, qiymətlər ala bilər. Müxtəlif spinləri olan elektronlar müxtəlif istiqamətlərə yönəldilmiş şaquli oxlarla göstərilir: ↓ və .

Bir atomda eyni baş kvant nömrəsinə malik olan bütün orbitalların çoxluğuna enerji səviyyəsi və ya elektron qabığı deyilir. Bəzi n ədədi olan istənilən ixtiyari enerji səviyyəsi n 2 orbitaldan ibarətdir.

Əsas kvant sayının və orbital kvant nömrəsinin eyni dəyərləri olan orbitallar dəsti enerji alt səviyyəsini təmsil edir.

Əsas kvant sayı n-ə uyğun gələn hər bir enerji səviyyəsi n alt səviyyəni ehtiva edir. Öz növbəsində, orbital kvant sayı l olan hər bir enerji alt səviyyəsi (2l+1) orbitallardan ibarətdir. Beləliklə, s alt səviyyə bir s orbitaldan, p alt səviyyə üç p orbitaldan, d alt səviyyə beş d orbitaldan, f alt səviyyə isə yeddi f orbitaldan ibarətdir. Artıq qeyd edildiyi kimi, bir atom orbitalı çox vaxt bir kvadrat hüceyrə ilə işarələndiyi üçün s-, p-, d- və f-alt səviyyələri qrafik olaraq aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər:

Hər bir orbital n, l və m l üç kvant ədədindən ibarət fərdi ciddi şəkildə müəyyən edilmiş çoxluğa uyğundur.

Elektronların orbitallar arasında paylanması elektron konfiqurasiyası adlanır.

Atom orbitallarının elektronlarla doldurulması üç şərtə uyğun olaraq baş verir:

• Minimum enerji prinsipi: Elektronlar ən aşağı enerji alt səviyyəsindən başlayaraq orbitalları doldurur. Alt səviyyələrin enerjilərinin artan ardıcıllığı aşağıdakı kimidir: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

Elektron alt səviyyələri doldurmağın bu ardıcıllığını yadda saxlamağı asanlaşdırmaq üçün aşağıdakı qrafik təsvir çox rahatdır:

• Pauli prinsipi: Hər bir orbitalda ikidən çox elektron ola bilməz.

Əgər orbitalda bir elektron varsa, o, qoşalaşmamış, ikisi varsa, elektron cütü adlanır.

• Hund qaydası: atomun ən sabit vəziyyəti, bir alt səviyyə daxilində atomun mümkün maksimum sayda qoşalaşmamış elektrona malik olduğu vəziyyətdir. Atomun bu ən sabit vəziyyətinə əsas vəziyyət deyilir.

Əslində, yuxarıda deyilənlər o deməkdir ki, məsələn, p-alt səviyyənin üç orbitalında 1-ci, 2-ci, 3-cü və 4-cü elektronların yerləşdirilməsi aşağıdakı kimi həyata keçiriləcək:

Atom orbitallarının yük nömrəsi 1 olan hidrogendən yük nömrəsi 36 olan kriptona (Kr) doldurulması aşağıdakı kimi həyata keçiriləcək:

Atom orbitallarının doldurulma qaydasının belə təsvirinə enerji diaqramı deyilir. Ayrı-ayrı elementlərin elektron diaqramlarına əsaslanaraq, onların elektron düsturları (konfiqurasiyaları) deyilənləri yazmaq mümkündür. Beləliklə, məsələn, 15 proton və nəticədə 15 elektron olan bir element, yəni. fosfor (P) aşağıdakı enerji diaqramına sahib olacaq:

Elektron düstura çevrildikdə fosfor atomu aşağıdakı formanı alacaq:

15 P = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Alt səviyyə simvolunun solunda olan normal ölçülü rəqəmlər enerji səviyyəsinin nömrəsini, alt səviyyə simvolunun sağındakı yuxarı işarələr isə müvafiq alt səviyyədəki elektronların sayını göstərir.

Aşağıda dövri cədvəlin ilk 36 elementinin elektron düsturları D.I. Mendeleyev.

Artıq qeyd edildiyi kimi, əsas vəziyyətdə, atom orbitallarında elektronlar ən az enerji prinsipinə uyğun olaraq yerləşdirilir. Bununla belə, atomun əsas vəziyyətində boş p-orbitalların olması halında, çox vaxt ona artıq enerji verməklə, atom həyəcanlanmış vəziyyətə keçirilə bilər. Məsələn, əsas vəziyyətdə olan bir bor atomunun elektron konfiqurasiyası və aşağıdakı formanın enerji diaqramı var:

Və həyəcanlı vəziyyətdə (*), yəni. Bor atomuna bir qədər enerji verildikdə, onun elektron konfiqurasiyası və enerji diaqramı belə görünəcək:

Atomda hansı alt səviyyənin sonuncu doldurulmasından asılı olaraq kimyəvi elementlər s, p, d və ya f-ə bölünür.

Cədvəldə s, p, d və f elementlərinin tapılması D.İ. Mendeleyev:

• s-elementləri doldurulmalı olan sonuncu s-alt səviyyəyə malikdir. Bu elementlərə I və II qrupların əsas (cədvəl xanasında solda) alt qruplarının elementləri daxildir.
• p-elementləri üçün p-alt səviyyə doldurulur. p-elementlərinə birinci və yeddinci istisna olmaqla, hər dövrün son altı elementi, həmçinin III-VIII qrupların əsas altqruplarının elementləri daxildir.
• d-elementləri böyük dövrlərdə s- və p-elementləri arasında yerləşir.
• f-elementlərinə lantanidlər və aktinidlər deyilir. Onlar D.I. cədvəlinin aşağı hissəsində verilmişdir. Mendeleyev.

Kimyəvi reaksiyalar zamanı reaksiya verən atomların nüvələri dəyişməz qaldığından (radioaktiv çevrilmələr istisna olmaqla), atomların kimyəvi xassələri onların elektron qabıqlarının quruluşundan asılıdır. Nəzəriyyə atomun elektron quruluşu kvant mexanikasının aparatı əsasında qurulmuşdur. Beləliklə, atom nüvəsi ətrafındakı fəzada elektronların tapılması ehtimallarının kvant mexaniki hesablamaları əsasında atom enerjisi səviyyələrinin strukturunu əldə etmək olar ( düyü. 4.5).

düyü. 4.5. Enerji səviyyələrinin alt səviyyələrə bölünməsi sxemi

Atomun elektron quruluşu nəzəriyyəsinin əsasları aşağıdakı müddəalara endirilir: atomdakı hər bir elektronun vəziyyəti dörd kvant nömrəsi ilə xarakterizə olunur: əsas kvant nömrəsi. n = 1, 2, 3,; orbital (azimutal) l=0,1,2, n–1; maqnit m l = –l, –1,0,1,  l; fırlatmaq m s = -1/2, 1/2 .

görə Pauli prinsipi, eyni atomda eyni dörd kvant ədədi dəstinə malik iki elektron ola bilməz n, l, m l , m s; eyni əsas kvant nömrələri n olan elektron kolleksiyaları nüvədən nömrələnmiş və belə işarələnmiş elektron təbəqələrini və ya atomun enerji səviyyələrini təşkil edir. K, L, M, N, O, P, Q, və verilmiş dəyərlə enerji qatında n-dən artıq ola bilməz 2n 2 elektronlar. Eyni kvant nömrələri olan elektronların toplanması n Və l, kimi əsasdan uzaqlaşdıqca təyin olunan alt səviyyələri təşkil edir s, p, d, f.

Elektronun atom nüvəsi ətrafındakı fəzada mövqeyinin ehtimalla müəyyən edilməsi Heisenberg qeyri-müəyyənlik prinsipinə uyğundur. Kvant mexaniki anlayışlarına görə, atomdakı elektron xüsusi hərəkət trayektoriyasına malik deyil və nüvənin ətrafındakı fəzanın istənilən hissəsində yerləşə bilər və onun müxtəlif mövqeləri müəyyən mənfi yük sıxlığına malik elektron buludu kimi qəbul edilir. Nüvə ətrafındakı elektronun tapılma ehtimalı yüksək olan boşluğa deyilir orbital. Onun tərkibində elektron buludunun təxminən 90%-i var. Hər bir alt səviyyə 1s, 2s, 2p və s. müəyyən formada olan müəyyən sayda orbitallara uyğun gəlir. Misal üçün, 1s- Və 2s- orbitallar sferikdir və 2p-orbitallar ( 2p x , 2p y , 2p z-orbitallar) qarşılıqlı perpendikulyar istiqamətlərə yönəldilir və dumbbell formasına malikdir ( düyü. 4.6).

düyü. 4.6. Elektron orbitalların forması və istiqaməti.

Kimyəvi reaksiyalar zamanı atom nüvəsi dəyişmir, yalnız atomların elektron qabıqları dəyişir, quruluşu kimyəvi elementlərin bir çox xüsusiyyətlərini izah edir. Atomun elektron quruluşu nəzəriyyəsi əsasında Mendeleyevin kimyəvi elementlərin dövri qanununun dərin fiziki mənası müəyyən edildi və kimyəvi birləşmə nəzəriyyəsi yaradıldı.

Kimyəvi elementlərin dövri sisteminin nəzəri əsaslandırılması, kimyəvi elementlərin xassələrindəki dəyişikliklərin dövriliyi ilə onların atomlarının elektron konfiqurasiyalarının oxşar növlərinin dövri təkrarlanması arasında əlaqənin mövcudluğunu təsdiqləyən atomun quruluşu haqqında məlumatları ehtiva edir.

Atomun quruluşu doktrinasının işığında Mendeleyevin bütün elementləri yeddi dövrə bölməsi əsaslandırılır: dövrün sayı elektronlarla dolu atomların enerji səviyyələrinin sayına uyğundur. Kiçik dövrlərdə, atom nüvələrinin müsbət yükünün artması ilə xarici səviyyədə elektronların sayı artır (birinci dövrdə 1-dən 2-ə, ikinci və üçüncü dövrlərdə isə 1-dən 8-ə qədər). elementlərin xassələrinin dəyişməsi: dövrün əvvəlində (birincidən başqa) qələvi metal olur, sonra metal xassələrin tədricən zəifləməsi və qeyri-metal xüsusiyyətlərin güclənməsi müşahidə olunur. Bu nümunəni ikinci dövrün elementləri üçün izləmək olar cədvəl 4.2.

Cədvəl 4.2.

Böyük dövrlərdə nüvələrin yükü artdıqca səviyyələrin elektronlarla doldurulması çətinləşir ki, bu da kiçik dövrlərin elementləri ilə müqayisədə elementlərin xassələrinin daha mürəkkəb dəyişməsini izah edir.

Alt qruplardakı kimyəvi elementlərin xassələrinin eyni təbiəti, aşağıda göstərildiyi kimi xarici enerji səviyyəsinin oxşar quruluşu ilə izah olunur. masa 4.3, qələvi metalların alt qrupları üçün enerji səviyyələrinin elektronlarla doldurulması ardıcıllığını təsvir edir.

Cədvəl 4.3.

Qrup nömrəsi adətən atomda kimyəvi bağların yaranmasında iştirak edə bilən elektronların sayını göstərir. Bu qrup nömrəsinin fiziki mənasıdır. Dövri cədvəlin dörd yerində elementlər artan atom kütləsinə görə düzülmür: Ar Və K,Co Və Ni,Te Və I,Th Və Pa. Bu sapmalar kimyəvi elementlərin dövri cədvəlinin çatışmazlıqları hesab olunurdu. Atomun quruluşu haqqında doktrina bu sapmaları izah edirdi. Nüvə yüklərinin eksperimental təyini göstərdi ki, bu elementlərin düzülüşü onların nüvələrinin yüklərinin artmasına uyğundur. Bundan əlavə, atom nüvələrinin yüklərinin eksperimental təyini hidrogen və uran arasındakı elementlərin sayını, həmçinin lantanidlərin sayını təyin etməyə imkan verdi. İndi dövri cədvəldəki bütün yerlər -dən intervalla doldurulur Z=1əvvəl Z=114, lakin dövri sistem tam deyil, yeni transuran elementlərinin kəşfi mümkündür.

Elektronlar

Atom anlayışı qədim dünyada maddə hissəciklərini təyin etmək üçün yaranmışdır. Yunan dilindən tərcümədə atom "bölünməz" deməkdir.

İrlandiyalı fizik Stouni təcrübələrə əsaslanaraq belə nəticəyə gəlib ki, elektrik bütün kimyəvi elementlərin atomlarında mövcud olan ən kiçik hissəciklər tərəfindən daşınır. 1891-ci ildə Stoney bu hissəcikləri elektron adlandırmağı təklif etdi ki, bu da yunan dilində "kəhrəba" deməkdir. Elektronun adını aldıqdan bir neçə il sonra ingilis fiziki Cozef Tomson və fransız fiziki Jean Perrin elektronların mənfi yük daşıdığını sübut etdilər. Bu, kimyada bir (-1) olaraq qəbul edilən ən kiçik mənfi yükdür. Tomson hətta elektronun sürətini (orbitdəki elektronun sürəti n orbit nömrəsinə tərs mütənasibdir. Orbitlərin radiusları orbit sayının kvadratına mütənasib olaraq artır. Birinci orbitdə) müəyyən etməyə nail olub. hidrogen atomu (n=1; Z=1) sürəti ≈ 2,2·106 m/s, yəni işığın sürətindən təqribən yüz dəfə azdır c = 3·108 m/s) və elektronun kütləsi (hidrogen atomunun kütləsindən demək olar ki, 2000 dəfə azdır).

Atomdakı elektronların vəziyyəti

Bir atomdakı elektronun vəziyyəti kimi başa düşülür müəyyən elektronun enerjisi və onun yerləşdiyi məkan haqqında məlumat toplusu. Atomdakı bir elektronun hərəkət trayektoriyası yoxdur, yəni yalnız bu barədə danışa bilərik onun nüvə ətrafındakı fəzada tapılma ehtimalı.

O, nüvəni əhatə edən bu məkanın istənilən hissəsində yerləşə bilər və onun müxtəlif mövqelərinin cəmi müəyyən mənfi yük sıxlığına malik elektron buludu kimi qəbul edilir. Obrazlı olaraq bunu belə təsəvvür etmək olar: əgər elektronun atomdakı mövqeyini foto bitişdə olduğu kimi saniyənin yüzdə və ya milyonda birindən sonra fotoşəkil çəkmək mümkün olsaydı, o zaman belə fotoşəkillərdəki elektron nöqtələr şəklində təmsil olunardı. Əgər saysız-hesabsız belə fotoşəkillər üst-üstə qoyulsaydı, şəkil bu nöqtələrin çoxunun olduğu yerdə ən böyük sıxlığa malik elektron buludu olardı.

Atom nüvəsinin ətrafındakı elektronun tapılma ehtimalı yüksək olan boşluğa orbital deyilir. Təxminən ehtiva edir 90% elektron bulud, və bu o deməkdir ki, vaxtın təxminən 90%-i elektron kosmosun bu hissəsindədir. Onlar forma ilə fərqlənirlər Hal-hazırda məlum olan 4 orbital növü, Latın dili ilə təyin olunur s, p, d və f hərfləri. Şəkildə elektron orbitallarının bəzi formalarının qrafik təsviri verilmişdir.

Müəyyən bir orbitalda bir elektronun hərəkətinin ən vacib xüsusiyyəti onun nüvə ilə əlaqəsinin enerjisi. Bənzər enerji dəyərlərinə malik elektronlar tək elektron təbəqəsi və ya enerji səviyyəsini təşkil edir. Enerji səviyyələri nüvədən başlayaraq nömrələnir - 1, 2, 3, 4, 5, 6 və 7.

Enerji səviyyəsinin sayını göstərən n tam ədədinə baş kvant ədədi deyilir. Müəyyən bir enerji səviyyəsini tutan elektronların enerjisini xarakterizə edir. Nüvəyə ən yaxın olan birinci enerji səviyyəsinin elektronları ən aşağı enerjiyə malikdirlər. Birinci səviyyənin elektronları ilə müqayisədə, sonrakı səviyyələrin elektronları böyük bir enerji təchizatı ilə xarakterizə olunacaq. Nəticə etibarilə, xarici səviyyənin elektronları atom nüvəsi ilə ən az sıx bağlıdır.

Enerji səviyyəsində ən çox elektron sayı düsturla müəyyən edilir:

N = 2n 2,

burada N elektronların maksimum sayıdır; n səviyyə nömrəsi və ya əsas kvant nömrəsidir. Beləliklə, nüvəyə ən yaxın olan birinci enerji səviyyəsində ikidən çox elektron ola bilməz; ikincidə - 8-dən çox deyil; üçüncüsü - 18-dən çox olmayan; dördüncü - 32-dən çox deyil.

İkinci enerji səviyyəsindən (n = 2) başlayaraq, səviyyələrin hər biri nüvə ilə bağlanma enerjisinə görə bir-birindən bir qədər fərqli olan alt səviyyələrə (alt təbəqələrə) bölünür. Alt səviyyələrin sayı əsas kvant nömrəsinin dəyərinə bərabərdir: birinci enerji səviyyəsi bir alt səviyyəyə malikdir; ikinci - iki; üçüncü - üç; dördüncü - dörd alt səviyyə. Alt səviyyələr, öz növbəsində, orbitallar tərəfindən formalaşır. Hər bir dəyərn n-ə bərabər olan orbitalların sayına uyğundur.

Alt səviyyələr adətən Latın hərfləri ilə, eləcə də onların ibarət olduğu orbitalların forması ilə işarələnir: s, p, d, f.

Protonlar və neytronlar

Hər hansı bir kimyəvi elementin atomu kiçik bir günəş sistemi ilə müqayisə edilə bilər. Buna görə də E.Rezerfordun təklif etdiyi atomun bu modeli adlanır planetar.

Atomun bütün kütləsinin cəmləşdiyi atom nüvəsi iki növ hissəcikdən ibarətdir - protonlar və neytronlar.

Protonların yükü elektronların yükünə bərabər, lakin işarəsi (+1) ilə əks, kütləsi isə hidrogen atomunun kütləsinə bərabərdir (kimyada bir kimi qəbul edilir). Neytronlar heç bir yük daşımır, neytraldırlar və kütləsi protonun kütləsinə bərabərdir.

Protonlar və neytronlar birlikdə nuklon adlanır (latınca nüvədən - nüvə). Bir atomdakı proton və neytronların sayının cəminə kütlə nömrəsi deyilir. Məsələn, bir alüminium atomunun kütlə sayı:

13 + 14 = 27

protonların sayı 13, neytronların sayı 14, kütlə sayı 27

Elektronun əhəmiyyətsiz dərəcədə kiçik olan kütləsi diqqətdən kənarda qala bildiyindən, atomun bütün kütləsinin nüvədə cəmləşdiyi aydındır. Elektronlar e - təyin olunur.

Atomdan bəri elektrik neytral, onda bir atomdakı proton və elektronların sayının eyni olduğu da aydındır. Dövri Cədvəldə ona təyin edilmiş kimyəvi elementin seriya nömrəsinə bərabərdir. Atomun kütləsi proton və neytronların kütləsindən ibarətdir. Elementin atom nömrəsini (Z), yəni protonların sayını və proton və neytronların sayının cəminə bərabər olan kütlə sayını (A) bilməklə, düsturdan istifadə edərək neytronların sayını (N) tapa bilərsiniz. :

N = A - Z

Məsələn, bir dəmir atomunda neytronların sayı:

56 — 26 = 30

İzotoplar

Nüvə yükü eyni, lakin kütlə nömrələri fərqli olan eyni elementin atomlarının növləri deyilir izotoplar. Təbiətdə tapılan kimyəvi elementlər izotopların qarışığıdır. Beləliklə, karbonun kütlələri 12, 13, 14 olan üç izotopu var; oksigen - kütlələri 16, 17, 18 və s. olan üç izotop. Kimyəvi elementin adətən Dövri Cədvəldə verilən nisbi atom kütləsi, nəzərə alınmaqla verilmiş elementin izotoplarının təbii qarışığının atom kütlələrinin orta qiymətidir. onların təbiətdəki nisbi bolluğu. Əksər kimyəvi elementlərin izotoplarının kimyəvi xassələri tamamilə eynidir. Bununla belə, hidrogen izotopları nisbi atom kütlələrində kəskin dəfələrlə artıma görə xassələrinə görə çox dəyişir; hətta onlara fərdi adlar və kimyəvi simvollar verilir.

Birinci dövrün elementləri

Hidrogen atomunun elektron quruluşunun diaqramı:

Atomların elektron quruluşunun diaqramları elektronların elektron təbəqələr (enerji səviyyələri) üzrə paylanmasını göstərir.

Hidrogen atomunun qrafik elektron düsturu (elektronların enerji səviyyələri və alt səviyyələr üzrə paylanmasını göstərir):

Atomların qrafik elektron düsturları elektronların təkcə səviyyələr və alt səviyyələr arasında deyil, həm də orbitallar arasında paylanmasını göstərir.

Helium atomunda birinci elektron təbəqəsi tamamlanmışdır - onun 2 elektronu var. Hidrogen və helium s-elementləridir; Bu atomların s-orbitalı elektronlarla doludur.

İkinci dövrün bütün elementləri üçün birinci elektron təbəqə doldurulur, və elektronlar ikinci elektron təbəqəsinin s- və p-orbitallarını ən az enerji prinsipinə (əvvəlcə s və sonra p) və Pauli və Hund qaydalarına uyğun olaraq doldururlar.

Neon atomunda ikinci elektron təbəqə tamdır - onun 8 elektronu var.

Üçüncü dövr elementlərinin atomları üçün birinci və ikinci elektron təbəqələr tamamlanır, beləliklə üçüncü elektron təbəqə doldurulur, burada elektronlar 3s-, 3p- və 3d-alt səviyyələri tuta bilər.

Maqnezium atomu 3s elektron orbitalını tamamlayır. Na və Mg s-elementləridir.

Alüminium və sonrakı elementlərdə 3p alt səviyyəsi elektronlarla doldurulur.

Üçüncü dövrün elementləri doldurulmamış 3 ölçülü orbitallara malikdir.

Al-dan Ar-a qədər bütün elementlər p-elementləridir. s və p elementləri Dövri Cədvəlin əsas altqruplarını təşkil edir.

Dördüncü - yeddinci dövrlərin elementləri

Dördüncü elektron təbəqə kalium və kalsium atomlarında meydana çıxır və 4s alt səviyyəsi doldurulur, çünki 3d alt səviyyəsindən daha az enerjiyə malikdir.

K, Ca - əsas alt qruplara daxil olan s-elementlər. Sc-dən Zn-ə qədər olan atomlar üçün 3d alt səviyyəsi elektronlarla doldurulur. Bunlar 3D elementləridir. Onlar ikinci dərəcəli alt qruplara daxil edilir, onların ən xarici elektron təbəqəsi doldurulur və keçid elementləri kimi təsnif edilir.

Xrom və mis atomlarının elektron qabıqlarının quruluşuna diqqət yetirin. Onlarda bir elektron 4-dən 3d alt səviyyəyə qədər "uğursuz" olur, bu, nəticədə 3d 5 və 3d 10 elektron konfiqurasiyalarının daha böyük enerji sabitliyi ilə izah olunur:

Sink atomunda üçüncü elektron təbəqəsi tamamlanır - bütün alt səviyyələr 3s, 3p və 3d orada doldurulur, cəmi 18 elektron. Sinkdən sonrakı elementlərdə dördüncü elektron təbəqəsi, 4p alt səviyyəsi doldurulmağa davam edir.

Ga-dan Kr-a qədər olan elementlər p-elementlərdir.

Kripton atomunun tam və 8 elektronu olan xarici təbəqəsi (dördüncü) var. Amma dördüncü elektron qatında cəmi 32 elektron ola bilər; kripton atomunda hələ də doldurulmamış 4d və 4f alt səviyyələri var.Beşinci dövrün elementləri üçün alt səviyyələr aşağıdakı ardıcıllıqla doldurulur: 5s - 4d - 5p. " ilə bağlı istisnalar da var. uğursuzluq» elektronlar, y 41 Nb, 42 Mo, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

Altıncı və yeddinci dövrlərdə f elementləri meydana çıxır, yəni üçüncü xarici elektron təbəqənin müvafiq olaraq 4f- və 5f-alt səviyyələrinin doldurulduğu elementlər.

4f elementlərinə lantanidlər deyilir.

5f elementlərinə aktinidlər deyilir.

Altıncı dövr elementlərinin atomlarında elektron alt səviyyələrin doldurulma qaydası: 55 Cs və 56 Ba - 6s elementləri; 57 La … 6s 2 5d x - 5d element; 58 Ce - 71 Lu - 4f elementləri; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementləri; 81 T1 - 86 Rn - 6d elementləri. Ancaq burada da elektron orbitalların doldurulması qaydasının "pozulduğu" elementlər var ki, bu da, məsələn, yarım və tam dolu f-alt səviyyələrin, yəni nf 7 və nf 14-ün daha böyük enerji sabitliyi ilə əlaqələndirilir. Atomun hansı alt səviyyəsinin sonuncu elektronlarla doldurulmasından asılı olaraq, bütün elementlər dörd elektron ailəsinə və ya bloka bölünür:

• s-elementləri. Atomun xarici səviyyəsinin s-alt səviyyəsi elektronlarla doludur; s-elementlərinə hidrogen, helium və I və II qrupların əsas alt qruplarının elementləri daxildir.

• p-elementləri. Atomun xarici səviyyəsinin p-alt səviyyəsi elektronlarla doludur; p-elementlərinə III-VIII qrupların əsas alt qruplarının elementləri daxildir.

• d-elementləri. Atomun əvvəlki xarici səviyyəsinin d-alt səviyyəsi elektronlarla doludur; d-elementlərinə I-VIII qruplarının ikinci dərəcəli alt qruplarının elementləri, yəni s- və p-elementləri arasında yerləşən böyük dövrlərin onilliklərinin plug-in elementləri daxildir. Onlara keçid elementləri də deyilir.

• f elementləri. Atomun üçüncü xarici səviyyəsinin f-alt səviyyəsi elektronlarla doludur; bunlara lantanidlər və antinoidlər daxildir.

1925-ci ildə isveçrəli fizik W. Pauli müəyyən etdi ki, bir orbitalda bir atomda əks (antiparalel) spinlərə malik (ingilis dilindən "mil" kimi tərcümə olunur) ikidən çox elektron ola bilməz, yəni şərti olaraq təsəvvür edilə bilən xüsusiyyətlərə malikdir. elektronun öz xəyali oxu ətrafında fırlanması kimi: saat əqrəbi istiqamətində və ya saat yönünün əksinə.

Bu prinsip deyilir Pauli prinsipi. Orbitalda bir elektron varsa, o, qoşalaşmamış adlanır; iki varsa, bunlar qoşalaşmış elektronlardır, yəni əks spinli elektronlardır. Şəkildə enerji səviyyələrinin alt səviyyələrə bölünməsi diaqramı və onların doldurulma qaydası göstərilir.

Çox vaxt atomların elektron qabıqlarının quruluşu enerji və ya kvant hüceyrələrindən istifadə edərək təsvir olunur - sözdə qrafik elektron düsturlar yazılır. Bu qeyd üçün aşağıdakı qeyddən istifadə olunur: hər bir kvant hüceyrəsi bir orbitala uyğun gələn hüceyrə ilə təyin olunur; Hər bir elektron spin istiqamətinə uyğun bir ox ilə göstərilir. Qrafik elektron düstur yazarkən iki qaydanı yadda saxlamalısınız: Pauli prinsipi və F. Hund qaydası, buna görə elektronlar sərbəst hüceyrələri bir-bir tutur və eyni spin dəyərinə malikdir və yalnız bundan sonra cütləşir, lakin Pauli prinsipinə görə spinlər artıq əks istiqamətə yönəldiləcəkdir.

Hund qaydası və Pauli prinsipi

Hund qaydası- müəyyən alt qatın orbitallarının doldurulma qaydasını təyin edən və aşağıdakı kimi tərtib edilən kvant kimyasının qaydası: verilmiş alt qatın elektronlarının spin kvant sayının ümumi dəyəri maksimum olmalıdır. 1925-ci ildə Fridrix Hund tərəfindən tərtib edilmişdir.

Bu o deməkdir ki, alt qatın orbitallarının hər birində əvvəlcə bir elektron doldurulur və yalnız doldurulmamış orbitallar tükəndikdən sonra bu orbitala ikinci elektron əlavə olunur. Bu halda bir orbitalda əks işarəli yarım tam spinli iki elektron olur ki, onlar qoşalaşır (iki elektronlu bulud əmələ gətirir) və nəticədə orbitalın ümumi spini sıfıra bərabər olur.

Başqa bir ifadə: Aşağı enerji iki şərtin təmin edildiyi atom terminidir.

1. Çoxluq maksimumdur
2. Çoxluqlar üst-üstə düşdükdə, ümumi orbital impuls L maksimumdur.

Bu qaydanı p-alt səviyyəli orbitalların doldurulması nümunəsindən istifadə edərək təhlil edək səh-ikinci dövrün elementləri (yəni bordan neona qədər (aşağıdakı diaqramda üfüqi xətlər orbitalları, şaquli oxlar elektronları, oxun istiqaməti isə spin oriyentasiyasını göstərir).

Kleçkovski qaydası

Kleçkovskinin qaydası - Atomlarda elektronların ümumi sayı artdıqca (onların nüvələrinin yükləri və ya kimyəvi elementlərin sıra nömrələri artdıqca) atom orbitalları elə yerləşdirilir ki, daha yüksək enerjiyə malik orbitalda elektronların görünüşü ondan asılıdır. yalnız əsas kvant ədədindən n və bütün digər kvant ədədlərindən, o cümlədən l-dən asılı deyil. Fiziki olaraq bu o deməkdir ki, hidrogenə bənzər atomda (elektronlararası itələmə olmadıqda) elektronun orbital enerjisi yalnız elektron yük sıxlığının nüvədən fəza məsafəsi ilə müəyyən edilir və onun xüsusiyyətlərindən asılı deyildir. nüvə sahəsində hərəkət.

Empirik Kleçkovski qaydası və ondan irəli gələn nizamlama sxemi yalnız iki oxşar halda atom orbitallarının real enerji ardıcıllığına bir qədər ziddir: Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au atomları üçün. , xarici təbəqənin s-alt səviyyəsi olan bir elektronun "uğursuzluğu" var, əvvəlki təbəqənin d-alt səviyyəsi ilə əvəz olunur, bu da atomun enerji baxımından daha sabit vəziyyətinə gətirib çıxarır, yəni: orbital 6-nı iki ilə doldurduqdan sonra. elektronlar s

Atom nüvə və elektronlardan ibarət maddənin ən kiçik zərrəsidir. Atomların elektron qabıqlarının quruluşu D.İ.Mendeleyev tərəfindən kimyəvi elementlərin dövri cədvəlindəki elementin mövqeyi ilə müəyyən edilir.

Atomun elektron və elektron qabığı

Ümumiyyətlə neytral olan atom müsbət yüklü nüvədən və mənfi yüklü elektron qabığından (elektron buludundan) ibarətdir və ümumi müsbət və mənfi yüklər mütləq dəyərdə bərabərdir. Nisbi atom kütləsi hesablanarkən elektronların kütləsi nəzərə alınmır, çünki o, əhəmiyyətsizdir və proton və ya neytron kütləsindən 1840 dəfə azdır.

düyü. 1. Atom.

Elektron ikili təbiətə malik olan tamamilə unikal hissəcikdir: həm dalğa, həm də hissəcik xüsusiyyətlərinə malikdir. Onlar davamlı olaraq nüvənin ətrafında hərəkət edirlər.

Nüvə ətrafındakı bir elektron tapma ehtimalının böyük ehtimalla olduğu boşluğa elektron orbital və ya elektron buludu deyilir. Bu boşluq s-, p-, d- və f- hərfləri ilə təyin olunan xüsusi bir formaya malikdir. S-elektron orbitalının sferik forması, p-orbitalının dumbbell və ya üçölçülü səkkiz fiqurunun forması var, d- və f-orbitalların formaları daha mürəkkəbdir.

düyü. 2. Elektron orbitallarının formaları.

Nüvənin ətrafında elektronlar elektron təbəqələrində düzülür. Hər bir təbəqə nüvədən uzaqlığı və enerjisi ilə xarakterizə olunur, buna görə də elektron təbəqələr çox vaxt elektron enerji səviyyələri adlanır. Səviyyə nüvəyə nə qədər yaxın olarsa, onun içindəki elektronların enerjisi bir o qədər az olar. Bir element digərindən atomun nüvəsindəki protonların sayına və müvafiq olaraq elektronların sayına görə fərqlənir. Nəticə etibarı ilə neytral atomun elektron qabığındakı elektronların sayı bu atomun nüvəsindəki protonların sayına bərabərdir. Hər bir sonrakı elementin nüvəsində daha bir proton və elektron qabığında daha bir elektron var.

Yeni daxil olan elektron ən aşağı enerji ilə orbitalı tutur. Bununla belə, bir səviyyəyə düşən elektronların maksimum sayı düsturla müəyyən edilir:

burada N elektronların maksimum sayı, n isə enerji səviyyəsinin sayıdır.

Birinci səviyyədə yalnız 2 elektron ola bilər, ikinci səviyyədə 8 elektron, üçüncüdə 18 elektron, dördüncü səviyyədə isə 32 elektron ola bilər. Atomun xarici səviyyəsində 8-dən çox elektron ola bilməz: elektronların sayı 8-ə çatan kimi, nüvədən uzaqda olan növbəti səviyyə doldurulmağa başlayır.

Atomların elektron qabıqlarının quruluşu

Hər bir element müəyyən bir dövrdə dayanır. Dövr, atomlarının nüvələrinin artan yükü ilə düzülmüş elementlərin üfüqi bir toplusudur, qələvi metaldan başlayır və inert qazla bitir. Cədvəldəki ilk üç dövr kiçik, sonrakı dördüncü dövrdən başlayaraq iki cərgədən ibarət böyükdür. Elementin yerləşdiyi dövrün sayı fiziki məna daşıyır. Bu, müəyyən bir dövrün hər hansı bir elementinin atomunda neçə elektron enerji səviyyəsinin olduğunu bildirir. Beləliklə, xlor Cl elementi 3-cü dövrdədir, yəni onun elektron qabığı üç elektron təbəqəyə malikdir. Xlor cədvəlin VII qrupunda və əsas alt qrupdadır. Əsas alt qrup hər qrup daxilində 1 və ya 2-ci dövrlə başlayan sütundur.

Beləliklə, xlor atomunun elektron qabıqlarının vəziyyəti belədir: xlor elementinin atom nömrəsi 17-dir, bu o deməkdir ki, atomun nüvəsində 17 proton və elektron qabıqda 17 elektron var. 1-ci səviyyədə yalnız 2 elektron ola bilər, 3-cü səviyyədə - 7 elektron, çünki xlor VII qrupun əsas alt qrupundadır. Sonra 2-ci səviyyədə var: 17-2-7 = 8 elektron.