Atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishi. Elementning elektron formulasi Elementlarning elektron tuzilishi jadvali

s-Elementlar Atomlaridagi oxirgi elektron s-kichik darajaga kiradigan elementlar deyiladi. Xuddi shunday ta'riflangan p- elementlar,d-elementlar vaf-elementlar.

Har bir davrning boshlanishi yangi elektron qatlamning ochilishiga to'g'ri keladi. Davr raqami ochilayotgan elektron qatlamning soniga teng. Har bir davr, birinchisidan tashqari, ushbu davr boshida ochilgan qatlamning p-pastki darajasini to'ldirish bilan tugaydi. Birinchi davr faqat s-elementlarni o'z ichiga oladi (ikkita). To'rtinchi va beshinchi davrlarda s-elementlar (ikki) va p-elementlar (olti) o'rtasida d-elementlar (o'nta) mavjud. Oltinchi va ettinchida, bir juft s-elementning orqasida (Klechkovskiy qoidalarini buzgan holda) bitta d-element, keyin o'n to'rtta f-element (ular jadvalning pastki qismida alohida qatorlarga joylashtirilgan - lantanidlar va aktinidlar) , keyin to'qqiz d-element va har doimgidek, davrlar oltita p-element bilan tugaydi.

Jadval vertikal ravishda 8 ta guruhga, har bir guruh asosiy va ikkinchi darajali kichik guruhga bo'lingan. Asosiy kichik guruhlarda s- va p-elementlar, ikkinchi darajali kichik guruhlarda esa d-elementlar mavjud. Asosiy kichik guruhni aniqlash oson - unda 1-3 davrlar elementlari mavjud. Ulardan qat'iy pastda asosiy kichik guruhning qolgan elementlari joylashgan. Yon kichik guruhning elementlari yon tomonda (chap yoki o'ngda) joylashgan.

Atomlarning valentligi

Klassik kontseptsiyada valentlik atomlarning tuproqdagi yoki qo'zg'atilgan holatidagi juftlanmagan elektronlar soni bilan belgilanadi. Tuproq holati- energiyasi minimal bo'lgan atomning elektron holati. Hayajonlangan holat- bir yoki bir nechta elektronning energiya kamroq orbitaldan yuqori energiyali erkin orbitalga o'tishiga mos keladigan atomning elektron holati. s- va p-elementlar uchun elektron o'tish faqat tashqi elektron qatlam ichida mumkin. d-elementlar uchun oldingi tashqi qatlamning d-pastki sathida va tashqi qatlamning s- va p-pastki sathlarida o'tish mumkin. f-elementlar uchun (n-2)f-, (n-1)d-, ns- va np-kichik darajalarda o'tish mumkin, bu erda n - tashqi elektron qatlamning soni. Valentlik elektronlari atomning asosiy yoki qo'zg'aluvchan holatidagi valentligini aniqlaydigan elektronlar deyiladi. Valent elektron qatlami- valent elektronlar joylashgan qatlam.

Oltingugurt atomining tashqi qatlami elektronlarini va temirning valentlik elektronlarini (asosiy holat) kvant raqamlari yordamida tasvirlab bering. Ushbu elementlar atomlarining mumkin bo'lgan valentlik va oksidlanish darajalarini ko'rsating.

1). Oltingugurt atomi.

Oltingugurtning seriya raqami 16. Bu uchinchi davr, oltinchi guruh, asosiy kichik guruh. Demak, bu p-element, tashqi elektron qavat uchinchi, u valentlikdir. U oltita elektronga ega. Valentlik qatlamining elektron tuzilishi shaklga ega

   

Barcha elektronlar uchun n=3, chunki ular uchinchi qavatda joylashgan. Keling, ularni tartibda ko'rib chiqaylik:

 n=3, L=0 (elektron s-orbitalda joylashgan), m l =0 (s-orbital uchun magnit kvant sonining faqat shu qiymati mumkin), m s =+1/2 (atrofida aylanish) o'z o'qi soat yo'nalishi bo'yicha sodir bo'ladi);

 n=3, L=0, m l =0 (bu uchta kvant soni birinchi elektronniki bilan bir xil, chunki ikkala elektron ham bir xil orbitalda joylashgan), m s = -1/2 (faqat shu yerda farq ko‘rinadi, Pauli printsipi talab qiladi);

 n=3, L=1 (bu p-elektron), m l =+1 (uchta mumkin boʻlgan qiymatdan m l = 1, 0 birinchi p-orbital uchun maksimalni tanlaymiz, bu p x orbital. ), 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 orbital), m s = +1/2;

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

Oltingugurtning valentlik va oksidlanish darajalarini ko'rib chiqamiz. Atomning asosiy holatidagi valent qatlamda ikkita elektron juft, ikkita juftlanmagan elektron va beshta erkin orbital mavjud. Shuning uchun oltingugurtning bu holatdagi valentligi II ga teng. Oltingugurt - metall bo'lmagan. Qatlamni to'ldirishdan oldin u ikkita elektronga ega emas, shuning uchun kamroq elektronegativ elementlarning atomlari bo'lgan birikmalarda, masalan, metallarda, u minimal oksidlanish darajasini -2 ko'rsatishi mumkin. Elektron juftlarni juftlashtirish mumkin, chunki bu qatlamda erkin orbitallar mavjud. Shuning uchun birinchi hayajonlangan holatda (S *)

Kislorod kabi ko'proq elektron manfiy elementlarning atomlari bo'lgan birikmalarda oltingugurt atomlaridan oltita valentlik elektronning hammasi siljishi mumkin, shuning uchun uning maksimal oksidlanish darajasi +6 ga teng.

2). Temir.

Temirning seriya raqami - 26. U to'rtinchi davrda, sakkizinchi guruhda, ikkinchi darajali kichik guruhda joylashgan. Bu d-element bo'lib, to'rtinchi davrning d-elementlari qatoridagi oltinchi. Temir valentlik elektronlari (sakkizta) 3d pastki sathda (oltita, d elementlar qatoridagi joylashuviga muvofiq) va 4s pastki sathda (ikkita) joylashgan:

    

Keling, ularni tartibda ko'rib chiqaylik:

 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

Tashqi qatlamda juftlashtirilmagan elektronlar yo'q, shuning uchun temirning minimal valentligi (II) atomning qo'zg'aluvchan holatida paydo bo'ladi:

Tashqi qatlamning elektronlari ishlatilgandan so'ng, kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida 3d pastki darajadagi 4 ta juftlashtirilmagan elektronlar ishtirok etishi mumkin. Shuning uchun temirning maksimal valentligi VI ga teng.

Oksidlanish holati

Temir metalldir, shuning uchun u +2 dan (4s pastki darajadagi elektronlar ishtirok etadi) +6 (4s va barcha juftlashtirilmagan 3d elektronlar ishtirok etadi) musbat oksidlanish darajasi bilan tavsiflanadi.

Kimyoviy moddalar - bu atrofimizdagi dunyo nimadan iborat.

Har bir kimyoviy moddaning xossalari ikki turga bo'linadi: uning boshqa moddalar hosil qilish qobiliyatini tavsiflovchi kimyoviy va ob'ektiv ravishda kuzatiladigan va kimyoviy o'zgarishlardan ajratilgan holda ko'rib chiqilishi mumkin bo'lgan fizik. Masalan, moddaning fizik xossalari uning agregatsiya holati (qattiq, suyuq yoki gazsimon), issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik sig'imi, turli muhitlarda (suv, spirt va boshqalar) eruvchanligi, zichligi, rangi, ta'mi va boshqalardir.

Ayrim kimyoviy moddalarning boshqa moddalarga aylanishi kimyoviy hodisalar yoki kimyoviy reaksiyalar deyiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, moddaning boshqa moddalarga aylanmasdan har qanday fizik xususiyatlarining o'zgarishi bilan aniq birga bo'ladigan jismoniy hodisalar ham mavjud. Jismoniy hodisalarga, masalan, muzning erishi, suvning muzlashi yoki bug'lanishi va boshqalar kiradi.

Kimyoviy hodisaning jarayon davomida sodir bo'lishi haqida kimyoviy reaktsiyalarning rang o'zgarishi, cho'kmalarning paydo bo'lishi, gazning ajralib chiqishi, issiqlik va (yoki) yorug'lik chiqishi kabi xarakterli belgilarini kuzatish orqali xulosa qilish mumkin.

Masalan, kimyoviy reaktsiyalarning paydo bo'lishi to'g'risida quyidagi xulosaga kelish mumkin:

Kundalik hayotda shkala deb ataladigan suvni qaynatishda cho'kindi hosil bo'lishi;

Yong'in yonganda issiqlik va yorug'likning chiqishi;

Yangi olma bo'lagining havodagi rangini o'zgartirish;

Xamirni fermentatsiyalash jarayonida gaz pufakchalarining paydo bo'lishi va boshqalar.

Kimyoviy reaksiyalar jarayonida deyarli hech qanday o‘zgarishlarga uchramaydigan, faqat bir-biri bilan yangicha bog‘langan moddaning eng kichik zarralari atomlar deyiladi.

Bunday materiya birliklarining mavjudligi haqidagi g'oya qadimgi Yunonistonda qadimgi faylasuflarning ongida paydo bo'lgan, bu aslida "atom" atamasining kelib chiqishini tushuntiradi, chunki "atom" yunon tilidan so'zma-so'z tarjima qilinganda "bo'linmas" degan ma'noni anglatadi.

Biroq, qadimgi yunon faylasuflarining g'oyasidan farqli o'laroq, atomlar materiyaning mutlaq minimumi emas, ya'ni. ularning o'zlari murakkab tuzilishga ega.

Har bir atom subatomik zarrachalar - protonlar, neytronlar va elektronlardan iborat bo'lib, ular tegishli ravishda p +, n o va e - belgilari bilan belgilanadi. Amaldagi yozuvdagi yuqori chiziq proton birlik musbat zaryadga ega, elektron birlik manfiy zaryadga ega, neytron esa hech qanday zaryadga ega emasligini ko'rsatadi.

Atomning sifat tuzilishiga kelsak, har bir atomda barcha proton va neytronlar yadro deb ataladigan joyda to'plangan bo'lib, uning atrofida elektronlar elektron qobiq hosil qiladi.

Proton va neytron deyarli bir xil massaga ega, ya'ni. m p ≈ m n va elektronning massasi ularning har birining massasidan deyarli 2000 marta kamroq, ya'ni. m p / m e ≈ m n / m e ≈ 2000.

Atomning asosiy xususiyati uning elektr neytralligi va bitta elektronning zaryadi bitta protonning zaryadiga teng bo'lganligi sababli, biz har qanday atomdagi elektronlar soni protonlar soniga teng degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Masalan, quyidagi jadvalda atomlarning mumkin bo'lgan tarkibi ko'rsatilgan:

Yadro zaryadi bir xil bo'lgan atomlar turi, ya'ni. yadrolarida protonlar soni bir xil bo'lsa, kimyoviy element deyiladi. Shunday qilib, yuqoridagi jadvaldan atom1 va atom2 bir kimyoviy elementga, atom3 va atom4 esa boshqa kimyoviy elementga tegishli degan xulosaga kelishimiz mumkin.

Har bir kimyoviy elementning o'z nomi va individual belgisi mavjud bo'lib, u ma'lum bir tarzda o'qiladi. Masalan, atomlari yadrosida faqat bitta proton bo'lgan eng oddiy kimyoviy element "vodorod" deb ataladi va "kul" deb o'qiladigan "H" belgisi va kimyoviy element bilan belgilanadi. yadro zaryadi +7 (ya'ni 7 protondan iborat) - "azot", "en" deb o'qiladigan "N" belgisiga ega.

Yuqoridagi jadvaldan ko'rinib turibdiki, bitta kimyoviy element atomlari yadrolaridagi neytronlar soni bo'yicha farq qilishi mumkin.

Bir xil kimyoviy elementga mansub, lekin neytronlari soni har xil bo'lgan va natijada massasi bo'lgan atomlar izotoplar deyiladi.

Masalan, vodorod kimyoviy elementi uchta izotopga ega - 1 H, 2 H va 3 H. H belgisi ustidagi 1, 2 va 3 indekslar neytron va protonlarning umumiy sonini bildiradi. Bular. Vodorod kimyoviy element bo'lib, uning atomlari yadrolarida bitta proton mavjudligi bilan tavsiflanadi, biz 1 H izotopida umuman neytronlar yo'q (1-1 = 0) degan xulosaga kelishimiz mumkin. 2 H izotopi - 1 neytron (2-1=1) va 3 H izotopida - ikkita neytron (3-1=2). Yuqorida aytib o'tilganidek, neytron va protonning massalari bir xil va elektronning massasi ular bilan solishtirganda ahamiyatsiz darajada kichik bo'lganligi sababli, bu 2 H izotopi 1 H izotopidan deyarli ikki baravar og'irroq va 3 H izotopi hatto uch marta og'irroq. Vodorod izotoplari massalarida bunday katta tarqalish tufayli 2 H va 3 H izotoplariga hatto boshqa hech qanday kimyoviy element uchun xos bo'lmagan alohida alohida nomlar va belgilar berildi. 2H izotopiga deyteriy nomi berildi va unga D belgisi, 3H izotopiga tritiy nomi berildi va T belgisi berildi.

Agar biz proton va neytronning massasini bitta deb olsak va elektronning massasini e'tiborsiz qoldiradigan bo'lsak, aslida atomdagi proton va neytronlarning umumiy sonidan tashqari, yuqori chap indeksni uning massasi deb hisoblash mumkin va shuning uchun bu indeks massa soni deb ataladi va A belgisi bilan belgilanadi. Har qanday proton yadrosining zaryadi atomga to'g'ri kelganligi sababli va har bir protonning zaryadi shartli ravishda +1 ga teng deb hisoblanadi, yadrodagi protonlar soni zaryad raqami (Z) deb ataladi. Atomdagi neytronlar sonini N deb belgilash orqali massa soni, zaryad soni va neytronlar soni o'rtasidagi bog'liqlikni matematik tarzda quyidagicha ifodalash mumkin:

Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, elektron ikki tomonlama (zarracha-to'lqin) tabiatga ega. U ham zarracha, ham to'lqin xossalariga ega. Zarracha kabi, elektron ham massa va zaryadga ega, lekin ayni paytda to'lqin kabi elektronlar oqimi diffraktsiya qobiliyati bilan tavsiflanadi.

Elektronning atomdagi holatini tavsiflash uchun kvant mexanikasi tushunchalari qo'llaniladi, ularga ko'ra elektron o'ziga xos harakat traektoriyasiga ega emas va fazoning istalgan nuqtasida joylashgan bo'lishi mumkin, lekin har xil ehtimolliklar bilan.

Yadro atrofidagi kosmosning elektronning eng ko'p topilishi mumkin bo'lgan hududi atom orbitali deyiladi.

Atom orbitali har xil shakl, o'lcham va yo'nalishga ega bo'lishi mumkin. Atom orbital elektron buluti deb ham ataladi.

Grafik jihatdan bitta atom orbital odatda kvadrat hujayra sifatida belgilanadi:

Kvant mexanikasi juda murakkab matematik apparatga ega, shuning uchun maktab kimyo kursi doirasida faqat kvant mexanikasi nazariyasining oqibatlari ko'rib chiqiladi.

Ushbu oqibatlarga ko'ra, har qanday atom orbitali va unda joylashgan elektron to'liq 4 kvant soni bilan tavsiflanadi.

• Bosh kvant soni n ma’lum orbitaldagi elektronning umumiy energiyasini aniqlaydi. Asosiy kvant sonining qiymatlari diapazoni barcha natural sonlar, ya'ni. n = 1,2,3,4, 5 va boshqalar.
• Orbital kvant soni - l - atom orbitalining shaklini tavsiflaydi va 0 dan n-1 gacha bo'lgan har qanday butun qiymatni qabul qilishi mumkin, bu erda n - asosiy kvant soni.

l = 0 bo'lgan orbitallar deyiladi s-orbitallar. s-orbitallar sharsimon shaklga ega va kosmosda yo'nalishga ega emas:

l = 1 bo'lgan orbitallar deyiladi p-orbitallar. Ushbu orbitallar uch o'lchamli sakkiz figuraning shakliga ega, ya'ni. Sakkizinchi figurani simmetriya o'qi atrofida aylantirish natijasida olingan shakl va tashqi tomondan gantelga o'xshaydi:

l = 2 bo'lgan orbitallar deyiladi d-orbitallar, va l = 3 bilan - f-orbitallar. Ularning tuzilishi ancha murakkab.

3) Magnit kvant soni - m l - ma'lum bir atom orbitalining fazoviy yo'nalishini aniqlaydi va orbital burchak momentining magnit maydon yo'nalishi bo'yicha proyeksiyasini ifodalaydi. Magnit kvant soni m l tashqi magnit maydon kuchi vektorining yo'nalishiga nisbatan orbitalning yo'nalishiga mos keladi va -l dan +l gacha bo'lgan har qanday butun qiymatlarni, shu jumladan 0 ni, ya'ni. mumkin bo'lgan qiymatlarning umumiy soni (2l+1). Demak, masalan, l = 0 m l = 0 (bitta qiymat), l = 1 m uchun l = -1, 0, +1 (uchta qiymat), l = 2 m uchun l = -2, -1, 0, + 1 , +2 (magnit kvant sonining beshta qiymati) va boshqalar.

Shunday qilib, masalan, p-orbitallar, ya'ni. Orbital kvant soni l = 1 bo'lgan "uch o'lchovli sakkiz figura" shakliga ega bo'lgan orbitallar magnit kvant sonining uchta qiymatiga (-1, 0, +1) mos keladi, bu esa o'z navbatida fazoda bir-biriga perpendikulyar uchta yo'nalishga mos keladi.

4) Spin kvant soni (yoki oddiygina spin) - m s - shartli ravishda atomdagi elektronning aylanish yo'nalishi uchun javobgar deb hisoblanishi mumkin, u qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Turli xil spinli elektronlar turli yo'nalishlarga yo'naltirilgan vertikal o'qlar bilan ko'rsatilgan: ↓ va .

Bosh kvant soni bir xil bo'lgan atomdagi barcha orbitallar to'plamiga energiya darajasi yoki elektron qobiq deyiladi. Ba'zi n sonli har qanday ixtiyoriy energiya darajasi n 2 orbitaldan iborat.

Bosh kvant soni va orbital kvant sonining qiymatlari bir xil bo'lgan orbitallar to'plami energiya pastki darajasini ifodalaydi.

Bosh kvant soni n ga mos keladigan har bir energiya darajasi n ta kichik darajani o'z ichiga oladi. O'z navbatida, orbital kvant soni l bo'lgan har bir energiya pastki sathi (2l+1) orbitallardan iborat. Demak, s ostki sathi bitta s orbitaldan, p pastki sathi uchta p orbitaldan, d ostki sathi beshta d orbitaldan va f pastki sathi yetti f orbitaldan iborat. Yuqorida aytib o'tilganidek, bitta atom orbital ko'pincha bitta kvadrat katak bilan belgilanadi, shuning uchun s-, p-, d- va f-kichik darajalarni grafik tarzda quyidagicha ifodalash mumkin:

Har bir orbital n, l va m l uchta kvant sonidan iborat individual qat'iy belgilangan to'plamga mos keladi.

Elektronlarning orbitallar orasida taqsimlanishi elektron konfiguratsiyasi deyiladi.

Atom orbitallarini elektronlar bilan to'ldirish uchta shartga muvofiq sodir bo'ladi:

• Minimal energiya printsipi: Elektronlar eng past energiya pastki sathidan boshlab orbitallarni to'ldiradi. Quyi darajalarning energiyalarining ortib borish tartibida ketma-ketligi quyidagicha: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

Elektron pastki darajalarni to'ldirishning ushbu ketma-ketligini eslab qolishni osonlashtirish uchun quyidagi grafik rasm juda qulay:

• Pauli printsipi: Har bir orbitalda ikkitadan ko'p bo'lmagan elektron bo'lishi mumkin.

Agar orbitalda bitta elektron bo'lsa, u juftlanmagan, ikkita bo'lsa, elektron juft deb ataladi.

• Hund qoidasi: atomning eng barqaror holati - bu bitta pastki darajadagi atomning maksimal mumkin bo'lgan juftlanmagan elektronlar soni. Atomning bu eng barqaror holati asosiy holat deb ataladi.

Aslida, yuqorida aytilganlar, masalan, p-kichik darajadagi uchta orbitalda 1, 2, 3 va 4-elektronlarni joylashtirish quyidagicha amalga oshirilishini anglatadi:

Zaryad raqami 1 bo'lgan vodoroddan atom orbitallarini zaryad raqami 36 bo'lgan kriptonga (Kr) to'ldirish quyidagicha amalga oshiriladi:

Atom orbitallarini to'ldirish tartibining bunday tasviri energiya diagrammasi deb ataladi. Alohida elementlarning elektron diagrammalariga asoslanib, ularning elektron formulalari (konfiguratsiyalari) deb ataladigan narsalarni yozish mumkin. Shunday qilib, masalan, 15 protonli element va natijada 15 elektron, ya'ni. fosfor (P) quyidagi energiya diagrammasiga ega bo'ladi:

Elektron formulaga aylantirilganda, fosfor atomi quyidagi shaklni oladi:

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

Pastki sath belgisining chap tomonidagi normal o'lchamdagi raqamlar energiya darajasining raqamini va pastki daraja belgisining o'ng tomonidagi yuqori belgilar mos keladigan pastki darajadagi elektronlar sonini ko'rsatadi.

Quyida davriy sistemaning dastlabki 36 ta elementining elektron formulalari D.I. Mendeleev.

Yuqorida aytib o'tilganidek, ularning asosiy holatida atom orbitallaridagi elektronlar eng kam energiya printsipiga muvofiq joylashgan. Biroq, atomning asosiy holatida bo'sh p-orbitallar mavjud bo'lganda, ko'pincha unga ortiqcha energiya berish orqali atomni qo'zg'alish deb ataladigan holatga o'tkazish mumkin. Masalan, asosiy holatdagi bor atomi elektron konfiguratsiyaga va quyidagi shakldagi energiya diagrammasiga ega:

Va hayajonlangan holatda (*), ya'ni. Bor atomiga bir oz energiya berilganda, uning elektron konfiguratsiyasi va energiya diagrammasi quyidagicha ko'rinadi:

Atomda qaysi pastki sath oxirgi marta to'ldirilganligiga qarab, kimyoviy elementlar s, p, d yoki f ga bo'linadi.

Jadvaldagi s, p, d va f elementlarni topish D.I. Mendeleyev:

• s-elementlar to'ldirilishi kerak bo'lgan oxirgi s-kichik darajaga ega. Bu elementlarga I va II guruhlarning asosiy (jadval katakchasining chap tomonida) kichik guruhlari elementlari kiradi.
• P-elementlar uchun p-pastki daraja to'ldiriladi. P-elementlar birinchi va ettinchidan tashqari har bir davrning oxirgi olti elementini, shuningdek III-VIII guruhlarning asosiy kichik guruhlari elementlarini o'z ichiga oladi.
• d-elementlar katta davrlarda s- va p-elementlar orasida joylashgan.
• f-elementlar lantanidlar va aktinidlar deb ataladi. Ular D.I. jadvalining pastki qismida keltirilgan. Mendeleev.

Kimyoviy reaktsiyalar paytida reaksiyaga kirishuvchi atomlarning yadrolari o'zgarmaganligi sababli (radioaktiv o'zgarishlar bundan mustasno), atomlarning kimyoviy xossalari ularning elektron qobig'ining tuzilishiga bog'liq. Nazariya atomning elektron tuzilishi kvant mexanikasi apparati asosida qurilgan. Shunday qilib, atom energiyasi sathlarining tuzilishini atom yadrosi atrofidagi bo'shliqda elektronlarni topish ehtimolini kvant mexanik hisob-kitoblari asosida olish mumkin ( guruch. 4.5).

Guruch. 4.5. Energiya darajalarini pastki darajalarga bo'lish sxemasi

Atomning elektron tuzilishi nazariyasining asoslari quyidagi qoidalarga qisqartiriladi: atomdagi har bir elektronning holati to'rtta kvant soni bilan tavsiflanadi: bosh kvant soni. n = 1, 2, 3,; orbital (azimutal) l=0,1,2, n–1; magnit m l = –l, –1,0,1,  l; aylanish m s = -1/2, 1/2 .

Ga binoan Pauli printsipi, bir atomda to'rtta kvant sonining bir xil to'plamiga ega bo'lgan ikkita elektron bo'lishi mumkin emas n, l, m l , m s; bir xil asosiy kvant raqamlari bo'lgan elektronlar yig'indisi n elektron qatlamlarini yoki atomning energiya darajalarini hosil qiladi, yadrodan raqamlangan va quyidagicha belgilanadi. K, L, M, N, O, P, Q, va berilgan qiymat bilan energiya qatlamida n dan ortiq bo'lmasligi mumkin 2n 2 elektronlar. Bir xil kvant raqamlariga ega bo'lgan elektronlar to'plami n Va l, shakl pastki darajalari, ular yadrodan uzoqlashganda belgilanadi s, p, d, f.

Elektronning atom yadrosi atrofidagi fazodagi o'rnini ehtimollik bilan aniqlash Geyzenberg noaniqlik printsipiga mos keladi. Kvant mexanik tushunchalariga ko'ra, atomdagi elektron o'ziga xos harakat traektoriyasiga ega emas va yadro atrofidagi fazoning istalgan qismida joylashishi mumkin va uning turli pozitsiyalari ma'lum bir manfiy zaryad zichligiga ega bo'lgan elektron buluti sifatida qaraladi. Yadro atrofidagi elektronning eng ko'p topilishi mumkin bo'lgan fazo deyiladi orbital. U elektron bulutining taxminan 90% ni o'z ichiga oladi. Har bir kichik daraja 1s, 2s, 2p va hokazo. ma'lum bir shakldagi orbitallarning ma'lum soniga mos keladi. Masalan, 1s- Va 2s- orbitallar sharsimon va 2p-orbitallar ( 2p x , 2p y , 2p z-orbitallar) o'zaro perpendikulyar yo'nalishda yo'naltirilgan va dumbbell shakliga ega ( guruch. 4.6).

Guruch. 4.6. Elektron orbitallarning shakli va orientatsiyasi.

Kimyoviy reaktsiyalar paytida atom yadrosi o'zgarmaydi, faqat atomlarning elektron qobiqlari o'zgaradi, ularning tuzilishi kimyoviy elementlarning ko'pgina xususiyatlarini tushuntiradi. Atomning elektron tuzilishi nazariyasiga asoslanib, Mendeleyevning kimyoviy elementlar davriy qonunining chuqur jismoniy ma'nosi o'rnatildi va kimyoviy bog'lanish nazariyasi yaratildi.

Kimyoviy elementlarning davriy tizimining nazariy asoslanishi kimyoviy elementlarning xususiyatlarining o'zgarishi davriyligi va ularning atomlarining elektron konfiguratsiyasining o'xshash turlarining davriy takrorlanishi o'rtasidagi bog'liqlik mavjudligini tasdiqlovchi atom tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi.

Atom tuzilishi haqidagi ta'limotdan kelib chiqqan holda, Mendeleevning barcha elementlarni etti davrga bo'lishi oqlanadi: davr soni elektronlar bilan to'ldirilgan atomlarning energiya darajalari soniga to'g'ri keladi. Kichik davrlarda atom yadrolarining musbat zaryadi ortishi bilan tashqi darajadagi elektronlar soni ortadi (birinchi davrda 1 dan 2 gacha, ikkinchi va uchinchi davrlarda 1 dan 8 gacha), bu elementlarning xossalarining o'zgarishi: davr boshida (birinchidan tashqari) ishqoriy metall mavjud bo'lib, keyin metall xususiyatlarning asta-sekin zaiflashishi va metall bo'lmagan xususiyatlarning kuchayishi kuzatiladi. Ushbu naqshni ikkinchi davr elementlari uchun kuzatish mumkin 4.2-jadval.

4.2-jadval.

Katta davrlarda, yadrolarning zaryadi ortib borishi bilan, sathlarni elektronlar bilan to'ldirish qiyinroq kechadi, bu kichik davrlar elementlariga nisbatan elementlarning xususiyatlarining murakkabroq o'zgarishini tushuntiradi.

Kichik guruhlardagi kimyoviy elementlarning xususiyatlarining bir xil tabiati tashqi energiya darajasining o'xshash tuzilishi bilan izohlanadi. stol 4.3, gidroksidi metallarning kichik guruhlari uchun energiya darajalarini elektronlar bilan to'ldirish ketma-ketligini ko'rsatadi.

4.3-jadval.

Guruh raqami odatda atomdagi kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok eta oladigan elektronlar sonini ko'rsatadi. Bu guruh raqamining jismoniy ma'nosidir. Davriy jadvalning to'rtta joyida elementlar atom massasini ko'paytirish tartibida joylashmagan: Ar Va K,Co Va Ni,Te Va I,Th Va Pa. Ushbu og'ishlar kimyoviy elementlarning davriy jadvalining kamchiliklari deb hisoblangan. Atom tuzilishi haqidagi ta'limot bu og'ishlarni tushuntirdi. Yadro zaryadlarini eksperimental aniqlash shuni ko'rsatdiki, bu elementlarning joylashishi ularning yadrolari zaryadlarining ortishiga mos keladi. Bundan tashqari, atom yadrolarining zaryadlarini eksperimental aniqlash vodorod va uran orasidagi elementlarning sonini, shuningdek, lantanidlar sonini aniqlash imkonini berdi. Endi davriy jadvalning barcha joylari dan oraliqda to'ldiriladi Z=1 oldin Z=114, ammo davriy tizim to'liq emas, yangi transuran elementlarini kashf qilish mumkin.

Elektronlar

Atom tushunchasi materiya zarralarini belgilash uchun qadimgi dunyoda paydo bo'lgan. Yunon tilidan tarjima qilingan atom "bo'linmas" degan ma'noni anglatadi.

Irland fizigi Stoni tajribalar asosida elektr tokini barcha kimyoviy elementlarning atomlarida mavjud bo'lgan eng kichik zarrachalar olib yuradi degan xulosaga keldi. 1891 yilda Stoni bu zarralarni elektronlar deb atashni taklif qildi, bu yunoncha "qahrabo" degan ma'noni anglatadi. Elektron o'z nomini olganidan bir necha yil o'tgach, ingliz fizigi Jozef Tomson va frantsuz fizigi Jan Perren elektronlar manfiy zaryadga ega ekanligini isbotladilar. Bu kimyoda bitta (-1) sifatida qabul qilingan eng kichik manfiy zaryaddir. Tomson hatto elektronning tezligini aniqlashga muvaffaq bo'ldi (orbitadagi elektronning tezligi n orbita soniga teskari proportsionaldir. Orbitalarning radiuslari orbita sonining kvadratiga mutanosib ravishda ortadi. Birinchi orbitada vodorod atomi (n=1; Z=1) tezligi ≈ 2,2·106 m/s, ya'ni yorug'lik tezligi c = 3·108 m/s) va elektronning massasidan taxminan yuz marta kam. (bu vodorod atomining massasidan deyarli 2000 marta kam).

Atomdagi elektronlarning holati

Atomdagi elektronning holati deb tushuniladi muayyan elektronning energiyasi va u joylashgan fazo haqidagi ma'lumotlar to'plami. Atomdagi elektron harakat traektoriyasiga ega emas, ya'ni biz faqat bu haqda gapirishimiz mumkin uni yadro atrofidagi fazoda topish ehtimoli.

U yadroni o'rab turgan ushbu bo'shliqning istalgan qismida joylashgan bo'lishi mumkin va uning turli pozitsiyalarining umumiyligi ma'lum bir manfiy zaryad zichligiga ega bo'lgan elektron bulut sifatida qaraladi. Majoziy ma'noda buni shunday tasavvur qilish mumkin: agar elektronning atomdagi o'rnini sekundning yuzdan yoki milliondan bir qismidan keyin suratga olish imkoni bo'lganida, xuddi foto tugatishda bo'lgani kabi, bunday fotosuratlardagi elektron nuqta sifatida ifodalangan bo'lar edi. Agar son-sanoqsiz bunday fotosuratlar qo'yilsa, rasm eng katta zichlikka ega bo'lgan elektron buluti bo'lar edi, u erda bu nuqtalarning ko'pi joylashgan bo'lar edi.

Atom yadrosi atrofida elektronning eng ko'p topilishi mumkin bo'lgan bo'shliq orbital deyiladi. U taxminan o'z ichiga oladi 90% elektron bulut, va bu elektron kosmosning ushbu qismida bo'lgan vaqtning taxminan 90% ni bildiradi. Ular shakli bilan ajralib turadi Hozirgi vaqtda ma'lum bo'lgan 4 turdagi orbitallar, ular lotin tilida belgilanadi s, p, d va f harflari. Elektron orbitallarning ayrim shakllarining grafik tasviri rasmda keltirilgan.

Elektronning ma'lum bir orbitaldagi harakatining eng muhim xarakteristikasi uning yadro bilan bog'lanish energiyasi. O'xshash energiya qiymatlariga ega bo'lgan elektronlar bitta elektron qatlamini yoki energiya darajasini hosil qiladi. Energiya darajalari yadrodan boshlab raqamlangan - 1, 2, 3, 4, 5, 6 va 7.

Energiya darajasining sonini ko'rsatuvchi n butun soni bosh kvant soni deb ataladi. Bu ma'lum energiya darajasini egallagan elektronlarning energiyasini tavsiflaydi. Yadroga eng yaqin bo'lgan birinchi energiya darajasidagi elektronlar eng past energiyaga ega. Birinchi darajadagi elektronlar bilan taqqoslaganda, keyingi darajadagi elektronlar katta energiya ta'minoti bilan tavsiflanadi. Binobarin, tashqi darajadagi elektronlar atom yadrosi bilan eng kam qattiq bog'langan.

Energiya darajasidagi elektronlarning eng katta soni quyidagi formula bilan aniqlanadi:

N = 2n 2,

bu erda N - elektronlarning maksimal soni; n - daraja raqami yoki asosiy kvant soni. Binobarin, yadroga eng yaqin bo'lgan birinchi energiya darajasida ikkitadan ortiq elektron bo'lishi mumkin emas; ikkinchisida - 8 dan ortiq emas; uchinchidan - 18 dan ortiq emas; to'rtinchidan - 32 dan oshmasligi kerak.

Ikkinchi energiya darajasidan (n = 2) boshlab, darajalarning har biri yadro bilan bog'lanish energiyasida bir-biridan bir oz farq qiladigan pastki darajalarga (pastki qatlamlarga) bo'linadi. Pastki darajalar soni asosiy kvant sonining qiymatiga teng: birinchi energiya darajasi bitta pastki darajaga ega; ikkinchisi - ikkita; uchinchi - uchta; to'rtinchi - to'rtta pastki daraja. Pastki darajalar, o'z navbatida, orbitallar tomonidan hosil bo'ladi. Har bir qiymatn ga teng orbitallar soniga mos keladi.

Pastki darajalar odatda lotin harflari bilan, shuningdek ular tashkil topgan orbitallarning shakli bilan belgilanadi: s, p, d, f.

Protonlar va neytronlar

Har qanday kimyoviy elementning atomi kichik quyosh tizimi bilan taqqoslanadi. Shuning uchun E. Rezerford tomonidan taklif qilingan atomning ushbu modeli deyiladi sayyoraviy.

Atomning butun massasi to'plangan atom yadrosi ikki turdagi zarralardan iborat - protonlar va neytronlar.

Protonlarning zaryadi elektronlarning zaryadiga teng, lekin ishorasi (+1) bo'yicha qarama-qarshi, massasi esa vodorod atomining massasiga teng (kimyoda bitta deb qabul qilinadi). Neytronlar hech qanday zaryadga ega emas, ular neytral va protonning massasiga teng massaga ega.

Protonlar va neytronlar birgalikda nuklonlar (lotincha yadro - yadro) deb ataladi. Atomdagi proton va neytronlar sonining yig'indisi massa soni deb ataladi. Masalan, alyuminiy atomining massa soni:

13 + 14 = 27

protonlar soni 13, neytronlar soni 14, massa soni 27

Elektronning arzimas darajada kichik bo'lgan massasini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lganligi sababli, atomning butun massasi yadroda to'planganligi aniq. Elektronlar e - bilan belgilanadi.

Atomdan beri elektr neytral, u holda atomdagi proton va elektronlar soni bir xil ekanligi ham aniq. Bu davriy jadvalda unga tayinlangan kimyoviy elementning seriya raqamiga teng. Atomning massasi proton va neytronlarning massasidan iborat. Elementning atom raqamini (Z), ya'ni protonlar sonini va protonlar va neytronlar sonining yig'indisiga teng massa raqamini (A) bilib, formuladan foydalanib neytronlar sonini (N) topishingiz mumkin. :

N = A - Z

Masalan, temir atomidagi neytronlar soni:

56 — 26 = 30

Izotoplar

Yadro zaryadlari bir xil, ammo massa raqamlari har xil bo'lgan bir xil element atomlarining navlari deyiladi izotoplar. Tabiatda topilgan kimyoviy elementlar izotoplar aralashmasidir. Shunday qilib, uglerod 12, 13, 14 massali uchta izotopga ega; kislorod - massasi 16, 17, 18 va boshqalar bo'lgan uchta izotop.. Odatda davriy jadvalda berilgan kimyoviy elementning nisbiy atom massasi - bu elementning izotoplarining tabiiy aralashmasining atom massalarining o'rtacha qiymatini hisobga olgan holda. ularning tabiatdagi nisbiy ko'pligi. Ko'pgina kimyoviy elementlarning izotoplarining kimyoviy xossalari aynan bir xil. Biroq, vodorod izotoplari, ularning nisbiy atom massasining keskin bir necha marta ortishi tufayli xossalari juda farq qiladi; ularga hatto alohida nomlar va kimyoviy belgilar ham berilgan.

Birinchi davr elementlari

Vodorod atomining elektron tuzilishi diagrammasi:

Atomlarning elektron tuzilishi diagrammalarida elektronlarning elektron qatlamlar (energiya darajalari) bo'ylab taqsimlanishi ko'rsatilgan.

Vodorod atomining grafik elektron formulasi (elektronlarning energiya darajalari va pastki darajalari bo'yicha taqsimlanishini ko'rsatadi):

Atomlarning grafik elektron formulalari elektronlarning nafaqat sathlar va pastki sathlar, balki orbitallar orasida ham taqsimlanishini ko'rsatadi.

Geliy atomida birinchi elektron qatlam tugallangan - unda 2 ta elektron mavjud. Vodorod va geliy s-elementlardir; Bu atomlarning s-orbitali elektronlar bilan to'ldirilgan.

Ikkinchi davrning barcha elementlari uchun birinchi elektron qatlam to'ldiriladi, va elektronlar ikkinchi elektron qatlamning s- va p-orbitallarini eng kam energiya tamoyiliga (avval s va keyin p) va Pauli va Hund qoidalariga muvofiq to'ldiradi.

Neon atomida ikkinchi elektron qatlam tugallangan - unda 8 ta elektron mavjud.

Uchinchi davr elementlarining atomlari uchun birinchi va ikkinchi elektron qatlamlar tugallanadi, shuning uchun uchinchi elektron qatlam to'ldiriladi, unda elektronlar 3s-, 3p- va 3d-kichik darajalarni egallashi mumkin.

Magniy atomi 3s elektron orbitalini yakunlaydi. Na va Mg s-elementlardir.

Alyuminiy va undan keyingi elementlarda 3p pastki darajasi elektronlar bilan to'ldiriladi.

Uchinchi davr elementlari to'ldirilmagan 3D orbitallarga ega.

Al dan Argacha bo'lgan barcha elementlar p-elementlardir. s- va p-elementlar davriy sistemaning asosiy kichik guruhlarini tashkil qiladi.

To'rtinchi - ettinchi davrlar elementlari

To'rtinchi elektron qatlam kaliy va kaltsiy atomlarida paydo bo'ladi va 4s pastki darajasi to'ldiriladi, chunki u 3d pastki darajasidan kamroq energiyaga ega.

K, Ca - asosiy kichik guruhlarga kiritilgan s-elementlar. Sc dan Zn gacha bo'lgan atomlar uchun 3d pastki darajasi elektronlar bilan to'ldiriladi. Bu 3D elementlar. Ular ikkilamchi kichik guruhlarga kiradi, ularning eng tashqi elektron qatlami to'ldiriladi va ular o'tish elementlari sifatida tasniflanadi.

Xrom va mis atomlarining elektron qobiqlarining tuzilishiga e'tibor bering. Ularda bitta elektron 4s dan 3d pastki darajasiga "muvaffaqiyatsiz" bo'ladi, bu 3d 5 va 3d 10 elektron konfiguratsiyalarining katta energiya barqarorligi bilan izohlanadi:

Rux atomida uchinchi elektron qatlam tugallangan - unda barcha pastki darajalar 3s, 3p va 3d to'ldirilgan, jami 18 elektron. Sinkdan keyingi elementlarda to'rtinchi elektron qatlam, 4p pastki darajasi to'ldirishda davom etadi.

Ga dan Kr gacha bo'lgan elementlar p-elementlardir.

Kripton atomi tashqi qatlamga (to'rtinchi) ega bo'lib, u to'liq va 8 ta elektronga ega. Ammo to'rtinchi elektron qatlamda jami 32 ta elektron bo'lishi mumkin; kripton atomi hali ham to'ldirilmagan 4d va 4f pastki darajalariga ega.Beshinchi davr elementlari uchun quyi darajalar quyidagi tartibda to'ldiriladi: 5s - 4d - 5p. Shuningdek, " bilan bog'liq istisnolar ham mavjud. muvaffaqiyatsizlik» elektronlar, y 41 Nb, 42 Mo, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

Oltinchi va ettinchi davrlarda f-elementlar paydo bo'ladi, ya'ni uchinchi tashqi elektron qatlamning 4f- va 5f-kichik darajalari mos ravishda to'ldiriladigan elementlar.

4f elementlari lantanidlar deb ataladi.

5f elementlar aktinidlar deyiladi.

Oltinchi davr elementlarining atomlarida elektron pastki sathlarni to'ldirish tartibi: 55 Cs va 56 Ba - 6s elementlar; 57 La … 6s 2 5d x - 5d element; 58 Ce - 71 Lu - 4f elementlari; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementlar; 81 T1 - 86 Rn - 6d elementlar. Ammo bu erda ham elektron orbitallarni to'ldirish tartibi "buzilgan" elementlar mavjud, bu, masalan, yarim va to'liq to'ldirilgan f-kichik darajalar, ya'ni nf 7 va nf 14 ning katta energiya barqarorligi bilan bog'liq. Atomning qaysi pastki sathi oxirgi elektronlar bilan to'ldirilganligiga qarab, barcha elementlar to'rtta elektron oilaga yoki bloklarga bo'linadi:

• s-elementlar. Atomning tashqi sathining s-kichik darajasi elektronlar bilan to'ldirilgan; s-elementlarga vodorod, geliy va I va II guruhlarning asosiy kichik guruhlari elementlari kiradi.

• p-elementlar. Atomning tashqi sathining p-pastki darajasi elektronlar bilan to'ldirilgan; p-elementlar III-VIII guruhlarning asosiy kichik guruhlari elementlarini o'z ichiga oladi.

• d-elementlar. Atomning oldingi tashqi sathining d-kichik darajasi elektronlar bilan to'ldirilgan; d-elementlar I-VIII guruhlarning ikkilamchi kichik guruhlari elementlarini, ya'ni s- va p-elementlar o'rtasida joylashgan katta davrlarning plagin o'n yilliklar elementlarini o'z ichiga oladi. Ular, shuningdek, o'tish elementlari deb ataladi.

• f-elementlar. Atomning uchinchi tashqi sathining f-pastki sathi elektronlar bilan to'ldirilgan; bularga lantanidlar va antinoidlar kiradi.

Shveytsariya fizigi V. Pauli 1925 yilda bir orbitaldagi atomda qarama-qarshi (antiparallel) spinli (ingliz tilidan “shpindel” deb tarjima qilingan) ikkitadan ortiq elektron bo'lishi mumkin emasligini, ya'ni shartli ravishda tasavvur qilish mumkin bo'lgan shunday xususiyatlarga ega ekanligini aniqladi. elektronning xayoliy o'qi atrofida aylanishi sifatida: soat yo'nalishi bo'yicha yoki soat sohasi farqli ravishda.

Bu tamoyil deyiladi Pauli printsipi. Agar orbitalda bitta elektron bo'lsa, u juftlashtirilmagan deb ataladi, agar ikkita bo'lsa, bu juftlangan elektronlar, ya'ni qarama-qarshi spinli elektronlar. Rasmda energiya darajalarining pastki darajalarga bo'linish diagrammasi va ularni to'ldirish tartibi ko'rsatilgan.

Ko'pincha atomlarning elektron qobig'ining tuzilishi energiya yoki kvant hujayralari yordamida tasvirlangan - grafik elektron formulalar deb ataladi. Ushbu belgi uchun quyidagi belgi qo'llaniladi: har bir kvant hujayra bitta orbitalga mos keladigan hujayra bilan belgilanadi; Har bir elektron aylanish yo'nalishiga mos keladigan o'q bilan ko'rsatilgan. Grafik elektron formulani yozishda siz ikkita qoidani yodda tutishingiz kerak: Pauli printsipi va F. Xund qoidasi, unga ko'ra elektronlar birinchi navbatda bo'sh hujayralarni egallaydi va bir xil spin qiymatiga ega va shundan keyingina juftlashadi, lekin Pauli printsipiga ko'ra spinlar allaqachon qarama-qarshi yo'naltirilgan bo'ladi.

Xund qoidasi va Pauli printsipi

Hund qoidasi- ma'lum bir pastki qavat orbitallarini to'ldirish tartibini belgilovchi kvant kimyosi qoidasi va quyidagicha ifodalanadi: berilgan pastki qatlam elektronlarining spin kvant sonining umumiy qiymati maksimal bo'lishi kerak. 1925 yilda Fridrix Xund tomonidan tuzilgan.

Demak, pastki qavat orbitallarining har birida birinchi bo'lib bittadan elektron to'ldiriladi va to'ldirilmagan orbitallar tugagandan keyingina bu orbitalga ikkinchi elektron qo'shiladi. Bunda bitta orbitalda qarama-qarshi belgili yarim butun spinli ikkita elektron mavjud bo'lib, ular juftlashadi (ikki elektronli bulut hosil qiladi) va natijada orbitalning umumiy spini nolga teng bo'ladi.

Boshqa so'z: Ikki shart bajarilgan atom atamasi past energiya hisoblanadi.

1. Ko'plik maksimaldir
2. Ko'paytmalar mos kelganda, umumiy orbital momentum L maksimal bo'ladi.

Keling, ushbu qoidani p-pastki darajali orbitallarni to'ldirish misolidan foydalanib tahlil qilaylik p-ikkinchi davr elementlari (ya'ni bordan neongacha (quyidagi diagrammada gorizontal chiziqlar orbitallarni, vertikal o'qlar elektronlarni, o'qning yo'nalishi esa spin yo'nalishini ko'rsatadi).

Klechkovskiy hukmronligi

Klechkovskiy qoidasi - atomlardagi elektronlarning umumiy soni ortib borishi bilan (ularning yadrolarining zaryadlari yoki kimyoviy elementlarning seriya raqamlari ortishi bilan) atom orbitallari shunday joylashadiki, orbitalda elektronlarning ko'rinishi yuqori energiyaga bog'liq. faqat n asosiy kvant soniga va boshqa barcha kvant raqamlariga, shu jumladan l dan boshlab ham bog'liq emas. Jismoniy jihatdan bu shuni anglatadiki, vodorodga o'xshash atomda (elektronlararo itarilish bo'lmaganda) elektronning orbital energiyasi faqat yadrodan elektron zaryad zichligi fazoviy masofasi bilan belgilanadi va uning xususiyatlariga bog'liq emas. yadro sohasidagi harakat.

Empirik Klechkovskiy qoidasi va undan kelib chiqadigan tartiblash sxemasi atom orbitallarining haqiqiy energiya ketma-ketligiga faqat ikkita o'xshash holatda bir oz ziddir: Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au atomlari uchun. , tashqi qatlamning s-pastki darajasiga ega bo'lgan elektronning "muvaffaqiyatsizligi" mavjud bo'lib, oldingi qatlamning d-pastki darajasi bilan almashtiriladi, bu atomning energetik jihatdan barqaror holatiga olib keladi, ya'ni: orbital 6 ni ikkita bilan to'ldirgandan so'ng. elektronlar s

Atom materiyaning eng kichik zarrasi bo'lib, yadro va elektronlardan iborat. Atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishi D.I.Mendeleyev tomonidan kimyoviy elementlarning davriy sistemasidagi elementning joylashuvi bilan belgilanadi.

Atomning elektron va elektron qobig'i

Umuman neytral bo'lgan atom musbat zaryadlangan yadro va manfiy zaryadlangan elektron qobiqdan (elektron bulutidan) iborat bo'lib, umumiy musbat va manfiy zaryadlar mutlaq qiymatda tengdir. Nisbiy atom massasini hisoblashda elektronlarning massasi hisobga olinmaydi, chunki u ahamiyatsiz va proton yoki neytronning massasidan 1840 baravar kam.

Guruch. 1. Atom.

Elektron ikki tomonlama tabiatga ega bo'lgan mutlaqo noyob zarradir: u ham to'lqin, ham zarra xossalariga ega. Ular doimiy ravishda yadro atrofida harakat qilishadi.

Yadro atrofidagi elektronni topish ehtimoli katta bo'lgan bo'shliq elektron orbitali yoki elektron buluti deb ataladi. Bu bo'shliq o'ziga xos shaklga ega bo'lib, u s-, p-, d- va f- harflari bilan belgilanadi. S-elektron orbital sferik shaklga ega, p-orbital gantel yoki uch o'lchamli sakkiz figuraga ega, d- va f-orbitallarning shakllari ancha murakkab.

Guruch. 2. Elektron orbitallarning shakllari.

Yadro atrofida elektronlar elektron qatlamlarda joylashgan. Har bir qatlam yadrodan uzoqligi va energiyasi bilan tavsiflanadi, shuning uchun elektron qatlamlar ko'pincha elektron energiya darajalari deb ataladi. Daraja yadroga qanchalik yaqin bo'lsa, undagi elektronlarning energiyasi shunchalik past bo'ladi. Bir element ikkinchisidan atom yadrosidagi protonlar soni va shunga mos ravishda elektronlar soni bilan farq qiladi. Binobarin, neytral atomning elektron qobig'idagi elektronlar soni ushbu atom yadrosidagi protonlar soniga teng. Har bir keyingi element yadrosida yana bitta proton va elektron qobig'ida yana bitta elektron mavjud.

Yangi kirgan elektron eng kam energiya bilan orbitalni egallaydi. Biroq, har bir darajadagi elektronlarning maksimal soni quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Bu erda N - elektronlarning maksimal soni, n - energiya darajasining soni.

Birinchi daraja faqat 2 ta elektronga ega bo'lishi mumkin, ikkinchisida 8 ta elektron, uchinchisi 18 ta elektronga ega bo'lishi mumkin, to'rtinchi daraja esa 32 ta elektronga ega bo'lishi mumkin. Atomning tashqi sathi 8 dan ortiq elektronni o'z ichiga olmaydi: elektronlar soni 8 ga yetishi bilan yadrodan uzoqroqda joylashgan keyingi daraja to'ldirila boshlaydi.

Atomlarning elektron qobiqlarining tuzilishi

Har bir element ma'lum bir davrda turadi. Davr - bu ishqoriy metalldan boshlanib, inert gaz bilan tugaydigan, atom yadrolarining zaryadini oshirish tartibida joylashgan elementlarning gorizontal yig'indisidir. Jadvaldagi dastlabki uchta davr kichik, keyingisi, to'rtinchi davrdan boshlab, ikki qatordan iborat katta. Element joylashgan davrning soni jismoniy ma'noga ega. Bu ma'lum bir davrdagi har qanday element atomida qancha elektron energiya darajasi mavjudligini anglatadi. Shunday qilib, xlor elementi Cl 3-davrda, ya'ni uning elektron qobig'i uchta elektron qatlamga ega. Xlor jadvalning VII guruhida va asosiy kichik guruhda. Asosiy kichik guruh 1 yoki 2 davrdan boshlanadigan har bir guruh ichidagi ustundir.

Shunday qilib, xlor atomining elektron qobiqlarining holati quyidagicha: xlor elementining atom raqami 17 ga teng, ya'ni atom yadrosida 17 proton va elektron qobiqda 17 elektronga ega. 1-darajada faqat 2 ta elektron, 3-darajada - 7 elektron bo'lishi mumkin, chunki xlor VII guruhning asosiy kichik guruhiga kiradi. Keyin 2-darajada quyidagilar mavjud: 17-2-7 = 8 elektron.