“Atom” kavramı insanlığa ilk çağlardan beri aşinadır. Antik Yunan. Eski filozofların sözlerine göre atom en küçük parçacık, maddenin bir parçası.
Atomun elektronik yapısı
Bir atom, proton ve nötronları içeren pozitif yüklü bir çekirdekten oluşur. Elektronlar çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde hareket eder ve bunların her biri dört kuantum sayısıyla karakterize edilebilir: temel (n), yörünge (l), manyetik (ml) ve spin (ms veya s).
Temel kuantum sayısı elektronun enerjisini ve elektron bulutlarının boyutunu belirler. Bir elektronun enerjisi esas olarak elektronun çekirdeğe olan uzaklığına bağlıdır: Elektron çekirdeğe ne kadar yakınsa enerjisi de o kadar düşük olur. Başka bir deyişle, temel kuantum sayısı elektronun belirli bir enerji seviyesindeki (kuantum katmanı) konumunu belirler. Baş kuantum sayısı, 1'den sonsuza kadar bir dizi tam sayının değerlerine sahiptir.
Yörünge kuantum sayısı elektron bulutunun şeklini karakterize eder. Çeşitli şekil Elektron bulutları, bir enerji seviyesindeki elektronların enerjisinde bir değişikliğe neden olur; onu enerji alt seviyelerine böler. Yörünge kuantum sayısı, toplam n değer için sıfırdan (n-1)'e kadar değerlere sahip olabilir. Enerji alt seviyeleri harflerle belirtilir:
Manyetik kuantum sayısı, yörüngenin uzaydaki yönünü gösterir. Herhangi bir tamsayıyı kabul eder Sayısal değer sıfır dahil (+l)'den (-l)'ye. Sayı olası değerler manyetik kuantum sayısı (2l+1)'e eşittir.
Yörünge açısal momentumuna ek olarak atom çekirdeği alanında hareket eden bir elektronun, etrafında iğ şeklindeki dönüşünü karakterize eden kendi açısal momentumu da vardır. kendi ekseni. Elektronun bu özelliğine spin denir. Spinin büyüklüğü ve yönü, (+1/2) ve (-1/2) değerlerini alabilen spin kuantum sayısı ile karakterize edilir. Olumlu ve negatif değerler arka yönü ile ilgilidir.
Yukarıdakilerin tümü bilinmeden ve deneysel olarak onaylanmadan önce, atomun yapısına ilişkin birkaç model vardı. Atomun yapısının ilk modellerinden biri, alfa parçacıklarının saçılması üzerine yapılan deneylerde atomun neredeyse tüm kütlesinin çok küçük bir hacimde - pozitif yüklü bir çekirdekte - yoğunlaştığını gösteren E. Rutherford tarafından önerildi. . Modeline göre elektronlar çekirdeğin etrafında yeterince büyük bir mesafede hareket ederler ve sayıları genel olarak atomun elektriksel olarak nötr olmasını sağlayacak kadardır.
Rutherford'un atomun yapısına ilişkin modeli, araştırmasında Einstein'ın ışık kuantumu ve ışık kuantumu hakkındaki öğretilerini de birleştiren N. Bohr tarafından geliştirildi. kuantum teorisi Planck radyasyonu. Başladığımız işi bitirdik ve dünyaya sunduk modern model Bir kimyasal elementin atomunun yapısı Louis de Broglie ve Schrödinger.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | Azot çekirdeğinde bulunan proton ve nötron sayısını belirtin ( atomik numara 14), silikon (atom numarası 28) ve baryum (atom numarası 137). |
| Çözüm | Bir kimyasal elementin atomunun çekirdeğindeki protonların sayısı, onun tarafından belirlenir. seri numarası Periyodik Tabloda nötron sayısı, kütle numarası (M) ile çekirdeğin yükü (Z) arasındaki farktır. Azot: n(N)= M-Z = 14-7 = 7. Silikon: n(Si)= M-Z = 28-14 = 14. Baryum: n(Ba)= M-Z = 137-56 = 81. |
| Cevap | Nitrojen çekirdeğindeki proton sayısı 7, nötronlar - 7; bir silikon atomunun çekirdeğinde 14 proton ve 14 nötron vardır; Baryum atomunun çekirdeğinde 56 proton ve 81 nötron bulunmaktadır. |
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | Enerji alt düzeylerini elektronlarla doldurulma sırasına göre düzenleyin: a) 3p, 3d, 4s, 4p; b) 4d , 5'ler, 5'ler, 6'lar; c) 4f , 5'ler , 6r; 4 gün , 6'lar; d) 5d, 6s, 6p, 7s, 4f . |
|
| Çözüm | Enerji alt seviyeleri Klechkovsky kurallarına uygun olarak elektronlarla doldurulur. Gerekli koşul dır-dir Minimum değer temel ve yörünge kuantum sayılarının toplamı. S-alt düzeyi 0, p - 1, d - 2 ve f-3 sayılarıyla karakterize edilir. İkinci koşul ise alt seviyenin en düşük değer Ana kuantum sayısı. | |
| Cevap | a) 3p, 3d, 4s, 4p yörüngeleri 4, 5, 4 ve 5 sayılarına karşılık gelecektir. Sonuç olarak elektronlarla dolum meydana gelecektir. sonraki sıra: 3p, 4s, 3d, 4p. b) 4d yörüngeler , 5s, 5p, 6s, 7, 5, 6 ve 6 sayılarına karşılık gelecektir. Dolayısıyla elektronlarla dolum şu sırayla gerçekleşecektir: 5s, 5p, 6s, 4d. c) Yörüngeler 4f , 5'ler , 6r; 4 gün , 6'lar 7, 5, 76 ve 6 sayılarına karşılık gelecektir. Bu nedenle elektronlarla dolum şu sırayla gerçekleşecektir: 5s, 4d , 6s, 4f, 6r. d) 5d, 6s, 6p, 7s, 4f yörüngeleri 7, 6, 7, 7 ve 7 sayılarına karşılık gelecektir. Sonuç olarak elektronlarla dolum şu sırayla gerçekleşecektir: 6s, 4f, 5d, 6p, 7s. |
Bir atomun elektronik konfigürasyonu bir atomdaki elektronların düzeylere ve alt düzeylere göre dizilişini gösteren bir formüldür. Makaleyi inceledikten sonra elektronların nerede ve nasıl bulunduğunu öğrenecek, kuantum sayılarıyla tanışacak ve bunları oluşturabileceksiniz. elektronik konfigürasyon sayısına göre atom; makalenin sonunda bir element tablosu bulunmaktadır.
Neden elemanların elektronik konfigürasyonunu incelemeliyiz?
Atomlar bir yapı seti gibidir: Belli sayıda parça vardır, birbirlerinden farklıdırlar, ancak aynı türden iki parça kesinlikle aynıdır. Ancak bu yapım seti plastik olandan çok daha ilginç ve nedeni de bu. Yapılandırma yakınlarda kimin olduğuna bağlı olarak değişir. Örneğin hidrojenin yanında oksijen Belki suya dönüşür, sodyumun yanında gaza dönüşür, demirin yakınındayken tamamen pasa dönüşür. Bunun neden olduğu sorusunu cevaplamak ve bir atomun diğerinin yanındaki davranışını tahmin etmek için aşağıda tartışılacak olan elektronik konfigürasyonu incelemek gerekir.
Bir atomda kaç elektron vardır?
Bir atom bir çekirdek ve onun etrafında dönen elektronlardan oluşur; çekirdek ise proton ve nötronlardan oluşur. Nötr durumda, her atomun elektron sayısı, çekirdeğindeki proton sayısına eşittir. Proton sayısı, elementin atom numarası ile belirlenir; örneğin, kükürtün 16 protonu vardır - periyodik tablonun 16. elementi. Altının 79 protonu var - periyodik tablonun 79. elementi. Buna göre kükürtün nötr durumda 16 elektronu, altının ise 79 elektronu vardır.
Elektron nerede aranır?
Elektronun davranışını gözlemleyerek belirli modeller elde edildi; bunlar kuantum sayılarıyla tanımlanır; toplamda dört tane vardır:
- Ana kuantum sayısı
- Yörünge kuantum numarası
- Manyetik kuantum sayısı
- Spin kuantum sayısı
Orbital
Ayrıca yörünge kelimesi yerine "yörünge" terimini kullanacağız, yörünge dalga fonksiyonu elektron kabaca elektronun zamanının %90'ını geçirdiği bölgedir.
N - seviye
L - kabuk
M l - yörünge numarası
M s - yörüngedeki birinci veya ikinci elektron
Yörünge kuantum sayısı l
Elektron bulutunun incelenmesi sonucunda, enerji seviyesine bağlı olarak bulutun dört ana form aldığını buldular: bir top, dambıl ve diğer iki, daha karmaşık form. Artan enerjiye göre bu formlara s-, p-, d- ve f-kabuğu adı verilir. Bu kabukların her biri 1 (s üzerinde), 3 (p üzerinde), 5 (d üzerinde) ve 7 (f üzerinde) yörüngeye sahip olabilir. Yörünge kuantum sayısı, yörüngelerin bulunduğu kabuktur. S,p,d ve f yörüngeleri için yörünge kuantum sayısı sırasıyla 0,1,2 veya 3 değerlerini alır.
S kabuğunda bir yörünge vardır (L=0) - iki elektron
P kabuğunda üç yörünge vardır (L=1) - altı elektron
D kabuğunda beş yörünge vardır (L=2) - on elektron
F kabuğunda yedi yörünge vardır (L=3) - on dört elektron
Manyetik kuantum sayısı m l
P kabuğunda üç yörünge vardır ve bunlar -L'den +L'ye kadar sayılarla gösterilir, yani p kabuğu (L=1) için "-1", "0" ve "1" yörüngeleri vardır. . Manyetik kuantum sayısı m l harfiyle gösterilir.
Kabuğun içinde elektronların farklı yörüngelere yerleştirilmesi daha kolaydır, bu nedenle ilk elektronlar her bir yörüngeyi doldurur ve ardından her birine bir çift elektron eklenir.
D kabuğunu düşünün:
D kabuğu L=2 değerine karşılık gelir, yani beş yörünge (-2,-1,0,1 ve 2), ilk beş elektron M l =-2, M değerlerini alarak kabuğu doldurur. l =-1, M l =0 , M l =1,M l =2.
Spin kuantum sayısı m s
Spin, bir elektronun kendi ekseni etrafında dönme yönüdür, iki yön vardır, dolayısıyla spin kuantum numarasının iki değeri vardır: +1/2 ve -1/2. Bir enerji alt seviyesi yalnızca zıt spinlere sahip iki elektron içerebilir. Spin kuantum sayısı m s ile gösterilir
Baş kuantum sayısı n
Ana kuantum sayısı enerji seviyesidir. şu an yedisi biliniyor enerji seviyeleri, her biri Arap rakamlarıyla gösterilir: 1,2,3,...7. Her seviyedeki mermi sayısı seviye numarasına eşittir: birinci seviyede bir mermi, ikinci seviyede iki mermi vardır, vb.
Elektron numarası
Yani herhangi bir elektron dört kuantum sayısıyla tanımlanabilir, bu sayıların kombinasyonu elektronun her konumu için benzersizdir, ilk elektronu alın, en düşük enerji seviyesi N = 1'dir, ilk seviyede bir kabuk vardır, Herhangi bir seviyedeki ilk kabuk bir top (s-kabuk) şeklindedir; L=0, manyetik kuantum sayısı yalnızca bir değer alabilir, M l =0 ve spin +1/2'ye eşit olacaktır. Eğer beşinci elektronu alırsak (hangi atomda olursa olsun), o zaman onun ana kuantum sayıları şöyle olacaktır: N=2, L=1, M=-1, spin 1/2.
Bir elementin elektronik formülünü oluşturmak için algoritma:
1. Periyodik Kimyasal Elementler Tablosu D.I'yi kullanarak bir atomdaki elektron sayısını belirleyin. Mendeleev.
2. Elementin bulunduğu periyodun sayısını kullanarak enerji seviyelerinin sayısını belirleyin; son elektronik seviyedeki elektron sayısı grup numarasına karşılık gelir.
3. Seviyeleri alt seviyelere ve yörüngelere bölün ve bunları yörüngeleri doldurma kurallarına uygun olarak elektronlarla doldurun:
İlk seviyenin maksimum 2 elektron içerdiği unutulmamalıdır. 1s 2, ikincisinde - maksimum 8 (iki S ve altı R: 2s 2 2p 6), üçüncüsünde - maksimum 18 (iki S, altı P ve on d: 3s 2 3p 6 3d 10).
- Ana kuantum sayısı N minimum olmalıdır.
- İlk doldurulan S- o zaman alt düzey р-, d- b f- alt seviyeler.
- Elektronlar, yörüngelerin enerjilerinin artması sırasına göre yörüngeleri doldurur (Klechkovsky kuralı).
- Bir alt düzeyde, elektronlar önce tek tek serbest yörüngeleri işgal eder ve ancak bundan sonra çiftler oluştururlar (Hund kuralı).
- Bir yörüngede ikiden fazla elektron bulunamaz (Pauli ilkesi).
Örnekler.
1. Azotun elektronik formülünü oluşturalım. İÇİNDE periyodik tablo nitrojen 7 numaradadır.
2. Argonun elektronik formülünü oluşturalım. Argon periyodik tabloda 18 numaradır.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.
3. Kromun elektronik formülünü oluşturalım. Krom periyodik tabloda 24 numaradır.
1s 2 2'ler 2 2p 6 3'ler 2 3p 6 4'ler 1 3 boyutlu 5
Çinkonun enerji diyagramı.
4. Çinkonun elektronik formülünü oluşturalım. Çinko periyodik tabloda 30 numaradır.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
Lütfen elektronik formülün bir kısmının, yani 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6'nın argonun elektronik formülü olduğuna dikkat edin.
Çinkonun elektronik formülü şu şekilde temsil edilebilir:
Mendeleev'in periyodik element tablosu. Atomun yapısı.
MENDELEEV'İN PERİYODİK ELEMENT SİSTEMİ - kimyasal sınıflandırma. Rus tarafından oluşturulan unsurlar. bilim adamı D.I. Mendeleev, kendisi tarafından keşfedilen periyodikliğe dayanarak (1869'da). kanun.
Modern periyodik formülasyon yasa: elementlerin özellikleri (basit bileşikler ve bileşiklerde kendini gösterir) periyodik dönemlerde bulunur. atomlarının çekirdeklerinin yüküne bağlı olarak.
Şarj atom çekirdeği Z, kimyasalın atomik (sıralı) numarasına eşittir. P. s'deki öğe. e. M. Tüm elementleri artan Z sırasına göre düzenlerseniz (hidrojen H, Z = 1; helyum He, Z = 2; lityum Li, Z == 3; berilyum Be, Z = 4, vb.), o zaman oluşurlar 7 dönem. Bu dönemlerin her birinde, dönemin ilk elementinden (alkali metal) sonuncusuna (alkali metal) kadar elementlerin özelliklerinde doğal bir değişiklik olur. soygazlar). İlk periyotta 2 element bulunur, 2. ve 3. periyotta 8 element, 4. ve 5. periyotta 18, 6. periyotta 32 element bulunur. 7. periyotta 19 element bilinmektedir. 2. ve 3. periyotlara genellikle küçük, sonraki tüm periyotlara büyük denir. Dönemleri yatay satırlar şeklinde düzenlerseniz ortaya çıkan sonuç tablo 8 dikey çizgi gösterecektir. sütunlar; Bunlar özellikleri bakımından benzer olan element gruplarıdır.
Z artışına bağlı olarak grup içindeki elementlerin özellikleri de doğal olarak değişir. Örneğin Li - Na - K - Rb - Cs - Fr grubunda kimyasal içerik artar. metalin aktivitesi arttırılır Oksitlerin ve hidroksitlerin doğası.
Atomik yapı teorisinden, elementlerin özelliklerinin periyodikliğinin, çekirdeğin etrafındaki elektron kabuklarının oluşum yasalarıyla belirlendiği anlaşılmaktadır. Elementin Z'si arttıkça atom daha karmaşık hale gelir - çekirdeği çevreleyen elektronların sayısı artar ve bir elektron kabuğunun dolmasının sona erdiği ve bir sonraki dış kabuğun oluşumunun başladığı bir an gelir. Mendeleev sisteminde bu yeni bir dönemin başlangıcına denk geliyor. Yeni bir kabukta 1, 2, 3 vb. elektronlara sahip elementler, sayıları içte olmasına rağmen özellikleri bakımından 1, 2, 3 vb. dış elektronlara sahip olan elementlere benzer. bir (veya daha fazla) daha az elektron kabuğu vardı: Na, Li'ye benzer (bir harici elektron), Mg, Be'ye benzer (2 harici elektron); A1 - B'ye (3 dış elektron), vb. Elemanın P. s'deki konumu ile. e. M. kimyasalları ile bağlanır. ve daha fazlası fiziksel St.
Birçok (yaklaşık 1000) grafik seçeneği önerilmiştir. P. s.'in görselleri e. M. P. s'nin en yaygın 2 çeşidi. e. M. - kısa ve uzun tablolar; k.-l. temel fark aralarında yok. Ek, kısa tablo seçeneklerinden birini içerir. Tablonun ilk sütununda dönem numaraları verilmiştir (1 - 7 arası Arap rakamlarıyla gösterilmiştir). Grup numaraları üstte Romen rakamları I - VIII ile belirtilmiştir. Her grup a ve b olmak üzere iki alt gruba ayrılır. Bazen adı verilen küçük dönemlerin unsurları tarafından yönetilen bir dizi unsur. ana alt gruplar a-m ve (Li alt grubun başındadır alkali metaller. F - halojenler, He - inert gazlar, vb.). Bu durumda büyük periyotların elemanlarının geri kalan alt grupları denir. yan etkiler.
Atom yapılarının özel yakınlığı ve kimyalarının benzerliği nedeniyle Z = 58 - 71 olan elementler. St. grup III'e dahil olan lantanit ailesini oluşturur, ancak kolaylık olması açısından masanın altına yerleştirilmiştir. Z = 90 - 103 olan elementler genellikle aynı nedenlerden dolayı aktinit ailesinde sınıflandırılır. Bunları Z = 104 olan bir element - curchatovy ve Z = 105 olan bir element takip eder (bkz. Nilsborium). Temmuz 1974'te Baykuşlar. fizikçiler Z = 106 olan bir elementin keşfedildiğini bildirdiler ve Ocak ayında. 1976 - Z = 107 olan elementler. Daha sonra Z = 108 ve 109 olan elementler daha düşük sentezlendi. P. s sınırı e. M. biliniyor - nükleer yükü birden az olan bir element olamayacağı için hidrojen tarafından veriliyor. Soru şu: üst sınır Not: e. M., yani sanatın ulaşabileceği en uç değere kadar. elementlerin sentezi çözülmeden kalır. (Ağır çekirdekler kararsızdır, bu nedenle Z = 95 olan amerikanyum ve sonraki elementler doğada bulunmaz, ancak elde edilir. nükleer reaksiyonlar; ancak daha uzak transuranyum elementlerinin bulunduğu bölgede sözde görünüm. stabilite adacıkları, özellikle Z = 114 için.) Sanatta. periyodik olarak yeni elementlerin sentezi. hukuk ve P. s. e. M. birincil bir rol oynamaktadır. Mendeleev yasası ve sistemi doğa bilimlerinin en önemli genellemeleri arasında yer alır ve modern bilimin temelini oluşturur. adanın yapısı hakkında öğretiler.
Atomun elektronik yapısı.
Bu ve sonraki paragraflar bir atomun elektron kabuğu modellerinden bahsediyor. Bunu anlamak önemlidir Hakkında konuşuyoruz tam olarak hakkında modeller. Gerçek atomlar elbette daha karmaşıktır ve onlar hakkında hâlâ her şeyi bilmiyoruz. Ancak çağdaş teorik model elektronik yapı atom birçok özelliği başarılı bir şekilde açıklamayı ve hatta tahmin etmeyi mümkün kılar kimyasal elementler Bu nedenle doğa bilimlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Başlamak için N. Bohr'un önerdiği "gezegensel" modeli daha ayrıntılı olarak ele alalım (Şekil 2-3 c).
Pirinç. 2-3 c. Bohr'un "gezegensel" modeli.
Danimarkalı fizikçi N. Bohr, 1913'te, gezegenlerin Güneş etrafında dönmesiyle hemen hemen aynı şekilde, elektron parçacıklarının atom çekirdeği etrafında döndüğü bir atom modeli önerdi. Bohr, bir atomdaki elektronların yalnızca çekirdekten kesin olarak belirli mesafelerde uzaklaştırılan yörüngelerde kararlı bir şekilde var olabileceğini öne sürdü. Bu yörüngelere sabit adını verdi. Dıştan sabit yörüngeler elektron var olamaz. Bohr o zaman bunun neden böyle olduğunu açıklayamamıştı. Ancak böyle bir modelin birçok deneysel gerçeği açıklamaya izin verdiğini gösterdi (bu, paragraf 2.7'de daha ayrıntılı olarak tartışılmıştır).
Bohr modelindeki elektron yörüngeleri 1, 2, 3, ... tam sayılarıyla gösterilir. Nçekirdeğe en yakın olandan başlayarak. Aşağıda bu tür yörüngeleri adlandıracağız seviyeler. Hidrojen atomunun elektronik yapısını açıklamak için seviyeler tek başına yeterlidir. Ama daha fazla karmaşık atomlar ortaya çıktığı gibi, seviyeler benzer enerjilerden oluşuyor alt düzeyler. Örneğin, seviye 2 iki alt seviyeden (2s ve 2p) oluşur. Üçüncü seviye, Şekil 2'de gösterildiği gibi 3 alt seviyeden (3s, 3p ve 3d) oluşur. 2-6. Dördüncü seviye (şekle uymadı) 4s, 4p, 4d, 4f alt seviyelerinden oluşur. Paragraf 2.7'de size bu alt düzey adlarının tam olarak nereden geldiğini ve yaklaşık olarak ne olduğunu anlatacağız. fiziksel deneyler"görmemizi" sağlayan elektronik seviyeler ve atomlardaki alt seviyeler.
Pirinç. 2-6. Bohr'un hidrojen atomundan daha karmaşık atomlar için modeli. Çizim ölçekli değildir - aslında aynı seviyenin alt seviyeleri çok daha yakındır yakın arkadaş arkadaşa.
Herhangi bir atomun elektron kabuğunda, çekirdeğindeki protonların sayısı kadar elektron vardır, dolayısıyla atom bir bütün olarak elektriksel olarak nötrdür. Bir atomdaki elektronlar çekirdeğe en yakın seviyeleri ve alt seviyeleri doldurur çünkü bu durumda enerjileri, daha uzak seviyelere yerleşmeleri durumundakinden daha azdır. Her seviye ve alt seviye yalnızca belirli sayıda elektronu tutabilir.
Alt seviyeler ise eşit enerjiden oluşur yörüngeler(Şekil 2-6'da gösterilmemiştir). Mecazi anlamda konuşursak, bir atomun elektron bulutu, belirli bir atomun tüm elektronlarının "yaşadığı" bir şehir veya caddeyle karşılaştırılırsa, o zaman bir seviye bir evle, bir alt seviye bir apartman dairesiyle ve bir yörünge bir apartman dairesiyle karşılaştırılabilir. elektronlara yer var. Herhangi bir alt seviyenin tüm yörüngeleri aynı enerjiye sahiptir. S-alt seviyesinde yalnızca bir "oda" vardır - yörünge. P-alt seviyesinde 3, d-alt seviyesinde 5 ve f-alt seviyesinde 7'ye kadar yörünge bulunur. Her “oda” yörüngesinde bir veya iki elektron “yaşayabilir”. Elektronların bir yörüngede ikiden fazla bulunmasının yasaklanmasına ne ad verilir? Pauli'nin yasağı- bunu keşfeden bilim adamının adını almıştır önemli özellik atomun yapısı. Bir atomdaki her elektronun, "kuantum" adı verilen dört sayıdan oluşan bir dizi olarak yazılan kendi "adresi" vardır. Kuantum sayıları bölüm 2.7'de ayrıntılı olarak tartışılacaktır. Burada sadece ana kuantum sayısından bahsedeceğiz. N(bkz. Şekil 2-6), elektronun "adresinde" bu elektronun mevcut olduğu seviyenin numarasını gösterir.
©2015-2019 sitesi
Tüm hakları yazarlarına aittir. Bu site yazarlık iddiasında bulunmaz, ancak ücretsiz kullanım sağlar.
Sayfa oluşturulma tarihi: 2016-08-20
Ne zamandan beri kimyasal reaksiyonlar reaksiyona giren atomların çekirdekleri değişmeden kalır (radyoaktif dönüşümler hariç), o zaman Kimyasal özellikler Atomlar elektron kabuklarının yapısına bağlıdır. Teori atomun elektronik yapısı kuantum mekaniği aparatı temel alınarak inşa edilmiştir. Böylece, atomik enerji seviyelerinin yapısı, atom çekirdeğinin etrafındaki boşlukta elektron bulma olasılıklarının kuantum mekaniksel hesaplamalarına dayanarak elde edilebilir ( pirinç. 4.5).
Pirinç. 4.5. Enerji seviyelerini alt seviyelere bölme şeması
Bir atomun elektronik yapısına ilişkin teorinin temelleri aşağıdaki hükümlere indirgenmiştir: bir atomdaki her elektronun durumu dört kuantum sayısıyla karakterize edilir: baş kuantum sayısı n = 1, 2, 3,; yörünge (azimut) l=0,1,2, n–1; manyetik M ben = –l, –1,0,1, ben; döndürmek M S = -1/2, 1/2 .
Buna göre Pauli ilkesi Aynı atomda aynı dört kuantum sayısına sahip iki elektron olamaz. n, ben, m ben , M S; Aynı temel kuantum sayılarına (n) sahip elektron koleksiyonları, elektron katmanlarını veya atomun enerji seviyelerini oluşturur; çekirdekten başlayarak numaralandırılır ve şu şekilde gösterilir: K, L, M, N, O, P, Q, ve verilen değere sahip enerji katmanında N en fazla olamaz 2n 2 elektronlar. Aynı kuantum sayılarına sahip elektron toplulukları N Ve ben, çekirdekten uzaklaştıkça belirlenen alt seviyeler oluştururlar s, p, d, f.
Elektronun atom çekirdeği etrafındaki uzaydaki konumunun olasılıksal olarak belirlenmesi Heisenberg belirsizlik ilkesine karşılık gelir. Kuantum mekaniği kavramlarına göre, bir atomdaki elektronun belirli bir hareket yörüngesi yoktur ve çekirdeğin etrafındaki uzayın herhangi bir yerinde bulunabilir ve çeşitli konumları, belirli bir negatif yük yoğunluğuna sahip bir elektron bulutu olarak kabul edilir. Çekirdeğin etrafındaki elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu boşluğa ne ad verilir? orbital. Elektron bulutunun yaklaşık %90'ını içerir. Her bir alt seviye 1'ler, 2'ler, 2p vesaire. belirli bir şekle sahip belirli sayıda yörüngeye karşılık gelir. Örneğin, 1s- Ve 2s- Orbitaller küreseldir ve 2p-orbitaller ( 2p X , 2p sen , 2p z-orbitaller) karşılıklı olarak dik yönlerde yönlendirilir ve dambıl şeklindedir ( pirinç. 4.6).
Pirinç. 4.6. Elektron yörüngelerinin şekli ve yönelimi.
Kimyasal reaksiyonlar sırasında atom çekirdeği değişikliğe uğramaz; yalnızca yapısı kimyasal elementlerin birçok özelliğini açıklayan atomların elektronik kabukları değişir. Atomun elektronik yapısı teorisine dayanarak, Mendeleev'in kimyasal elementlerin periyodik yasasının derin fiziksel anlamı oluşturulmuş ve kimyasal bağlanma teorisi oluşturulmuştur.
Periyodik kimyasal elementler sisteminin teorik gerekçesi, atomun yapısı hakkındaki verileri içerir; kimyasal elementlerin özelliklerindeki değişikliklerin periyodikliği ile atomlarının benzer türdeki elektronik konfigürasyonlarının periyodik tekrarı arasında bir bağlantının varlığını doğrular.
Atomun yapısı doktrini ışığında, Mendeleev'in tüm elementleri yedi döneme ayırması haklı çıkıyor: Dönem sayısı, elektronlarla dolu atomların enerji düzeylerinin sayısına karşılık geliyor. Kısa sürelerde atom çekirdeğinin pozitif yükü arttıkça başına düşen elektron sayısı da artar. harici seviye(ilk periyotta 1'den 2'ye, ikinci ve üçüncü periyotlarda 1'den 8'e kadar), bu da elementlerin özelliklerindeki değişimi açıklar: periyodun başında (birinci hariç) bir alkali vardır metal, daha sonra metalik özelliklerde kademeli bir zayıflama ve metalik olmayan özelliklerde bir artış gözlenir. Bu model ikinci dönemin unsurları için de izlenebilmektedir. tablo 4.2.
Tablo 4.2.
Büyük periyotlarda çekirdeklerin yükü arttıkça seviyelerin elektronlarla doldurulması daha zorlaşır, bu da elementlerin özelliklerinde küçük periyotlardaki elementlere göre daha karmaşık değişimi açıklar.
Alt gruplardaki kimyasal elementlerin özelliklerinin aynı doğası, şekilde gösterildiği gibi dış enerji seviyesinin benzer yapısıyla açıklanmaktadır. masa 4.3, alkali metallerin alt grupları için enerji seviyelerinin elektronlarla doldurulma sırasını göstermektedir.
Tablo 4.3.
Grup numarası genellikle bir atomdaki kimyasal bağların oluşumuna katılabilecek elektron sayısını gösterir. Bu, grup numarasının fiziksel anlamıdır. Periyodik tablonun dört yerinde elementler artan atom kütlelerine göre düzenlenmemiştir: Ar Ve k,Ortak Ve Ni,Te Ve BEN,Bu Ve Pa. Bu sapmalar, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun eksiklikleri olarak kabul edildi. Atomun yapısı doktrini bu sapmaları açıklıyordu. Nükleer yüklerin deneysel olarak belirlenmesi, bu elemanların düzeninin çekirdeklerinin yüklerindeki bir artışa karşılık geldiğini gösterdi. Ek olarak, atom çekirdeğinin yüklerinin deneysel olarak belirlenmesi, hidrojen ile uranyum arasındaki elementlerin sayısının yanı sıra lantanitlerin sayısının da belirlenmesini mümkün kılmıştır. Artık periyodik tablodaki tüm yerler şu aralıkta doldurulmuştur: z=1önce Z=114, Yine de periyodik tablo tamamlanmazsa yeni uranyum ötesi elementlerin keşfi mümkündür.