Các chất được tạo thành từ các nguyên tử. Nguyên tử là một hạt vật chất có kích thước và khối lượng rất nhỏ.. Đây là phần nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học, là chất mang các đặc tính của nó.
Từ "nguyên tử" xuất phát từ tiếng Hy Lạp atorod - "không thể phân chia" và hạt này đã được coi là như vậy trong nhiều thế kỷ. Tuy nhiên, đã vào đầu thế kỷ 20. cấu trúc của nguyên tử đã được biết đến.
Mô hình đơn giản của nguyên tử. Màu đỏ tượng trưng cho các proton tích điện dương, màu xám tượng trưng cho neutron trung tính và màu xanh lam tượng trưng cho các electron tích điện âm.
Một nguyên tử được tạo thành từ hạt nhân nguyên tử Và vỏ điện tử. Một trăm năm trước người ta tin rằng các electron quay quanh hạt nhân, giống như các hành tinh quay quanh mặt trời. Đây là cách một nguyên tử thường được mô tả cho đơn giản. Trên thực tế, không thể xác định được vị trí hiện tại của electron. Electron mang điện tích âm và hạt nhân mang điện tích dương. Bản thân hạt nhân cũng bao gồm các hạt cơ bản - proton và neutron. Proton có điện tích dương, còn neutron trung hòa về điện. Thông thường nguyên tử là trung tính. Điều này đúng khi số lượng proton trong hạt nhân bằng số lượng electron. Nếu một nguyên tử có thêm một hoặc nhiều electron ở quỹ đạo bên ngoài, nó sẽ trở thành ion tích điện âm (anion). Nếu một nguyên tử ở quỹ đạo bên ngoài của nó thiếu một hoặc nhiều electron thì nó sẽ trở thành ion tích điện dương (cation). Có rất nhiều ion như vậy trong các giải pháp khác nhau.
Hơn 99% khối lượng nguyên tử tập trung ở hạt nhân. Electron chiếm một phần rất nhỏ. Khối lượng của nguyên tử được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử bằng 1/12 khối lượng nguyên tử của đồng vị bền là cacbon 12C.
Có những nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron.
Những nguyên tử như vậy được gọi là đồng vị(giống) của cùng một nguyên tố. Chỉ có một nguyên tử ổn định không có neutron nào trong hạt nhân mà chỉ có một proton. Một electron quay quanh hạt nhân (chính xác hơn là tạo ra lớp vỏ). Đây là hydro nhẹ, hoặc protium. Ngoài ra còn có hydro nặng - deuterium. Nó có hai hạt trong hạt nhân - một proton và một neutron. Ngoài ra còn có hydro - tritium siêu nặng. Nó có ba hạt trong hạt nhân - một proton và hai neutron. Và tất cả các đồng vị này đều có một electron. Nước tạo thành bởi deuterium được gọi là nước nặng.
Các nguyên tử hình thành liên kết tương tác và tạo thành các phân tử. Các phân tử có thể bao gồm một loại nguyên tử hoặc nhiều loại.
Nguyên tử hydro H gồm 1 proton và 1 electron
Nguyên tử helium: hạt nhân của nó gồm hai proton và hai neutron và được bao quanh bởi hai electron
Nguyên tử có móc không?
Khái niệm nguyên tử là hạt vật chất nhỏ nhất không thể phân chia được đã được các nhà triết học ở Ấn Độ cổ đại và Hy Lạp cổ đại đưa ra cách đây hơn 2000 năm. Triết gia Hy Lạp Democritus đã nói: “Không có gì ngoài các nguyên tử, mãi mãi chuyển động trong khoảng trống vô tận”. Ông tin rằng tính chất của một chất được xác định bởi hình dạng, khối lượng và các tính chất khác của nguyên tử. Theo Democritus, lửa cháy là do các nguyên tử của lửa sắc nhọn, thể rắn như vậy là do các nguyên tử của chúng thô ráp và liên kết chặt chẽ với nhau. Nhà triết học Epicurus đã viết rằng điều này không thể xảy ra vì các móc của nguyên tử sẽ đứt ra. Nhưng việc khám phá ra cấu trúc thực sự của nguyên tử vẫn còn là một chặng đường dài.
Hầu hết chúng ta đều học chủ đề nguyên tử ở trường, trong lớp vật lý. Nếu bạn vẫn quên cấu tạo của nguyên tử hoặc mới bắt đầu nghiên cứu chủ đề này thì bài viết này là dành cho bạn.
Nguyên tử là gì
Để hiểu nguyên tử được tạo thành từ gì, trước tiên bạn cần hiểu nó là gì. Một luận điểm được chấp nhận rộng rãi trong chương trình giảng dạy vật lý ở trường là nguyên tử là hạt nhỏ nhất của bất kỳ nguyên tố hóa học nào. Vì vậy, các nguyên tử có trong mọi thứ xung quanh chúng ta. Dù là vật thể sống hay vô tri, ở tầng sinh lý và hóa học thấp hơn, nó được cấu tạo từ các nguyên tử.
Nguyên tử là một phần của phân tử. Bất chấp niềm tin này, vẫn có những nguyên tố nhỏ hơn nguyên tử, chẳng hạn như quark. Chủ đề về quark không được thảo luận ở trường học hay đại học (trừ những trường hợp đặc biệt). Quark là một nguyên tố hóa học không có cấu trúc bên trong, tức là cấu trúc của nó nhẹ hơn nhiều so với nguyên tử. Hiện tại, khoa học đã biết 6 loại quark.
Một nguyên tử bao gồm những gì?
Tất cả các đồ vật xung quanh chúng ta, như đã đề cập, đều bao gồm một thứ gì đó. Trong phòng có một cái bàn và hai cái ghế. Lần lượt, mỗi món đồ nội thất đều được làm từ một số vật liệu. Trong trường hợp này, được làm bằng gỗ. Một cái cây được tạo thành từ các phân tử và những phân tử này được tạo thành từ các nguyên tử. Và có vô số ví dụ như vậy. Nhưng bản thân nguyên tử bao gồm những gì?
Nguyên tử bao gồm một hạt nhân chứa proton và neutron. Proton là hạt tích điện dương. Neutron, như tên gọi của nó, mang điện tích trung tính, tức là không có phí. Xung quanh hạt nhân nguyên tử có một trường (đám mây điện) trong đó các electron (hạt tích điện âm) chuyển động. Số lượng electron và proton có thể khác nhau. Chính sự khác biệt này là chìa khóa trong hóa học khi nghiên cứu câu hỏi về sự thuộc về một chất.
Một nguyên tử có số lượng hạt trên khác nhau được gọi là ion. Như bạn có thể đoán, một ion có thể âm hoặc dương. Nó âm nếu số lượng electron vượt quá số lượng proton. Và ngược lại, nếu có nhiều proton hơn thì ion sẽ dương.
Nguyên tử như tưởng tượng của các nhà tư tưởng và nhà khoa học cổ đại
Có một số giả định rất thú vị về nguyên tử. Dưới đây là danh sách:
- Giả thuyết của Democritus. Democritus cho rằng tính chất của một chất phụ thuộc vào hình dạng nguyên tử của nó. Do đó, nếu một thứ gì đó có đặc tính của chất lỏng, thì điều này chính xác là do các nguyên tử tạo nên chất lỏng này rất mịn. Dựa trên logic của Democritus, các nguyên tử của nước và ví dụ như sữa là tương tự nhau.
- Giả định hành tinh. Vào thế kỷ 20, một số nhà khoa học cho rằng nguyên tử là một dạng hành tinh. Một trong những giả định này như sau: giống như hành tinh Sao Thổ, nguyên tử cũng có các vòng xung quanh hạt nhân mà các electron di chuyển qua đó (hạt nhân được so sánh với chính hành tinh và đám mây điện được so sánh với các vòng của Sao Thổ). Bất chấp sự tương đồng khách quan với lý thuyết đã được chứng minh, phiên bản này đã bị bác bỏ. Giả định của Bohr-Rutherford cũng tương tự nhưng sau đó cũng bị bác bỏ.
Mặc dù vậy, chúng ta có thể nói một cách an toàn rằng Rutherford đã có một bước nhảy vọt lớn trong việc tìm hiểu bản chất thực sự của nguyên tử. Ông đã đúng khi nói rằng nguyên tử giống như hạt nhân, bản thân hạt nhân là dương và các nguyên tử chuyển động xung quanh nó. Khuyết điểm duy nhất trong mô hình của ông là các electron xung quanh nguyên tử không chuyển động theo bất kỳ hướng cụ thể nào. Chuyển động của họ rất hỗn loạn. Điều này đã được chứng minh và đưa vào khoa học với tên gọi mô hình cơ học lượng tử.
Nguyên tử (từ tiếng Hy Lạp άτομοσ - không thể phân chia) là hạt nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học vẫn giữ được tất cả các tính chất hóa học của nó. Một nguyên tử bao gồm một hạt nhân dày đặc gồm các proton tích điện dương và neutron trung hòa điện, được bao quanh bởi một đám mây electron tích điện âm lớn hơn nhiều. Khi số proton bằng số electron thì nguyên tử trung hòa về điện, ngược lại nó là ion, có điện tích nhất định. Các nguyên tử được phân loại theo số lượng proton và neutron: số lượng proton xác định nguyên tố hóa học và số lượng neutron xác định hạt nhân của nguyên tố đó.
Bằng cách hình thành liên kết với nhau, các nguyên tử kết hợp thành các phân tử và chất rắn lớn.
Nhân loại đã nghi ngờ sự tồn tại của những hạt vật chất nhỏ nhất từ thời cổ đại, nhưng sự xác nhận về sự tồn tại của nguyên tử chỉ được nhận vào cuối thế kỷ 19. Nhưng gần như ngay lập tức, người ta thấy rõ rằng các nguyên tử lại có cấu trúc phức tạp quyết định tính chất của chúng.
Khái niệm nguyên tử là hạt vật chất nhỏ nhất không thể phân chia được lần đầu tiên được đề xuất bởi các nhà triết học Hy Lạp cổ đại. Vào thế kỷ 17 và 18, các nhà hóa học phát hiện ra rằng các hóa chất phản ứng theo những tỷ lệ nhất định, được biểu thị bằng những con số nhỏ. Ngoài ra, họ còn cô lập được một số chất đơn giản mà họ gọi là nguyên tố hóa học. Những khám phá này đã dẫn đến sự hồi sinh của ý tưởng về các hạt không thể phân chia được. Sự phát triển của nhiệt động lực học và vật lý thống kê cho thấy các tính chất nhiệt của vật thể có thể được giải thích bằng chuyển động của các hạt đó. Cuối cùng kích thước của các nguyên tử đã được xác định bằng thực nghiệm.
Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các nhà vật lý đã khám phá ra hạt đầu tiên trong số các hạt hạ nguyên tử, electron, và sau đó là hạt nhân nguyên tử, từ đó chứng tỏ rằng nguyên tử không thể phân chia được. Sự phát triển của cơ học lượng tử giúp giải thích không chỉ cấu trúc của nguyên tử mà còn cả tính chất của chúng: quang phổ, khả năng tham gia vào các phản ứng và hình thành phân tử, tức là.
Đặc điểm chung về cấu trúc của nguyên tử
Những ý tưởng hiện đại về cấu trúc của nguyên tử đều dựa trên cơ học lượng tử.
Ở mức độ phổ biến, cấu trúc của nguyên tử có thể được trình bày dưới dạng mô hình sóng, dựa trên mô hình Bohr, nhưng cũng tính đến thông tin bổ sung từ cơ học lượng tử.
Theo mô hình này:
Nguyên tử bao gồm các hạt cơ bản (proton, electron và neutron). Khối lượng của nguyên tử chủ yếu tập trung ở hạt nhân nên phần lớn thể tích tương đối trống. Hạt nhân được bao quanh bởi các electron. Số lượng electron bằng số lượng proton trong hạt nhân; số lượng proton xác định số nguyên tử của nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Trong một nguyên tử trung hòa, tổng điện tích âm của các electron bằng điện tích dương của các proton. Các nguyên tử của cùng một nguyên tố có số nơtron khác nhau được gọi là đồng vị.
Ở trung tâm của nguyên tử là một hạt nhân nhỏ tích điện dương được tạo thành từ các proton và neutron.
Hạt nhân của nguyên tử nhỏ hơn bản thân nguyên tử khoảng 10.000 lần. Như vậy, nếu bạn tăng nguyên tử lên kích thước bằng sân bay Boryspil thì kích thước của hạt nhân sẽ nhỏ hơn kích thước của một quả bóng bàn.
Lõi được bao quanh bởi một đám mây điện tử, chiếm phần lớn thể tích của nó. Trong một đám mây điện tử, các lớp vỏ có thể được phân biệt, mỗi lớp có thể có một số quỹ đạo. Các quỹ đạo được lấp đầy tạo thành đặc tính cấu hình điện tử của từng nguyên tố hóa học.
Mỗi quỹ đạo có thể chứa tối đa hai electron, được đặc trưng bởi ba số lượng tử: cơ bản, quỹ đạo và từ tính.
Mỗi electron trong quỹ đạo có một giá trị duy nhất của số lượng tử thứ tư: spin.
Các quỹ đạo được xác định bởi một phân bố xác suất cụ thể về nơi có thể tìm thấy chính xác một electron. Ví dụ về quỹ đạo và ký hiệu của chúng được hiển thị trong hình bên phải. “Biên giới” của một quỹ đạo được coi là khoảng cách mà tại đó xác suất một electron có thể ở bên ngoài quỹ đạo nhỏ hơn 90%.
Mỗi lớp vỏ có thể chứa không quá một số lượng electron được xác định nghiêm ngặt. Ví dụ, lớp vỏ gần hạt nhân nhất có thể có tối đa hai electron, electron tiếp theo - 8, electron thứ ba tính từ hạt nhân - 18, v.v.
Khi các electron được thêm vào nguyên tử, chúng rơi vào quỹ đạo năng lượng thấp. Chỉ các electron ở lớp vỏ ngoài mới có thể tham gia vào quá trình hình thành liên kết giữa các nguyên tử. Các nguyên tử có thể nhường và nhận electron, trở thành các ion tích điện dương hoặc âm. Tính chất hóa học của một nguyên tố được xác định bằng mức độ dễ dàng mà hạt nhân có thể nhường hoặc nhận electron. Điều này phụ thuộc cả vào số lượng electron và mức độ lấp đầy của lớp vỏ bên ngoài.
Kích thước nguyên tử
Kích thước của nguyên tử là một đại lượng rất khó đo vì hạt nhân trung tâm được bao quanh bởi một đám mây điện tử khuếch tán. Đối với các nguyên tử hình thành tinh thể rắn, khoảng cách giữa các vị trí liền kề của mạng tinh thể có thể đóng vai trò là giá trị gần đúng về kích thước của chúng. Đối với các nguyên tử, tinh thể không được hình thành; các kỹ thuật đánh giá khác được sử dụng, bao gồm cả các tính toán lý thuyết. Ví dụ, kích thước của một nguyên tử hydro được ước tính là 1,2 × 10-10 m. Giá trị này có thể so sánh với kích thước của một proton (là hạt nhân của nguyên tử hydro): 0,87 × 10-15 m và xác minh. rằng hạt nhân của nguyên tử hydro nhỏ hơn hạt nhân nguyên tử đó 100 000 lần. Các nguyên tử của các nguyên tố khác duy trì tỷ lệ xấp xỉ như nhau. Lý do cho điều này là các nguyên tố có hạt nhân tích điện dương lớn hơn sẽ thu hút các electron mạnh hơn.
Một đặc tính khác của kích thước nguyên tử là bán kính van der Waals - khoảng cách mà một nguyên tử khác có thể tiếp cận một nguyên tử nhất định. Khoảng cách giữa các nguyên tử trong phân tử được đặc trưng bởi độ dài của liên kết hóa học hoặc bán kính cộng hóa trị.
Cốt lõi
Phần lớn nguyên tử tập trung ở hạt nhân, bao gồm các nucleon: proton và neutron, liên kết với nhau bằng lực tương tác hạt nhân.
Số lượng proton trong hạt nhân nguyên tử quyết định số nguyên tử của nó và nguyên tử đó thuộc về nguyên tố nào. Ví dụ, nguyên tử carbon chứa 6 proton. Tất cả các nguyên tử có số hiệu nguyên tử cụ thể đều có cùng đặc điểm vật lý và thể hiện các tính chất hóa học giống nhau. Bảng tuần hoàn liệt kê các nguyên tố theo thứ tự số hiệu nguyên tử tăng dần.
Tổng số proton và neutron trong nguyên tử của một nguyên tố quyết định khối lượng nguyên tử của nó, vì proton và neutron có khối lượng xấp xỉ 1 amu. Neutron trong hạt nhân không ảnh hưởng đến nguyên tử đó thuộc về nguyên tố nào, nhưng nguyên tố hóa học có thể có. nguyên tử có cùng số proton và khác nhau về số nơtron. Những nguyên tử như vậy có cùng số nguyên tử nhưng khối lượng nguyên tử khác nhau và được gọi là đồng vị của nguyên tố đó. Khi viết tên của một đồng vị, hãy viết khối lượng nguyên tử sau nó. Ví dụ, đồng vị carbon-14 chứa 6 proton và 8 neutron, tổng khối lượng nguyên tử là 14. Một phương pháp ký hiệu phổ biến khác là đặt trước khối lượng nguyên tử một chữ số trên trước ký hiệu nguyên tố. Ví dụ, carbon-14 được ký hiệu là 14C.
Khối lượng nguyên tử của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn là giá trị trung bình khối lượng của các đồng vị có trong tự nhiên. Việc tính trung bình được thực hiện tùy theo độ phong phú của đồng vị trong tự nhiên.
Khi số nguyên tử tăng, điện tích dương của hạt nhân tăng và do đó lực đẩy Coulomb giữa các proton tăng. Ngày càng cần nhiều neutron hơn để giữ các proton lại với nhau. Tuy nhiên, một số lượng lớn neutron không ổn định và trường hợp này đặt ra một giới hạn về điện tích có thể có của hạt nhân và số lượng nguyên tố hóa học tồn tại trong tự nhiên. Các nguyên tố hóa học có số nguyên tử cao có thời gian tồn tại rất ngắn, chỉ có thể được tạo ra bằng cách bắn phá hạt nhân của các nguyên tố nhẹ bằng các ion và chỉ được quan sát thấy trong các thí nghiệm sử dụng máy gia tốc. Tính đến tháng 2 năm 2008, nguyên tố hóa học nặng được tổng hợp là ununoctium
Nhiều đồng vị của các nguyên tố hóa học không ổn định và phân rã theo thời gian. Hiện tượng này được sử dụng bởi các xét nghiệm nguyên tố phóng xạ để xác định tuổi của các vật thể có tầm quan trọng lớn đối với khảo cổ học và cổ sinh vật học.
mô hình bohr
Mô hình Bohr là mô hình vật lý đầu tiên có thể mô tả chính xác quang phổ của nguyên tử hydro. Sau sự phát triển của các phương pháp chính xác của cơ học lượng tử, mô hình của Bohr chỉ có ý nghĩa lịch sử, nhưng do tính đơn giản của nó nên nó vẫn được giảng dạy và sử dụng rộng rãi để hiểu biết định tính về cấu trúc của nguyên tử.
Mô hình của Bohr dựa trên mô hình hành tinh của Rutherford, mô tả nguyên tử là một hạt nhân nhỏ, tích điện dương với các electron tích điện âm quay quanh các cấp độ khác nhau, gợi nhớ đến cấu trúc của hệ mặt trời. Rutherford đề xuất một mô hình hành tinh để giải thích kết quả thí nghiệm của ông về sự tán xạ của hạt alpha bởi lá kim loại. Theo mô hình hành tinh, một nguyên tử bao gồm một hạt nhân nặng xung quanh đó các electron quay. Nhưng việc các electron quay quanh hạt nhân không rơi theo hình xoắn ốc lên nó là điều các nhà vật lý thời đó không thể hiểu được. Thật vậy, theo lý thuyết điện từ cổ điển, một electron quay quanh hạt nhân sẽ phát ra sóng điện từ (ánh sáng), dẫn đến mất dần năng lượng và rơi vào hạt nhân. Vì vậy, làm sao một nguyên tử có thể tồn tại được? Hơn nữa, các nghiên cứu về phổ điện từ của nguyên tử đã chỉ ra rằng các electron trong nguyên tử chỉ có thể phát ra ánh sáng ở một tần số nhất định.
Những khó khăn này đã được khắc phục trong mô hình do Niels Bohr đề xuất năm 1913, trong đó giả định rằng:
Các electron chỉ có thể ở trong các quỹ đạo có năng lượng lượng tử rời rạc. Nghĩa là, không phải tất cả các quỹ đạo đều có thể xảy ra mà chỉ có một số quỹ đạo cụ thể. Năng lượng chính xác của các quỹ đạo được phép phụ thuộc vào nguyên tử.
Các định luật cơ học cổ điển không áp dụng được khi các electron chuyển động từ quỹ đạo cho phép này sang quỹ đạo khác.
Khi một electron chuyển từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác, sự chênh lệch năng lượng được phát ra (hoặc hấp thụ) bởi một lượng tử ánh sáng (photon), tần số của nó phụ thuộc trực tiếp vào sự chênh lệch năng lượng giữa hai quỹ đạo.
trong đó ν là tần số của photon, E là hiệu năng lượng, và h là hằng số tỷ lệ, còn được gọi là hằng số Planck.
Đã xác định được những gì có thể viết ra
trong đó ω là tần số góc của photon.
Các quỹ đạo cho phép phụ thuộc vào các giá trị lượng tử hóa của động lượng góc quỹ đạo L, mô tả bởi phương trình
trong đó n = 1,2,3,...
và được gọi là số lượng tử động lượng góc.
Những giả định này giúp giải thích kết quả của các quan sát thời đó, ví dụ, tại sao quang phổ lại bao gồm các vạch rời rạc. Giả định (4) cho rằng giá trị nhỏ nhất của n là 1. Theo đó, bán kính nguyên tử nhỏ nhất có thể chấp nhận được là 0,526 Å (0,0529 nm = 5,28 10-11 m). Giá trị này được gọi là bán kính Bohr.
Mô hình của Bohr đôi khi được gọi là mô hình Bán cổ điển vì mặc dù nó kết hợp một số ý tưởng từ cơ học lượng tử nhưng nó không phải là sự mô tả cơ học lượng tử hoàn chỉnh về nguyên tử hydro. Tuy nhiên, mô hình của Bohr là một bước quan trọng hướng tới việc tạo ra một mô tả như vậy.
Trong mô tả cơ học lượng tử chặt chẽ của nguyên tử hydro, các mức năng lượng được tìm thấy từ nghiệm của phương trình Schrödinger tĩnh. Các mức này được đặc trưng bởi ba số lượng tử nêu trên, công thức lượng tử hóa động lượng góc là khác nhau, số lượng tử của động lượng góc bằng 0 đối với quỹ đạo s hình cầu, đơn vị đối với quỹ đạo p hình quả tạ thon dài, v.v. (xem hình trên).
Năng lượng nguyên tử và lượng tử hóa của nó
Các giá trị năng lượng mà một nguyên tử có thể có được tính toán và giải thích dựa trên các quy định của cơ học lượng tử. Trong trường hợp này, các yếu tố như tương tác tĩnh điện của electron với hạt nhân và electron với nhau, spin của electron và nguyên lý của các hạt giống hệt nhau đều được tính đến. Trong cơ học lượng tử, trạng thái xác định vị trí của một nguyên tử được mô tả bằng hàm sóng, có thể tìm thấy từ nghiệm của phương trình Schrödinger. Có một tập hợp các trạng thái cụ thể, mỗi trạng thái có một giá trị năng lượng cụ thể. Trạng thái có năng lượng thấp nhất được gọi là trạng thái cơ bản. Các trạng thái khác được gọi là phấn khích. Nguyên tử ở trạng thái kích thích trong một thời gian hữu hạn, sớm hay muộn phát ra một lượng tử trường điện từ (photon) và chuyển sang trạng thái cơ bản. Một nguyên tử có thể tồn tại ở trạng thái cơ bản trong một thời gian dài. Để phấn khích, anh ta cần năng lượng bên ngoài, thứ chỉ có thể đến với anh ta từ môi trường bên ngoài. Một nguyên tử chỉ phát ra hoặc hấp thụ ánh sáng ở những tần số nhất định tương ứng với sự chênh lệch năng lượng giữa các trạng thái của nó.
Các trạng thái có thể có của một nguyên tử được lập chỉ mục bằng các số lượng tử, chẳng hạn như spin, số lượng tử động lượng góc quỹ đạo và số lượng tử động lượng góc tổng cộng. Thông tin chi tiết về phân loại của họ có thể được tìm thấy trong bài viết thuật ngữ điện tử
Vỏ điện tử của các nguyên tử phức tạp
Các nguyên tử phức tạp có hàng chục, và đối với các nguyên tố rất nặng, thậm chí có hàng trăm electron. Theo nguyên lý các hạt giống hệt nhau, trạng thái điện tử của nguyên tử được hình thành bởi tất cả các electron và không thể xác định vị trí của từng hạt. Tuy nhiên, trong cái gọi là phép tính gần đúng một electron, chúng ta có thể nói về các trạng thái năng lượng nhất định của từng electron.
Theo những ý tưởng này, có một tập hợp quỹ đạo nhất định chứa đầy các electron của nguyên tử. Những quỹ đạo này tạo thành một cấu hình điện tử cụ thể. Mỗi quỹ đạo có thể chứa không quá hai electron (nguyên lý loại trừ Pauli). Các quỹ đạo được nhóm thành các lớp vỏ, mỗi lớp chỉ có thể có một số quỹ đạo cố định nhất định (1, 4, 10, v.v.). Các quỹ đạo được chia thành bên trong và bên ngoài. Ở trạng thái cơ bản của nguyên tử, lớp vỏ bên trong chứa đầy các electron.
Ở các quỹ đạo bên trong, các electron ở rất gần hạt nhân và liên kết chặt chẽ với nó. Để loại bỏ một electron khỏi quỹ đạo bên trong, bạn cần cung cấp cho nó năng lượng cao, lên tới vài nghìn volt. Một electron ở lớp vỏ bên trong chỉ có thể thu được năng lượng như vậy bằng cách hấp thụ lượng tử tia X. Năng lượng của lớp vỏ bên trong của nguyên tử là riêng biệt đối với từng nguyên tố hóa học và do đó, một nguyên tử có thể được xác định bằng phổ hấp thụ tia X. Tình huống này được sử dụng trong phân tích tia X.
Ở lớp vỏ ngoài, các electron nằm cách xa hạt nhân. Chính những electron này tham gia vào quá trình hình thành liên kết hóa học, đó là lý do tại sao lớp vỏ ngoài được gọi là electron hóa trị, còn các electron ở lớp vỏ ngoài được gọi là electron hóa trị.
Sự chuyển đổi lượng tử trong nguyên tử
Sự chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau của nguyên tử là có thể xảy ra, gây ra bởi sự nhiễu loạn bên ngoài, thường là trường điện từ. Do sự lượng tử hóa các trạng thái nguyên tử, quang phổ quang học của nguyên tử gồm các vạch riêng biệt nếu năng lượng của lượng tử ánh sáng không vượt quá năng lượng ion hóa. Ở tần số cao hơn, quang phổ quang học của nguyên tử trở nên liên tục. Xác suất kích thích của một nguyên tử bằng ánh sáng giảm khi tần số tăng thêm, nhưng tăng mạnh ở các tần số nhất định đặc trưng của từng nguyên tố hóa học trong phạm vi tia X.
Các nguyên tử bị kích thích phát ra lượng tử ánh sáng ở cùng tần số mà tại đó xảy ra sự hấp thụ.
Sự chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau của nguyên tử cũng có thể được gây ra bởi sự tương tác với các hạt tích điện nhanh.
Tính chất vật lý và hóa học của nguyên tử
Tính chất hóa học của nguyên tử được xác định chủ yếu bởi các electron hóa trị - electron ở lớp vỏ ngoài. Số lượng electron ở lớp vỏ ngoài quyết định hóa trị của nguyên tử.
Các nguyên tử ở cột cuối cùng của bảng tuần hoàn các nguyên tố có lớp vỏ ngoài được lấp đầy hoàn toàn và để electron chuyển sang lớp vỏ tiếp theo thì nguyên tử phải được cung cấp năng lượng rất cao. Do đó, các nguyên tử này trơ và không có xu hướng tham gia các phản ứng hóa học. Khí trơ mỏng đi và chỉ kết tinh ở nhiệt độ rất thấp.
Các nguyên tử ở cột đầu tiên của bảng tuần hoàn các nguyên tố có một electron ở lớp vỏ ngoài và hoạt động hóa học. Hóa trị của chúng là 1. Loại liên kết hóa học đặc trưng của các nguyên tử này ở trạng thái kết tinh là liên kết kim loại.
Các nguyên tử ở cột thứ hai của bảng tuần hoàn ở trạng thái cơ bản có 2 s electron ở lớp vỏ ngoài. Lớp vỏ bên ngoài của chúng được lấp đầy nên chúng phải trơ. Nhưng để chuyển từ trạng thái cơ bản có cấu hình vỏ electron s2 sang trạng thái có cấu hình s1p1 thì cần rất ít năng lượng nên các nguyên tử này có hóa trị bằng 2 nhưng chúng thể hiện ít hoạt động hơn.
Các nguyên tử ở cột thứ ba của bảng tuần hoàn các nguyên tố có cấu hình electron s2p1 ở trạng thái cơ bản. Chúng có thể thể hiện các giá trị khác nhau: 1, 3, 5. Khả năng cuối cùng nảy sinh khi lớp vỏ electron của nguyên tử được bổ sung 8 electron và trở nên đóng lại.
Các nguyên tử ở cột thứ tư của bảng tuần hoàn các nguyên tố có hóa trị 4 (ví dụ, carbon dioxide CO2), mặc dù cũng có thể có hóa trị 2 (ví dụ, carbon monoxide CO). Trước cột này là carbon, một nguyên tố tạo thành nhiều loại hợp chất hóa học. Một nhánh hóa học đặc biệt dành cho các hợp chất cacbon - hóa học hữu cơ. Các nguyên tố khác trong cột này là silicon và germanium là chất bán dẫn ở trạng thái rắn trong điều kiện bình thường.
Các phần tử ở cột thứ năm có hóa trị 3 hoặc 5.
Các phần tử của cột thứ sáu của bảng tuần hoàn ở trạng thái cơ bản có cấu hình s2p4 và spin tổng thể là 1. Do đó, chúng có hóa trị hai. Ngoài ra còn có khả năng một nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích s2p3s với spin 2, trong đó hóa trị là 4 hoặc 6.
Các nguyên tố ở cột thứ bảy của bảng tuần hoàn thiếu một electron ở lớp vỏ ngoài để lấp đầy nó. Chúng chủ yếu là đơn trị. Tuy nhiên, chúng có thể tham gia vào các hợp chất hóa học ở trạng thái kích thích, biểu hiện hóa trị 3,5,7.
Các phần tử chuyển tiếp thường lấp đầy lớp vỏ s bên ngoài trước khi lớp vỏ d được lấp đầy hoàn toàn. Do đó, chúng hầu hết có hóa trị 1 hoặc 2, nhưng trong một số trường hợp, một trong các electron d tham gia vào quá trình hình thành liên kết hóa học và hóa trị trở thành bằng ba.
Khi các hợp chất hóa học được hình thành, quỹ đạo nguyên tử bị biến đổi, biến dạng và trở thành quỹ đạo phân tử. Trong trường hợp này, quá trình lai hóa các quỹ đạo xảy ra - sự hình thành các quỹ đạo mới, dưới dạng tổng cụ thể của các quỹ đạo cơ sở.
Lịch sử khái niệm nguyên tử
Chi tiết hơn trong bài viết nguyên tử
Khái niệm nguyên tử, giống như chính từ này, có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp cổ đại, mặc dù sự thật của giả thuyết về sự tồn tại của nguyên tử chỉ được xác nhận vào thế kỷ 20. Ý tưởng chính đằng sau khái niệm này trong suốt nhiều thế kỷ là ý tưởng về thế giới như một tập hợp của một số lượng lớn các yếu tố không thể chia cắt, có cấu trúc rất đơn giản và đã tồn tại từ xa xưa.
Những người thuyết giảng đầu tiên về học thuyết nguyên tử
Người đầu tiên rao giảng giáo lý nguyên tử là triết gia Leucippus vào thế kỷ thứ 5 trước Công nguyên. Sau đó, học trò của ông là Democritus đã cầm dùi cui lên. Chỉ những phần riêng biệt trong công trình của họ còn tồn tại, từ đó rõ ràng là họ đã tiến hành từ một số ít giả thuyết vật lý khá trừu tượng:
“Ngọt và đắng, nóng và lạnh là ý nghĩa của định nghĩa, nhưng trên thực tế [chỉ] nguyên tử và tánh không.”
Theo Democritus, toàn bộ thiên nhiên bao gồm các nguyên tử, những hạt vật chất nhỏ nhất đang đứng yên hoặc chuyển động trong không gian hoàn toàn trống rỗng. Tất cả các nguyên tử đều có dạng đơn giản và các nguyên tử cùng loại thì giống hệt nhau; Sự đa dạng của tự nhiên phản ánh sự đa dạng về hình dạng nguyên tử và nhiều cách khác nhau mà các nguyên tử có thể kết dính với nhau. Cả Democritus và Leucipus đều tin rằng các nguyên tử, khi đã bắt đầu chuyển động, sẽ tiếp tục chuyển động theo các quy luật tự nhiên.
Câu hỏi khó nhất đối với người Hy Lạp cổ đại là tính thực tế vật lý của các khái niệm cơ bản về thuyết nguyên tử. Chúng ta có thể nói về thực tại của tánh Không theo nghĩa nào nếu nó không có vật chất và không thể có bất kỳ đặc tính vật lý nào? Những ý tưởng của Leucipus và Democritus không thể dùng làm cơ sở thỏa đáng cho lý thuyết về vật chất trong cõi vật chất, vì chúng không giải thích được nguyên tử gồm những gì, cũng như tại sao nguyên tử lại không thể phân chia được.
Một thế hệ sau Democritus, Plato đã đề xuất giải pháp của mình cho vấn đề này: “Các hạt nhỏ nhất không thuộc về vương quốc vật chất, mà thuộc về vương quốc hình học; chúng đại diện cho nhiều hình học rắn khác nhau được giới hạn bởi các hình tam giác phẳng.”
Khái niệm nguyên tử trong triết học Ấn Độ
Một nghìn năm sau, lý luận trừu tượng của người Hy Lạp cổ đại đã thâm nhập vào Ấn Độ và được một số trường phái triết học Ấn Độ áp dụng. Nhưng nếu triết học phương Tây cho rằng lý thuyết nguyên tử phải trở thành cơ sở cụ thể và khách quan cho lý thuyết về thế giới vật chất thì triết học Ấn Độ luôn coi thế giới vật chất là một ảo ảnh. Khi chủ nghĩa nguyên tử xuất hiện ở Ấn Độ, nó mang hình thức lý thuyết cho rằng thực tế trên thế giới là một quá trình chứ không phải thực chất, và rằng chúng ta hiện diện trên thế giới như những mắt xích trong một quá trình chứ không phải như những khối vật chất.
Nghĩa là, cả Plato và các nhà triết học Ấn Độ đều nghĩ như thế này: nếu thiên nhiên bao gồm những phần nhỏ, nhưng có kích thước hữu hạn, thì tại sao chúng không thể được chia, ít nhất là trong trí tưởng tượng, thành những hạt thậm chí còn nhỏ hơn, trở thành chủ đề. xem xét thêm?
Lý thuyết nguyên tử trong khoa học La Mã
Nhà thơ La Mã Lucretius (96 - 55 trước Công nguyên) là một trong số ít người La Mã tỏ ra quan tâm đến khoa học thuần túy. Trong bài thơ Về bản chất của vạn vật (De rerum natura), ông đã trình bày chi tiết những sự thật chứng minh ủng hộ lý thuyết nguyên tử. Ví dụ, một cơn gió thổi với lực rất lớn, mặc dù không ai có thể nhìn thấy nhưng có lẽ được tạo thành từ những hạt quá khó nhìn thấy. Chúng ta có thể cảm nhận được mọi thứ ở khoảng cách xa bằng mùi, âm thanh và nhiệt truyền đi trong khi vẫn vô hình.
Lucretius kết nối các thuộc tính của sự vật với các thuộc tính của các thành phần của chúng, tức là. Nguyên tử: Các nguyên tử của chất lỏng có hình dạng nhỏ và tròn, đó là lý do tại sao chất lỏng chảy dễ dàng và thấm qua chất xốp, trong khi các nguyên tử của chất rắn có móc giữ chúng lại với nhau. Tương tự như vậy, các cảm giác vị giác và âm thanh khác nhau có âm lượng khác nhau được tạo thành từ các nguyên tử có hình dạng tương ứng - từ đơn giản và hài hòa đến quanh co và không đều.
Nhưng những lời dạy của Lucretius đã bị nhà thờ lên án vì ông đưa ra một cách giải thích khá duy vật về chúng: chẳng hạn, ý tưởng cho rằng Chúa, đã từng khởi động một cơ chế nguyên tử, không còn can thiệp vào hoạt động của nó nữa, hoặc rằng linh hồn chết cùng với cơ chế nguyên tử. thân hình.
Những lý thuyết đầu tiên về cấu trúc của nguyên tử
Một trong những lý thuyết đầu tiên về cấu trúc của nguyên tử, vốn đã có những nét phác thảo hiện đại, được mô tả bởi Galileo (1564-1642). Theo lý thuyết của ông, vật chất bao gồm các hạt không đứng yên mà chuyển động theo mọi hướng dưới tác dụng của nhiệt; nhiệt không gì khác hơn là sự chuyển động của các hạt. Cấu trúc của các hạt rất phức tạp và nếu bạn tước bỏ bất kỳ phần nào của lớp vỏ vật chất của nó, thì ánh sáng sẽ bắn ra từ bên trong. Galileo là người đầu tiên trình bày cấu trúc của nguyên tử, mặc dù ở dạng tuyệt vời.
Cơ sở khoa học cơ bản
Vào thế kỷ 19, John Dalton thu được bằng chứng về sự tồn tại của các nguyên tử nhưng cho rằng chúng không thể phân chia được. Ernest Rutherford đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng nguyên tử bao gồm một hạt nhân được bao quanh bởi các hạt tích điện âm - các electron.
Một nguyên tử, như một đơn vị biệt lập, được tạo thành từ một hạt nhân tích điện dương và các electron mang điện tích âm. Đây là những gì một nguyên tử được tạo ra.
Ở trung tâm của nó có một hạt nhân, được hình thành bởi các hạt thậm chí còn nhỏ hơn - proton và neutron. So với bán kính của toàn bộ nguyên tử, bán kính của hạt nhân nhỏ hơn khoảng một trăm nghìn lần. Mật độ lõi cực kỳ cao.
Hạt nhân ổn định mang điện tích dương là proton. Neutron là hạt cơ bản không mang điện tích, có khối lượng xấp xỉ bằng khối lượng của proton. Khối lượng của hạt nhân lần lượt bao gồm tổng khối lượng của proton và neutron, tổng khối lượng của chúng trong hạt nhân được viết tắt là nucleon. Các nucleon này trong hạt nhân được liên kết bởi một số duy nhất. Số proton trong nguyên tử bằng với số proton được xác định trong vỏ nguyên tử và do đó, tạo thành cơ sở cho các tính chất hóa học của nguyên tử.
Electron, là hạt vật chất nhỏ nhất, mang trong mình một dòng điện âm cơ bản và liên tục quay quanh hạt nhân theo những quỹ đạo nhất định, tương tự như chuyển động quay của các hành tinh quanh Mặt trời. Do đó, đối với câu hỏi nguyên tử bao gồm những gì, có thể đưa ra câu trả lời sau: từ các hạt cơ bản có điện tích dương, âm và trung tính.
Có mô hình sau: kích thước của nguyên tử phụ thuộc vào kích thước lớp vỏ electron của nó hoặc chiều cao quỹ đạo. Là một phần của câu trả lời cho câu hỏi nguyên tử được cấu tạo từ đâu, chúng ta có thể làm rõ rằng các electron có thể được thêm vào và lấy ra khỏi nguyên tử. Hoàn cảnh này biến nguyên tử thành ion dương hoặc theo đó thành ion âm. Và quá trình biến đổi một hạt hóa học cơ bản được gọi là sự ion hóa.
Một nguồn năng lượng lớn tập trung, có thể được giải phóng trong các phản ứng hạt nhân. Những phản ứng như vậy, như một quy luật, xảy ra khi hạt nhân nguyên tử va chạm với các hạt cơ bản khác hoặc với hạt nhân của các nguyên tố hóa học khác. Kết quả là các hạt nhân mới có thể hình thành. Ví dụ, một phản ứng có khả năng thực hiện sự chuyển đổi neutron thành proton, trong khi hạt beta, hay còn gọi là electron, bị loại bỏ khỏi hạt nhân nguyên tử.
Sự chuyển đổi chất lượng ở trung tâm nguyên tử từ proton sang neutron có thể được thực hiện theo hai cách. Trong trường hợp đầu tiên, một hạt có khối lượng bằng khối lượng của electron, nhưng mang điện tích dương, gọi là positron (còn gọi là phân rã positron), thoát ra khỏi hạt nhân. Tùy chọn thứ hai liên quan đến việc bắt hạt nhân nguyên tử của một trong những electron gần nó nhất khỏi quỹ đạo K (bắt K). Đây là cách các nguyên tố hóa học thay đổi từ nguyên tố này sang nguyên tố khác do nguyên tử được tạo thành.
Có những trạng thái hạt nhân hình thành khi nó thừa năng lượng, hay nói cách khác là ở trạng thái kích thích. Trong trường hợp chuyển sang trạng thái tự nhiên, hạt nhân sẽ giải phóng năng lượng dư thừa dưới dạng một phần bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn - đây là cách hình thành bức xạ gamma. Năng lượng giải phóng trong các phản ứng hạt nhân được ứng dụng thực tế trong một số ngành khoa học và công nghiệp.
nguyên tử(từ tiếng Hy Lạp Atomos - không thể phân chia), hạt nhỏ nhất của hóa chất. yếu tố, nó thiêng liêng. Mỗi hóa chất. Một phần tử tương ứng với một tập hợp các nguyên tử cụ thể. Ví dụ, bằng cách liên kết với nhau, các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoặc khác nhau tạo thành các hạt phức tạp hơn. . Tất cả các loại hóa chất. vào trong (rắn, lỏng, khí) do bị phân hủy. sự kết hợp của các nguyên tử với nhau. Nguyên tử cũng có thể tồn tại tự do. trạng thái (trong , ). Các tính chất của nguyên tử, bao gồm khả năng quan trọng nhất của nguyên tử là tạo thành các chất hóa học. conn., được xác định bởi các tính năng của cấu trúc của nó.
Đặc điểm chung về cấu trúc của nguyên tử. Một nguyên tử bao gồm một hạt nhân tích điện dương được bao quanh bởi một đám mây tích điện âm. Kích thước của toàn bộ nguyên tử được xác định bởi kích thước của đám mây điện tử của nó và lớn so với kích thước của hạt nhân nguyên tử (kích thước tuyến tính của nguyên tử là ~ 10 ~ 8 cm, hạt nhân của nó ~ 10" -10" 13cm). Đám mây điện tử của nguyên tử không có ranh giới được xác định chặt chẽ, do đó kích thước của nguyên tử có ý nghĩa. độ có điều kiện và phụ thuộc vào phương pháp xác định chúng (xem). Hạt nhân của nguyên tử bao gồm Z và N, được giữ với nhau bởi lực hạt nhân (xem). Tích cực điện tích và âm. phí là cùng một abs. có độ lớn bằng e = 1,60*10 -19 C; không có nguồn điện. thù lao. Điện tích hạt nhân +Ze - cơ bản. đặc tính của một nguyên tử xác định nó thuộc về một hóa chất cụ thể. yếu tố. nguyên tố tuần hoàn hệ tuần hoàn () bằng số trong hạt nhân.
Trong một nguyên tử trung hòa về điện, số trong đám mây bằng số trong hạt nhân. Tuy nhiên, trong những điều kiện nhất định, nó có thể mất hoặc thêm, rẽ tương ứng. tích cực hoặc phủ nhận. , ví dụ. Li + , Li 2+ hoặc O - , O 2- . Khi nói về nguyên tử của một nguyên tố nhất định, chúng tôi muốn nói đến cả nguyên tử trung tính và nguyên tố đó.
Khối lượng của nguyên tử được xác định bởi khối lượng hạt nhân của nó; khối lượng (9,109*10 -28 g) nhỏ hơn khoảng 1840 lần so với khối lượng hoặc (1,67*10 -24 g), do đó sự đóng góp vào khối lượng của nguyên tử là không đáng kể. Tổng số và A = Z + N được gọi. .
và điện tích hạt nhân được chỉ định tương ứng. chỉ số trên và chỉ số dưới ở bên trái của ký hiệu phần tử, ví dụ: 23 11 Na. Loại nguyên tử của một nguyên tố có giá trị N nhất định được gọi là. . Các nguyên tử của cùng một nguyên tố có cùng Z và khác N được gọi. phần tử này. Sự khác biệt về khối lượng ít ảnh hưởng đến tính chất hóa học của chúng. và thể chất Thánh Vah. Quan trọng nhất là sự khác biệt () được quan sát thấy do độ tương đối lớn. sự khác biệt về khối lượng của một nguyên tử thông thường (), D và T. Giá trị chính xác của khối lượng nguyên tử được xác định bằng phương pháp. 
Trạng thái dừng của nguyên tử một electron được đặc trưng duy nhất bởi bốn số lượng tử: n, l, ml và ms. Năng lượng của một nguyên tử chỉ phụ thuộc vào n và mức có n cho trước tương ứng với một số trạng thái khác nhau về các giá trị l, ml, m s. Các trạng thái có n và l cho trước thường được ký hiệu là 1s, 2s, 2p, 3s, v.v., trong đó các số biểu thị giá trị của l và các chữ cái s, p, d, f và xa hơn trong tiếng Latin tương ứng với các giá trị d = 0, 1, 2, 3, ... Số tháng 12. các trạng thái với p và d cho trước bằng 2(2l+ 1) số tổ hợp các giá trị m l và m s. Tổng số thợ lặn. các trạng thái với n đã cho bằng
, tức là các mức có giá trị n = 1, 2, 3,... tương ứng với 2, 8, 18, ..., 2n 2 decomp. . Một mức mà chỉ có một mức tương ứng (một hàm sóng) được gọi. không thoái hóa. Nếu một cấp độ tương ứng với hai hoặc nhiều hơn, nó được gọi. thoái hóa (xem). Trong một nguyên tử, các mức năng lượng bị suy biến theo các giá trị l và ml; sự thoái hóa tính bằng ms chỉ xảy ra xấp xỉ nếu không tính đến tương tác. nam châm quay khoảnh khắc có từ tính trường gây ra bởi chuyển động quỹ đạo trong điện. trường hạt nhân (xem). Đây là một hiệu ứng tương đối tính, nhỏ so với tương tác Coulomb, nhưng về cơ bản nó rất có ý nghĩa, bởi vì dẫn đến bổ sung sự phân chia các mức năng lượng, biểu hiện dưới dạng cái gọi là. cấu trúc tốt. 
Với n, l và ml l cho trước, bình phương mô đun của hàm sóng xác định sự phân bố trung bình của đám mây điện tử trong nguyên tử. Khác biệt. các nguyên tử khác nhau đáng kể về phân bố (Hình 2). Do đó, ở l = 0 (trạng thái s), nó khác 0 ở tâm nguyên tử và không phụ thuộc vào hướng (tức là đối xứng hình cầu), đối với các trạng thái khác, nó bằng 0 ở tâm nguyên tử và phụ thuộc vào hướng.
Trong nguyên tử có nhiều electron do tương tác tĩnh điện. lực đẩy làm giảm đáng kể sự liên kết của chúng với hạt nhân. Ví dụ, năng lượng tách khỏi He + là 54,4 eV; ở nguyên tử He trung tính thì nhỏ hơn nhiều - 24,6 eV. Đối với các nguyên tử nặng hơn, liên kết là mở rộng. với lõi thậm chí còn yếu hơn. Tính đặc hiệu đóng vai trò quan trọng trong các nguyên tử đa electron. 
, gắn liền với tính không thể phân biệt được và việc chúng tuân theo, theo Krom, mỗi số được đặc trưng bởi bốn số lượng tử không thể chứa nhiều hơn một. Đối với một nguyên tử có nhiều electron, sẽ hợp lý hơn nếu chỉ nói về toàn bộ nguyên tử đó. Tuy nhiên, xấp xỉ, trong cái gọi là. Trong phép tính gần đúng một electron, mỗi trạng thái một electron (một quỹ đạo nhất định được mô tả bởi hàm tương ứng) có thể được xem xét riêng lẻ và được đặc trưng bởi một bộ bốn số lượng tử n, l, ml và m s. Tập hợp 2(2l+ 1) ở trạng thái với n và l cho trước tạo thành một lớp vỏ electron (còn gọi là lớp con, lớp con); nếu tất cả các trạng thái này bị chiếm, shell sẽ được gọi. đầy (đóng cửa). Một tập hợp gồm 2n 2 trạng thái có cùng n nhưng l khác nhau tạo thành một lớp điện tử (còn gọi là cấp độ, lớp vỏ). Với n = 1, 2, 3, 4, ... lớp được ký hiệu bằng ký hiệu K, L, M, N, ... Các số ở lớp vỏ và lớp khi điền đầy đủ được cho trong bảng:
Cấu trúc bên trong vỏ nguyên tử, liên kết chặt chẽ hơn nhiều (năng lượng liên kết 10 2 -10 4 eV), chỉ biểu hiện trong quá trình tương tác. nguyên tử với các hạt nhanh và photon năng lượng cao. Những tương tác như vậy xác định bản chất của phổ tia X và sự tán xạ của hạt (,) trên nguyên tử (xem). Khối lượng của một nguyên tử quyết định tính chất vật lý của nó. thánh thiện, giống như một sự thúc đẩy, có động năng. năng lượng. Từ tạp chí cơ khí và liên quan. và điện khoảnh khắc của hạt nhân nguyên tử phụ thuộc vào một số yếu tố vật lý tinh vi nhất định. các hiệu ứng (phụ thuộc vào tần số của bức xạ, quyết định sự phụ thuộc chiết suất của nguyên tử liên kết với nó vào nó. Mối liên hệ chặt chẽ giữa tính chất quang học của nguyên tử và tính chất điện của nó được thể hiện đặc biệt rõ ràng ở quang phổ quang học.
===
tiếng Tây Ban Nha văn học cho bài viết "ATOM": Karapetyants M. X., Drakin S. I., Cấu trúc, tái bản lần thứ 3, M., 1978; Shloliekiy E.V., Vật lý nguyên tử, tái bản lần thứ 7, tập 1-2, M., 1984. M.A. Elyashevich.
Trang "ATOM" chuẩn bị dựa trên vật liệu.