ატომების ელექტრონული გარსების სტრუქტურა. ატომის ელექტრონული გარსი რვა ელექტრონი

ჩვენ გავარკვიეთ, რომ ატომის გული მისი ბირთვია. მის გარშემო ელექტრონებია. ისინი არ შეიძლება იყვნენ სტაციონარული, რადგან ისინი მაშინვე დაეცემა ბირთვში.

XX საუკუნის დასაწყისში. მიღებულ იქნა ატომის სტრუქტურის პლანეტარული მოდელი, რომლის მიხედვითაც ელექტრონები მოძრაობენ ძალიან მცირე დადებითი ბირთვის გარშემო, ისევე როგორც პლანეტები ბრუნავენ მზის გარშემო. შემდგომმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ატომის სტრუქტურა ბევრად უფრო რთულია. თანამედროვე მეცნიერებისთვის აქტუალური რჩება ატომის სტრუქტურის პრობლემა.

ელემენტარული ნაწილაკები, ატომი, მოლეკულა - ეს ყველაფერი მიკროსამყაროს ობიექტებია, რომელსაც ჩვენ არ ვაკვირდებით. მას აქვს განსხვავებული კანონები, ვიდრე მაკროკოსმოსში, რომლის ობიექტებზე დაკვირვება შეგვიძლია როგორც უშუალოდ, ასევე ინსტრუმენტების (მიკროსკოპი, ტელესკოპი და ა.შ.) დახმარებით. მაშასადამე, ატომების ელექტრონული გარსების სტრუქტურის შემდგომ განხილვისას, ჩვენ გავიგებთ, რომ ჩვენ ვქმნით საკუთარ წარმოდგენას (მოდელს), რომელიც დიდწილად შეესაბამება თანამედროვე შეხედულებებს, თუმცა ეს არ არის ზუსტად იგივე, რაც ქიმიკოსის. ჩვენი მოდელი გამარტივებულია.

ელექტრონები, რომლებიც მოძრაობენ ატომის ბირთვის გარშემო, ერთად ქმნიან მის ელექტრონულ გარსს. ატომის გარსში ელექტრონების რაოდენობა ტოლია, როგორც უკვე იცით, ატომის ბირთვში პროტონების რაოდენობას, ის შეესაბამება დ.ი.მენდელეევის ცხრილში მოცემული ელემენტის რიგით ანუ ატომურ რაოდენობას. ასე რომ, წყალბადის ატომის ელექტრონული გარსი შედგება ერთი ელექტრონისგან, ქლორი - ჩვიდმეტი, ოქრო - სამოცდაცხრამეტი.

როგორ მოძრაობენ ელექტრონები? ქაოტურად, როგორც ჭუჭყიანი ნათურის ირგვლივ? ან რაიმე კონკრეტული თანმიმდევრობით? გამოდის, რომ გარკვეული თანმიმდევრობით.

ატომში ელექტრონები განსხვავდება მათი ენერგიით. როგორც ექსპერიმენტებმა აჩვენა, ზოგიერთ მათგანს ბირთვი უფრო ძლიერად იზიდავს, ზოგს - სუსტად. ამის მთავარი მიზეზი არის ელექტრონების განსხვავებული მოცილება ატომის ბირთვიდან. რაც უფრო ახლოს არიან ელექტრონები ბირთვთან, მით უფრო ძლიერად არიან მიბმული მასზე და მით უფრო რთულია მათი გამოყვანა ელექტრონული გარსიდან, მაგრამ რაც უფრო შორს არიან ისინი ბირთვებისგან, მით უფრო ადვილია მათი ამოღება. აშკარაა, რომ ატომის ბირთვიდან მანძილის მატებასთან ერთად იზრდება ელექტრონის (E) ენერგიის რეზერვი (სურ. 38).

ბრინჯი. 38.
ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა ენერგეტიკულ დონეზე

ბირთვის მახლობლად მოძრავი ელექტრონები, თითქოსდა, ბლოკავს (ფარავს) ბირთვს სხვა ელექტრონებისაგან, რომლებიც უფრო სუსტად იზიდავენ ბირთვს და მოძრაობენ მისგან უფრო დიდ მანძილზე. ასე წარმოიქმნება ელექტრონული ფენები ატომის ელექტრონულ გარსში. თითოეული ელექტრონული ფენა შედგება ელექტრონებისაგან მსგავსი ენერგეტიკული მნიშვნელობებით,

ამიტომ ელექტრონულ ფენებს ენერგეტიკულ დონეებსაც უწოდებენ. გარდა ამისა, ჩვენ ასე ვიტყვით: "ელექტრონი არის გარკვეულ ენერგეტიკულ დონეზე".

ატომში ელექტრონებით სავსე ენერგიის დონეების რაოდენობა უდრის D.I. მენდელეევის ცხრილში მოცემული პერიოდის რაოდენობას, რომელშიც ქიმიური ელემენტია განთავსებული. ეს ნიშნავს, რომ 1-ლი პერიოდის ატომების ელექტრონული გარსი შეიცავს ერთ ენერგეტიკულ დონეს, მე-2 პერიოდს - ორს, მე-3 - სამს და ა.შ. მაგალითად, აზოტის ატომში იგი შედგება ორი ენერგეტიკული დონისგან, ხოლო მაგნიუმის ატომში - სამიდან:

ენერგეტიკულ დონეზე ელექტრონების მაქსიმალური (ყველაზე დიდი) რაოდენობა შეიძლება განისაზღვროს ფორმულით: 2n 2, სადაც n არის დონის რაოდენობა. აქედან გამომდინარე, პირველი ენერგეტიკული დონე ივსება, როდესაც მასზე ორი ელექტრონია (2 × 1 2 = 2); მეორე - რვა ელექტრონის თანდასწრებით (2 × 2 2 \u003d 8); მესამე - თვრამეტი (2 × 3 2 \u003d 18) და ა.შ. 8-9 კლასების ქიმიის მსვლელობისას განვიხილავთ მხოლოდ პირველი სამი პერიოდის ელემენტებს, ამიტომ არ შევხვდებით დასრულებულ მესამე ენერგეტიკულ დონეს ატომები.

ატომის ელექტრონული გარსის გარე ენერგეტიკულ დონეზე ელექტრონების რაოდენობა ძირითადი ქვეჯგუფების ქიმიური ელემენტების ტოლია ჯგუფის რიცხვისა.

ახლა ჩვენ შეგვიძლია შევადგინოთ ატომების ელექტრონული გარსების სტრუქტურის დიაგრამები, გეგმის მიხედვით:

ელემენტის სერიული ნომრის მიხედვით გარსზე ელექტრონების საერთო რაოდენობის განსაზღვრა;
განსაზღვროს ელექტრონულ გარსში ელექტრონებით სავსე ენერგიის დონეების რაოდენობა პერიოდის რაოდენობის მიხედვით;
განსაზღვრეთ ელექტრონების რაოდენობა თითოეულ ენერგეტიკულ დონეზე (1-ზე - არაუმეტეს ორი; მე -2 - არაუმეტეს რვა; გარე დონეზე, ელექტრონების რაოდენობა ტოლია ჯგუფის რიცხვის - ძირითადი ქვეჯგუფების ელემენტებისთვის. ).

წყალბადის ატომის ბირთვს აქვს მუხტი +1, ანუ შეიცავს მხოლოდ ერთ პროტონს, შესაბამისად, მხოლოდ ერთ ელექტრონს ერთ ენერგეტიკულ დონეზე:

ეს იწერება ელექტრონული ფორმულის გამოყენებით შემდეგნაირად:

პირველი პერიოდის შემდეგი ელემენტია ჰელიუმი. ჰელიუმის ატომის ბირთვს აქვს მუხტი +2. მას უკვე აქვს ორი ელექტრონი პირველ ენერგეტიკულ დონეზე:

პირველ ენერგეტიკულ დონეზე მხოლოდ ორი ელექტრონი ეტევა და მეტი არა – ის მთლიანად დასრულებულია. ამიტომ დ.ი.მენდელეევის ცხრილის I პერიოდი შედგება ორი ელემენტისგან.

ლითიუმის ატომს, მე-2 პერიოდის ელემენტს, აქვს სხვა ენერგეტიკული დონე, რომელზედაც მესამე ელექტრონი "მიდის":

ბერილიუმის ატომში კიდევ ერთი ელექტრონი "შედის" მეორე დონეზე:

ბორის ატომს აქვს სამი ელექტრონი გარე დონეზე, ხოლო ნახშირბადის ატომს აქვს ოთხი ელექტრონი... ფტორის ატომს აქვს შვიდი ელექტრონი, ნეონის ატომს აქვს რვა ელექტრონი:

მეორე დონე მხოლოდ რვა ელექტრონს იტევს და, შესაბამისად, სრულია ნეონისთვის.

ნატრიუმის ატომს, მე-3 პერიოდის ელემენტს, აქვს მესამე ენერგეტიკული დონე (გაითვალისწინეთ, რომ მე-3 პერიოდის ელემენტის ატომი შეიცავს სამ ენერგეტიკულ დონეს!), და მას აქვს ერთი ელექტრონი:

გთხოვთ გაითვალისწინოთ: ნატრიუმი არის I ჯგუფის ელემენტი, მას აქვს ერთი ელექტრონი გარე ენერგიის დონეზე!

ცხადია, რთული არ იქნება გოგირდის ატომის ენერგეტიკული დონეების სტრუქტურის ჩამოწერა, მე-3 პერიოდის მე-3 ჯგუფის VIA ელემენტი:

ასრულებს არგონის მე-3 პერიოდს:

მე-4 პერიოდის ელემენტების ატომებს, რა თქმა უნდა, აქვთ მეოთხე დონე, რომელშიც კალიუმის ატომს აქვს ერთი ელექტრონი, ხოლო კალციუმის ატომს აქვს ორი ელექტრონი.

ახლა, როდესაც ჩვენ გავეცანით გამარტივებულ იდეებს დ.ი. მენდელეევის პერიოდული სისტემის 1-ლი და მე-2 პერიოდის ელემენტების ატომების სტრუქტურის შესახებ, შეგვიძლია გავაკეთოთ დახვეწა, რომელიც გვაახლოებს ატომის სტრუქტურის უფრო სწორ შეხედულებასთან.

დავიწყოთ ანალოგიით. როგორც სამკერვალო მანქანის სწრაფად მოძრავი ნემსი, რომელიც ხვრეტს ქსოვილს, ქარგავს მასზე ნიმუშს, ასევე ატომის ბირთვის ირგვლივ სივრცეში განუზომლად სწრაფად მოძრავი ელექტრონი „ქარგავს“, მხოლოდ არა ბრტყელ, არამედ სამგანზომილებიან ნიმუშს. ელექტრონული ღრუბელი. ვინაიდან ელექტრონის სიჩქარე ასობით ათასი ჯერ აღემატება სამკერვალო ნემსის სიჩქარეს, ისინი საუბრობენ სივრცის კონკრეტულ ადგილას ელექტრონის პოვნის ალბათობაზე. დავუშვათ, რომ ჩვენ მოვახერხეთ, როგორც სპორტულ ფოტო ფინიში, დავამყაროთ ელექტრონის პოზიცია ბირთვის მახლობლად ზოგიერთ ადგილას და ამ პოზიციის აღნიშვნა წერტილით. თუ ასეთი "ფოტო დასრულება" ასობით, ათასობით ჯერ გაკეთდება, მაშინ მიიღება ელექტრონული ღრუბლის მოდელი.

ზოგჯერ ელექტრონულ ღრუბლებს ორბიტალებს უწოდებენ. ჩვენც ასე მოვიქცევით. ენერგიის მიხედვით, ელექტრონული ღრუბლები ან ორბიტალები განსხვავდება ზომით. ნათელია, რომ რაც უფრო მცირეა ელექტრონის ენერგეტიკული რეზერვი, მით უფრო ძლიერად იზიდავს მას ბირთვი და მით უფრო მცირეა მისი ორბიტალი.

ელექტრონის ღრუბლებს (ორბიტალებს) შეიძლება ჰქონდეთ განსხვავებული ფორმა. ატომში თითოეული ენერგეტიკული დონე იწყება s-ორბიტალით, რომელსაც აქვს სფერული ფორმა. მეორე და შემდგომ დონეზე, ჰანტელის ფორმის p-ორბიტალები ჩნდება ერთი s-ორბიტალის შემდეგ (სურ. 39). ასეთი ორბიტალი სამია. თითოეულ ორბიტალს იკავებს არაუმეტეს ორი ელექტრონი. აქედან გამომდინარე, s-ორბიტალზე შეიძლება იყოს მხოლოდ ორი მათგანი, ხოლო სამ p-ორბიტალზე ექვსი.

ბრინჯი. 39.
s- და p-ორბიტალების ფორმები (ელექტრონული ღრუბლები)

დონისთვის არაბული ციფრების გამოყენებით და ორბიტალების s და p ასოებით და ელექტრონების რაოდენობის მითითებით მოცემულ ორბიტალში არაბული რიცხვით ასოს ზემოთ მარჯვნივ, ჩვენ შეგვიძლია წარმოვადგინოთ ატომების სტრუქტურა უფრო სრულყოფილად. ელექტრონული ფორმულები.

ჩამოვწეროთ 1-ლი და მე-2 პერიოდის ატომების ელექტრონული ფორმულები:

თუ ელემენტებს აქვთ გარე ენერგიის დონეები მსგავსი სტრუქტურაში, მაშინ ამ ელემენტების თვისებები მსგავსია. მაგალითად, არგონი და ნეონი შეიცავს რვა ელექტრონს გარე დონეზე და, შესაბამისად, ისინი ინერტული არიან, ანუ თითქმის არ შედიან ქიმიურ რეაქციებში. თავისუფალ ფორმაში არგონი და ნეონი არის აირები, რომელთა მოლეკულები ერთატომურია. ლითიუმის, ნატრიუმის და კალიუმის ატომები შეიცავს თითო ელექტრონს გარე დონეზე და აქვთ მსგავსი თვისებები, ამიტომ ისინი მოთავსებულია D.I. მენდელეევის პერიოდული ცხრილის იმავე ჯგუფში.

მოდით განზოგადება: გარე ენერგეტიკული დონეების იგივე სტრუქტურა პერიოდულად მეორდება, შესაბამისად, პერიოდულად მეორდება ქიმიური ელემენტების თვისებები. ეს ნიმუში აისახება D.I. მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის სახელში.

საკვანძო სიტყვები და ფრაზები

ატომებში ელექტრონები განლაგებულია ენერგიის დონეზე.
პირველი ენერგეტიკული დონე შეიძლება შეიცავდეს მხოლოდ ორ ელექტრონს, მეორე - რვას. ასეთ დონეებს სრული ეწოდება.
შევსებული ენერგიის დონეების რაოდენობა უდრის იმ პერიოდის რაოდენობას, რომელშიც ელემენტი მდებარეობს.
ქიმიური ელემენტის ატომის გარე დონეზე ელექტრონების რაოდენობა უდრის მისი ჯგუფის რაოდენობას (მთავარი ქვეჯგუფების ელემენტებისთვის).
ქიმიური ელემენტების თვისებები პერიოდულად მეორდება, რადგან პერიოდულად მეორდება მათი ატომების გარე ენერგიის დონის სტრუქტურა.

კომპიუტერთან მუშაობა

მიმართეთ ელექტრონულ აპლიკაციას. შეისწავლეთ გაკვეთილის მასალა და შეასრულეთ შემოთავაზებული დავალებები.
მოიძიეთ ინტერნეტში ელექტრონული ფოსტის მისამართები, რომლებიც შეიძლება გახდეს დამატებითი წყაროები, რომლებიც გამოავლენს აბზაცის საკვანძო სიტყვებისა და ფრაზების შინაარსს. შესთავაზეთ მასწავლებელს თქვენი დახმარება ახალი გაკვეთილის მომზადებაში - მოამზადეთ ანგარიში შემდეგი აბზაცის საკვანძო სიტყვებსა და ფრაზებზე.

კითხვები და ამოცანები

ატომი არის მატერიის უმცირესი ნაწილაკი, რომელიც შედგება ბირთვისა და ელექტრონებისგან. ატომების ელექტრონული გარსების სტრუქტურა განისაზღვრება ელემენტის პოზიციით D.I. მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში.

ატომის ელექტრონი და ელექტრონული გარსი

ატომი, რომელიც ზოგადად ნეიტრალურია, შედგება დადებითად დამუხტული ბირთვისგან და უარყოფითად დამუხტული ელექტრონული გარსისგან (ელექტრონული ღრუბელი), ხოლო მთლიანი დადებითი და უარყოფითი მუხტები ტოლია აბსოლუტური მნიშვნელობით. ფარდობითი ატომური მასის გამოთვლისას ელექტრონების მასა არ არის გათვალისწინებული, რადგან ის უმნიშვნელოა და 1840-ჯერ ნაკლებია პროტონის ან ნეიტრონის მასაზე.

ბრინჯი. 1. ატომი.

ელექტრონი არის სრულიად უნიკალური ნაწილაკი, რომელსაც აქვს ორმაგი ბუნება: მას აქვს როგორც ტალღის, ასევე ნაწილაკის თვისებები. ისინი მუდმივად მოძრაობენ ბირთვის გარშემო.

ბირთვის ირგვლივ სივრცეს, სადაც ელექტრონის პოვნის ალბათობა დიდია, ელექტრონის ორბიტალს ან ელექტრონის ღრუბელს უწოდებენ. ამ სივრცეს აქვს სპეციფიკური ფორმა, რომელიც აღინიშნება ასოებით s-, p-, d- და f-. S-ელექტრონულ ორბიტალს აქვს სფერული ფორმა, p-ორბიტალს აქვს ჰანტელის ან რვა მოცულობის ფორმა, d- და f-ორბიტალების ფორმები ბევრად უფრო რთულია.

ბრინჯი. 2. ელექტრონული ორბიტალების ფორმები.

ბირთვის გარშემო ელექტრონები განლაგებულია ელექტრონულ შრეებზე. თითოეულ ფენას ახასიათებს ბირთვიდან დაშორება და ენერგია, რის გამოც ელექტრონულ ფენებს ხშირად ელექტრონულ ენერგეტიკულ დონეებს უწოდებენ. რაც უფრო ახლოს არის დონე ბირთვთან, მით უფრო დაბალია მასში ელექტრონების ენერგია. ერთი ელემენტი მეორისგან განსხვავდება ატომის ბირთვში პროტონების რაოდენობით და, შესაბამისად, ელექტრონების რაოდენობით. ამრიგად, ნეიტრალური ატომის ელექტრონულ გარსში ელექტრონების რაოდენობა უდრის ამ ატომის ბირთვში შემავალი პროტონების რაოდენობას. ყოველ მომდევნო ელემენტს აქვს კიდევ ერთი პროტონი ბირთვში და კიდევ ერთი ელექტრონი ელექტრონულ გარსში.

ახლად შემოსული ელექტრონი იკავებს ორბიტალს ყველაზე დაბალი ენერგიით. ამასთან, ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა თითოეულ დონეზე განისაზღვრება ფორმულით:

სადაც N არის ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა და n არის ენერგიის დონის რიცხვი.

პირველ დონეს შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ 2 ელექტრონი, მეორეს - 8 ელექტრონი, მესამეს - 18 ელექტრონი, ხოლო მეოთხე დონეს - 32 ელექტრონი. ატომის გარე დონეზე არ შეიძლება იყოს 8 ელექტრონზე მეტი: როგორც კი ელექტრონების რაოდენობა 8-ს მიაღწევს, შემდეგი დონე, ბირთვიდან უფრო შორს, იწყებს შევსებას.

ატომების ელექტრონული გარსების სტრუქტურა

თითოეული ელემენტი გარკვეულ პერიოდშია. პერიოდი არის ელემენტების ჰორიზონტალური ნაკრები, რომლებიც განლაგებულია მათი ატომების ბირთვების მუხტის აღმავალი წესით, რომელიც იწყება ტუტე ლითონით და მთავრდება ინერტული გაზით. ცხრილის პირველი სამი პერიოდი მცირეა, ხოლო შემდეგი, მეოთხე პერიოდიდან დაწყებული, დიდია, რომელიც შედგება ორი მწკრივისაგან. იმ პერიოდის რაოდენობას, რომელშიც ელემენტი მდებარეობს, აქვს ფიზიკური მნიშვნელობა. ეს ნიშნავს, რამდენი ელექტრონული ენერგიის დონეა მოცემული პერიოდის რომელიმე ელემენტის ატომში. ამრიგად, ელემენტი ქლორი Cl არის მე-3 პერიოდში, ანუ მის ელექტრონულ გარსს აქვს სამი ელექტრონული ფენა. ქლორი ცხრილის VII ჯგუფშია, ხოლო მთავარ ქვეჯგუფში. მთავარი ქვეჯგუფი არის სვეტი თითოეულ ჯგუფში, რომელიც იწყება 1 ან 2 პერიოდით.

ამრიგად, ქლორის ატომის ელექტრონული გარსების მდგომარეობა ასეთია: ქლორის ელემენტის სერიული ნომერია 17, რაც ნიშნავს, რომ ატომს აქვს 17 პროტონი ბირთვში, ხოლო 17 ელექტრონი ელექტრონულ გარსში. 1 დონეზე, შეიძლება იყოს მხოლოდ 2 ელექტრონი, 3 დონეზე - 7 ელექტრონი, რადგან ქლორი არის VII ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში. მაშინ მე-2 დონეზე არის: 17-2-7=8 ელექტრონი.

დამოუკიდებელი მუშაობა ქიმიაში ატომების ელექტრონული გარსების სტრუქტურა მე-8 კლასის მოსწავლეებისთვის პასუხებით. დამოუკიდებელი სამუშაო შედგება 4 ვარიანტისგან, თითოეულში 3 დავალება.

1 ვარიანტი

	ელემენტი	ელექტრონული ფორმულა

2. დაწერეთ ჟანგბადის და ნატრიუმის ელემენტების ელექტრონული ფორმულები. მიუთითეთ თითოეული ელემენტისთვის:

ა) ნებისმიერი ელემენტის ატომების გარე ენერგეტიკულ დონეზე ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა უდრის ჯგუფის რიცხვს,
ბ) ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა მეორე ენერგეტიკულ დონეზე არის რვა,
გ) ნებისმიერი ელემენტის ატომებში ელექტრონების საერთო რაოდენობა უდრის ელემენტის ატომურ რაოდენობას.

ვარიანტი 2

1. შეავსეთ ცხრილი. განსაზღვრეთ ელემენტი და მისი ელექტრონული ფორმულა.

ელექტრონების განაწილება ენერგიის დონეების მიხედვით	ელემენტი	ელექტრონული ფორმულა

რა ელემენტებს აქვთ ატომები, რომლებსაც აქვთ მსგავსი თვისებები? რატომ?

2. დაწერეთ ნახშირბადის და არგონის ელემენტების ელექტრონული ფორმულები. მიუთითეთ თითოეული ელემენტისთვის:

ა) ატომში ენერგიის დონეების საერთო რაოდენობა,
ბ) შევსებული ენერგიის დონეების რაოდენობა ატომში,
გ) ელექტრონების რაოდენობა გარე ენერგეტიკულ დონეზე.

3. აირჩიეთ სწორი განცხადებები:

ა) ელემენტების ატომებში ენერგიის დონეების რაოდენობა ტოლია პერიოდის რაოდენობას,
ბ) ქიმიური ელემენტის ატომში ელექტრონების ჯამური რაოდენობა ტოლია ჯგუფის რიცხვის,
გ) ძირითადი ქვეჯგუფის ერთი ჯგუფის ელემენტების ატომების გარე დონეზე ელექტრონების რაოდენობა ერთნაირია.

3 ვარიანტი

1. შეავსეთ ცხრილი. განსაზღვრეთ ელემენტი და მისი ელექტრონული ფორმულა.

ელექტრონების განაწილება ენერგიის დონეების მიხედვით	ელემენტი	ელექტრონული ფორმულა

რა ელემენტებს აქვთ ატომები, რომლებსაც აქვთ მსგავსი თვისებები? რატომ?

2. დაწერეთ ქლორის და ბორის ელემენტების ელექტრონული ფორმულები. მიუთითეთ თითოეული ელემენტისთვის:

3. აირჩიეთ სწორი განცხადებები:

ა) ერთი და იგივე პერიოდის ელემენტების ატომები შეიცავს ენერგეტიკულ დონეების ერთსა და იმავე რაოდენობას,
ბ) ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა თითო ს-ორბიტალი უდრის ორს,
გ) ქიმიური ელემენტების ატომებს ენერგეტიკული დონის ერთნაირი რაოდენობა აქვთ.

4 ვარიანტი

1. შეავსეთ ცხრილი. განსაზღვრეთ ელემენტი და მისი ელექტრონული ფორმულა.

ელექტრონების განაწილება ენერგიის დონეების მიხედვით	ელემენტი	ელექტრონული ფორმულა

რა ელემენტებს აქვთ ატომები, რომლებსაც აქვთ მსგავსი თვისებები? რატომ?

2. დაწერეთ ალუმინის და ნეონის ელემენტების ელექტრონული ფორმულები. მიუთითეთ თითოეული ელემენტისთვის:

3. აირჩიეთ სწორი განცხადებები:
ა) ენერგიის ყველა დონე შეიძლება შეიცავდეს რვა ელექტრონს,
ბ) ერთი ქიმიური ელემენტის იზოტოპებს აქვთ იგივე ელექტრონული ფორმულები,
გ) ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა ერთზე რ-ორბიტალი არის ექვსი.

პასუხობს დამოუკიდებელ სამუშაოს ქიმიაში ატომების ელექტრონული გარსების აგებულება
1 ვარიანტი
1.
1) B - 1s 2 2s 2 2p 1
2) H - 1s 1
3) Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
B და Al-ს აქვთ მსგავსი თვისებები, რადგან ამ ელემენტების ატომებს აქვთ სამი ელექტრონი გარე ენერგიის დონეზე.
2.
O - 1s 2 2s 2 2p 4
ა) 2,
ბ) 1,
6-ზე;
Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1,
ა) 3,
ბ) 2,
1-ში.
3. ბ, გ.
ვარიანტი 2
1.
1) F - 1s 2 2s 2 2p 5
2) Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
3) Li - 1s 2 2s 1
Na და Li-ს აქვთ მსგავსი თვისებები, რადგან ამ ელემენტებს აქვთ თითო ელექტრონი გარე ენერგიის დონეზე.
2. C - 1s 2 2s 2 2p 2
ა) 2,
ბ) 1,
4-ზე;
Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
ა) 3,
ბ) 2,
8-ზე.
3. ა, გ.
3 ვარიანტი
1.
1) P - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
2) N - 1s 2 2s 2 2p 3
3) არა - 1s 2
P და N აქვთ მსგავსი თვისებები, რადგან ამ ელემენტებს აქვთ ხუთი ელექტრონი გარე ენერგიის დონეზე.
2. Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
ა) 3,
ბ) 2,
7 საათზე;
B - 1s 2 2s 2 2p 1
ა) 2,
ბ) 1,
3-ში.
3. ა, ბ.
4 ვარიანტი
1.
1) მგ - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
2) C - 1s 2 2s 2 2p 2
3) Be - 1s 2 2s 2
Be-ს და Mg-ს აქვთ მსგავსი თვისებები, რადგან ამ ელემენტებს აქვთ ორი ელექტრონი გარე ენერგიის დონეზე.
2.
Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
ა) 3,
ბ) 2,
3-ში;
Ne - 1s 2 2s 2 2p 6,
ა) 2,
ბ) 2,
8-ზე.
3. ბ, გ.

ატომში ელექტრონების რაოდენობა უდრის ბირთვის მუხტს. ბირთვის მუხტი არის ელემენტის რიგითი რიცხვი პერიოდულ სისტემაში. მაშასადამე, პერიოდულ სისტემაში ყოველი შემდეგი ქიმიური ელემენტის ატომებს აქვთ ერთი ელექტრონი მეტი წინაზე.

ატომის ელექტრონული სტრუქტურის აღწერისას, ისინი მიუთითებენ, თუ როგორ ნაწილდება მისი ელექტრონები ენერგიის დონეებზე. ელექტრონები ჯერ იკავებენ დონეებს დაბალი ენერგიით, შემდეგ უფრო მაღალი. ასე რომ, პირველი ენერგეტიკული დონე ივსება ჯერ, თუ ჯერ კიდევ არის ელექტრონები, მაშინ მეორე, მესამე და ა.შ. ატომებში ენერგიის დონეების რაოდენობა განისაზღვრება იმ პერიოდის რაოდენობით, რომელშიც არის ქიმიური ელემენტი, რომელსაც მიეკუთვნება ატომი. მდებარეობს.

პირველ ენერგეტიკულ დონეს შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ ორი ელექტრონი. ამიტომ, პირველ პერიოდში მხოლოდ ორი ქიმიური ელემენტია - წყალბადი და ჰელიუმი. როდესაც რომელიმე დონეზე განთავსებულია ელექტრონების მხოლოდ მაქსიმალური შესაძლო რაოდენობა, მაშინ ჩვენ ვამბობთ, რომ ეს დონე დასრულებულია. ასე რომ, პირველი ენერგეტიკული დონე დასრულებულია ყველა ელემენტისთვის წყალბადის გარდა.

მეორე პერიოდის ელემენტები თანდათან ავსებენ მეორე ენერგეტიკულ დონეს. მეორე ენერგეტიკულ დონეს შეიძლება ჰქონდეს მაქსიმუმ 8 ელექტრონი. მაშასადამე, მეორე პერიოდში რვა ქიმიური ელემენტია.

მესამე ენერგეტიკულ დონეს შეიძლება ჰქონდეს მაქსიმუმ 18 ელექტრონი. თუმცა, მესამე პერიოდში ეს დონე გარეა. არცერთ გარე დონეს არ შეიძლება ჰქონდეს 8 ელექტრონზე მეტი. ამიტომ მესამე პერიოდში მესამე ენერგეტიკული დონე ივსება მხოლოდ 8 ელექტრონის ჩათვლით და, შესაბამისად, მესამე პერიოდი, ისევე როგორც მეორე, შეიცავს მხოლოდ 8 ქიმიურ ელემენტს.

მეოთხე პერიოდში მესამე ენერგეტიკული დონე აღარ არის გარეგანი, შესაბამისად ივსება 18-მდე ელექტრონი, მათ შორის. მე-4 პერიოდის პირველი ორი ელემენტისთვის (K, Ca) ივსება გარე ენერგიის დონე. ასე რომ, კალიუმისთვის მასში მიდის ერთი ელექტრონი, ხოლო კალციუმისთვის - 2. შემდეგ, სკანდიუმიდან (Sc) თუთიამდე (Zn) ელემენტებისთვის, მესამე ენერგეტიკული დონე ივსება, ხოლო გარეზე რჩება 2 ელექტრონი. თუთიის შემდეგ გალიუმთან ერთად (Ga), მეოთხე ენერგეტიკული დონე კვლავ ივსება 8 ელექტრონამდე კრიპტონში (Kr).

ზოგადად, ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა თითოეულ ენერგეტიკულ დონეზე განისაზღვრება ფორმულით 2n2, სადაც n არის დონის რაოდენობა. ასე რომ, თუ დონე არის მეორე, მაშინ 2 * 2 2 = 8, და თუ მე -3, მაშინ 2 * 3 2 = 18.

ყველაზე მაღალი ენერგიის მქონე ელექტრონები განსაზღვრავენ ატომების ქიმიურ თვისებებს და უწოდებენ ვალენტობას. ძირითად ქვეჯგუფებში გარე დონის ელექტრონები ვალენტურია და მათი რიცხვი განისაზღვრება ჯგუფის ნომრით. ამიტომ ერთი ქვეჯგუფის ელემენტების თვისებები მსგავსია.

ატომების თვისებები დამოკიდებულია ვალენტური ელექტრონების რაოდენობაზე. ლითონებს აქვთ რამდენიმე მათგანი, ხოლო არამეტალებს ბევრი აქვთ.

ატომები, რომლებიც თავდაპირველად განუყოფლად ითვლებოდა, რთული სისტემებია.

ატომი შედგება ბირთვისა და ელექტრონული გარსისგან

ელექტრონული გარსი - ელექტრონების ერთობლიობა, რომლებიც მოძრაობენ ბირთვის გარშემო

ატომების ბირთვები დადებითად დამუხტულია, ისინი შედგება პროტონებისგან (დადებითად დამუხტული ნაწილაკები) p+ და ნეიტრონებისგან (მუხტის გარეშე) არა.

ატომი მთლიანობაში ელექტრული ნეიტრალურია, ელექტრონების რაოდენობა e– უდრის პროტონების რაოდენობას p+, ტოლია ელემენტის რიგითი რიცხვის პერიოდულ სისტემაში.

ნახატზე ნაჩვენებია ატომის პლანეტარული მოდელი, რომლის მიხედვითაც ელექტრონები მოძრაობენ სტაციონარული წრიული ორბიტებით. ის ძალიან საილუსტრაციოა, მაგრამ არ ასახავს არსს, რადგან სინამდვილეში მიკროსამყაროს კანონები ემორჩილება კლასიკურ მექანიკას, მაგრამ კვანტურ მექანიკას, რომელიც ითვალისწინებს ელექტრონის ტალღურ თვისებებს.

კვანტური მექანიკის მიხედვით, ატომში ელექტრონი არ მოძრაობს გარკვეული ტრაექტორიების გასწვრივ, მაგრამ შეიძლება იყოს ნებისმიერითუმცა ბირთვული სივრცის ნაწილები ალბათობამისი მდებარეობა ამ სივრცის სხვადასხვა ნაწილში არ არის ერთნაირი.

ბირთვის ირგვლივ სივრცეს, რომელშიც ელექტრონის პოვნის ალბათობა საკმარისად დიდია, ორბიტალი ეწოდება. (არ უნდა აგვერიოს ორბიტაში!) ან ელექტრონული ღრუბელი.

ანუ ელექტრონს არ აქვს „ტრაექტორიის“ ცნება, ელექტრონები არ მოძრაობენ არც წრიულ ორბიტებში და არც სხვა. კვანტური მექანიკის ყველაზე დიდი სირთულე იმაში მდგომარეობს, რომ წარმოდგენაც შეუძლებელია, ჩვენ ყველა მიჩვეული ვართ მაკროკოსმოსის ფენომენებს, რომელიც ემორჩილება კლასიკურ მექანიკას, სადაც ნებისმიერ მოძრავ ნაწილაკს აქვს თავისი ტრაექტორია.

ასე რომ, ელექტრონს აქვს რთული მოძრაობა, ის შეიძლება განთავსდეს სადმე სივრცეში ბირთვთან ახლოს, მაგრამ განსხვავებული ალბათობით. ახლა განვიხილოთ სივრცის ის ნაწილები, სადაც ელექტრონის პოვნის ალბათობა საკმარისად მაღალია - ორბიტალები - მათი ფორმები და ორბიტალების ელექტრონებით შევსების თანმიმდევრობა.

წარმოიდგინეთ სამგანზომილებიანი კოორდინატთა სისტემა, რომლის ცენტრში არის ატომის ბირთვი.

ჯერ ივსება 1s ორბიტალი, ის მდებარეობს ბირთვთან ყველაზე ახლოს და აქვს სფეროს ფორმა.

ნებისმიერი ორბიტალის აღნიშვნა შედგება რიცხვისა და ლათინური ასოსგან. რიცხვი აჩვენებს ენერგიის დონეს, ასო კი ორბიტალის ფორმას.

1s ორბიტალს აქვს ყველაზე დაბალი ენერგია, ხოლო ელექტრონებს ამ ორბიტალში აქვთ ყველაზე დაბალი ენერგია.

ეს ორბიტალი შეიძლება შეიცავდეს არაუმეტეს ორი ელექტრონისა. წყალბადის და ჰელიუმის ატომების ელექტრონები (პირველი ორი ელემენტი) ამ ორბიტალშია.

წყალბადის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 1

ჰელიუმის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2

ზემოწერი აჩვენებს ელექტრონების რაოდენობას ამ ორბიტალში.

შემდეგი ელემენტია ლითიუმი, მას აქვს 3 ელექტრონი, რომელთაგან ორი მდებარეობს 1s ორბიტალებში, მაგრამ სად მდებარეობს მესამე ელექტრონი?

ის იკავებს შემდეგ ყველაზე ენერგიულ ორბიტალს, 2s ორბიტალს. მას ასევე აქვს სფეროს ფორმა, მაგრამ უფრო დიდი რადიუსით (1s ორბიტალი არის 2s ორბიტალის შიგნით).

ამ ორბიტალში ელექტრონებს უფრო მეტი ენერგია აქვთ 1s ორბიტალთან შედარებით, რადგან ისინი განლაგებულია ბირთვიდან უფრო შორს. ამ ორბიტალში ასევე შეიძლება იყოს მაქსიმუმ 2 ელექტრონი.
ლითიუმის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 1
ბერილიუმის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 2

შემდეგ ელემენტს, ბორს, უკვე აქვს 5 ელექტრონი, ხოლო მეხუთე ელექტრონი შეავსებს ორბიტალს, რომელსაც კიდევ უფრო მეტი ენერგია აქვს - 2p ორბიტალი. P-ორბიტალებს აქვთ ჰანტელის ან რვა ფიგურის ფორმა და განლაგებულია ერთმანეთზე პერპენდიკულარული კოორდინატთა ღერძების გასწვრივ.

თითოეულ p-ორბიტალს შეუძლია იტევს არაუმეტეს ორი ელექტრონისა, ასე რომ, სამი p-ორბიტალი იტევს არაუმეტეს ექვს. შემდეგი ექვსი ელემენტის ვალენტური ელექტრონები ავსებენ p-ორბიტალებს, ამიტომ მათ p-ელემენტებად მოიხსენიებენ.

ბორის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 2 2p 1
ნახშირბადის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 2 2p 2
აზოტის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 2 2p 3
ჟანგბადის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 2 2р 4
ფტორის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 2 2p 5
ნეონის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 2 2p 6

გრაფიკულად, ამ ატომების ელექტრონული ფორმულები ნაჩვენებია ქვემოთ:

კვადრატი არის ორბიტალი ან კვანტური უჯრედი, ელექტრონი მითითებულია ისრით, ისრის მიმართულება არის ელექტრონის მოძრაობის განსაკუთრებული მახასიათებელი - სპინი (ის შეიძლება გამარტივდეს როგორც ელექტრონის ბრუნვა მისი ღერძის გარშემო საათის ისრის მიმართულებით და საწინააღმდეგოდ. ). თქვენ უნდა იცოდეთ, რომ არ შეიძლება იყოს ორი ელექტრონი ერთნაირი სპინით ერთსა და იმავე ორბიტალზე (არ შეიძლება ორი ისრის დახატვა იმავე მიმართულებით ერთ კვადრატში!). სწორედ ეს არის ვ. პაულის გამორიცხვის პრინციპი: „ატომში არ შეიძლება იყოს ორი ელექტრონიც კი, რომელშიც ოთხივე კვანტური რიცხვი ერთნაირი იქნება“

არის კიდევ ერთი წესი გუნდის წესი), რომლის გასწვრივ ელექტრონები განლაგებულია იმავე ენერგიის ორბიტალებში, ჯერ სათითაოდ და მხოლოდ მაშინ, როდესაც თითოეული ასეთი ორბიტალი უკვე შეიცავს ერთ ელექტრონს, იწყება ამ ორბიტალების მეორე ელექტრონებით შევსება. როდესაც ორბიტალი დასახლებულია ორი ელექტრონით, ამ ელექტრონებს უწოდებენ დაწყვილებული.

ნეონის ატომს აქვს რვა ელექტრონის დასრულებული გარე დონე (2 s-ელექტრონი + 6 p-ელექტრონი = 8 ელექტრონი მეორე ენერგეტიკულ დონეზე), ეს კონფიგურაცია ენერგეტიკულად ხელსაყრელია და ყველა სხვა ატომები ისწრაფვიან მის მიღებაზე. ამიტომაა, რომ 8 A ჯგუფის ელემენტები - კეთილშობილი აირები - ქიმიურად ასე ინერტულია.

შემდეგი ელემენტია ნატრიუმი, სერიული ნომერი 11, მესამე პერიოდის პირველი ელემენტი, მას აქვს კიდევ ერთი ენერგეტიკული დონე - მესამე. მეთერთმეტე ელექტრონი დაასახლებს მომდევნო უმაღლესი ენერგიის ორბიტალს -3s ორბიტალს.

ნატრიუმის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

შემდეგი, მესამე პერიოდის ელემენტების ორბიტალები ივსება, ჯერ ივსება 3s ქვედონე ორი ელექტრონით, შემდეგ კი 3p ქვედონე ექვსი ელექტრონით (მეორე პერიოდის მსგავსი) კეთილშობილ გაზს არგონს, რომელიც, ნეონის მსგავსად, აქვს დასრულებული რვა ელექტრონიანი გარე დონე. არგონის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია (18 ელექტრონი): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

მეოთხე პერიოდი იწყება ელემენტით კალიუმით (ატომური ნომერი 19), რომლის ბოლო გარე ელექტრონი მდებარეობს 4s ორბიტალში. კალციუმის მე-20 ელექტრონი ასევე ავსებს 4s ორბიტალს.

კალციუმს მოსდევს 10 d-ელემენტების სერია, დაწყებული სკანდიუმით (ატომური ნომერი 21) და დამთავრებული თუთიით (ატომური ნომერი 30). ამ ატომების ელექტრონები ავსებენ 3D ორბიტალებს, რომელთა გარეგნობა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

ასე რომ, მოდით შევაჯამოთ: