Електронна конфігурація атомів і іонів, будова електронних оболонок атомів, розподіл електронів по енергетичним рівням, електронні формули алюмінію, хлору, сірки, кальцію

У хімії є дуже захоплюючий, але складний розділ – електронна конфігурація атомів і іонів.

Молекулу будь-якого з елементів таблиці Менделєєва можна вивчити з точки зору фізики і хімії.

Чудовий молекулярний світ на атомному рівні відрізняється від звичного. Розберемо докладно, як утворюється електронна формула елементів.

Будова «електронних» оболонок атомів

Для кращого розуміння електронних оточуючих ядро оболонок, потрібно знати про іоні – частинці, в основі якої, крім електронів, присутні так звані протони.

Якщо число протонів більше числа електронів, то такий атом називається катіоном (позитивний заряд). В іншому випадку атом називається аніоном (заряд негативний).

Кожен з електронів займає свій власний рівень щодо ядра.

Конфігурація електронів для окремо взятого атома може будуватися в порядку атомних чисел. В якості початкового елемента вибирається водень, а далі триває додавання одного протона до ядра згідно з подсхемой і місцем у періодичній таблиці, поки не опишутся всі хімічні елементи.

Така процедура називається принципом Aufbau (Ауфбау). Назва принципу походить від німецького слова і перекладається «побудувати».

Можна зробити висновок, що поява іонів пов’язано з моментом, коли атоми набувають або втрачають заряди. Катіон (позитивно заряджений іон) утворюється, коли один або кілька зарядів видаляються з «батьківського атома».

Розподіл електронних зарядів за рівнями

Як вже говорилося вище, молекула будь-якого елемента періодичної таблиці – це своєрідний мікрокосмос, де в різні сторони (спини) рухаються заряджені частинки (лептон). По-англійськи spin означає «обертання». Їх полуцелые «спини» були описані Вольфгангом Паулі в 1925 році.

Всього принципів побудови графічних схем розподільних існує три:

  1. Принцип обмежень, який сформований швейцарським фізиком Ст. Паулі. На одному електронному рівні ядра може бути два лептона з різним напрямком обертання (якщо один обертається проти стрілки годин, інший — за годинниковою). Досліди в адронному колайдері довели цей факт.
  2. Другий будівельний принцип говорить, що лептони прагнуть зайняти рівні в міру зростання енергетичного запасу.
  3. Третій свідчить, що будь-електрон «любить тільки себе і погано переносить «сусідів» по орбіталі. Іншими словами, спочатку електрони займають вільні клітини (у графічному виконанні формули), а вже по другому колу займають вільні місця.

Тепер розглянемо склад «квартир» для лептонів. Залежно від рівня і енергії, орбітальні місця можна розділити на чотири форми:

  1. Ес (s) має форму кола і здатний на одному рівні вмістити лише два заряду ядра.
  2. Пі (p) готовий надати три «місця» для шести лептонів.
  3. Де (d) надає п’ять місць – 10 заряджених частинок.
  4. Еф (f) найщедріший на «місця», їх число дорівнює семи – відповідно 14 парних частинок.

Електронні формули хімічних елементів

Тут наводиться таблиця-підказка для деяких хімічних елементів.

Тепер, керуючись даними таблиці, розберемо електронні записи елементів на прикладі «аргону» (Ar).

У таблиці Менделєєва його номер — вісімнадцять. Керуючись описаним вище, вираховуємо кількість частинок (всього їх 18).

Ще до побудови електронно-графічну формули Аргону, згадаймо, як формуються орбіталі і будуються осередку:

Починаємо розподіляти електрони Ar:

  1. a) оскільки аргон знаходиться в третьому періоді, то у нього три підрівня. Дивимося в підручник хімії і знаходимо, що це p-елемент;
  2. b) запишемо формулу: 1 s 2 s 2 p 3 s, 3 p;
  3. c) тепер малюємо орбітальні клітинки і заповнюємо їх.

Графічне зображення формули аргону

Важливо знати: непарні заряди у зовнішніх орбіталях, називаються валентними зарядами, відповідають за більшість хімічних і фізичних проявів елементів.

Висновок

Щоб трохи відсторониться від наукових теорій, варто пофантазувати. Уявіть атомне ядро і навколишні його заряди всесвіту. Ядро – це сонце, а заряди — планети. Формула наочно описує становище подібних «планет» у космосі (атомного речовини). Щоб перейти з одного рівня на інший, потрібно велика енергія.

У квантовій фізиці деякі фахівці висунули теорію про те, що при втручання в структуру атома можна зробити об’єкт невидимим. Адже якщо подумати, то фотон (найдрібніша частинка світла) може не вступати в зв’язок з електронами атома і, не зустрічаючи опору, долати об’єкт.

Вражає? Хімічна формула елемента дуже важлива для фізики. Завдяки праці Менделєєву і його таблиці, нам стали доступні сучасні технології. Хімічні формули і експерименти нудні і складні, хочеться вірити, що ця стаття зробила їх більш зрозумілими.