Строение электронной оболочки: ЕГЭ по химии
Содержание
Все многообразие химических элементов окружающих нас определяется строением электронной оболочки, окружающей ядро, которое, как правило, при реакциях инертно. Рассматривая строение электронной оболочки атома необходимо понимать концепцию корпускулярно-волнового дуализма свойственной этим частицам.
Ведя себя как волна электрон сравним с электронным облаком распределённым в пространстве. Такие облака, перекрываясь и взаимодействуя образуют внутренний и внешний слой атома.
Электронные слои атома образуются совокупностью орбиталей — пространственной около-ядерной областью, где нахождение электрона наиболее вероятно. Орбиталь может вместить только одну электронную пару с равным энергетическим потенциалом.
Определенным видам орбиталей в химии, имеющим разнообразные формы соответствуют латинские буквы: s,p,d,f.
Число энергетических уровней
Каждая орбиталь характеризуется определённым энергетическим потенциалом. Энергетический уровень атома это совокупность орбитальных равно-заряженных оболочек.
Принято обозначение энергетических уровней в химии цифрами или буквами латинского алфавита (K, L, M, и так далее) и обозначают главные энергетические уровни, или «основные уровни». Энерго-уровень K ближе всего к ядру и имеет меньше энергии, чем L, который находится дальше от ядра.
Как определить количество электронов на энергетическом уровне? Согласное формуле N=2n2 максимального количества электронов на уровнях равно:
- К-уровень содержит максимально 2электрона
- L-уровень —8
- M-уровень —18. Вот сколько электронов может быть на 3 уровне.
- N-уровень — 32
Подуровни (s, p, d, f): каждый основной энерго-уровень состоит из подуровней, которые имеют форму s, p, d и f.
s-подуровень может содержать максимум 2 частицы.
- p-подуровень 6.
- d-подуровень 10.
- f-подуровень 14.
Электроны: находятся в электронных оболочках и подуровнях и могут быть представлены в форме электронных конфигураций. Например, конфигурация кислорода (O) — 1s² 2s² 2p⁴, что означает, что у него есть 2 электрона в 1s-подуровне, 2 в 2s-подуровне и 4 в 2p-подуровне.
Принцип заполнения подуровней
Подуровни заполняются в соответствии с принципом заполнения, который утверждает, что электроны сначала заполняют подуровни с низшей энергией. Каждый подуровень должен быть полностью заполнен, прежде чем начнется заполнение следующего.
Электрон-волны в атомной структуре распределяются в электрон-оболочках и в энерго-подуровнях для обеспечения наименьшей энергии атом-системы. Эта организация помогает понять химические свойства и реактивность веществ.
Принцип работы с периодическим законом
- Знание номера группы предоставляет информацию о количестве частиц на внешнем энерго-уровне у элемента главной подгруппы.
- Номер периода, в котором находится элемент определяет количество имеющихся у него энерго-уровней.
- Химическое свойство элементов определяется не всей электронно-совокупностью, а лишь частицами с наибольшим энергетическим потенциалом. Их количество определяет валентность элемента — способность создавать устойчивые связи с другими веществами. Валентность определяет отношение вещества к металлам или неметаллам и совокупные химические характеристики.
- С нарастанием элементных порядковых номеров числа валентных корпускул подвержены периодическому повторению, обуславливающие периодическую трансформацию химических характеристик вещества и его комплексов с другими.
Принцип Паули
Принцип Паули — это фундаментальное правило квантовой механики, которое устанавливает, что в атоме не может существовать два электрон-частицы с одинаковым квантовым состоянием. Принцип назван в честь физика Вольфганга Паули, который сформулировал его в 1925 году.
Суть принципа Паули заключается в следующем:
- Уникальность квантовых состояний: ни один электрон-частица не может находиться в одинаковом квантовом состоянии (такие параметры как набор квантовых чисел).
- Принцип заполнения энергетических уровней: энерго-уровни и под-уровни заполняются поочередно и последовательно, начиная с наименьших энерго-уровней энергии, и каждое квантовое состояние может быть занято не более чем двумя электрон-частицами различного спина (противоположные направления магнитного момента).
Благодаря этому принципу, электроны-частицы распределены по энерго-уровням и под-уровням таким образом, что минимизируется энергия системы и обеспечивается стабильность атомной структуры.
Принцип Паули играет ключевую роль в формировании строения электронных оболочек атомов и объясняет множество явлений: периодического закона и химико-физических свойств веществ.
Занимайтесь на курсах ЕГЭ и ОГЭ в паре TwoStu и получите максимум баллов на экзамене:
