СТРОЕНИЕ АТОМА.
ЛЕКЦИЯ №8
СТРОЕНИЕ АТОМА.
План:
1. Общее представление о строении атома.
2. Квантовые числа.
3. Основные правила и принципы строения атома.
ЛЕКЦИЯ №8
СТРОЕНИЕ АТОМА.
Атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов.
Ядро состоит из протонов и нейтронов. Число нейтронов в атоме определяет разница между атомной массой элемента и его порядковым номером.
Размеры протонов, нейтронов и электронов, примерно одинаковы - порядка 10-13 см.
Массу нейтронов и протонов принимают примерно за единицу.
Масса электрона в 1837 раз меньше массы протона и нейтрона.
Сущность любой химической реакции заключается в принятии и отдаче электронов, поэтому химики должны знать природу электрона.
Наука, которая занимается изучением электронов называется квантовой механикой.
Электрон обладает двойственной природой (квантово-волновой), то есть электроны являются и частицей и волной. Электроны находятся в непрерывном движении вокруг ядра, они также способны вращаться и вокруг собственной оси.
Атом представляет собой систему микрочастиц, поведение которых описывается законами квантовой механики.
Энергетическое состояние электрона характеризуется величинами называемыми квантовыми числами.
Всего их четыре:
1) главное квантовое число (n) - характеризует общую энергию электронов или его энергетические уровни. Оно указывает на удаленность энергетического уровня от ядра.
Всего энергетических уровней семь.
Их обозначают арабскими цифрами: 1,2,3,4,5,6,7 или буквами греческого алфавита: K, L, M, N, O, P, Q.
Первый уровень обладает самой низкой энергией, седьмой - самой высокой. Максимальное число электронов на уровне определяется по формуле: 2n2 , где n - номер уровня.
Первый уровень содержит 2 электрона, второй уровень - 8 электронов, третий уровень - 18 электронов, а четвертый уровень - 32 электрона.
2) орбитальное квантовое число (побочное число) (l).
Энергетические уровни делятся на подуровни, а подуровни геометрически изображаются атомными орбиталями, которые могут различаться формами и размерами. Орбитальное квантовое число может принимать все значения от 0 до n - 1.
Подуровни обозначаются буквами: s, p, d, f. Более четырех подуровней на уровне быть не может.
На s - подуровне находятся s - электроны. Они вращаются вокруг ядра по сферической (шарообразной) орбите. s - электронов на s - подуровне не может быть более двух.
p - электроны вращаются вокруг ядра по гантелеобразной орбите (орбите в виде правильной восьмерки). p - электронов на p - подуровне не более шести.
d - электроны вращаются вокруг ядра по двум взаимно-гантелеобразным орбитам. На d - подуровне не может быть более десяти d - электронов.
f - подуровни содержат не более четырнадцати f - электронов. Они вращаются вокруг ядра на трех взаимноперпендикулярных гантелеобразных орбитах.
3) магнитное квантовое число (m) характеризует направление орбиталей (электронных облаков) в пространстве.
Энергетическое состояние электронов, характеризуемое одинаковым значением трех квантовых чисел называется энергетическая ячейка. Графически ячейка изображается в виде клетки.
Принимает магнитное квантовое число значения от - l до + l.
Максимальное число ячеек на уровне определяют по формуле n2 ,где n - номер уровня.
В ячейке максимально может содержаться два электрона.
1 ур. - 2ē - 1 ячейка s - подуровень - 2 ē - 1 ячейка
2 ур. - 8 ē - 4 ячейки p - подуровень - 6 ē - 3 ячейки
3 ур. - 18 ē - 9 ячеек d - подуровень - 10 ē - 5 ячеек
4 ур. - 32 ē - 16 ячеек f - подуровень - 14 ē - 7 ячеек
n = 2 l = 0,1 m = +1, 0, -1
n = 3 l = 0,1,2 m = -2, -1, 0, +1, +2
4) спиновое квантовое число. Оно характеризует вращение электронов вокруг собственной оси. Вращение электронов может происходить по часовой и против часовой стрелки. В одной ячейке могут находиться только электроны с разными спинами.
Для того, чтобы правильно дать характеристику элементу с точки зрения теории строения атома, необходимо знать три закона: