Atom düzeyinde, dünya kuantum mekaniğinin ilkelerine göre çalışır. Atomun yapısı hakkındaki temel bilgilerin bilgisi, gerçekliğimizin doğru bir şekilde anlaşılması için gereklidir ve kimya dünyası ve bağımlılıkları hakkında daha fazla bilgi edinmenin temelidir.
Maddeyi oluşturan bireysel parçacıklar atomlardır. Bizi çevreleyen her şey atomlardır. Elementler atomlarının toplamıdır – demir demir atomlarından yapılır, bakır bakır atomlarından yapılır, vb. Peki bir atom nelerden oluşur? Çoğumuz cevabı biliyoruz: pozitif yüklü protonlar, negatif yüklü elektronlar ve yüksüz nötronlar. Bu doğru cevap mı? Kesinlikle, ama bir atoma bir kimyager gibi bakarsak, atomun iki temel elementten oluştuğunu söyleriz: çekirdek ve etrafındaki elektron bulutu.
Atomun çekirdeği onun merkezidir ve en önemli parçasını oluşturur. Protonlardan (pozitif yüklü) ve nötronlardan (elektriksel olarak nötr) oluşur. Bunlar bölünemez bileşenler değildir. Hem protonların hem de nötronların bir iç yapısı vardır - kuark adı verilen daha küçük parçacıklardan oluşurlar. Bir proton iki üst ve bir alt kuarktan oluşur. Ancak bir nötronun yapısında bir üst kuark ve iki alt kuark bulunur.
Bir atomun açıkça tanımlanmış bir kenarı yoktur - bunun nedeni bir elektron bulutunun varlığıdır. Bir elektron bulutu, bir elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu alandır (önemli: elektronun hareket ettiği yol net olarak belirlenemez. Sadece uzayda farklı alanlarda bulunma olasılığını belirlemek mümkündür). Bir elektron bulutu, bir atom çekirdeği etrafında dönen elektronlardan oluşur. Çekirdeğin hemen yanında elektron bulutunun yoğunluğu en yüksektir, çekirdekten uzaklaştıkça bulut daha dağınıktır.
Bir atomdaki her elektronun durumu dalga fonksiyonları ile tanımlanır. Dalga fonksiyonları, Schrödinger denkleminin matematiksel bir çözümüdür. Buna karşılık, birkaç temel koşul tanıtılırsa bu denklem çözülebilir. Bu nedenle kuantum sayıları kullanılmıştır. Belirli bir atomdaki her elektronun kuantum durumunu benzersiz şekilde tanımlayan kuantum sayıları aşağıda kısaca karakterize edilir:
elektronun enerjisinden sorumludur. Ardışık doğal sayıların değerlerine sahiptir. 1'den sonsuza kadar değişebilir. Pratikte durum böyle değildir ve çoğu zaman n 1 ile 7 arasındadır. Aynı temel kuantum sayısına sahip seviyelere elektron kabuğu denir.
enerjileri daha kesin olarak tanımlar. Azimut kuantum sayısının değeri, belirli bir atom kabuğunun alt kabuğunu belirler. Atomik orbitallerin şekli de bu sayının değerine bağlıdır. Azimut kuantum sayısı sıfırdan ( n -1)'e kadar değerlere sahiptir.
bir manyetik kuantum sayısının değeri, azimut kuantum sayısına bağlıdır. Manyetik kuantum sayısı m , – l ile l (0 dahil) arasında değerlere sahiptir. Manyetik kuantum sayısı bilgisi sayesinde, orbitallerin uzaydaki karşılıklı konumları belirlenir ve bu da belirli bir alt seviyedeki orbital sayısı hakkında bilgi verir.
elektronlar atom çekirdeği etrafında hareket ederken kendi eksenleri etrafında da hareket ederler. Bu harekete spin denir ve spin kuantum sayısı onunla ilişkilidir. Yalnızca iki değeri vardır: + ½ ve - ½. Her atomik orbital, spin kuantum sayısının farklı değerine sahip iki elektron içerebilir. Kuantum sayılarını tanımlarken kimyanın temel yasalarından biri olan Pauli dışlama ilkesinden bahsetmemek mümkün değil. Bu prensibe göre, bir atom aynı kuantum sayılarına sahip iki elektron içeremez. Atomdaki elektronlar, en az bir kuantum sayısı değerinde farklılık göstermelidir. 
Atom çekirdeği, belirli bir olasılıkla bir elektronun bulunabileceği bir elektron bulutu ile çevrilidir. Bu elektronlar uygun elektron kabukları üzerinde düzenlenmiştir. Basitçe söylemek gerekirse, elektron kabukları aynı temel kuantum sayısı n olan seviyelerdir. Atom çekirdeğinden en uzaktaki kabuğa değerlik kabuğu denir - bu kabuk üzerinde dönen elektronlara değerlik elektronları denir (farklı elementlerin atomları veya aynı elementin atomları arasında kimyasal bağlar oluştururlar). Her elektron kabuğu bir harfle tanımlanır. Yani, n = 1 için harf K'dir, n = 2 için harf L'dir, vb (n 1'den 7'ye kadar harfler: K'den Q'ya). Bir atomdaki elektron kabuklarının her biri alt kabuklardan oluşur. Alt kabuklar , azimut kuantum sayıları l ile tanımlanır. Alt kabuklarda, kesin olarak tanımlanmış, eşit enerji değerlerine sahip elektronlar vardır. Alt kabukların da belirli bir 'kapasitesi' vardır - 2*(2* l +1) içerebilirler, burada l azimut kuantum sayısıdır. Alt kabukların da harf adları vardır: s, p, d, f, g, h, vb.
Bir atomdaki elektron konfigürasyonunun doğru belirlenmesi için, enerji seviyelerinin sırasını bilmek gerekir (artan enerji değerine göre bireysel alt kabukların ve kabukların sırası). Konfigürasyon sadece bireysel elektronların enerji seviyelerine atanmasıdır. Bir atomun iki enerji durumu vardır: temel durum ve uyarılmış durum . Elektronlar, genişleme kurallarına göre bireysel yörüngelere dağıldığında temel durumu gözlemleriz. Daha sonra en düşük enerjiye sahiptir. Atom belirli bir miktarda enerji alırsa, elektron düşük enerjili yörüngeden serbest yüksek enerjili yörüngeye aktarılabilir - o zaman atomun uyarılmış durumundan bahsediyoruz. Bu nedenle, temel durumdaki bir atomun doğru elektron konfigürasyonunu bulmak için, Pauli dışlama ilkesini göz önünde bulundurarak, artan enerjiye göre bireysel orbitaller doldurulmalıdır. Bu ilkelere göre, ardışık kabukların sayısını, ardışık alt kabukların harf gösterimlerini ve belirli yörüngelerdeki elektronların sayısının bir gösterimini içeren tam konfigürasyon gösterimi oluşturulur. Kısaltılmış elektron konfigürasyon gösterimi , başlangıçta, kalan elektronlarla tamamlanan bir soy gazın elektronik konfigürasyonu biçiminde çekirdeği içerir.
PCC Group’ta yerinizi bulun. Teklifimiz hakkında bilgi edinin ve bizimle gelişmeye devam edin.
Tüm derslerin öğrencileri ve mezunları için ücretsiz yaz stajı.
