Електронна конфігурація, або спосіб розподілу електронів в атомі

Атом і його будова

Окремими частинами, з яких складається речовина, є атоми. Усе, що нас оточує, це атоми. Елемент є сумою своїх атомів – залізо складається з атомів заліза, мідь складається з атомів міді тощо. Тож із чого складається атом? Більшість із нас знають відповідь: позитивно заряджені протони, негативно заряджені електрони та нейтрони без жодного заряду. Це правильна відповідь? Абсолютно, але якщо ми поглянемо на атом так, як це робить хімік, ми відповідаємо, що атом складається з двох основних елементів: ядра та навколишньої електронної хмари.

Атомне ядро

Ядро атома є його центром і стає його частиною. Він складається з протонів (позитивно заряджених) і нейтронів (електрично нейтральних). Це не неподільні компоненти. І протони, і нейтрони мають внутрішню структуру – вони складаються з менших частинок, які називаються кварками. Протон складається з двох верхніх кварків і однієї нижньої кварки. Протейтрон має у своїй структурі один верхній кварк і два нижніх кварка.

Електронна хмара

Атом не має чітко вираженого краю – це пов’язано з наявністю електронної хмари. Електронна хмара – це область найбільшої ймовірності присутності електрона (важливо: шлях, по якому рухається електрон, не може бути чітко визначений. Можна лише завантажити ймовірність знаходження його в різному просторі). Електронна хмара складається з електронів, які обертаються навколо атомного ядра. Безпосередньо біля ядра щільність електронної хмари найвища, тоді як чим далі від ядра, тим більше розсіяна хмара.

Квантовий опис атома

Стан кожного електрона в атомі описується хвильовими функціями. Хвильові функції є математичним рішенням рівня Шредінгера. У своєму варіанті це рівень можна розв’язати, якщо ввести кілька основних умов. З цієї причини використані квантові числа. Нижче коротко описано квантові числа, які однозначно описують квантовий стан кожного електрона в даному атомі:

• головне квантове число n :

відповідає за енергію електрона. Має значення наступних натуральних чисел. Він може коливатися від 1 до нескінченності. На практиці це не так і збільшується n коливається від 1 до 7. Рівні з однаковим головним квантовим числом пишеться електронною мовою.

• азимутальне квантове число l :

точніше значення енергії. Значення азимутального квантового числа робить подоболонку даної атомної оболонки. Від значення цього числа залежить також форма атомних орбіталей. Азимутальне квантове число має значення від нуля до ( n -1).

• магнітне квантове число m :

значення магнітного квантового числа залежить від азимутального квантового числа. Магнітне квантове число m має значення від – l до l (включаючи 0). Завдяки знанню магнітного квантового числа настають взаємні положення орбіталей у просторі, що дає інформацію про кількість орбіталей на даній підрівні.

• спинове квантове число:

рухаючись навколо атомного ядра, електроні рухаються й навколо власної осі. Цей рух називається спином, і з ним пов’язане спинове квантове число. Він має лише два значення: + ½ і – ½. Кожна атомна орбіталь може надрукувати два електрони з різними значеннями спинного квантового числа. Описуючи квантові числа, неможливо назвати один із фундаментальних законів хімії, а саме принцип виключення Паулі . слідом до цього принципу атом не може виділити два електронів з однаковими квантовими числами. Електрони в атомі повинні відрізнятися, хоча значення одного квантового числа.

Електронні насіння та подоболочки

Атомне ядро ​​оточене електронну хмару, в якій з певною ймовірністю може знаходитися електрон. Ці електроні розміщені на відповідних електронних записах. Простіше кажучи, електронні повідомлення є рівнями з однаковим головним квантовим числом n . Найбільш віддалена від атомного ядра пишеться валентною – електрони, які обертаються навколо цієї рослини, називаються валентними електронами (вони створюють хімічні зв’язки між атомами різних елементів або атомами одного елемента). Кожна електронна шкіра позначена буквою. Отже, для n = 1 літера K, для n = 2 літера L тощо (для n від 1 до 7 літрів: K до Q). Шкіра з електронних оболонок в атомі складається з підоболонок. Підоболонки починаються азимутальними квантовими числами l . На підоболонках знайдено електрони, які мають точно визначені однакові значення енергії. Підоболонки також мають певну «ємність» — вони можуть Replo 2*(2* l +1), де l — азимутальне квантове число. Підоболонки також мають свої буквені позначення: s, p, d, f, g, h тощо.

Електронна конфігурація

Для правильного визначення електронної конфігурації в атомі необхідно знати порядок енергетичних рівнів (порядок окремих подоболонок і оболонок для зростання значення енергії). Конфігурація — це лише призначення окремих електронів енергетичним рівнем. Існує два енергетичні стани атома: основний стан і збуджений стан . Ми спостерігаємо основний стан, коли електронні розподіляються по окремих орбіталях відповідно до правил розширення. Тоді він має найменшу енергію. Якщо атом отримує певну кількість енергії, то електрон може бути переведений з орбіти з меншою енергією на вільну орбіталь з більшою енергією – тоді мова йде про збудований стан атома. Таким чином, щоб знайти правильну електронну конфігурацію атома в основному стані, окремі орбіти повинні бути заповнені відповідно до збільшення енергії, дотримуючись принципу виключення Паулі. потім до цих принципів створюється така звана нотація повної конфігурації, яка містить номери після наступних оболонок, літерні позначення після наступних підоболонок і позначення кількості електронів на конкретних орбіталях. Скорочене визначення електронної конфігурації спочатку містить ядро ​​у вигляді конфігурації благородного газу , яке доповнюється іншими електронами.