Bir atomun dış enerji seviyesi nedir? Enerji seviyeleri

daha yakın atom çekirdeği atomun elektron kabuğu bulunur, elektronlar çekirdek tarafından ne kadar güçlü çekilir ve çekirdeğe bağlanma enerjileri o kadar büyük olur. Bu nedenle, elektron kabuklarının enerji seviyelerine ve alt seviyelerine göre düzenlenmesini ve elektronların bunlar üzerindeki dağılımını karakterize etmek uygundur. Elektronik enerji seviyelerinin sayısı periyot sayısına eşittir, bu elemanın bulunduğu yer. Enerji seviyelerindeki elektron sayılarının toplamı, elementin sıra sayısına eşittir.

Atomun elektronik yapısı Şekil 1 de gösterilmiştir. 1.9, elektronların enerji seviyeleri ve alt seviyeler üzerindeki dağılımının bir diyagramı şeklinde. Diyagram, karelerle temsil edilen elektronik hücrelerden oluşur. Her hücre, yukarı ve aşağı oklarla gösterilen zıt dönüşlü iki elektronu kabul edebilen bir elektron yörüngesini sembolize eder.

Pirinç. 1.9.

Atomun elektron diyagramı sırayla inşa edilmiştir enerji seviyesi sayısını arttırır. Aynı yönde elektronun enerjisi yükselir ve çekirdekle olan bağlantısının enerjisi azalır. Açıklık için, atom çekirdeğinin diyagramın "en altında" olduğunu hayal edebilirsiniz. Bir elementin atomundaki elektron sayısı, çekirdekteki proton sayısına eşittir, yani. periyodik tablodaki elementin sıra numarası.

İlk enerji seviyesi, sembolü ile gösterilen sadece bir yörüngeden oluşur. s. Bu yörünge hidrojen ve helyumdan gelen elektronlarla doludur. Hidrojenin bir elektronu vardır ve hidrojen tek değerlidir. Helyum zıt spinli iki çift elektrona sahiptir, helyum sıfır değerliliğe sahiptir ve diğer elementlerle bileşik oluşturmaz. Enerji Kimyasal reaksiyon helyum atomunu uyarmak ve elektronu ikinci seviyeye aktarmak için yeterli değil.

İkinci enerji seviyesi, «- alt seviye ve /'den oluşur. Uyarılmamış durumda, berilyum iki çift elektrona sahiptir, ancak önemsiz uyarma enerjisi, berilyumu iki değerli yapan S-alt seviyeye bir elektron aktarmak için yeterlidir.

Benzer şekilde, 2p alt seviyesinin daha fazla doldurulması gerçekleşir. Bileşiklerdeki oksijen iki değerlidir. Oksijen, ikinci seviyedeki elektronları buharlaştırmanın ve üçüncü enerji seviyesine aktarmanın imkansızlığı nedeniyle daha yüksek değerlik göstermez.

Oksijenden farklı olarak, aynı alt grupta oksijenin altında bulunan kükürt, üçüncü seviyedeki elektronları buharlaştırma ve onları S-alt seviyeye taşıma olasılığı nedeniyle bileşiklerinde 2, 4 ve 6 değerleri gösterebilir. Sülfürün diğer değerlik durumlarının da mümkün olduğuna dikkat edin.

S-alt düzeyinin doldurulduğu öğelere "-elementler" denir. Sıra benzer şekilde oluşturulur R- elementler. Elementler s- ve p-alt düzeyler ana alt gruplara dahildir. İkincil alt grupların elemanları ^ -elemanlarıdır (yanlış isim - geçiş elemanları).

Örneğin, alt gruba dahil olan elementlerin oluşması nedeniyle alt grupları elektron sembolleriyle belirtmek uygundur. s "- alt grup (hidrojen, lityum, sodyum vb.) veya // - alt grup (oksijen, kükürt vb.).

Periyodik tablo aşağıdan yukarıya doğru periyot sayıları artacak şekilde yapılırsa ve her elektron hücresine önce bir, sonra iki elektron yerleştirilirse, uzun periyot elde ederiz. periyodik tablo, şekil olarak elektronların enerji seviyeleri ve alt seviyeler üzerindeki dağılımının diyagramına benzer.

Kimyasal reaksiyonlar sırasında elementlerin atomlarına ne olur? Elementlerin özellikleri neye bağlıdır? Bu soruların her ikisine de bir cevap verilebilir: Sebep dış yapının yapısındadır.Makalemizde metallerin ve metal olmayanların elektroniğini ele alacağız ve dış seviyenin yapısı ile özellikler arasındaki ilişkiyi bulacağız. elemanların.

Elektronların özel özellikleri

İki veya daha fazla reaktifin molekülleri arasında bir kimyasal reaksiyonun geçişi sırasında, çekirdekleri değişmeden kalırken atomların elektronik kabuklarının yapısında değişiklikler meydana gelir. İlk olarak, atomun çekirdekten en uzak seviyelerinde bulunan elektronların özelliklerini tanıyalım. Negatif yüklü parçacıklar, çekirdekten ve birbirlerinden belirli bir mesafede katmanlar halinde düzenlenir. Elektron bulmanın en olası olduğu çekirdeğin etrafındaki boşluğa elektron yörüngesi denir. Negatif yüklü elektron bulutunun yaklaşık %90'ı içinde yoğunlaşmıştır. Bir atomdaki elektronun kendisi dualite özelliği sergiler; aynı anda hem parçacık hem de dalga olarak davranabilir.

Bir atomun elektron kabuğunu doldurma kuralları

Parçacıkların bulunduğu enerji seviyelerinin sayısı, elementin bulunduğu periyot sayısına eşittir. Elektronik kompozisyon neyi gösterir? Küçük ve büyük periyotların ana alt gruplarının s- ve p-elemanları için dış enerji seviyesindeki elektron sayısının grup numarasına karşılık geldiği ortaya çıktı. Örneğin, iki katmana sahip birinci gruptaki lityum atomlarının dış kabuğunda bir elektron bulunur. Kükürt atomları, element altıncı grubun ana alt grubunda yer aldığından, son enerji seviyesinde altı elektron içerir. gelir d-elemanları hakkında, o zaman onlar için var sonraki kural: dış negatif parçacıkların sayısı 1'dir (krom ve bakır için) veya 2. Bu, atom çekirdeğinin yükü arttıkça, önce iç d-alt seviyesinin doldurulması ve dış enerji seviyelerinin değişmeden kalmasıyla açıklanır.

Küçük periyotların elementlerinin özellikleri neden değişir?

1, 2, 3 ve 7 numaralı periyotlar küçük olarak kabul edilir. Aktif metallerden soy gazlara kadar değişen nükleer yükler arttıkça elementlerin özelliklerinde düzgün bir değişiklik, elektron sayısındaki kademeli bir artışla açıklanır. dış seviye... Bu tür periyotlardaki ilk elementler, atomları çekirdekten kolayca ayrılabilen sadece bir veya iki elektrona sahip olanlardır. Bu durumda pozitif yüklü bir metal iyonu oluşur.

Amfoterik elementler, örneğin alüminyum veya çinko, dış enerji seviyelerini az sayıda elektronla (çinko için 1, alüminyum için 3) doldurur. Kimyasal reaksiyonun koşullarına bağlı olarak hem metallerin hem de metal olmayanların özelliklerini sergileyebilirler. Küçük periyotların metalik olmayan elementleri, atomlarının dış kabuklarında 4 ila 7 negatif parçacık içerir ve diğer atomların elektronlarını çekerek bir oktete kadar tamamlar. Örneğin, en yüksek elektronegatiflik indeksine sahip metal olmayan florin son katman 7 elektron ve her zaman sadece metallerden değil, aynı zamanda aktif metalik olmayan elementlerden de bir elektron alır: oksijen, klor, azot. Küçük periyotlar ve büyük periyotlar, monatomik molekülleri 8 elektrona kadar dış enerji seviyelerini tamamen tamamlayan soy gazlarla sona erer.

Uzun dönemli atomların yapısının özellikleri

4, 5 ve 6 periyotlu sıralar bile, dış kabukları sadece bir veya iki elektron içeren elementlerden oluşur. Daha önce de söylediğimiz gibi, sondan bir önceki katmanın d- veya f-alt seviyelerini elektronlarla doldururlar. Bunlar genellikle tipik metallerdir. Fiziksel ve Kimyasal özelliklerçok yavaş değişirler. Tek sıralar, aşağıdaki şemaya göre dış enerji seviyelerinin elektronlarla doldurulduğu elementler içerir: metaller - amfoterik element - metal olmayanlar - soy gaz. Tüm küçük dönemlerde tezahürünü zaten gözlemledik. Örneğin, 4. periyodun tek satırında bakır bir metaldir, çinko amfoteriktir, daha sonra galyumdan broma metalik olmayan özelliklerde bir artış olur. Dönem, atomları tam olarak tamamlanmış kripton ile sona erer. elektronik kabuk.

Elementlerin gruplara bölünmesi nasıl açıklanır?

Her grup - ve tablonun kısa biçiminde sekiz tanesi vardır, ayrıca ana ve ikincil olarak adlandırılan alt gruplara ayrılır. Bu sınıflandırma, elektronların elementlerin atomlarının dış enerji seviyesindeki farklı konumlarını yansıtır. Ana alt grupların elementlerinde, örneğin lityum, sodyum, potasyum, rubidyum ve sezyumda, son elektronun s-alt seviyesinde yer aldığı ortaya çıktı. Ana alt grubun (halojenler) 7. grubunun elemanları, p-alt seviyelerini negatif parçacıklarla doldurur.

Krom gibi yan alt grupların temsilcileri için, d-alt seviyesinin elektronlarıyla doldurma tipik olacaktır. Ve ailenin unsurları, sondan bir önceki enerji seviyesinin f-alt seviyesinde negatif yükler biriktirir. Ayrıca, grup numarası, kural olarak, kimyasal bağlar oluşturabilen elektronların sayısıyla çakışır.

Makalemizde, kimyasal elementlerin atomlarının dış enerji seviyelerinin nasıl bir yapıya sahip olduğunu öğrendik ve atomlar arası etkileşimlerdeki rollerini belirledik.

Sayfa 1

Atomlarının dış enerji seviyesi (elektron kabuğu), s - alt seviyesinde iki elektron içerir. Bunda ana alt grubun unsurlarına benzerler. Sondan bir önceki enerji seviyesi 18 elektron içerir.

S2 iyonunun dış enerji seviyesi, mümkün olan maksimum sayıda elektronla (8) doldurulur ve sonuç olarak, S2 iyonu sadece elektron veren fonksiyonlar sergileyebilir: 2 elektron vererek, elemental kükürte oksitlenir. oksidasyon sayısı sıfırdır.

Bir atomun dış enerji seviyesi üç, beş veya yedi elektrondan oluşuyorsa ve atom / J elementlerine aitse, sırayla 1 ila 7 elektrondan vazgeçebilir. Dış katmanı üç elektrondan oluşan atomlar bir, iki ve üç elektron verebilir.

Bir atomun dış enerji seviyesi üç, beş veya yedi elektrondan oluşuyorsa ve atom p elementlerine aitse, sırayla bir ila yedi elektron verebilir. Dış katmanı üç elektrondan oluşan atomlar bir, iki ve üç elektron verebilir.

Dış enerji seviyesi iki s - elektronu içerdiğinden, bu nedenle PA alt grubunun elemanlarına benzerler. Sondan bir önceki enerji seviyesi 18 elektron içerir. Bakır alt grubunda (n - l) d10 alt seviyesi henüz kararlı değilse, çinko alt grubunda oldukça kararlıdır ve çinko alt grubunun elementlerinin d - elektronları kimyasal bağlara katılmaz.

Dış enerji seviyesini tamamlamak için klor atomunun bir elektronu yoktur.

Oksijen atomu, dış enerji seviyesini tamamlamak için iki elektrondan yoksundur. Bununla birlikte, oksijen ile florin, OF2'nin kombinasyonunda, ortak elektron çiftleri, daha elektronegatif bir element olarak florin yönünde eğilimlidir.

Oksijen, dış enerji seviyesini tamamlamak için iki elektrondan yoksundur.

Argon atomunda dış enerji seviyesi tamamlanmıştır.

Dış enerji seviyesinin elektronik yapısına göre, elemanlar iki alt gruba ayrılır: VA - N, P, As, Sb, Bi - ametaller ve VB - V, Nb, Ta - metaller. VA alt grubunda oksidasyon durumundaki 5 atom ve iyonların yarıçapları sistematik olarak azottan bizmut'a yükselir. Sonuç olarak, ön-dış katmanın yapısındaki farklılık, elemanların özellikleri üzerinde çok az etkiye sahiptir ve bunlar bir alt grup olarak kabul edilebilir.

Dış enerji seviyesinin yapısındaki benzerlik (Tablo 5), elementlerin ve bunların bileşiklerinin özelliklerine yansır. Bunun nedeni oksijen atomunda eşleşmemiş elektronlar en fazla sekiz elektronun bulunabileceği ikinci katmanın p-orbitalleri üzerindedir.

Malyugin 14. Dış ve iç enerji seviyeleri. Enerji seviyesinin tamamlanması.

Atomların elektron kabuğunun yapısı hakkında zaten bildiklerimizi kısaca hatırlayalım:

ü atomun enerji seviyesi sayısı = elementin bulunduğu periyot sayısı;

ü Her bir enerji seviyesinin maksimum kapasitesi 2n2 formülü ile hesaplanır

ü dış enerji kabuğu, 1 periyodun elemanları için 2'den fazla elektron, diğer periyotların elemanları için 8'den fazla elektron içeremez.

Küçük periyotların elemanları için enerji seviyesi doldurma şemasının analizine bir kez daha dönelim:

Tablo 1: Dolum Enerji Seviyeleri

küçük periyotların elemanları için

Tabloyu analiz edin 1. Son enerji seviyesindeki elektron sayısını ve kimyasal elementin bulunduğu grup sayısını karşılaştırın.

bunu fark ettin mi atomların dış enerji seviyesindeki elektron sayısı grup numarası ile çakışır., elemanın bulunduğu yer (istisna helyumdur)?

!!! Bu kural doğrudur bir tek elemanlar için ana alt gruplar.

Her sistem dönemi inert bir elemanla biter(helyum He, neon Ne, argon Ar). Bu elementlerin dış enerji seviyesi, mümkün olan maksimum elektron sayısını içerir: helyum -2, diğer elementler - 8. Bunlar, ana alt grubun VIII grubunun elementleridir. İnert bir gazın enerji seviyesinin yapısına benzer bir enerji seviyesine denir. Tamamlandı... Bu, her element için enerji seviyesinin bir tür nihai gücüdür. Periyodik tablo... moleküller basit maddeler- inert gazlar bir atomdan oluşur ve kimyasal olarak inerttir, yani pratik olarak kimyasal reaksiyonlara girmezler.

PSCE elemanlarının geri kalanı için, enerji seviyesi, inert elemanın enerji seviyesinden farklıdır, bu seviyelere denir. bitmemiş... Bu elementlerin atomları, elektron vererek veya kabul ederek dış enerji seviyesini tamamlama eğilimindedir.

Otokontrol için sorular

1. Hangi enerji düzeyine dış denir?

2. Hangi enerji düzeyine içsel denir?

3. Hangi enerji seviyesine tam denir?

4. Hangi grup ve alt gruptaki elementlerin enerji düzeyi tamamlanmıştır?

5. Ana alt grupların elementlerinin dış enerji seviyesindeki elektron sayısı nedir?

6. Bir ana alt grubun elemanlarının elektronik seviyesinin yapısındaki benzerlikler nelerdir?

7. Dış seviyede kaç elektron a) IIA grubu;

b) IVA grubu; c) VII A grubu

Cevabı Görüntüle

1. Son

2. Sonuncusu dışındaki herkes

3. Maksimum sayıda elektron içeren. Ve ayrıca ilk periyot için 8 elektron içeriyorsa dış seviye - 2 elektron.

4. VIIIA grubunun elemanları (inert elemanlar)

5. Elemanın bulunduğu grubun numarası

6. Ana alt grupların dış enerji seviyesindeki tüm elemanları, grup numarası kadar elektron içerir.

7. a) dış seviyedeki IIA grubunun elemanları 2 elektrona sahiptir; b) IVA - 4 elektron grubunun elemanları; c) VII A - 7 elektron grubunun elemanları.

Kendi kendine yardım ödevleri

1. Öğeyi şu şekilde tanımlayın: aşağıdaki işaretler: a) dışta 2 elektronik seviyesi vardır - 3 elektron; b) dışta 3 elektronik seviyeye sahiptir - 5 elektron. Elektronların bu atomların enerji seviyelerine göre dağılımını yazın.

2. Hangi iki atom aynı sayıda dolu enerji seviyesine sahiptir?

Cevabı Görüntüle:

1. a) "Koordinatları" ayarlayın kimyasal element: 2 elektronik seviye - II periyodu; Dış seviyede 3 elektron - III A grubu. Bu bor 5B. Elektronların enerji seviyelerine göre dağılımının şeması: 2-, 3-

b) III periyodu, VА grubu, fosfor elementi 15Р. Elektronların enerji seviyelerine göre dağılımının şeması: 2-, 8-, 5-

2.d) sodyum ve klor.

Açıklama: a) sodyum: +11 )2)8 ) 1 (dolu 2) ← → hidrojen: +1) 1

b) helyum: +2 )2 (dolu 1) ← → hidrojen: hidrojen: +1) 1

c) helyum: +2 )2 (dolu 1) ← → neon: +10 )2)8 (2 ile dolu)

*G) sodyum: +11 )2)8 ) 1 (dolu 2) ← → klor: +17 )2)8 ) 7 (dolu 2)

4. On. Elektron sayısı = sıra

5 c) arsenik ve fosfor. Aynı numara elektronların bir alt grupta yer alan atomları vardır.

Açıklamalar:

a) sodyum ve magnezyum (farklı gruplarda); b) kalsiyum ve çinko (aynı grupta fakat farklı alt gruplarda); * c) arsenik ve fosfor (bir, ana, alt grupta); d) oksijen ve flor (farklı gruplarda).

7.d) dış seviyedeki elektron sayısı

8.b) enerji seviyelerinin sayısı

9.a) lityum (II döneminin IA grubundadır)

10.c) silikon (IVA grubu, III dönemi)

11.b) bor (2 seviye - IIdönem, dış seviyede 3 elektron - IIIAgrup)

2. Çekirdeklerin yapısı ve atomların elektron kabukları

2.6. Enerji seviyeleri ve alt seviyeleri

Çoğu önemli özellik bir atomdaki elektronun durumu, kuantum mekaniği yasalarına göre sürekli değişmeyen, ancak sıçramaya benzer bir şekilde, yani bir elektronun enerjisidir. sadece iyi tanımlanmış değerler alabilir. Böylece, bir atomda bir dizi enerji seviyesinin varlığından bahsedebiliriz.

Enerji seviyesi- yakın enerji değerlerine sahip bir dizi AO.

Enerji seviyeleri kullanılarak numaralandırılmıştır asal kuantum sayısı n hangi sadece tamsayı kabul edebilir pozitif değerler(n = 1, 2, 3, ...). n'nin değeri ne kadar büyük olursa, elektronun enerjisi ve verilen enerji seviyesi o kadar yüksek olur. Her atom, bazıları atomun temel durumunda elektronlarla doldurulan ve bazıları olmayan (bu enerji düzeyleri atomun uyarılmış durumunda doldurulan) sonsuz sayıda enerji düzeyi içerir.

elektronik katman- belirli bir enerji seviyesinde bir dizi elektron.

Başka bir deyişle, bir elektron katmanı, elektronları içeren bir enerji seviyesidir.

Elektronik katmanlar kümesi, atomun elektron kabuğunu oluşturur.

Bir ve aynı elektron katmanının sınırları içinde, elektronlar enerji bakımından biraz farklılık gösterebilir, bununla bağlantılı olarak şöyle denilir: enerji seviyeleri enerji alt seviyelerine ayrılır(alt katmanlar). Belirli bir enerji seviyesinin bölündüğü alt seviyelerin sayısı, enerji seviyesinin ana kuantum sayısının sayısına eşittir:

N (emme) = n (seviye). (2.4)

Alt seviyeler, sayılar ve harfler kullanılarak gösterilir: sayı, enerji seviyesinin (elektronik katman) sayısına karşılık gelir, harf, alt seviyeleri oluşturan AO'nun doğasına karşılık gelir (s -, p -, d -, f -) , örneğin: 2p -alt düzey (2p -AO, 2p -elektron).

Böylece, birinci enerji seviyesi (Şekil 2.5) bir alt seviyeden (1s), ikincisi ikiden (2s ve 2p), üçüncüsü (3s, 3p ve 3d), dördün dördüncüsünden (4s, 4p, 4d ve 4f), vb. Her alt düzey belirli sayıda AO içerir:

N (AO) = n 2. (2.5)

Pirinç. 2.5. İlk üç elektronik katman için enerji seviyeleri ve alt seviyelerin şeması

1. S-tipi AO'lar tüm enerji seviyelerinde mevcuttur, p-tipi AO'lar ikinci enerji seviyesinden başlayarak, d-tipi - üçüncüden, f-tipi - dördüncü enerji seviyesinden başlar, vb.

2. Belirli bir enerji seviyesinde bir s -, üç p -, beş d -, yedi f - yörüngesi olabilir.

3. Asal kuantum sayısı ne kadar büyükse, daha fazla boyut JSC.

Bir AO üzerinde ikiden fazla elektron bulunamayacağı için, belirli bir enerji seviyesindeki toplam (maksimum) elektron sayısı 2 katıdır. daha fazla sayı AO ve eşit:

N (e) = 2n 2. (2.6)

Böylece, belirli bir enerji seviyesinde maksimum 2 s-tipi elektron, 6 p-tipi elektron ve 10 d-tipi elektron olabilir. Toplamda, ilk enerji seviyesinde, maksimum elektron sayısı 2, ikinci - 8 (2s tipi ve 6p tipi), üçüncü - 18 (2s tipi, 6p tipi ve 10d tipi) . Bu sonuçları tablo halinde özetlemek uygun olacaktır. 2.2.

Tablo 2.2

Ana kuantum sayısı, e sayısı arasındaki bağlantı