Состав и строение электронной оболочки атома.

Электронная оболочка это - часть атома, определяющая его размеры, но практически не влияющая на массу атома.

Электронная оболочка состоит из электронов.

Электрон это - элементарная частица, имеющая наименьший отрицательный заряд (-1) и массу в 2000 раз меньше массы протона. Поскольку масса электрона настолько мала, то массой электронной оболочки в целом пренебрегают.

Число электронов в атоме равно числу протонов в его ядре. Протоны имеют наименьший положительный заряд (условно равный +1), а так как атом в целом имеет нулевой заряд, число электронов в атоме всегда равно числу протонов и соответствует порядковому номеру элемента в ПСЭ.

Состояние электронов в атоме особое, оно описывается квантовой механикой (специальным разделом физики, изучающим объекты микромира, т.е. сверхмалые объекты, прежде всего электроны).

Считается, что электроны проявляют корпускулярно-волновой дуализм. Т.е. сочетают свойства частицы (корпускулы) и свойства волны, а поэтому законы классической механики к описанию электронов в атоме не вполне применимы.

Современная наука применяет для описания состояния электронов в атоме вероятностный подход. Т.к. электроны двигаются вокруг ядра с большой скоростью, то определить координаты (т.е. местоположение) электронов вблизи ядра или траекторию его движения невозможно. Можно лишь говорить о вероятности его нахождения вблизи атомного ядра.

Область пространства, где пребывание электрона наиболее вероятно называют электронной орбиталью или квантовой ячейкой. На письме она изображается так?.

В пределах одной орбитали может находиться не более двух (один или два) электронов с разными спинами.

Спин – это особое квантово-механическое свойство электрона, отличающее его от другого электрона в пределах одной орбитали. Иногда спин определяют как собственный магнитный момент электрона.

Один электрон в пределах одной электронной орбитали (его еще называют неспаренным электроном) обозначается так-

Два электрона с разными спинами в пределах одной электронной орбитали (их называют спаренными) обозначаются так-

Электроны, находящиеся в пределах одной орбитали (спаренные электроны) наиболее близки энергетически, т.е. запасы их энергии отличается незначительно. Но в атоме не существует и двух электронов обладающих одинаковыми запасами энергии, т.е. энергия одного электрона отличается от энергии любого другого электрона в составе атома.

Наибольшей разницей в запасах энергии обладают электроны разных энергетических уровней (энергетические уровни нумеруются – 1,2,3 и т.д.). На первом энергетическом уровне, ближнем к ядру, находятся электроны, имеющие более низкую энергию, чем электроны второго и всех последующих энергетических уровней. Это связанно с расстоянием от ядра, оно меньше, следовательно, отрицательно заряженному электрону требуется меньше энергии, чтобы удержаться возле положительно заряженного ядра.

Таким образом, энергетический уровень – это совокупность электронов, находящихся примерно на одинаковом расстоянии от ядра и имеющих, поэтому близкие запасы энергии. Электроны разных энергетических уровней находятся на разном расстоянии от ядра и поэтому запасы их энергии отличаются значительно.

Емкость энергетических уровней (т.е. число электронов, способных находится на данном энергетическом уровне) различна. Она определяется выражением 2*N², где N – номер энергетического уровня.

Значит, на первом уровне может находиться не более 2 электронов (2*1²=2), на втором не более 8 электронов (2*2²=8), на третьем уровне не более 18 электронов (2*3²=18 ), на четвертом уровне не более 32 электронов (2*4²=32) и т.д.

Энергетические уровни состоят из энергетических подуровней (энергетические подуровни обозначаются прописными латинскими буквами – s,p,d,f). В пределах одного энергетического подуровня энергия электронов еще более близкая, поскольку форма электронных орбиталей одинакова. Для s-орбиталей это форма шара, для p-орбиталей – форма объемных восьмерок, d-орбитали имеют еще более сложную форму.

Суммируя все вышесказанное, электронная оболочка имеет сложное строение. В многоэлектронном атоме электроны распределяются по энергетическим уровням, которые, в свою очередь, состоят из энергетических подуровней, которые состоят из электронных орбиталей, в каждой из которой может находиться не более двух электронов с разными спинами.

Распределение электронов по уровням, подуровням, орбиталям.

№ уровня	Емкость уровня	Подуровни	Число орбиталей	Число e
	2е	s		2e (1s^2)
	8e	s		2e (2s^2)
p		6e (2p^6)
	18e	s		2e (3s^2)
p		6e (3p6)
d		10e (3d^10)
	32e	s		2e (4s^2)
p		6e (4p^6)
d		10e (4d^10)
f		14e (4f^14)

Порядок заполнения электронных орбиталей:

1s à2s à2p à3s à3p à 4s à3d à4p à5s à 4d à 5p à 6s à 5d¹ à4f à5d à6p à7s à6d¹ à5f

---

Дата добавления: 2015-12-08