Рух електронів в атомі. Електронні орбіталі. Структура електронної оболонки атома

Рух електронів у атомі. Електронні орбіталі. Структура електронної оболонки атома

Рух електрона. Електрон одночасно проявляє властивості частинки і хвилі. Для електрона поняття «траєкторія» застосовувати взагалі не можна. Про електрон можна стверджувати, що в певній точці простору є певна ймовірність його перебування.

Поняття про орбіталі“орбіталь” воротаря

Поняття про орбіталіОрбіталь — це частина простору, де ймовірність перебування електрона вища за 90 %. Електронні хмари, що утворюються окремими електронами в атомі, разом утворюють спільну електронну хмару атома — електронну оболонку.

Різновиди електронних орбіталей. Зазвичай електронну оболонку атомів утворює не один електрон, їх може бути до декількох десятків і навіть близько сотні. Вони не можуть міститися на одній орбіталі. Тому в більшості атомів електрони перебувають на різних орбіталях, серед яких виділяють чотири типи. Кожний тип орбіталей характеризується різними властивостями, зокрема, вони мають різну форму. Орбіталі різної форми позначають різними буквами: s, р, d і f.

Різновиди електронних орбіталейs-Орбіталі мають форму кулі, інакше кажучи, електрон, що перебуває на такій орбіталі (його називають s-електроном), більшість часу перебуває всередині сфери. р-Орбіталі мають форму об’ємної вісімки. Форми d- і f-орбіталей набагато складніші.

Як дізналися про форми орбіталей? Звичайно, орбіталь побачити неможливо ані неозброєним оком, ані за допомогою сучасних приладів. Орбіталь — це лише частина простору. А як можна побачити простір? Так само й неможливо побачити електрон, що перебуває на орбіталі. Про форму орбіталей ми знаємо завдяки математичним методам моделювання руху частинок. У 1926 р. австрійський фізик Ервін Шредінгер вивів фундаментальне рівняння (рівняння Шредінгера), яке описує рух електрона в атомі, що дозволило обчислити ймовірність перебування електрона в тій чи іншій частині простору, а отже, визначити форму орбіталей. Відкриття Шредінгера було однією з передумов виникнення квантової хімії, яка вивчає будову електронних оболонок атомів і молекул.

Структура електронної оболонки атома. В електронних оболонках атомів орбіталі існують не хаотично. Вони утворюють чіткі структури, що різняться числом і типом орбіталей. Структуру орбіталей в атомі можна порівняти з багатоповерховим будинком, у якому окремі кімнати — це орбіталі. Кожний поверх — це енергетичний рівень, або енергетичний шар. Енергетичний рівень об’єднує певне число орбіталей, що мають приблизно однакову енергію. Орбіталі з близькою енергією утворюють певний енергетичний рівень. Чим далі від ядра розташований енергетичний рівень, тим більшу енергію мають електрони, що на ньому перебувають

Структура електронної оболонки атома. Кожний енергетичний рівень позначають числом n (n = 1, 2, 3, ...) або великою латинською літерою (К, L, М і далі за алфавітом). Для першого (найближчого до ядра) рівня n = 1 (рівень К), для другого n = 2 (рівень L), для третього n = 3 (рівень М) тощо. Шарувату будову електронної оболонки атомів можна зобразити так: окружністю позначене ядро, що має певний заряд, а дугами — енергетичні рівні: Кожний рівень з номером n містить n орбіталей.2

Перший енергетичний рівень складається з однієї орбіталі, другий — із чотирьох, третій — з дев’яти тощо. У багатоповерховому будинку кожний поверх розділяють на різні квартири. Але наш будинок незвичайний. Число квартир на кожному поверсі дорівнює номеру поверху, тобто на першому поверсі одна квартира, на другому — дві тощо. Так само і в електронній оболонці, кожний енергетичний рівень складається з енергетичних підрівнів. Число енергетичних підрівнів на енергетичному рівні дорівнює номеру цього рівня. Структура електронної оболонки атома

Структура електронної оболонки атома{8360 D827-044 F-4 A09-8072-3 CB32 DF00 C56}Номер енергетичного рівня. Число підрівнів та їх типn = 1n = 2n = 3n = 4 Один підрівень: s. Два підрівні: s і р. Три підрівні: s, р і d. Чотири підрівні: s, р, d і f. Енергетичні підрівні позначають так само, як і орбіталі. Тобто:

Структура електронної оболонки атома{8360 D827-044 F-4 A09-8072-3 CB32 DF00 C56}Тип підрівня. Число орбіталей на підрівніsрdf1357 Зазвичай квартири в будинках розділяють на кімнати. У нашому випадку кімнати — це орбіталі. Кожний енергетичний підрівень може містити тільки певне число орбіталей, що відповідає його типу:

Структура електронної оболонки атома. Отже, можна перелічити орбіталі, з яких складають енергетичні рівні та підрівні, у такий спосіб (для перших трьох рівнів):

Структура електронної оболонки атома. Графічно орбіталь прийнято позначати квадратом. Отже, орбіталі перших чотирьох енергетичних рівнів будуть виглядати так:

Структура електронної оболонки атома. Нумерація енергетичних рівнів на графічному зображенні відбувається знизу вгору. У такий спосіб підкреслюють, що знизу вгору збільшується енергія енергетичних рівнів. Отже, перший енергетичний рівень є найближчим до ядра й найнижчим за енергією. Електрони, що на ньому перебувають, мають найменшу енергію. Чим вище розташований енергетичний рівень, тим далі від ядра він перебуває й тим більшу енергію матимуть електрони.

1. Електрон виявляє подвійні властивості: і частинки, і хвилі. Тому для визначення положення електронів у атомі використовують поняття про орбіталь як частину простору, де перебування електрона найімовірніше.2. Розрізняють чотири типи орбіталей: s, р, d і f.3. Орбіталі утворюють енергетичні рівні. Кожний енергетичний рівень складається з енергетичних підрівнів, що, у свою чергу, складаються з певного числа орбіталей. Висновкиppt_xppt_x