Ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևը հիմնական վիճակում. Ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա
Էլեկտրոնների ամպում էլեկտրոնների բաշխման պայմանական պատկերն ըստ մակարդակների, ենթամակարդակների և ուղեծրերի կոչվում է. ատոմի էլեկտրոնային բանաձևը.
Կանոնները հիմնված|հիմնված| որը | որը | կազմում |հանձնել | էլեկտրոնային բանաձևեր
1. Նվազագույն էներգիայի սկզբունքըԻնչքան քիչ էներգիա ունենա համակարգը, այնքան ավելի կայուն է այն:
2. Կլեչկովսկու իշխանությունըԷլեկտրոնների բաշխումը էլեկտրոնային ամպի մակարդակների և ենթամակարդակների վրա տեղի է ունենում հիմնական և ուղեծրային քվանտային թվերի գումարի աճման կարգով (n + 1): Արժեքների հավասարության դեպքում (n + 1) նախ լրացվում է ենթամակարդակը, որն ունի n-ի փոքր արժեք։
1 s 2 s p 3 s p d 4 s p d f 5 s p d f 6 s p d f 7 s p d f Մակարդակի համարը n 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 7 0 1 0 7 01* 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 քվանտային թիվ
n+1| 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 6 7 8 9 7 8 9 10
Կլեչկովսկու շարք
1* - տես թիվ 2 աղյուսակը։
3. Հունդի կանոնԵրբ մեկ ենթամակարդակի ուղեծրերը լցված են, էներգիայի ամենացածր մակարդակը համապատասխանում է զուգահեռ սպիններով էլեկտրոնների տեղադրմանը:
Նախագծում|Ներկայացում| էլեկտրոնային բանաձևեր
Պոտենցիալ տող՝ 1 s 2 s p 3 s p d 4 s p d f 5 s p d f 6 s p d f 7 s p d f
(n+1|) 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 6 7 8 9 7 8 9 10
Կլեչկովսկու շարք
Լրացման կարգը Electroni 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 ..
(n+l|) 1 2 3 3 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 7 8:
Էլեկտրոնային բանաձև
(n+1|) 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8 6 7 8 9 7 8 9 10
Էլեկտրոնային բանաձևերի ինֆորմատիվություն
1. Տարրի դիրքը պարբերական|պարբերական| համակարգ.
2. Հնարավոր աստիճաններ| տարրի օքսիդացում:
3. Տարրի քիմիական բնույթը.
4. Կազմը|պահեստ| և տարրի միացման հատկությունները:
Տարրի դիրքը պարբերականում|Պարբերական|Դ.Ի. Մենդելեևի համակարգը.
Ա) ժամանակաշրջանի համարը, որում գտնվում է տարրը, համապատասխանում է այն մակարդակների քանակին, որոնց վրա գտնվում են էլեկտրոնները.
բ) խմբի համարը, որին պատկանում է այս տարրը, հավասար է վալենտային էլեկտրոնների գումարին։ s- և p-տարրերի ատոմների վալենտային էլեկտրոնները արտաքին մակարդակի էլեկտրոններ են. d-տարրերի համար դրանք արտաքին մակարդակի էլեկտրոններն են և նախորդ մակարդակի չլրացված ենթամակարդակը:
V) էլեկտրոնային ընտանիքորոշվում է ենթամակարդակի խորհրդանիշով, որտեղ մտնում է վերջին էլեկտրոնը (s-, p-, d-, f-):
է) ենթախումբորոշվում է էլեկտրոնային ընտանիքին պատկանելով՝ s - և p - տարրերը զբաղեցնում են հիմնական ենթախմբերը, իսկ d - տարրերը - երկրորդական, f - տարրերը զբաղեցնում են պարբերական համակարգի ստորին մասում առանձին հատվածներ (ակտինիդներ և լանթանիդներ):
2. Հնարավոր աստիճաններ| տարրի օքսիդացում:
Օքսիդացման վիճակայն լիցքն է, որը ստանում է ատոմը, երբ տալիս է կամ ստանում էլեկտրոններ։
Էլեկտրոններ նվիրաբերող ատոմները դրական լիցք են ստանում, որը հավասար է նվիրաբերված էլեկտրոնների թվին (էլեկտրոնի լիցք (-1)
Z E 0 – ne Z E + n
Այն ատոմը, որը նվիրաբերել է էլեկտրոնները, դառնում է կատիոն(դրական լիցքավորված իոն): Ատոմից էլեկտրոնի հեռացման գործընթացը կոչվում է իոնացման գործընթաց:Այս գործընթացն իրականացնելու համար անհրաժեշտ էներգիան կոչվում է իոնացման էներգիա (Էյոն, eB):
Ատոմից առաջինն անջատվում են արտաքին մակարդակի էլեկտրոնները, որոնք ուղեծրում զույգ չունեն՝ չզույգված։ Միևնույն մակարդակում ազատ ուղեծրերի առկայության դեպքում, արտաքին էներգիայի ազդեցության տակ, էլեկտրոնները, որոնք զույգեր են ձևավորել այս մակարդակում, անկազմակերպ են, այնուհետև բոլորը բաժանվում են: Վատացման պրոցեսը, որն առաջանում է զույգի էլեկտրոններից մեկի կողմից էներգիայի մի մասի կլանման և ամենաբարձր ենթամակարդակ անցնելու արդյունքում, կոչվում է. գրգռման գործընթաց.
Էլեկտրոնների ամենամեծ թիվը, որ ատոմը կարող է նվիրաբերել, հավասար է վալենտային էլեկտրոնների թվին և համապատասխանում է այն խմբի թվին, որում գտնվում է տարրը։ Այն լիցքը, որը ստանում է ատոմը իր բոլոր վալենտային էլեկտրոնները կորցնելուց հետո կոչվում է օքսիդացման ամենաբարձր աստիճանըատոմ.
Ազատ արձակվելուց հետո|ազատում| վալենտական մակարդակի արտաքին դառնում|դառնում| մակարդակ, որը|ինչ| նախորդած վալենտ. Սա մի մակարդակ է, որը լիովին լցված է էլեկտրոններով, և հետևաբար | և հետևաբար | էներգիայի դիմացկուն:
Արտաքին մակարդակում 4-ից 7 էլեկտրոն ունեցող տարրերի ատոմները էներգետիկ կայուն վիճակի են հասնում ոչ միայն էլեկտրոններից հրաժարվելու, այլև դրանք ավելացնելու միջոցով։ Արդյունքում ձևավորվում է մակարդակ (.ns 2 p 6)՝ կայուն իներտ գազի վիճակ։
Ատոմը, որն ունի կցված էլեկտրոններ, ձեռք է բերում բացասականաստիճանօքսիդացում- բացասական լիցք, որը հավասար է ստացված էլեկտրոնների թվին.
Z E 0 + ne Z E - n
Էլեկտրոնների թիվը, որոնց կարող է կցել ատոմը, հավասար է (8 –N|), որտեղ N այն խմբի թիվն է, որում|ինչ| տարրը գտնվում է (կամ վալենտային էլեկտրոնների թիվը):
Ատոմին էլեկտրոնների միացման գործընթացն ուղեկցվում է էներգիայի արտազատմամբ, որը կոչվում է c էլեկտրոնի հետ կապվածություն (Esrodship,eV).
Ատոմում էլեկտրոնի հնարավոր վիճակների, Կլեչկովսկու կանոնի, Պաուլիի սկզբունքի և Հունդի կանոնների իմացությունը թույլ է տալիս դիտարկել ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան։ Դրա համար օգտագործվում են էլեկտրոնային բանաձևեր.
Էլեկտրոնային բանաձևը նշանակում է ատոմում էլեկտրոնի վիճակը՝ նշելով նրա վիճակը բնութագրող հիմնական քվանտային թիվը թվով, իսկ ուղեծրային քվանտային թիվը՝ տառով։ Թիվ, որը ցույց է տալիս, թե քանի էլեկտրոն կա տվյալ վիճակում, գրված է տառի վերևի աջ կողմում, որը ցույց է տալիս էլեկտրոնային ամպի ձևը:
Ջրածնի ատոմի համար (n \u003d 1, l \u003d 0, m \u003d 0) էլեկտրոնային բանաձևը կլինի՝ 1s 1: Հելիումի հաջորդ տարրի երկու էլեկտրոնները բնութագրվում են n, l, m նույն արժեքներով և տարբերվում են միայն սպիններով: Հելիումի ատոմի էլեկտրոնային բանաձևը ls 2 է: Հելիումի ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը ամբողջական է և շատ կայուն։ Հելիումը ազնիվ գազ է։
2-րդ շրջանի տարրերի համար (n = 2, l = 0 կամ l = 1) նախ լրացվում է 2s վիճակը, իսկ հետո երկրորդ էներգետիկ մակարդակի p-ենթամակարդակը։
Լիթիումի ատոմի էլեկտրոնային բանաձևն է՝ ls 2 2s 1: 2s 1 էլեկտրոնն ավելի քիչ կապված է ատոմի միջուկին (նկ. 6), ուստի լիթիումի ատոմը կարող է հեշտությամբ տալ այն (ինչպես ակնհայտորեն հիշում եք, այս գործընթացը կոչվում է օքսիդացում)՝ վերածվելով Li + իոնի։
Բրինձ. 6.
1s և 2s էլեկտրոնային ամպերի խաչմերուկները միջուկով անցնող հարթությամբ
Բերիլիումի ատոմում չորրորդ էլեկտրոնը նույնպես զբաղեցնում է 2s վիճակը՝ ls 2 2s 2: Բերիլիումի ատոմի երկու արտաքին էլեկտրոնները հեշտությամբ անջատվում են, այս դեպքում Be-ն օքսիդացված է Be 2+ կատիոնի:
Բորի ատոմն ունի էլեկտրոն 2p վիճակում՝ ls 2 2s 2 2p 1: Այնուհետև ածխածնի, ազոտի, թթվածնի և ֆտորի ատոմներում (Հունդի կանոնին համապատասխան) լցվում է 2p ենթամակարդակը, որն ավարտվում է ազնիվ գազի նեոնի մոտ՝ ls 2 2s 2 2p 6:
Եթե ուզում ենք ընդգծել, որ տվյալ ենթամակարդակի էլեկտրոնները մեկ առ մեկ զբաղեցնում են քվանտային բջիջները, ապա էլեկտրոնային բանաձևում ենթամակարդակի նշանակումը ուղեկցում է ինդեքսին։ Օրինակ՝ ածխածնի ատոմի էլեկտրոնային բանաձեւը
3-րդ շրջանի տարրերի համար լրացվում են համապատասխանաբար 3s վիճակը (n = 3, l = 0) և 3p-ենթամակարդակը (n = 3, l - 1): 3d-ենթամակարդակը (n = 3, l = 2) մնում է անվճար.
Երբեմն ատոմներում էլեկտրոնների բաշխումը պատկերող դիագրամներում նշվում է միայն յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնների թիվը, այսինքն՝ նրանք գրում են ատոմների կրճատ էլեկտրոնային բանաձևերը։ քիմիական տարրեր, ի տարբերություն վերը նշված ամբողջական էլեկտրոնային բանաձևերի, օրինակ.
Մեծ ժամանակաշրջանների տարրերում (4-րդ և 5-րդ), Կլեչկովսկու կանոնին համապատասխան, արտաքին էլեկտրոնային շերտի առաջին երկու էլեկտրոնները զբաղեցնում են, համապատասխանաբար, 4s-(n = 4, l = 0) և 5s- վիճակները (n = 5, l = 0):
Յուրաքանչյուր մեծ ժամանակաշրջանի երրորդ տարրից սկսած՝ հաջորդ տասը էլեկտրոնները մտնում են համապատասխանաբար նախորդ 3d և 4d ենթամակարդակները (կողմնակի ենթախմբերի տարրերի համար).
Որպես կանոն, երբ լրացվում է նախորդ d-ենթամակարդակը, ապա արտաքին (համապատասխանաբար 4p- և 5p) p-ենթամակարդակը կսկսի լցվել.
Մեծ ժամանակաշրջանների տարրերի համար՝ 6-րդ և թերի 7-րդ, էներգիայի մակարդակները և ենթամակարդակները լրացվում են էլեկտրոններով, որպես կանոն, հետևյալ կերպ. առաջին երկու էլեկտրոնները մտնում են արտաքին s-ենթամակարդակ, օրինակ.
հաջորդ էլեկտրոնը (La-ի և Ac-ի համար) - դեպի նախորդ d-ենթամակարդակ.
Այնուհետև հաջորդ 14 էլեկտրոնները դրսից մտնում են էներգիայի երրորդ մակարդակը համապատասխանաբար 4f- և 5f-ենթամակարդակ, լանթանիդների և ակտինիդների համար.
Այնուհետև արտաքին էներգիայի երկրորդ մակարդակը (d-ենթամակարդակ) նորից կսկսի ձևավորվել կողմնակի ենթախմբերի տարրերի համար.
Միայն այն բանից հետո, երբ d-ենթածավալը ամբողջությամբ լցվի տասը էլեկտրոններով, արտաքին p-ենթածավալը նորից կլցվի.
Եզրափակելով, նորից մտածեք տարբեր ճանապարհներԴ.Ի. Մենդելեևի աղյուսակի ժամանակաշրջաններով տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների ցուցադրում:
Դիտարկենք 1-ին շրջանի տարրերը՝ ջրածինը և հելիումը։
Էլեկտրոնային բանաձևերատոմները ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխումը էներգիայի մակարդակների և ենթամակարդակների վրա:
Ատոմների գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխումը ոչ միայն մակարդակներում և ենթամակարդակներում, այլև քվանտային բջիջներում (ատոմային օրբիտալներ):
Հելիումի ատոմում ավարտված է առաջին էլեկտրոնային շերտը՝ այն ունի 2 էլեկտրոն։
Ջրածինը և հելիումը s-տարրեր են, այս ատոմների ls-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով:
2-րդ շրջանի բոլոր տարրերի համար առաջին էլեկտրոնային շերտը լցված է, և էլեկտրոնները լրացնում են 2s- և 2p- վիճակները՝ համաձայն նվազագույն էներգիայի սկզբունքի (նախ S-, իսկ հետո p) և Պաուլիի և Հունդի կանոններին ( Աղյուսակ 2):
Նեոնի ատոմում ավարտված է երկրորդ էլեկտրոնային շերտը՝ այն ունի 8 էլեկտրոն։
աղյուսակ 2
2-րդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
Lithium Li, beryllium Be - s-տարրեր:
Բորը B, ածխածինը C, ազոտը N, թթվածինը O, ֆտորը F, նեոն Ne-ը p-տարրեր են, այս ատոմների p-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով։
3-րդ շրջանի տարրերի ատոմների համար լրացվում են առաջին և երկրորդ էլեկտրոնային շերտերը, հետևաբար, լրացվում է երրորդ էլեկտրոնային շերտը, որում էլեկտրոնները կարող են զբաղեցնել 3s, 3p և 3d վիճակները (Աղյուսակ 3):
Աղյուսակ 3
3-րդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
Մագնեզիումի ատոմում ավարտվում է 3s ենթամակարդակը։ Նատրիումի Na-ը և մագնեզիումի Mg-ը s-տարրեր են:
Ալյումինի և նրան հաջորդող տարրերի համար 3p ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով։
Արգոնի ատոմի արտաքին շերտում (երրորդ էլեկտրոնային շերտ) կա 8 էլեկտրոն։ Որպես արտաքին շերտ՝ այն ամբողջական է, բայց ընդհանուր առմամբ երրորդ էլեկտրոնային շերտում, ինչպես արդեն գիտեք, կարող է լինել 18 էլեկտրոն, ինչը նշանակում է, որ 3-րդ շրջանի տարրերն ունեն դատարկ 3d վիճակ։
Ալյումինից Al-ից մինչև Argon Ar-ի բոլոր տարրերը p-տարրեր են:
s- և p-տարրերը կազմում են Պարբերական համակարգի հիմնական ենթախմբերը:
4-րդ շրջանի տարրերի ատոմները՝ կալիումը և կալցիումը, ունեն չորրորդ էներգիայի մակարդակ, 48-ենթամակարդակը լցված է (Աղյուսակ 4), քանի որ, ըստ Կլեչկովսկու կանոնի, այն ավելի քիչ էներգիա ունի, քան 3d-ենթամակարդակը։
Աղյուսակ 4
4-րդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
4-րդ շրջանի տարրերի ատոմների գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը պարզեցնելու համար.
Կալիումի K-ն և կալցիումի Ca-ն հիմնական ենթախմբերում ներառված s-տարրեր են: Սկանդիումից Sc-ից մինչև ցինկ Zn ատոմներում 3d ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով: Սրանք 3d տարրեր են: Դրանք ընդգրկված են երկրորդական ենթախմբերում, ունեն նախածննդյան էլեկտրոնային շերտ, որոնք կոչվում են անցումային տարրեր։
Ուշադրություն դարձրեք քրոմի և պղնձի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքին: Դրանցում տեղի է ունենում մեկ էլեկտրոնի «խափանում» 4s-ից մինչև 3d-ենթամակարդակ, ինչը բացատրվում է ստացված էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների ավելի մեծ էներգիայի կայունությամբ 3d 5 և 3d 10.
Ցինկի ատոմում ավարտված է էներգիայի երրորդ մակարդակը, դրանում լրացված են բոլոր ենթամակարդակները՝ 3s, 3p և 3d, ընդհանուր առմամբ ունեն 18 էլեկտրոն։
Ցինկին հաջորդող տարրերում էներգիայի չորրորդ մակարդակը՝ 4p ենթամակարդակը, շարունակում է լցվել:
Գալիումի Ga-ից մինչև Կրիպտոն Kr տարրերը p-տարրեր են:
Կրիպտոնի Kr ատոմի արտաքին շերտը (չորրորդը) ամբողջական է և ունի 8 էլեկտրոն։ Բայց հենց չորրորդ էլեկտրոնային շերտում, ինչպես գիտեք, կարող է լինել 32 էլեկտրոն; Կրիպտոնի ատոմի 4d և 4f վիճակները դեռ մնում են չզբաղված:
5-րդ շրջանի տարրերի համար, Կլեչկովսկու կանոնին համապատասխան, ենթամակարդակները լրացվում են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ 5s ⇒ 4d ⇒ 5р. Եվ կան նաև բացառություններ, որոնք կապված են 41 Nb, 42 Mo, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag էլեկտրոնների «խափանման» հետ:
6-րդ և 7-րդ շրջաններում հայտնվում են f-տարրեր, այսինքն՝ տարրեր, որոնցում լրացվում են համապատասխանաբար արտաքին էներգիայի երրորդ մակարդակի 4f- և 5f-ենթամակարդակները:
4f տարրերը կոչվում են լանտանիդներ։
5f-տարրերը կոչվում են ակտինիդներ:
6-րդ շրջանի տարրերի ատոմներում էլեկտրոնային ենթամակարդակների լրացման կարգը՝ 55 Cs և 56 Ba - bs-տարրեր; 57 La ...6s 2 5d 1 - 5d տարր; 58 Ce - 71 Lu - 4f տարրեր; 72 Hf - 80 Hg - 5d տարրեր; 81 Tl - 86 Rn - br տարրեր. Բայց նույնիսկ այստեղ կան տարրեր, որոնցում «խախտվում է» էներգիայի ենթամակարդակների լրացման կարգը, ինչը, օրինակ, կապված է կիսով չափ և ամբողջությամբ լցված f-ենթամակարդակների ավելի մեծ էներգիայի կայունության հետ, այսինքն՝ nf 7 և nf 14:
Կախված նրանից, թե ատոմի որ ենթամակարդակը վերջինն է լցված էլեկտրոններով, բոլոր տարրերը, ինչպես արդեն հասկացաք, բաժանվում են չորս էլեկտրոնային ընտանիքների կամ բլոկների (նկ. 7).
Բրինձ. 7.
Պարբերական համակարգի (աղյուսակի) բաժանումը տարրերի բլոկների
- s-տարրեր; ատոմի արտաքին մակարդակի s-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. s-տարրերը ներառում են ջրածին, հելիում և I և II խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր.
- p-տարրեր; ատոմի արտաքին մակարդակի p-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. p-տարրերը ներառում են III-VIII խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր.
- d-տարրեր; Ատոմի նախնական արտաքին մակարդակի d-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. d-տարրերը ներառում են I-VIII խմբերի երկրորդական ենթախմբերի տարրեր, այսինքն. Դրանք նաև կոչվում են անցումային տարրեր.
- f- տարրեր; Ատոմի երրորդ արտաքին մակարդակի f-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. դրանք ներառում են լանթանիդներ և ակտինիդներ:
Հարցեր և առաջադրանքներ դեպի § 3
- Կազմե՛ք հետևյալ քիմիական տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի, էլեկտրոնային բանաձևերի և գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերի գծապատկերները.
- ա) կալցիում;
բ) երկաթ;
գ) ցիրկոնիում;
դ) նիոբիում;
ե) հաֆնիում;
ե) ոսկի. - Գրի՛ր թիվ 110 տարրի էլեկտրոնային բանաձևը՝ օգտագործելով համապատասխան ազնիվ գազի խորհրդանիշը։
- Ո՞րն է էլեկտրոնի «իջումը»: Բերե՛ք տարրերի օրինակներ, որոնցում նկատվում է այս երեւույթը, գրե՛ք դրանց էլեկտրոնային բանաձևերը:
- Ինչպե՞ս է որոշվում քիմիական տարրի պատկանելիությունը որոշակի էլեկտրոնային ընտանիքին:
- Համեմատե՛ք ծծմբի ատոմի էլեկտրոնային և գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը: Ի՞նչ լրացուցիչ տեղեկատվություն է պարունակում վերջին բանաձևը:
Առաջին չորս ժամանակաշրջանների տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը՝ $s-$, $p-$ և $d-$տարրեր։ Ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան. Ատոմների հիմք և գրգռված վիճակներ
Ատոմ հասկացությունն առաջացել է հին աշխարհում՝ նյութի մասնիկները նշանակելու համար: Հունարենում ատոմը նշանակում է «անբաժանելի»:
Էլեկտրոններ
Իռլանդացի ֆիզիկոս Սթոունին, հիմնվելով փորձերի վրա, եկել է այն եզրակացության, որ էլեկտրաէներգիան փոխանցվում է մանր մասնիկներորոնք առկա են բոլոր քիմիական տարրերի ատոմներում: 1891 դոլարով Սթոունին առաջարկեց անվանել այս մասնիկները էլեկտրոններ, որը հունարեն նշանակում է «սաթե»։
Էլեկտրոնի անունը ստանալուց մի քանի տարի անց անգլիացի ֆիզիկոս Ջոզեֆ Թոմսոնը և ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ժան Պերին ապացուցեցին, որ էլեկտրոնները կրում են բացասական լիցք։ Սա ամենափոքր բացասական լիցքն է, որը քիմիայում ընդունվում է որպես $(–1)$ միավոր։ Թոմսոնին նույնիսկ հաջողվել է որոշել էլեկտրոնի արագությունը (այն հավասար է լույսի արագությանը` $300,000 $ կմ/վ) և էլեկտրոնի զանգվածը (այն $1836 $ անգամ պակաս է ջրածնի ատոմի զանգվածից)։
Թոմսոնը և Փերինը միացրել են հոսանքի աղբյուրի բևեռները երկու մետաղական թիթեղներով՝ կաթոդով և անոդով, որոնք զոդված են ապակե խողովակորտեղից օդը տարհանվել է։ Երբ էլեկտրոդի թիթեղների վրա կիրառվեց մոտ 10 հազար վոլտ լարում, խողովակի մեջ փայլատակեց լուսավոր արտանետումը, և մասնիկները կաթոդից (բացասական բևեռ) թռան դեպի անոդ (դրական բևեռ), որը գիտնականներն առաջինն անվանեցին: կաթոդային ճառագայթներ, իսկ հետո պարզվեց, որ դա էլեկտրոնների հոսք է։ Էլեկտրոնները, հարվածելով հատուկ նյութերին, որոնք կիրառվում են, օրինակ, հեռուստացույցի էկրանին, առաջացնում են փայլ:
Եզրակացություն է արվել՝ էլեկտրոնները փախչում են այն նյութի ատոմներից, որից պատրաստվում է կաթոդը։
Ազատ էլեկտրոնները կամ դրանց հոսքը կարելի է ձեռք բերել նաև այլ եղանակներով, օրինակ՝ մետաղալարը տաքացնելով կամ պարբերական համակարգի I խմբի հիմնական ենթախմբի տարրերով (օրինակ՝ ցեզիում) ձևավորված մետաղների վրա լույս ընկնելով։
Էլեկտրոնների վիճակը ատոմում
Ատոմում էլեկտրոնի վիճակը հասկացվում է որպես տեղեկատվության ամբողջություն էներգիակոնկրետ էլեկտրոնի մեջ տարածությունորտեղ այն գտնվում է. Մենք արդեն գիտենք, որ ատոմում էլեկտրոնը չունի շարժման հետագիծ, այսինքն. կարող է միայն խոսել հավանականություններըգտնելով այն միջուկի շուրջ տարածության մեջ: Այն կարող է տեղակայվել միջուկը շրջապատող այս տարածության ցանկացած հատվածում, և նրա տարբեր դիրքերի ամբողջությունը դիտարկվում է որպես էլեկտրոնային ամպ՝ որոշակի բացասական լիցքի խտությամբ։ Պատկերավոր կերպով սա կարելի է պատկերացնել հետևյալ կերպ. եթե հնարավոր լիներ ատոմում էլեկտրոնի դիրքը լուսանկարել վայրկյանի հարյուրերորդական կամ միլիոներորդականում, ինչպես լուսանկարչական ավարտում, ապա այդպիսի լուսանկարներում էլեկտրոնը կներկայացվեր որպես կետ: Նման անհամար լուսանկարների վրա դնելը կհանգեցնի ամենաբարձր խտությամբ էլեկտրոնային ամպի պատկերին, որտեղ կան այդ կետերի մեծ մասը:
Նկարում պատկերված է միջուկով անցնող ջրածնի ատոմի նման էլեկտրոնային խտության «կտրվածքը», իսկ գունդը սահմանափակված է կտրված գծով, որի ներսում էլեկտրոն գտնելու հավանականությունը $90%$ է։ Միջուկին ամենամոտ եզրագիծն ընդգրկում է տարածության այն շրջանը, որտեղ էլեկտրոն գտնելու հավանականությունը կազմում է $10%$, միջուկից երկրորդ եզրագծի ներսում էլեկտրոն գտնելու հավանականությունը $20%$ է, երրորդի ներսում՝ $≈30$։ %$ և այլն: Էլեկտրոնի վիճակի մեջ կա որոշակի անորոշություն: Այս առանձնահատուկ վիճակը բնութագրելու համար գերմանացի ֆիզիկոս Վ. Հայզենբերգը ներկայացրեց հայեցակարգը անորոշության սկզբունքը, այսինքն. ցույց տվեց, որ անհնար է միաժամանակ և ճշգրիտ որոշել էլեկտրոնի էներգիան և գտնվելու վայրը: Որքան ճշգրիտ է որոշվում էլեկտրոնի էներգիան, այնքան ավելի անորոշ է նրա դիրքը, և հակառակը, դիրքը որոշելով, անհնար է որոշել էլեկտրոնի էներգիան։ Էլեկտրոնների հայտնաբերման հավանականության շրջանը չունի հստակ սահմաններ: Այնուամենայնիվ, կարելի է առանձնացնել այն տարածությունը, որտեղ էլեկտրոն գտնելու հավանականությունը առավելագույնն է։
Ատոմային միջուկի շուրջ տարածությունը, որում ամենայն հավանականությամբ էլեկտրոն կգտնվի, կոչվում է ուղեծր։
Այն պարունակում է էլեկտրոնային ամպի մոտավորապես $90%$, ինչը նշանակում է, որ էլեկտրոնը տիեզերքի այս հատվածում է գտնվում մոտավորապես $90%$: Ըստ ձևի՝ առանձնանում են $4$ ներկայումս հայտնի ուղեծրերի տեսակները, որոնք նշվում են լատիներեն $s, p, d$ և $f$ տառերով։ Էլեկտրոնային օրբիտալների որոշ ձևերի գրաֆիկական պատկերը ներկայացված է նկարում:
Որոշակի ուղեծրում էլեկտրոնի շարժման ամենակարեւոր բնութագիրը միջուկի հետ նրա միացման էներգիան է։ Նմանատիպ էներգիայի արժեքներով էլեկտրոնները կազմում են մեկ միավոր էլեկտրոնային շերտ, կամ էներգիայի մակարդակը. Էներգիայի մակարդակները համարակալված են՝ սկսած միջուկից՝ $1, 2, 3, 4, 5, 6$ և $7$։
Ամբողջ թիվը $n$, որը ցույց է տալիս էներգիայի մակարդակի թիվը, կոչվում է հիմնական քվանտային թիվ:
Այն բնութագրում է տվյալ էներգիայի մակարդակը զբաղեցնող էլեկտրոնների էներգիան։ Միջուկին ամենամոտ գտնվող առաջին էներգետիկ մակարդակի էլեկտրոններն ունեն ամենացածր էներգիան։ Առաջին մակարդակի էլեկտրոնների համեմատությամբ հաջորդ մակարդակների էլեկտրոնները բնութագրվում են մեծ քանակությամբ էներգիայով։ Հետևաբար, արտաքին մակարդակի էլեկտրոնները ամենաքիչն են կապված ատոմի միջուկի հետ։
Ատոմում էներգիայի մակարդակների (էլեկտրոնային շերտերի) թիվը հավասար է Դ. Ի. Մենդելեևի համակարգի այն ժամանակաշրջանի թվին, որին պատկանում է քիմիական տարրը. առաջին շրջանի տարրերի ատոմներն ունեն մեկ էներգետիկ մակարդակ. երկրորդ շրջանը `երկու; յոթերորդ շրջան - յոթ.
Էներգիայի մակարդակում էլեկտրոնների ամենամեծ թիվը որոշվում է բանաձևով.
որտեղ $N$-ը էլեկտրոնների առավելագույն թիվն է. $n$-ը մակարդակի թիվն է կամ հիմնական քվանտային թիվը։ Հետևաբար. միջուկին ամենամոտ էներգիայի առաջին մակարդակը կարող է պարունակել ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն. երկրորդում `ոչ ավելի, քան $ 8; երրորդում `ոչ ավելի, քան $ 18 $; չորրորդում՝ $32$-ից ոչ ավել։ Իսկ ինչպե՞ս են դասավորվում իրենց հերթին էներգիայի մակարդակները (էլեկտրոնային շերտերը):
Սկսած $(n = 2)$ էներգիայի երկրորդ մակարդակից՝ մակարդակներից յուրաքանչյուրը բաժանվում է ենթամակարդակների (ենթաշերտերի), որոնք մի փոքր տարբերվում են միմյանցից միջուկի հետ կապող էներգիայով։
Ենթամակարդակների թիվը հավասար է հիմնական քվանտային թվի արժեքին.առաջին էներգետիկ մակարդակն ունի մեկ ենթամակարդակ. երկրորդը `երկու; երրորդ - երեք; չորրորդը չորսն է։ Ենթամակարդակներն իրենց հերթին ձևավորվում են ուղեծրերով։
$n$-ի յուրաքանչյուր արժեքը համապատասխանում է $n^2$-ին հավասար ուղեծրերի քանակին։ Աղյուսակում ներկայացված տվյալների համաձայն՝ հնարավոր է հետևել $n$ հիմնական քվանտային թվի և ենթամակարդակների քանակի, ուղեծրերի տեսակի և քանակի և մեկ ենթամակարդակի և մակարդակի էլեկտրոնների առավելագույն քանակի միջև կապին:
Հիմնական քվանտային թիվը, ուղեծրերի տեսակները և քանակը, էլեկտրոնների առավելագույն քանակը ենթամակարդակներում և մակարդակներում:
| Էներգիայի մակարդակը $(n)$ | Ենթամակարդակների թիվը հավասար է $n$-ի | Օրբիտալ տեսակը | Օրբիտալների քանակը | Էլեկտրոնների առավելագույն քանակը | ||
| ենթամակարդակում | $n^2$-ին հավասար մակարդակով | ենթամակարդակում | $n^2$-ին հավասար մակարդակի վրա | |||
| $K(n=1)$ | $1$ | $1s$ | $1$ | $1$ | $2$ | $2$ |
| $L(n=2)$ | $2$ | $2s$ | $1$ | $4$ | $2$ | $8$ |
| $2p$ | $3$ | $6$ | ||||
| $M(n=3)$ | $3$ | $3s$ | $1$ | $9$ | $2$ | $18$ |
| $3p$ | $3$ | $6$ | ||||
| $3d$ | $5$ | $10$ | ||||
| $N(n=4)$ | $4$ | $4s$ | $1$ | $16$ | $2$ | $32$ |
| $4p$ | $3$ | $6$ | ||||
| $4d$ | $5$ | $10$ | ||||
| $4f$ | $7$ | $14$ | ||||
Ընդունված է ենթամակարդակները նշանակել լատինական տառերով, ինչպես նաև ուղեծրերի ձևը, որոնցից դրանք կազմված են՝ $s, p, d, f$։ Այսպիսով.
- $s$-ենթամակարդակ - ատոմային միջուկին ամենամոտ էներգիայի մակարդակի առաջին ենթամակարդակը բաղկացած է մեկ $s$-ուղեծրից;
- $p$-ենթամակարդակ - յուրաքանչյուրի երկրորդ ենթամակարդակը, բացառությամբ առաջին, էներգիայի մակարդակի, բաղկացած է երեք $p$-օրբիտալներից;
- $d$-ենթամակարդակ - յուրաքանչյուրի երրորդ ենթամակարդակը, սկսած երրորդ էներգետիկ մակարդակից, բաղկացած է հինգ $d$-օրբիտալներից;
- Յուրաքանչյուրի $f$-ենթամակարդակը, սկսած չորրորդ էներգիայի մակարդակից, բաղկացած է յոթ $f$-օրբիտալներից։
ատոմի միջուկ
Բայց ոչ միայն էլեկտրոններն են ատոմների մաս։ Ֆիզիկոս Անրի Բեքերելը հայտնաբերել է, որ ուրանի աղ պարունակող բնական հանքանյութը նույնպես անհայտ ճառագայթում է արձակում՝ լուսավորելով լուսանկարչական ֆիլմերը, որոնք փակ են լույսից: Այս երեւույթը կոչվել է ռադիոակտիվություն.
Ռադիոակտիվ ճառագայթների երեք տեսակ կա.
- $α$-ճառագայթներ, որոնք բաղկացած են $α$-մասնիկներից, որոնց լիցքը $2$ անգամ ավելի մեծ է, քան էլեկտրոնի լիցքը, բայց դրական նշանով, և $4$ անգամ ավելի մեծ զանգված, քան ջրածնի ատոմի զանգվածը.
- $β$-ճառագայթները էլեկտրոնների հոսք են;
- $γ$-ճառագայթները աննշան զանգվածով էլեկտրամագնիսական ալիքներ են, որոնք էլեկտրական լիցք չեն կրում։
Հետևաբար, ատոմն ունի բարդ կառուցվածք՝ այն բաղկացած է դրական լիցքավորված միջուկից և էլեկտրոններից։
Ինչպե՞ս է դասավորված ատոմը:
1910 թվականին Լոնդոնի մերձակայքում գտնվող Քեմբրիջում Էռնեստ Ռադերֆորդը իր ուսանողների և գործընկերների հետ ուսումնասիրել է $α$ մասնիկների ցրումը, որոնք անցնում են բարակ ոսկե փայլաթիթեղով և ընկնում էկրանի վրա։ Ալֆա մասնիկները սովորաբար շեղվում էին սկզբնական ուղղությունից ընդամենը մեկ աստիճանով, ինչը հաստատում էր, թվում է, ոսկու ատոմների հատկությունների միատեսակությունն ու միատեսակությունը։ Եվ հանկարծ հետազոտողները նկատեցին, որ որոշ $α$-մասնիկներ կտրուկ փոխեցին իրենց ճանապարհի ուղղությունը՝ ասես բախվելով ինչ-որ խոչընդոտի։
Տեղադրելով էկրանը փայլաթիթեղի դիմաց՝ Ռադերֆորդը կարողացավ հայտնաբերել նույնիսկ այն հազվագյուտ դեպքերը, երբ $α$-մասնիկները՝ արտացոլված ոսկու ատոմներից, թռչում էին հակառակ ուղղությամբ։
Հաշվարկները ցույց են տվել, որ դիտարկվող երևույթները կարող են տեղի ունենալ, եթե ատոմի ողջ զանգվածը և նրա ողջ դրական լիցքը կենտրոնացված լինեն փոքրիկ կենտրոնական միջուկում։ Միջուկի շառավիղը, ինչպես պարզվեց, 100000 անգամ փոքր է ամբողջ ատոմի շառավղից, այն տարածքը, որտեղ կան էլեկտրոններ, որոնք ունեն բացասական լիցք։ Եթե փոխաբերական համեմատություն կիրառենք, ապա ատոմի ամբողջ ծավալը կարելի է նմանեցնել Լուժնիկիի մարզադաշտին, իսկ միջուկը՝ ֆուտբոլի գնդակգտնվում է դաշտի կենտրոնում։
Ցանկացած քիմիական տարրի ատոմը համեմատելի է փոքրի հետ Արեգակնային համակարգ. Ուստի Ռադերֆորդի կողմից առաջարկված ատոմի նման մոդելը կոչվում է մոլորակային։
Պրոտոններ և նեյտրոններ
Պարզվում է, որ փոքրիկ ատոմային միջուկը, որում կենտրոնացած է ատոմի ողջ զանգվածը, բաղկացած է երկու տեսակի մասնիկներից՝ պրոտոններից և նեյտրոններից։
Պրոտոններունեն էլեկտրոնների լիցքին հավասար լիցք, բայց $(+1)$ նշանով հակառակ, և ջրածնի ատոմի զանգվածին հավասար զանգված (քիմիայում ընդունված է որպես միավոր)։ Պրոտոնները նշվում են $↙(1)↖(1)p$ (կամ $р+$)-ով: Նեյտրոններլիցք չեն կրում, դրանք չեզոք են և ունեն պրոտոնի զանգվածին հավասար զանգված, այսինքն. $1$. Նեյտրոնները նշանակվում են $↙(0)↖(1)n$ (կամ $n^0$):
Պրոտոններն ու նեյտրոնները միասին կոչվում են նուկլոններ(լատ. միջուկ- միջուկ):
Ատոմում պրոտոնների և նեյտրոնների քանակի գումարը կոչվում է զանգվածային համարը. Օրինակ՝ ալյումինի ատոմի զանգվածային թիվը.
Քանի որ էլեկտրոնի զանգվածը, որը աննշան է, կարելի է անտեսել, ակնհայտ է, որ ատոմի ողջ զանգվածը կենտրոնացած է միջուկում։ Էլեկտրոնները նշանակվում են հետևյալ կերպ՝ $e↖(-)$։
Քանի որ ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է, ակնհայտ է նաև, որ որ ատոմում պրոտոնների և էլեկտրոնների թիվը նույնն է։ Այն հավասար է քիմիական տարրի ատոմային թվիննրան վերագրված է Պարբերական աղյուսակում: Օրինակ՝ երկաթի ատոմի միջուկը պարունակում է $26$ պրոտոններ, իսկ $26$ էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջ։ Իսկ ինչպե՞ս որոշել նեյտրոնների քանակը։
Ինչպես գիտեք, ատոմի զանգվածը պրոտոնների և նեյտրոնների զանգվածի գումարն է։ Իմանալով $(Z)$ տարրի հերթական համարը, այսինքն. պրոտոնների թիվը և $(A)$ զանգվածային թիվը, գումարին հավասարպրոտոնների և նեյտրոնների թիվը, կարող եք գտնել $(N)$ նեյտրոնների թիվը՝ օգտագործելով բանաձևը.
Օրինակ, երկաթի ատոմում նեյտրոնների թիվը հետևյալն է.
$56 – 26 = 30$.
Աղյուսակում ներկայացված են տարրական մասնիկների հիմնական բնութագրերը:
Տարրական մասնիկների հիմնական բնութագրերը.
իզոտոպներ
Միևնույն տարրի ատոմների այն տեսակները, որոնք ունեն նույն միջուկային լիցքը, բայց տարբեր զանգվածային թվեր, կոչվում են իզոտոպներ:
Խոսք իզոտոպբաղկացած է երկու հունարեն բառերից. isos- նույնը և topos- տեղ, նշանակում է «մեկ տեղ զբաղեցնել» (բջջ) տարրերի պարբերական համակարգում։
Բնության մեջ հայտնաբերված քիմիական տարրերը իզոտոպների խառնուրդ են: Այսպիսով, ածխածինը ունի երեք իզոտոպ՝ $12, 13, 14$ զանգվածով; թթվածին - երեք իզոտոպ՝ $16, 17, 18 $ և այլն զանգվածով։
Սովորաբար տրվում է Պարբերական համակարգում, քիմիական տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածը տվյալ տարրի իզոտոպների բնական խառնուրդի ատոմային զանգվածների միջին արժեքն է՝ հաշվի առնելով դրանց հարաբերական առատությունը բնության մեջ, հետևաբար՝ արժեքները։ ատոմային զանգվածները հաճախ կոտորակային են: Օրինակ՝ բնական քլորի ատոմները երկու իզոտոպների խառնուրդ են՝ $35$ (բնության մեջ կա $75%$) և $37$ (կան $25%$); հետևաբար, քլորի հարաբերական ատոմային զանգվածը կազմում է $35,5$։ Քլորի իզոտոպները գրված են հետևյալ կերպ.
$↖(35)↙(17)(Cl)$ և $↖(37)↙(17)(Cl)$
Քլորի իզոտոպների քիմիական հատկությունները ճիշտ նույնն են, ինչ քիմիական տարրերի մեծ մասի իզոտոպները, ինչպիսիք են կալիումը, արգոնը.
$↖(39)↙(19)(K)$ և $↖(40)↙(19)(K)$, $↖(39)↙(18)(Ar)$ և $↖(40)↙(18) )(Ար)$
Այնուամենայնիվ, ջրածնի իզոտոպները զգալիորեն տարբերվում են իրենց հատկություններով, քանի որ դրանց հարաբերականը կտրուկ աճում է ատոմային զանգված; նրանց նույնիսկ տրվել են անհատական անուններ և քիմիական նշաններ՝ պրոտիում - $↖(1)↙(1)(H)$; դեյտերիում - $↖(2)↙(1)(H)$, կամ $↖(2)↙(1)(D)$; տրիտում - $↖(3)↙(1)(H)$, կամ $↖(3)↙(1)(T)$:
Այժմ կարելի է քիմիական տարրի ժամանակակից, ավելի խիստ և գիտական սահմանում տալ։
Քիմիական տարրը նույն միջուկային լիցքով ատոմների հավաքածու է։
Առաջին չորս ժամանակաշրջանների տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը
Դիտարկենք տարրերի ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների քարտեզագրումը Դ. Ի. Մենդելեևի համակարգի ժամանակաշրջաններով:
Առաջին շրջանի տարրեր.
Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքի սխեմաները ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխումը էլեկտրոնային շերտերի վրա (էներգիայի մակարդակներ):
Ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերը ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխումը էներգիայի մակարդակների և ենթամակարդակների վրա:
Ատոմների գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը ցույց են տալիս էլեկտրոնների բաշխումը ոչ միայն մակարդակներում և ենթամակարդակներում, այլև ուղեծրերում։
Հելիումի ատոմում առաջին էլեկտրոնային շերտը ամբողջական է՝ այն ունի $2$ էլեկտրոններ։
Ջրածինը և հելիումը $s$-տարրեր են, այս ատոմներն ունեն $s$-օրբիտալներ՝ լցված էլեկտրոններով։
Երկրորդ շրջանի տարրեր.
Երկրորդ շրջանի բոլոր տարրերի համար առաջին էլեկտրոնային շերտը լցված է, և էլեկտրոնները լրացնում են երկրորդ էլեկտրոնային շերտի $s-$ և $p$ ուղեծրերը՝ համաձայն նվազագույն էներգիայի սկզբունքի (նախ՝ $s$, ապա $։ p$) և Պաուլիի և Հունդի կանոնները։
Նեոնի ատոմում երկրորդ էլեկտրոնային շերտն ավարտված է՝ այն ունի $8$ էլեկտրոններ։
Երրորդ շրջանի տարրեր.
Երրորդ շրջանի տարրերի ատոմների համար լրացվում են առաջին և երկրորդ էլեկտրոնային շերտերը, ուստի լրացվում է երրորդ էլեկտրոնային շերտը, որում էլեկտրոնները կարող են զբաղեցնել 3s-, 3p- և 3d-ենթամակարդակները։
Երրորդ շրջանի տարրերի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը։
Մագնեզիումի ատոմում ավարտված է 3,5$ էլեկտրոնի ուղեծիր: $Na$-ը և $Mg$-ը $s$-տարրեր են:
Ալյումինի և հետագա տարրերի համար $3d$ ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով:
| $↙(18)(Ar)$ Արգոն |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)s^2(3)p^6$ |  |
Արգոնի ատոմում արտաքին շերտը (երրորդ էլեկտրոնային շերտը) ունի $8 դոլար էլեկտրոններ։ Քանի որ արտաքին շերտը ավարտված է, բայց ընդհանուր առմամբ, երրորդ էլեկտրոնային շերտում, ինչպես արդեն գիտեք, կարող է լինել 18 էլեկտրոն, ինչը նշանակում է, որ երրորդ շրջանի տարրերը $3d$-օրբիտալներ են մնացել չլրացված։
Բոլոր տարրերը $Al$-ից $Ar$ - $p$ - տարրեր.
$s-$ և $r$ - տարրերձեւը հիմնական ենթախմբերըՊարբերական համակարգում։
Չորրորդ շրջանի տարրեր.
Կալիումի և կալցիումի ատոմներն ունեն չորրորդ էլեկտրոնային շերտ, $4s$-ենթամակարդակը լցված է, քանի որ այն ավելի քիչ էներգիա ունի, քան $3d$-ենթամակարդակը: Չորրորդ շրջանի տարրերի ատոմների գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևերը պարզեցնելու համար.
- մենք պայմանականորեն նշում ենք արգոնի գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևը հետևյալ կերպ. $Ar$;
- մենք չենք պատկերի ենթամակարդակները, որոնք լրացված չեն այս ատոմների համար:
$K, Ca$ - $s$ - տարրեր,ընդգրկված են հիմնական ենթախմբերում։ $Sc$-ից մինչև $Zn$ ատոմների համար 3d ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով։ Սրանք $3d$-տարրեր են: Դրանք ներառված են կողմնակի ենթախմբեր,լցված է նրանց նախածննդյան էլեկտրոնային շերտը, հիշատակվում են անցումային տարրեր.
Ուշադրություն դարձրեք քրոմի և պղնձի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքին: Դրանցում մեկ էլեկտրոն $4s-$-ից «ընկնում է» $3d$ ենթամակարդակ, ինչը բացատրվում է ստացված $3d^5$ և $3d^(10)$ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների ավելի մեծ էներգիայի կայունությամբ.
$↙(24)(Cr)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(4) 4s^(2)…$ 
$↙(29) (Cu)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(9)4s^(2)…$ 
| Տարրի խորհրդանիշ, սերիական համար, անվանում | Էլեկտրոնային կառուցվածքի դիագրամ | Էլեկտրոնային բանաձև | Գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձև |
| $↙(19)(K)$ Կալիում |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$ | |
| $↙(20)(C)$ Կալցիում |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$ | |
| $↙(21) (Sc)$ Scandium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ կամ $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$ |  |
| $↙(22) (Ti)$ Տիտանի |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ կամ $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$ |  |
| $↙(23) (V)$ Վանադիում |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ կամ $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$ |  |
| $↙(24) (Cr)$ Chrome |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ կամ $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$ |  |
| $↙(29)(Сu)$ Chromium |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ կամ $1s^2(2)s^2(2) )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$ |  |
| $↙(30)(Zn)$ Ցինկ |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ կամ $1s^2(2)s^2(2) )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$ |  |
| $↙(31) (Ga)$ Գալիում |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ կամ $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$ |  |
| $↙(36)(Kr)$ Կրիպտոն |  |
$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ կամ $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$ |  |
Ցինկի ատոմում երրորդ էլեկտրոնային շերտն ավարտված է՝ բոլոր $3s, 3p$ և $3d$ ենթամակարդակները լցված են դրանում, ընդհանուր առմամբ դրանց վրա $18$ էլեկտրոն կա։
Ցինկին հաջորդող տարրերում չորրորդ էլեկտրոնային շերտը՝ $4p$-ենթամակարդակը, շարունակում է լցվել: Տարրեր $Ga$-ից $Kr$ - $r$ - տարրեր.
Կրիպտոնի ատոմի արտաքին (չորրորդ) շերտը ավարտված է, այն ունի 8$ էլեկտրոն: Բայց հենց չորրորդ էլեկտրոնային շերտում, ինչպես գիտեք, կարող է լինել $32$ էլեկտրոններ; Կրիպտոնի ատոմը դեռևս չունի $4d-$ և $4f$-ենթածավալներ:
Հինգերորդ շրջանի տարրերը ենթամակարդակները լրացնում են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ $5s → 4d → 5р$։ Եվ կան նաև բացառություններ՝ կապված էլեկտրոնների «խափանման» հետ՝ $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙( 46) Pd$, $↙(47)Ag$. $f$-ը հայտնվում է վեցերորդ և յոթերորդ շրջաններում - տարրեր, այսինքն. տարրեր, որոնց $4f-$ և $5f$-ենթամակարդակները լրացվում են, համապատասխանաբար, երրորդ արտաքին էլեկտրոնային շերտի:
$4f$ - տարրերկանչեց լանթանիդներ.
$5f$ - տարրերկանչեց ակտինիդներ.
Վեցերորդ շրջանի տարրերի ատոմներում էլեկտրոնային ենթամակարդակների լրացման կարգը՝ $↙(55)Cs$ և $↙(56)Ba$ - $6s$-տարրեր; $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-տարր; $↙(58)Ce$ – $↙(71)Lu - 4f$-տարրեր; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-տարրեր; $↙(81)Т1$ – $↙(86)Rn - 6d$-տարրեր. Բայց այստեղ էլ կան տարրեր, որոնցում խախտված է էլեկտրոնային ուղեծրերի լրացման կարգը, ինչը, օրինակ, կապված է կես և ամբողջությամբ լցված $f$-ենթամակարդակների ավելի մեծ էներգիայի կայունության հետ, այսինքն. $nf^7$ և $nf^(14)$:
Կախված նրանից, թե ատոմի որ ենթամակարդակը վերջինն է լցված էլեկտրոններով, բոլոր տարրերը, ինչպես արդեն հասկացաք, բաժանվում են չորս էլեկտրոնային ընտանիքների կամ բլոկների.
- $s$ - տարրեր;ատոմի արտաքին մակարդակի $s$-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. $s$-տարրերը ներառում են ջրածին, հելիում և I և II խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր;
- $r$ - տարրեր;ատոմի արտաքին մակարդակի $p$-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. $p$-տարրերը ներառում են III–VIII խմբերի հիմնական ենթախմբերի տարրեր;
- $d$ - տարրեր;Ատոմի նախնական արտաքին մակարդակի $d$-ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. $d$-տարրերը ներառում են I–VIII խմբերի երկրորդական ենթախմբերի տարրեր, այսինքն. $s-$ և $p-$տարրերի միջև տեղակայված խոշոր ժամանակաշրջանների միաձուլված տասնամյակների տարրեր: Նրանք նաև կոչվում են անցումային տարրեր;
- $f$ - տարրեր;Դրսում ատոմի երրորդ մակարդակի $f-$ենթամակարդակը լցված է էլեկտրոններով. դրանք ներառում են լանթանիդներ և ակտինիդներ:
Ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան. Ատոմների հիմք և գրգռված վիճակներ
Շվեյցարացի ֆիզիկոս Վ. Պաուլին $1925$-ում դա հաստատել է Մեկ ուղեծրում ատոմը կարող է ունենալ առավելագույնը երկու էլեկտրոն:ունենալով հակադիր (հակազուգահեռ) պտույտներ (անգլերենից թարգմանված որպես spindle), այսինքն. ունենալով այնպիսի հատկություններ, որոնք պայմանականորեն կարելի է պատկերացնել որպես էլեկտրոնի պտույտ իր երևակայական առանցքի շուրջ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ կամ հակառակ ուղղությամբ: Այս սկզբունքը կոչվում է Պաուլիի սկզբունքը.
Եթե ուղեծրում կա մեկ էլեկտրոն, ապա այն կոչվում է չզույգված, եթե երկու, ապա սա զուգակցված էլեկտրոններ, այսինքն. էլեկտրոններ հակառակ սպիններով:
Նկարում ներկայացված է էներգիայի մակարդակների ենթամակարդակների բաժանման դիագրամ:
$s-$ Ուղեծրային, ինչպես արդեն գիտեք, ունի գնդաձև ձև։ Ջրածնի ատոմի էլեկտրոնը $(n = 1)$ գտնվում է այս ուղեծրի վրա և անկազմակերպ է։ Ըստ այդմ իր էլեկտրոնային բանաձեւ, կամ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա, գրված է այսպես՝ $1s^1$։ Էլեկտրոնային բանաձևերում էներգիայի մակարդակի թիվը նշվում է $ (1 ...) $ տառի դիմաց թվով, ենթամակարդակը (ուղեծրային տեսակը) նշվում է լատինական տառով, իսկ այն թիվը, որը գրված է տառի վրա: տառի աջ կողմը (որպես ցուցիչ) ցույց է տալիս ենթամակարդակի էլեկտրոնների թիվը:
Հելիումի He ատոմի համար, որն ունի երկու զույգ էլեկտրոն նույն $s-$օրբիտալում, այս բանաձևն է՝ $1s^2$։ Հելիումի ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը ամբողջական է և շատ կայուն։ Հելիումը ազնիվ գազ է։ Երկրորդ էներգիայի մակարդակը $(n = 2)$ ունի չորս ուղեծրեր, մեկը $s$ և երեք $p$: Երկրորդ մակարդակի $s$-օրբիտալ էլեկտրոնները ($2s$-օրբիտալներ) ունեն ավելի բարձր էներգիա, քանի որ գտնվում են միջուկից ավելի մեծ հեռավորության վրա, քան $1s$-$(n = 2)$ ուղեծրի էլեկտրոնները։ Ընդհանուր առմամբ, $n$-ի յուրաքանչյուր արժեքի համար կա մեկ $s-$օրբիտալ, բայց դրա վրա համապատասխան քանակությամբ էլեկտրոնի էներգիա և, հետևաբար, համապատասխան տրամագծով, աճող $n$.$s-ի արժեքով: $Orbital աճերը, ինչպես արդեն գիտեք, ունի գնդաձև ձև: Ջրածնի ատոմի էլեկտրոնը $(n = 1)$ գտնվում է այս ուղեծրի վրա և անկազմակերպ է։ Հետևաբար, դրա էլեկտրոնային բանաձևը կամ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան գրված է հետևյալ կերպ՝ $1s^1$։ Էլեկտրոնային բանաձևերում էներգիայի մակարդակի թիվը նշվում է $ (1 ...) $ տառի դիմաց թվով, ենթամակարդակը (ուղեծրային տեսակը) նշվում է լատինական տառով, իսկ այն թիվը, որը գրված է տառի վրա: տառի աջ կողմը (որպես ցուցիչ) ցույց է տալիս ենթամակարդակի էլեկտրոնների թիվը:
Հելիումի $He$ ատոմի համար, որն ունի երկու զույգ էլեկտրոն նույն $s-$օրբիտալում, այս բանաձևը հետևյալն է. $1s^2$: Հելիումի ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը ամբողջական է և շատ կայուն։ Հելիումը ազնիվ գազ է։ Երկրորդ էներգիայի մակարդակը $(n = 2)$ ունի չորս ուղեծրեր, մեկը $s$ և երեք $p$: Երկրորդ մակարդակի $s-$օրբիտալների էլեկտրոնները ($2s$-օրբիտալներ) ավելի մեծ էներգիա ունեն, քանի որ. գտնվում են միջուկից ավելի մեծ հեռավորության վրա, քան $1s$-$(n = 2)$ ուղեծրի էլեկտրոնները։ Ընդհանրապես, $n$-ի յուրաքանչյուր արժեքի համար կա մեկ $s-$օրբիտալ, բայց դրա վրա համապատասխան քանակությամբ էլեկտրոնի էներգիա և, հետևաբար, համապատասխան տրամագծով, աճում է $n$-ի արժեքի մեծացման հետ։ 
$r-$ ՈւղեծրայինԱյն ունի համրի ձև կամ ութ հատոր։ Բոլոր երեք $p$-օրբիտալները գտնվում են ատոմում փոխադարձաբար ուղղահայաց ատոմի միջուկով գծված տարածական կոորդինատների երկայնքով։ Կրկին պետք է ընդգծել, որ յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակ (էլեկտրոնային շերտ), սկսած $n= 2$-ից, ունի երեք $p$-օրբիտալներ։ Երբ $n$-ի արժեքը մեծանում է, էլեկտրոնները զբաղեցնում են $p$-օրբիտալները, որոնք գտնվում են միջուկից մեծ հեռավորությունների վրա և ուղղված են $x, y, z$ առանցքների երկայնքով:
$(n = 2)$ երկրորդ շրջանի տարրերի համար նախ լրացվում է $s$-օրբիտալը, իսկ հետո երեք $p$-օրբիտալը; էլեկտրոնային բանաձև $Li՝ 1s^(2)2s^(1)$: $2s^1$ էլեկտրոնն ավելի քիչ կապված է ատոմային միջուկի հետ, ուստի լիթիումի ատոմը կարող է հեշտությամբ տալ այն (ինչպես հավանաբար հիշում եք, այս գործընթացը կոչվում է օքսիդացում)՝ վերածվելով լիթիումի իոնի $Li^+$։
Բերիլիումի Be ատոմում չորրորդ էլեկտրոնը նույնպես տեղադրված է $2s$ ուղեծրում՝ $1s^(2)2s^(2)$։ Բերիլիումի ատոմի երկու արտաքին էլեկտրոնները հեշտությամբ անջատվում են՝ $B^0$-ը օքսիդացված է $Be^(2+)$ կատիոնի մեջ։
Բորի ատոմի հինգերորդ էլեկտրոնը զբաղեցնում է $2p$-օրբիտալը՝ $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$։ Այնուհետև լցվում են $2p$-օրբիտալները $C, N, O, F$ ատոմների, որոնք ավարտվում են նեոնային ազնիվ գազով՝ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$։
Երրորդ շրջանի տարրերի համար լրացվում են համապատասխանաբար $3s-$ և $3p$-օրբիտալները։ Երրորդ մակարդակի հինգ $d$-օրբիտալներ մնում են անվճար.
$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,
$↙(17)Cl 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(5)$,
$↙(18)Ar 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)$.
Երբեմն ատոմներում էլեկտրոնների բաշխումը պատկերող դիագրամներում նշվում է միայն յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնների թիվը, այսինքն. գրեք քիմիական տարրերի ատոմների կրճատ էլեկտրոնային բանաձևերը, ի տարբերություն վերը նշված լրիվ էլեկտրոնային բանաձևերի, օրինակ.
$↙(11)Na 2, 8, 1;$ $↙(17)Cl 2, 8, 7;$ $↙(18)Ar 2, 8, 8$:
Մեծ պարբերությունների (չորրորդ և հինգերորդ) տարրերի համար առաջին երկու էլեկտրոնները զբաղեցնում են համապատասխանաբար $4s-$ և $5s$-ուղղծրերը՝ $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$ $↙(38)Sr 2: , 8, 18, 8, 2$. Յուրաքանչյուր մեծ պարբերության երրորդ տարրից սկսած՝ հաջորդ տասը էլեկտրոնները կգնան նախորդ $3d-$ և $4d-$օրբիտալներին համապատասխանաբար (երկրորդական ենթախմբերի տարրերի համար). $↙(23)V 2, 8, 11: , 2;$ $↙( 26)Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2 դոլար։ Որպես կանոն, երբ լրացվում է նախորդ $d$-ենթամակարդակը, արտաքին (համապատասխանաբար $4p-$ և $5p-$) $p-$ենթամակարդակը սկսում է լցվել՝ $↙(33) Որպես 2, 8, 18, 5;$ $ ↙(52)Te 2, 8, 18, 18, 6$:
Մեծ ժամանակաշրջանների տարրերը՝ վեցերորդը և անավարտ յոթերորդը. էլեկտրոնային մակարդակներիսկ ենթամակարդակները լրացվում են էլեկտրոններով, որպես կանոն, հետևյալ կերպ՝ առաջին երկու էլեկտրոնները մտնում են արտաքին $s-$ենթամակարդակ՝ $↙(56)Ba 2, 8, 18, 18, 8, 2;$ $↙( 87) Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; հաջորդ մեկ էլեկտրոնը ($La$-ի և $Ca$-ի համար) դեպի նախորդ $d$-ենթամակարդակը. $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ և $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.
Այնուհետև հաջորդ $14$ էլեկտրոնները դրսից կմտնեն էներգիայի երրորդ մակարդակ՝ համապատասխանաբար լանտոնիդների և ակտինիդների $4f$ և $5f$ օրբիտալները՝ $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2։ ;$ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$։
Այնուհետև դրսից երկրորդ էներգիայի մակարդակը ($d$-ենթամակարդակ) նորից կսկսի կուտակվել կողմնակի ենթախմբերի տարրերի համար՝ $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙( 104)Rf 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2$: Եվ, վերջապես, միայն այն բանից հետո, երբ $d$-ենթամակարդակն ամբողջությամբ լցվի տասը էլեկտրոններով, $p$-ենթածավալը նորից կլցվի՝ $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$։
Շատ հաճախ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը պատկերված է էներգիայի կամ քվանտային բջիջների միջոցով. նրանք գրում են այսպես կոչված. գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձևեր. Այս գրառումի համար օգտագործվում է հետևյալ նշումը. յուրաքանչյուր քվանտային բջիջ նշվում է մեկ ուղեծրի համապատասխան բջիջով. յուրաքանչյուր էլեկտրոն նշվում է պտույտի ուղղությանը համապատասխանող սլաքով: Գրաֆիկական էլեկտրոնային բանաձև գրելիս պետք է հիշել երկու կանոն. Պաուլիի սկզբունքը, ըստ որի բջիջը (օրբիտալը) կարող է ունենալ ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն, բայց հակազուգահեռ սպիններով, և Ֆ.Հունդի կանոն, ըստ որի էլեկտրոնները առաջին հերթին գրավում են ազատ բջիջները և միաժամանակ ունենում նույն արժեքըպտտվում են, և միայն դրանից հետո նրանք զուգավորում են, բայց պտույտները, ըստ Պաուլիի սկզբունքի, արդեն հակառակ ուղղորդված կլինեն։
Ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաբանաձև է, որը ցույց է տալիս ատոմների էլեկտրոնների դասավորությունը ըստ մակարդակների և ենթամակարդակների։ Հոդվածն ուսումնասիրելուց հետո դուք կիմանաք, թե որտեղ և ինչպես են գտնվում էլեկտրոնները, կծանոթանաք քվանտային թվերին և կկարողանաք ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան կառուցել իր թվով, հոդվածի վերջում կա տարրերի աղյուսակ։
Ինչու՞ ուսումնասիրել տարրերի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան:
Ատոմները նման են կոնստրուկտորի. կան որոշակի քանակությամբ մասեր, դրանք տարբերվում են միմյանցից, բայց նույն տիպի երկու մասերը լրիվ նույնն են: Բայց այս կոնստրուկտորը շատ ավելի հետաքրքիր է, քան պլաստիկը, և ահա թե ինչու. Կազմաձևը փոխվում է կախված նրանից, թե ով է մոտակայքում: Օրինակ՝ թթվածինը ջրածնի կողքին Միգուցեվերածվում է ջրի, նատրիումի կողքին՝ գազի, իսկ երկաթի կողքին լինելը ամբողջությամբ վերածում է ժանգի։ Հարցին պատասխանելու համար, թե ինչու է դա տեղի ունենում և կանխատեսում է ատոմի վարքագիծը մյուսի կողքին, անհրաժեշտ է ուսումնասիրել էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, որը կքննարկվի ստորև:
Քանի՞ էլեկտրոն կա ատոմում:
Ատոմը բաղկացած է միջուկից և նրա շուրջը պտտվող էլեկտրոններից, միջուկը՝ պրոտոններից և նեյտրոններից։ Չեզոք վիճակում յուրաքանչյուր ատոմ ունի նույն թվով էլեկտրոններ, որքան իր միջուկի պրոտոնների թիվը: Նշված էր պրոտոնների թիվը սերիական համարտարրը, օրինակ՝ ծծումբը, ունի 16 պրոտոն՝ պարբերական համակարգի 16-րդ տարրը։ Ոսկին ունի 79 պրոտոն՝ պարբերական համակարգի 79-րդ տարրը։ Ըստ այդմ՝ չեզոք վիճակում ծծմբում կա 16 էլեկտրոն, իսկ ոսկու մեջ՝ 79 էլեկտրոն։
Որտեղ փնտրել էլեկտրոն:
Դիտարկելով էլեկտրոնի վարքագիծը՝ ստացվել են որոշակի օրինաչափություններ, դրանք նկարագրվում են քվանտային թվերով, ընդհանուր առմամբ չորսն են.
- Հիմնական քվանտային թիվը
- Օրբիտալ քվանտային թիվ
- Մագնիսական քվանտային թիվ
- Սփին քվանտային թիվը
Ուղեծրային
Այնուհետև, ուղեծր բառի փոխարեն մենք կօգտագործենք «օրբիտալ» տերմինը, ուղեծիրը էլեկտրոնի ալիքային ֆունկցիան է, մոտավորապես՝ սա այն տարածքն է, որտեղ էլեկտրոնը ծախսում է ժամանակի 90%-ը։
N - մակարդակ
L - պատյան
M l - ուղեծրային համար
M s - առաջին կամ երկրորդ էլեկտրոնը ուղեծրում
Օրբիտալ քվանտային թիվ l
Էլեկտրոնային ամպի ուսումնասիրության արդյունքում պարզվել է, որ կախված էներգիայի մակարդակից՝ ամպն ընդունում է չորս հիմնական ձև՝ գնդիկ, համրեր և մյուս երկուսը՝ ավելի բարդ։ Էներգիայի աճման կարգով այս ձևերը կոչվում են s-, p-, d- և f-փեղկեր: Այս պատյաններից յուրաքանչյուրը կարող է ունենալ 1 (s-ի վրա), 3 (p-ի վրա), 5 (d-ի վրա) և 7 (f-ի վրա) ուղեծրեր։ Ուղեծրային քվանտային համարը այն թաղանթն է, որի վրա գտնվում են ուղեծրերը։ s, p, d և f օրբիտալների ուղեծրային քվանտային թիվը համապատասխանաբար ընդունում է 0,1,2 կամ 3 արժեքները:
S-թաղանթի վրա մեկ ուղեծր (L=0) - երկու էլեկտրոն
p-շեղանի վրա կա երեք ուղեծր (L=1)՝ վեց էլեկտրոն
d թաղանթի վրա կա հինգ ուղեծր (L=2)՝ տասը էլեկտրոն
F-թաղանթի վրա կա յոթ ուղեծրեր (L=3)՝ տասնչորս էլեկտրոն
Մագնիսական քվանտային թիվ մ լ
p-կեղևի վրա կան երեք ուղեծրեր, դրանք նշանակվում են -L-ից +L թվերով, այսինքն՝ p-կեղևի համար (L=1) կան «-1», «0» և «1» ուղեծրեր։ . Մագնիսական քվանտային թիվը նշվում է m l տառով:
Թաղանթի ներսում էլեկտրոնների համար ավելի հեշտ է տեղակայվել տարբեր ուղեծրերում, ուստի առաջին էլեկտրոնները լրացնում են մեկը յուրաքանչյուր ուղեծրի համար, իսկ հետո դրա զույգը ավելացվում է յուրաքանչյուրին։
Դիտարկենք d-shell.
d-կեղևը համապատասխանում է L=2 արժեքին, այսինքն՝ հինգ օրբիտալներին (-2,-1,0,1 և 2), առաջին հինգ էլեկտրոնները լրացնում են թաղանթը ՝ վերցնելով M l =-2 արժեքները, M l =-1,M l =0, M l =1,M l =2:
Spin քվանտային թիվը m s
Սպինը էլեկտրոնի պտտման ուղղությունն է իր առանցքի շուրջ, կա երկու ուղղություն, ուստի սպին քվանտային թիվը երկու արժեք ունի՝ +1/2 և -1/2։ Միայն երկու էլեկտրոններ հակառակ սպիններով կարող են լինել նույն էներգետիկ ենթամակարդակի վրա: Սպինի քվանտային թիվը նշվում է մ վ
Հիմնական քվանտային թիվը n
Հիմնական քվանտային թիվը էներգիայի այն մակարդակն է, որի վրա այս պահինՀայտնի է էներգիայի յոթ մակարդակ, որոնցից յուրաքանչյուրը պիտակավորված է Արաբական համարը 1,2,3,...7. Յուրաքանչյուր մակարդակում խեցիների քանակը հավասար է մակարդակի թվին. առաջին մակարդակում կա մեկ պատյան, երկրորդում՝ երկու և այլն:
Էլեկտրոնի համարը
Այսպիսով, ցանկացած էլեկտրոն կարելի է նկարագրել չորս քվանտային թվերով, այս թվերի համակցությունը եզակի է էլեկտրոնի յուրաքանչյուր դիրքի համար, վերցնենք առաջին էլեկտրոնը, էներգիայի ամենացածր մակարդակը N=1 է, մեկ թաղանթ գտնվում է առաջին մակարդակի վրա, ցանկացած մակարդակի առաջին պատյանն ունի գնդակի ձև (s -shell), այսինքն. L=0, մագնիսական քվանտային թիվը կարող է վերցնել միայն մեկ արժեք՝ M l =0 և սպինը հավասար կլինի +1/2-ի։ Եթե վերցնենք հինգերորդ էլեկտրոնը (ինչ ատոմում էլ լինի), ապա նրա համար հիմնական քվանտային թվերը կլինեն՝ N=2, L=1, M=-1, սպին 1/2։
