Вам вже відомо, що атоми хімічних елементів складаються з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів, що обертаються навколо нього. Заряд ядра залежить від кількості протонів у ньому (протони - позитивно заряджені частинки у складі ядра). Кількість електронів у атомі дорівнює кількості протонів у його ядрі (оскільки атом є частинкою електронейтральною, а електрони мають негативний заряд). Отже, для того, щоб дізнатися кількість електронів у атомі необхідно подивитися на порядковий номер елемента у періодичній таблиці.
Тепер давайте розглянемо, яким чином електрони обертаються навколо ядра.
Електрон рухається навколо ядра з такою величезною швидкістю, що не можливо сказати в якій точці простору він знаходиться у даний момент. Створюється ніби електронна хмара, що не має чітких меж. Спільна електронна хмара атома утворюється електронними хмарами окремих електронів. Ту частину електронної хмари електрона, у якій він перебуває більшу частину часу, називають атомною орбіталлю.
Отже, атомна орбіталь – це частина простору навколо ядра, де перебування електрону найімовірніше.
Атомні орбіталі мають різні форми, розміри, розташування у просторі: s-орбіталь (має форму кулі), p-орбіталь (має форму об’ємної вісімки), d- та f-орбіталі (мають значно складніше форму).
Головною характеристикою електрона є його енергія. Чим ближче електрон знаходиться до ядра, тим його енергія менше. І при розподілі по орбіталях електрони розташовуватимуться таким чином, щоб їх енергія була мінімальною. Електрони, що рухаються на орбіталях з приблизно однаковою енергією утворюють електронні шари (енергетичні рівні). Перший рівень біля ядра має перший номер (n=1). Енергетичні рівні позначаються або арабськими цифрами (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) або великими літерами латинського алфавіту (K, L, M, N, O, P, Q). Число n ще називають головним квантовим числом. Кількість енергетичних рівнів в атомі співпадає з номером періоду, де він знаходиться.
Якщо в атомі електрони містяться на декількох енергетичних рівнях, то електрони зовнішньгого енергетичного рівня найслабше пов’язані з ядром. Максимальна кількість електронів на рівні описується формулою:
N=2n2.
Починаючи з другого рівні поділяються на підрівні, що дещо відрізняються один від одного енергією зв’язку з ядром. Кількість підрівнів дорівнює значенню головного квантового числа. Їхня форма пов’язана з побічним або орбітальним квантовим числом l (l набуває значень від 0 до (n-1). Підрівням відповідають орбіталі (s, p, d, f), які мають значення l, що дорівнюють 0, 1, 2, 3 відповідно.
Кожен електрон обертається навколо ядра, а також навколо власної осі. Ця характеристика має назву спін.
Розподіл електронів за електронним орбіталями відбувається за певними правилами. Електрони спочатку розміщуються по одному на орбіталі, а тільки потім, коли всі орбіталі підрівня заповнені принаймні одним електроном, до них починають додаватися електрони з протилежним спіном (один обертається навколо власної осі за годинниковою стрілкою, інший – проти) (за принципом Паулі).
Розподіл електронів за електронним орбіталями відбувається за певними правилами. Правило Клечковського, за яким орбіталі заповнюються у наступній послідовності 1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-5p-6s-4f тощо.
Заповнення орбіталей відповідає також правилу Хунда, яке ще називають «правилом автобуса», в якому електрони, подібно до пасажирів, спочатку займають місця по одному.
При складанні електронних конфігурацій атомів вам допоможе наступна таблиця та відео у Youtube.
