Вам уже известно, что атомы химических элементов состоят из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Заряд ядра зависит от количества протонов в нем (протоны - положительно заряженные частицы в составе ядра). Количество электронов в атоме равно количеству протонов в его ядре (поскольку атом является электронейтральной частицей, а электроны имеют отрицательный заряд). Итак, чтобы узнать количество электронов в атоме необходимо посмотреть на порядковый номер элемента в периодической таблице.
Теперь давайте рассмотрим, как электроны вращаются вокруг ядра.
Электрон двигается вокруг ядра с такой огромной скоростью, что нельзя сказать в какой точке пространства он находится в данный момент. Создается будто электронное облако, не имеющее четких границ. Общее электронное облако атома образуется электронными облаками отдельных электронов. Ту часть электронного облака электрона, в котором он находится большую часть времени, называют атомной орбиталью.
Итак, атомная орбиталь – это часть пространства вокруг ядра, где нахождение электрона вероятнее всего.
Атомные орбитали имеют разные формы, размеры, расположения в пространстве: s-орбиталь (имеет форму шара), p-орбиталь (имеет форму объемной восьмерки), d- и f-орбитали (имеют значительно сложнее форму).
Главной характеристикой электрона есть его энергия. Чем ближе электрон находится к ядру, тем его энергия меньше. И при распределении по орбиталям электроны будут располагаться таким образом, чтобы их энергия была минимальной. Электроны, двигающиеся на орбиталях с примерно одинаковой энергией, образуют электронные слои (энергетические уровни). Первый уровень у ядра имеет первый номер (n=1). Энергетические уровни обозначаются либо арабскими цифрами (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) или заглавными буквами латинского алфавита (K, L, M, N, O, P, Q). Число n еще называют основным квантовым числом. Количество энергетических уровней в атоме совпадает с номером периода, в котором он находится.
Если в атоме электроны содержатся на нескольких энергетических уровнях, то электроны внешнего энергетического уровня слабее всего связаны с ядром. Максимальное количество электронов на уровне описывается формулой:
N=2n2.
Начиная со второго уровня делятся на подуровни, несколько отличающиеся друг от друга энергией связи с ядром. Количество подуровней равно значению главного квантового числа. Их форма связана с побочным или орбитальным квантовым числом l (l принимает значения от 0 до (n-1)). , 3 соответственно.
Каждый электрон вращается вокруг ядра, также вокруг своей оси. Эта характеристика называется спин.
Распределение электронов по электронному орбиталю происходит по определенным правилам. Электроны сначала размещаются по одному на орбитали, а только потом, когда все орбитали подуровня заполнены по крайней мере одним электроном, к ним начинают прилагаться электроны с противоположным спином (один вращается вокруг собственной оси по часовой стрелке, другой – против) (по принципу Паули).
Распределение электронов по электронному орбиталю происходит по определенным правилам. Правило Клечковского, согласно которому орбитали заполняются в следующей последовательности 1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-5p-6s-4f и т.д.
Заполнение орбиталей соответствует также правилу Хунда, которое еще называют «правилом автобуса», где электроны, подобно пассажирам, сначала занимают места по одному.
При составлении электронных конфигураций атомов вам поможет следующая таблица и видео в YouTube.
