У атома неона (и гелия) нет неспаренных электронов и свободных ячеек. Тогда получаем натрий, (Ые)35 магний, (Ке)35 алюминий, (Ые)35 3р. Он содержит строго определенное число электронов - максимально 2n2. Запись, отражающая распределение электронов в атоме химического .
Свойства каждого химического вещества делятся на два типа: это химические, которые характеризуют его способность образовывать другие вещества, и физические, которые объективно наблюдаются и могут быть рассмотрены в отрыве от химических превращений. Так, например, физическими свойствами вещества являются его агрегатное состояние (твердое, жидкое или газообразное), теплопроводность, теплоемкость, растворимость в различных средах (вода, спирт и др.), плотность, цвет, вкус и т. Превращения одних химических веществ в другие вещества называют химическими явлениями или химическими реакциями.
Следует отметить, что существуют также и физические явления, которые, очевидно, сопровождаются изменением каких- либо физических свойств вещества без его превращения в другие вещества. К физическим явлениям, например, относятся плавление льда, замерзание или испарение воды и др.
О том, что в ходе какого- либо процесса имеет место химическое явление, можно сделать вывод, наблюдая характерные признаки химических реакций, такие как изменение цвета, образование осадка, выделение газа, выделение теплоты и (или) света. Так, например, вывод о протекании химических реакций можно сделать, наблюдая: — образование осадка при кипячении воды, называемого в быту накипью; — выделение тепла и света при горении костра; — изменение цвета среза свежего яблока на воздухе; — образование газовых пузырьков при брожении теста и т. Мельчайшие частицы вещества, которые в процессе химических реакций практически не претерпевают изменений, а лишь по- новому соединяются между собой, называются атомами. Сама идея о существовании таких единиц материи возникла еще в древней Греции в умах античных философов, что собственно и объясняет происхождение термина «атом», поскольку «атомос» в буквальном переводе с греческого означает «неделимый». Тем не менее, вопреки идее древнегреческих философов, атомы не являются абсолютным минимумом материи, т. Надстрочный индекс в используемых обозначениях указывает на то, что протон имеет единичный положительный заряд, электрон – единичный отрицательный заряд, а нейтрон заряда не имеет. Что касается качественного устройства атома, то у каждого атома все протоны и нейтроны сосредоточены в так называемом ядре, вокруг которого электроны образуют электронную оболочку.
Протон и нейтрон обладают практически одинаковыми массами, т. Таким образом, из таблицы выше можно сделать вывод о том, что атом.
Каждый химический элемент имеет свое название и индивидуальный символ, который читается определенным образом. Так, например, самый простой химический элемент, атомы которого содержат в ядре только один протон, имеет название «водород» и обозначается символом «Н», что читается как «аш», а химический элемент с зарядом ядра +7 (т. Индексы 1, 2 и 3 сверху от символа Н означают суммарное количество нейтронов и протонов. Поскольку, как уже было сказано, нейтрон и протон имеют одинаковые массы, а масса электрона по сравнению с ними пренебрежимо мала, это значит, что изотоп 2. Н практически в два раза тяжелее изотопа 1. Н, а изотоп 3. Н — и вовсе в три раза. В связи с таким большим разбросом масс изотопов водорода изотопам 2.
Н и 3. Н даже были присвоены отдельные индивидуальные названия и символы, что не характерно больше ни для одного другого химического элемента. Изотопу 2. Н дали название дейтерий и присвоили символ D, а изотопу 3. Н дали название тритий и присвоили символ Т.
Если принять массу протона и нейтрона за единицу, а массой электрона пренебречь, фактически верхний левый индекс помимо суммарного количества протонов и нейтронов в атоме можно считать его массой, в связи с чем этот индекс называют массовым числом и обозначают символом А. Поскольку за заряд ядра любого атома отвечают протоны, а заряд каждого протона условно считается равным +1, количество протонов в ядре называют зарядовым числом (Z). Обозначив количество нейтронов в атоме буквой N, математически взаимосвязь между массовым числом, зарядовым числом и количеством нейтронов можно выразить как: Согласно современным представлениям, электрон имеет двойственную (корпускулярно- волновую) природу. Он обладает свойствами как частицы, так и волны.
Подобно частице, электрон имеет массу и заряд, но в то же время поток электронов, подобно волне, характеризуется способностью к дифракции. Для описания состояния электрона в атоме используют представления квантовой механики, согласно которым электрон не имеет определенной траектории движения и может находиться в любой точке пространства, но с разной вероятностью. Область пространства вокруг ядра, где наиболее вероятно нахождение электрона, называется атомной орбиталью. Атомная орбиталь может обладать различной формой, размером и ориентацией.
Также атомную орбиталь называют электронным облаком. Графически одну атомную орбиталь принято обозначать в виде квадратной ячейки: Квантовая механика имеет крайне сложный математический аппарат, поэтому в рамках школьного курса химии рассматриваются только лишь следствия квантово- механической теории. Согласно этим следствиям, любую атомную орбиталь и находящийся на ней электрон полностью характеризуют 4 квантовых числа. Главное квантовое число – n — определяет общую энергию электрона на данной орбитали.
Диапазон значений главного квантового числа – все натуральные числа, т. Данные орбитали обладают формой трехмерной восьмерки, т.
Их строение намного более сложное. Магнитное квантовое число – ml – определяет пространственную ориентацию конкретной атомной орбитали и выражает проекцию орбитального момента импульса на направление магнитного поля.
Магнитное квантовое число ml соответствует ориентации орбитали относительно направления вектора напряженности внешнего магнитного поля и может принимать любые целочисленные значения от –l до +l, включая 0, т. Так, например, при l = 0 ml = 0 (одно значение), при l = 1 ml = - 1, 0, +1 (три значения), при l = 2 ml = - 2, - 1, 0, +1, +2 (пять значений магнитного квантового числа) и т. Так, например, p- орбитали, т. Электроны с разными спинами обозначают вертикальными стрелками, направленными в разные стороны: . Любой произвольный энергетический уровень с некоторым номером n состоит из n.
Множество орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа и орбитального квантового числа представляет собой энергетический подуровень. Каждый энергетический уровень, которому соответствует главное квантовое число n, содержит n подуровней. В свою очередь, каждый энергетический подуровень с орбитальным квантовым числом l, состоит из (2l+1) орбиталей. Таким образом, s- подуровень состоит из одной s- орбитали, p- подуровень – трех p- орбиталей, d- подуровень – пяти d- орбиталей, а f- подуровень — из семи f- орбиталей. Поскольку, как уже было сказано, одна атомная орбиталь часто обозначается одной квадратной ячейкой, то s- , p- , d- и f- подуровни можно графически изобразить следующим образом: Каждой орбитали соответствует индивидуальный строго определенный набор трех квантовых чисел n, l и ml. Распределение электронов по орбиталям называют электронной конфигурацией.
Заполнение атомных орбиталей электронами происходит в соответствии с тремя условиями: Принцип минимума энергии: электроны заполняют орбитали, начиная с подуровня с наименьшей энергией. Последовательность подуровней в порядке увеличения их энергий выглядит следующим образом: 1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s. Такое наиболее устойчивое состояние атома называется основным состоянием. Фактически вышесказанное означает то, что, например, размещение 1- го, 2- х, 3- х и 4- х электронов на трех орбиталях p- подуровня будет осуществляться следующим образом: Заполнение атомных орбиталей от водорода, имеющего зарядовое число равное 1, до криптона (Kr) с зарядовым числом 3.
Подобное изображение порядка заполнения атомных орбиталей называется энергетической диаграммой. Исходя из электронных диаграмм отдельных элементов, можно записать их так называемые электронные формулы (конфигурации). Так, например, элемент с 1. Менделеева. период.
Тем не менее, при наличии пустых p- орбиталей в основном состоянии атома, нередко, при сообщении ему избыточной энергии атом можно перевести в так называемое возбужденное состояние. Пикулькин А.В. Система Государственного Управления Учебник Для Вузов здесь. Так, например, атом бора в основном своем состоянии имеет электронную конфигурацию и энергетическую диаграмму следующего вида: 1.
B = 1s. 22s. 22p. А в возбужденном состояниии (*), т. Менделеева: У s- элементов последний заполняемый s- подуровень.
К данным элементам относятся элементы главных (слева в ячейке таблицы) подгрупп I и II групп. У p- элементов заполняется p- подуровень.
К p- элементам относят последние шесть элементов каждого периода, кроме первого и седьмого, а также элементы главных подгрупп III- VIII групп. Элементы расположены между s – и p- элементами в больших периодах. Элементы называют лантаноидами и актиноидами. Они вынесены вниз таблицы Д.