Kiek daugiausiai elektronų telpa pirmajame elektronų sluoksnyje?

Atsakant į klausimą, kiek daugiausia elektronų telpa pirmajame sluoksnyje, svarbu suprasti atomo sandarą ir elektronų išsidėstymo principus.

Atomo sandara

Atomo sandara yra esminė norint suprasti, kaip elektronai išsidėsto aplink atomo branduolį. Atomo sandara susideda iš:

• Atomo branduolio: sudaryto iš protonų ir neutronų.
• Elektronų: kurie skrieja aplink branduolį tam tikrais energijos lygmenimis, vadinamais elektronų sluoksniais.
• Protonų: teigiamą krūvį turinčios dalelės, esančios branduolyje.
• Neutronų: neutralų krūvį turinčios dalelės, esančios branduolyje.
• Izotopų: atomai, turintys tą patį protonų skaičių, bet skirtingą neutronų skaičių.

Elektromagnetinės spinduliuotės ir medžiagos sąveikos tyrimai padėjo suprasti atomo sandarą. Deja, savo akimis pamatyti, kaip sudarytas atomas, neįmanoma, jo sandarą tenka spręsti iš įvairių bandymų.

Elektromagnetinė spinduliuotė ir bangos

Energijos sklidimo būdas vadinamas elektromagnetine spinduliuote, kuri sklinda bangų pavidalu. Elektromagnetines bangas sudaro elektrinis ir magnetinis laukai. Bangos ilgis, dažnis ir amplitudė yra vienodi. Bangos ilgis matuojamas metrais (m). Elektromagnetinės bangos sklinda greičiu, vadinamuoju šviesos greičiu.

Mažėjant bangos ilgiui, auga jos dažnis. Matoma šviesa sudaro nedidelę viso elektromagnetinio spektro dalį. Balta šviesa susideda iš visų spalvų, o skirtingos spalvos lūžta nevienodu greičiu, todėl matome spalvų juostą - spektrą. Raudonos šviesos bangos ilgis yra mažiausias, o violetinės - didžiausias.

Kvantinė teorija ir energijos kvantai

1900 m. M. Planck’as padarė prielaidą, kad energija nėra tolydinė, bet suskirsto tam tikrais dydžiais. Mažiausias energijos reikšmių kiekis yra vadinamas energijos kvantu. Energijos kvantai pastūmėjo į priekį mokslo vystymąsi.

Elektronų išsidėstymo atomuose tvarka

Bohr’as, panaudojęs Planck’o kurtą kvantinę teoriją, pritaikė ją vandenilio atomui. Pagal jo teoriją, elektronai gali judėti aplink branduolį tik tam tikrais diskrečiais energijos lygmenimis (jų skaičius ribotas), vadinamomis stacionariomis būsenomis. Pereinant iš vieno energijos lygmens į kitą, išspinduliuojami šviesos kvantai. Elektronai turi turėti pagreitį ir spinduliuoti energiją, tačiau to neįvyksta.

Niels’as Bohr’as (1885 - 1962) vadovavo Teorinės fizikos institutui Kopenhagoje. Jis sukūrė naują atomo sandaros modelį. Pagrindinės Bohr’o постулаты:

1. Elektronai gali judėti aplink branduolį tik tam tikrais diskrečiais energijos lygmenimis (jų skaičius ribotas), vadinamomis stacionariomis būsenomis.
2. Pereinant iš vieno energijos lygmens į kitą, atomas sugeria arba išspinduliuoja energijos kvantą.

Atsiradus banginei mechanikai, buvo įvesta fotono sąvoka. Kiekviena dalelė pasižymi ir banginėmis savybėmis (dualizmas). Šios idėjos buvo pritaikytos kuriant vandenilio atomo modelį.

Banginė funkcija (#) apibūdina orbitalę. Kvantiniai skaičiai (n, l, ml) nusako t. t. orbitalę. Yra ketvirtasis kvantinis skaičius - sukinio kvantinis skaičius ms. Elektronai sukasi apie savo ašį, panašiai kaip ir Žemė. Elektronų sukinio tipai turi dvi reikšmes: +1/2 ir -1/2.

orbitalės

Pateiksime simbolius, naudojamus orbitalėms žymėti. Orbitalės yra erdvės dalis, kurioje didžiausia tikimybė rasti elektroną. Dažniausiai pateikiama 90% elektrono radimo tikimybė. 1s orbitale didžiausia tikimybė rasti elektroną arti branduolio.

Kiekvienas elektronas atome apibūdinamas keturiais kvantiniais skaičiais:

1. Pagrindinis kvantinis skaičius (n): n = 1, 2, 3, 4 .
2. Šalutinis kvantinis skaičius (l): l = 0; 1; 2; 3 .
3. Magnetinis kvantinis skaičius (ml): ml = -l; -l + 1; -l + 2; . 0; 1; 2; .
4. Sukimosi kvantinis skaičius (ms): ms = +1/2 arba -1/2.

Atomo modelyje, orbitalės energija priklauso tik nuo jo atstumo nuo branduolio. Jei keli elektronai turi pačią energiją, jie vadinami išsigimusiais. Energija priklauso tik nuo atstumo nuo branduolio. Dėl to orbitalės nėra išsigimę.

Atomuose pirmiausia užpildomos tos orbitalės, kurios turi mažiausią energiją. Pirmiausiai užpildoma 1s, po to 2s, 2p ir t. t. elektronų reikšmės. Šia tvarka remiamės, rašydami elektronų išsidėstymą elementų atomuose.

Pauli draudimo principas

Pauli draudimo principas teigia, kad atome negali būti dviejų elektronų, turinčių vienodus keturis kvantinius skaičius. Tai reiškia, kad kiekvienoje orbitalėje gali būti ne daugiau kaip du elektronai, turintys skirtingus sukinius.

Hundo taisyklė

Hundo taisyklė teigia, kad elektronai polygmenyje (t. y. orbitalėse su vienoda energija) pirmiausia užpildo kiekvieną orbitalę pavieniui, o tik po to pradeda jas užpildyti poromis. Tai užtikrina didžiausią bendrą sukinį ir sumažina elektronų tarpusavio atostūmį.

Elektronų išsidėstymo pavyzdžiai

Pavyzdžiui, anglies atomo numeris yra 6. Tai reiškia, kad anglies atome yra 6 elektronai. Elektronų išsidėstymas anglies atome yra 1s²2s²2p². Tai reiškia, kad du elektronai yra 1s polygmenyje, du - 2s ir du - 2p polygmenyje.

Pirmasis elektronų sluoksnis

Pirmasis elektronų sluoksnis (n=1) turi tik vieną orbitalę - 1s. Pagal Pauli draudimo principą, šioje orbitalėje gali būti ne daugiau kaip du elektronai. Todėl, daugiausia elektronų, kurie gali būti pirmajame elektronų sluoksnyje, yra du.

Elementai, turintys užpildytą pirmąjį elektronų sluoksnį, yra labai stabilūs. Pavyzdžiui, helis (He) turi du elektronus 1s orbitalėje (1s²) ir yra inertinės dujos.

Lentelė: Elektronų skaičius sluoksniuose

tags: #kiek #daugiausiai #elektronu #gali #buti #pirmajame