A elektrosfera je područje atoma u kojem elektroni Nalaze se. Elektrosfera je, točnije, sastavljena od atomskih orbitala, određenih rješavanjem Schrödingerove jednadžbe. Prvo određena Rutherfordovim modelom, elektrosfera je značajno napredovala tijekom važenja Bohrovog atomskog modela.
Elektrosfera se može podijeliti na slojeve (ili energetske razine), budući da elektroni imaju definiranu (nekontinuiranu) energiju. Za atome s dva ili više elektrona, ljuske se dijele na podljuske (ili podljuske). Elektrosfera je izuzetno važna za razumijevanje svojstava atoma i razumijevanje nastanka kemijskih veza.
Pročitajte također: Kako se atom dijeli?
Teme u ovom članku
- 1 - Sažetak elektrosfere
- 2 - Video lekcija o elektrosferi
- 3 - Što je elektrosfera?
- 4 - Slojevi elektrosfere
- 5 - Funkcija elektrosfere
- 6 - Odnos između elektrosfere i atomske strukture
- 7 - Riješene vježbe na elektrosferi
Sažetak o elektrosferi
Elektrosfera je područje atoma u kojem se nalaze elektroni.
Sastoji se od atomskih orbitala, valnih funkcija koje su rješenja Schrödingerovih jednadžbi.
Njegov koncept započeo je modelom Ernesta Rutherforda.
Elektroni se zadržavaju u elektrosferi zbog svoje privlačnosti prema atomskoj jezgri.
Glavni napredak u razumijevanju elektrosfere dogodio se tijekom koncepcije modela Nielsa Bohra.
Sastoji se od slojeva (ili energetskih razina), koji su područja definirane energije.
Za atome s više od jednog elektrona, ljuske se dijele na podljuske (ili podljuske).
Elektrosfera je važna za razumijevanje nekoliko svojstava, kao što su atomska sličnost, stabilnost, atomski radijus, energija ionizacije, afinitet elektrona, uz razumijevanje stvaranja veza kemikalije.
Video lekcija o elektrosferi
Što je elektrosfera?
Elektrosfera je definirana kao područje atomske strukture u kojem se nalaze elektroni. U dubljim tumačenjima kažemo da se sastoji od atomskih orbitala, valnih funkcija koje su rješenja Schrödingerove jednadžbe. Matematički izraz atomske orbitale, kada se kvadrira, predstavlja gustoću vjerojatnosti položaja elektrona u danoj točki.
O koncept elektrosfere počeo se pojavljivati s Atomski model Ernesta Rutherforda, koji prikazuje elektrone koji kruže oko guste, pozitivne jezgre. Kasnije je Niels Bohr donio značajnija tumačenja elektrosfere miješajući pojmove iz kvantne mehanike.
Nemoj sada stati... Ima još nakon reklame ;)
Slojevi elektrosfere
Elektroni se zadržavaju u elektrosferi zbog svoje privlačnosti prema atomskoj jezgri. Međutim, poznato je da ovi elektroni su u ljuskama čije su energije dobro definirane. Takvi se slojevi također mogu nazvati energetskim razinama.
Ovaj zaključak je došao nakon spektroskopskih eksperimenata. Na primjer, kada se električna struja primijeni na plin H2 Pri niskom tlaku svjetlost emitira H2. U tom stanju nastaju H ioni+ i elektrona, koji će se vratiti u H ione+ i formirat će pobuđene (energizirane) vrste H+. Za oslobađanje viška energije, H ioni+ oslobađaju energiju u obliku elektromagnetskog zračenja (svjetlosti) i rekombiniraju u plin H2 opet.
Možda se sjećate da kada bijela svjetlost prolazi kroz prizmu, ona se raspada u kontinuirani spektar (slično dugi); međutim, isto se ne događa sa svjetlom koje dolazi od H2: kada takvo zračenje prolazi kroz prizmu, u H emisijskom spektru opažaju se samo svijetle linije s definiranom valnom duljinom2, poznate kao spektralne linije.
Tumačenje spektra emisije elemenata (s dobro definiranim spektralnim linijama) je da elektron, u atomu, ne može predstavljati nikakvu energiju, već u točno određenim količinama (tzv. energetski paketi). Da elektroni nemaju takva energetska ograničenja, emisijski spektar elemenata bio bi kontinuiran, baš poput spektra bijele svjetlosti koja prolazi kroz prizmu.
Svaka spektralna linija elementa postala je poznata kao energetska razina. (ili sloj, kako smo navikli reći). Ove linije nastaju kada elektron prelazi s jedne dopuštene energetske razine na drugu, u procesu promjene energije poznatom kao elektronički prijelaz.
Tijekom elektroničkog prijelaza elektron prelazi s niže energetske razine na višu energetsku razinu. Kada se vrati na početnu razinu, emitira višak energije kroz elektromagnetsko zračenje (svjetlost), dajući ishodište spektralne linije čija je vrijednost emitirane energije proporcionalna vrijednosti definiranoj jednadžbom Rydberg.
Johannes Rydberg bio je švedski spektroskopist koji je stvorio jednadžbu za definiranje trenda spektralnih linija na temelju rada švicarskog profesora Johanna Balmera. Specifična energija svakog sloja definirana je rješavanjem odgovarajuće Schrödingerove jednadžbe.
Svaki elektronički sloj ima dopušteni broj elektrona. Trenutno je definirano sedam elektroničkih slojeva, identificiranih slovima K do Q, abecednim redom, ili slovom n, gdje je n ≥ 1. Dakle, sloj K je sloj gdje je n = 1, i tako dalje. Dopušteni broj elektrona po ljusci prikazan je u sljedećoj tablici.
Razina energije |
Sloj |
Maksimalan broj elektrona |
1 |
K |
2 |
2 |
L |
8 |
3 |
M |
18 |
4 |
N |
32 |
5 |
O |
32 |
6 |
P |
18 |
7 |
Q |
8 |
Za hidrogenoidne atome (sa samo 1 elektronom, kao što su H, He+, Li2+), sve atomske orbitale imaju istu energiju (nazivamo ih degeneriranim orbitalama); međutim, u atomima s dva ili više elektrona javlja se vrlo važan učinak, odbijanje elektron-elektron. Posljedica ove činjenice je da orbitale svakog sloja počinju imati različite energije i stoga se slojevi počinju opisivati kao podslojevi (ili podrazine).
Za trenutne atome, svaki sloj se može rastaviti na do četiri podrazine, predstavljena slovima "s" (iz engleskog, oštar), “p” (od engleskog, glavni), “d” (od engleskog, difuzni) i "f" (iz engleskog, temeljni).
Svaka podrazina podržava maksimalan broj elektrona, definiran izračunima i eksperimentima. Podrazina “s” podržava do 2 elektrona; podrazina “p”, do 6 elektrona; podrazina “d”, do 10 elektrona; i "f" podrazina, do 14 elektrona. K sloj je jedini koji dopušta samo jednu orbitalu i stoga ima samo jednu podrazinu.
Razina energije |
Sloj |
Podrazine |
1 |
K |
1s |
2 |
L |
2s, 2p |
3 |
M |
3s, 3p, 3d |
4 |
N |
4s, 4p, 4d, 4f |
5 |
O |
5s, 5p, 5d, 5f |
6 |
P |
6s, 6p, 6d |
7 |
Q |
7s, 7p |
Funkcija elektrosfere
Elektrosfera svakog atoma može se koristiti za objašnjenje različitih svojstava i ponašanja atoma.
Svojstva kao što su atomski radijus, ionski radijus, energija ionizacije i afinitet elektrona imaju vrijednosti koje su izravna posljedica elektroničke konfiguracije elektrosfere, točnije naziva se valentna ljuska, koji je zapravo najudaljenija zauzeta elektronička ljuska atoma ili iona.
A sličnost između atoma iz iste skupine u periodnom sustavu također je posljedica elektronske konfiguracije valentne ljuske. U kemijskim procesima biramo atome iz iste skupine periodnog sustava što je više moguće supstituenta, a to je jedino moguće jer ti atomi imaju istu elektronsku konfiguraciju u sloju valencije.
Prema kemijske veze, koji se javljaju između atoma da tvore ionske i kovalentne spojeve (molekule), također se javljaju kroz interakcije između elektrosfera atoma.
Pročitajte također: Schrödingerov atomski model — način opisivanja atoma pomoću kvantne mehanike
Odnos između elektrosfere i strukture atoma
Kao što je navedeno, elektrosfera obuhvaća područje atoma u kojem se mogu naći elektroni. Točnije, elektroni se nalaze u atomskim orbitalama, koje imaju energiju definiranu kvantnim izračunima.
Elektrosfera je najveće područje atomske strukture, budući da je jezgra atoma vrlo mala. Razmišljajući o atomu kao nogometnom stadionu, jezgra bi odgovarala lopti u središtu terena, dok bi ostatak stadiona bila elektrosfera.
svejedno, u smislu mase, elektrosfera malo doprinosi. Kako je masa elektrona oko 1836 puta manja od mase protona i neutrona, možemo reći da je gotovo sva masa atoma koncentrirana u jezgri.
Riješene vježbe na elektrosferi
Pitanje 1
(Facisb 2023.) U Bohrovom modelu za atom vodika, elektron može zauzeti samo određene orbite. Neke od tih orbita prikazane su na slici, gdje se n odnosi na razine energije koje elektron ima u svakoj orbiti.
Uzmite u obzir da se u atomu vodika elektron nalazi u orbiti gdje je n = 5.
Prema Bohrovom modelu, ovaj će elektron emitirati energiju u obliku elektromagnetskog zračenja samo kada
(A) napraviti prijelaz u orbitu u kojoj je n jednako 6.
(B) ostaju u orbiti gdje je n = 5.
(C) prijelaz u bilo koju orbitu u kojoj je n veći od 5.
(D) prijelaz u bilo koju orbitu u kojoj je n manje od 5.
(E) se izbacuje iz atoma, ionizirajući ga.
Odgovor: Slovo D
Kada se elektron nalazi u vanjskoj ljusci, nakon povratka u unutarnju ljusku s nižom energijom, oslobađa višak energije u obliku elektromagnetskog zračenja (svjetlosti). Stoga će se svjetlost pojaviti samo kada elektron prisutan u n = 5 napravi prijelaz u unutarnju ljusku.
pitanje 2
(Studeni 2019.) Nedavno su znanstvenici uspjeli proizvesti metalni vodik komprimiranjem molekularnog vodika pod visokim tlakom. Metalna svojstva ovog elementa jednaka su ostalim elementima u skupini 1 periodnog klasifikacijskog sustava.
Ova sličnost se odnosi na najenergetskiju podrazinu ovih elemenata, koja odgovara:
(A) ns1
(B) n.p.2
(C) ne3
(D) nf4
Odgovor: Slovo A
Atom vodika ima samo jedan elektron, koji se nalazi na prvoj razini, podrazini "s" (1s1). Jedan od razloga zašto se nalazi u skupini 1 periodnog sustava je taj što svi ostali kemijski elementi u ovoj skupini imaju atome čija je valentna ljuska istog tipa (ns1). Zbog toga se zbog sličnog valentnog sloja vodik mogao proizvesti u ovom metalnom obliku.
Izvori:
PJEVATI, E. L.; LEITE, L. L. W.; CANTO, L. W. Kemija – u svakodnevnom životu. 1. izd. São Paulo: Moderna, 2021.
ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Principi kemije: Propitivanje života i okoliša. 7. izd. Porto Alegre: Bookman, 2018.
ATKINS, P.; DE PAULA, J.; KEELER, J. Atkinsova fizikalna kemija. 11 izd. Oxford: Oxford University Press, 2018.
Želite li ovaj tekst citirati u školskom ili akademskom radu? Izgled:
NOVAIS, Stéfano Araújo. "Elektrosfera"; Brazilska škola. Dostupno u: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrosfera.htm. Pristupljeno 10. studenog 2023.
