あ エレクトロスフィア は原子の領域です。 電子 それらは位置しています。 より正確には、電子圏はシュレーディンガー方程式を解くことによって決定される原子軌道で構成されています。 ラザフォードのモデルによって最初に決定された電子圏は、ボーアの原子モデルが有効である間に大幅な進歩を受けました。
電子は定義された（不連続な）エネルギーを持っているため、電子圏は層（またはエネルギーレベル）に分割できます。 2 つ以上の電子を持つ原子の場合、シェルはサブシェル (またはサブシェル) に分割されます。 電子圏は、原子の特性を理解し、化学結合の形成を理解するために非常に重要です。
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エレクトロスフィアについてのまとめ
電子圏とは、電子が存在する原子の領域です。
それは原子軌道、シュレーディンガー方程式の解である波動関数で構成されています。
そのコンセプトはアーネスト・ラザフォードのモデルから始まりました。
電子は原子核への引力により電子圏に保持されます。
電子圏の理解における主な進歩は、ニールス ボーアのモデルの構想中に起こりました。
それは、定義されたエネルギーの領域である層 (またはエネルギー レベル) で構成されます。
複数の電子を持つ原子の場合、シェルはサブシェル (またはサブシェル) に分割されます。
電子圏は、原子の類似性、安定性、 結合の形成を理解することに加えて、原子半径、イオン化エネルギー、電子親和力 化学物質。
エレクトロスフィアに関するビデオ レッスン
エレクトロスフィアとは何ですか?
電子圏は次のように定義されます。 電子が存在する原子構造の領域. より詳細な解釈では、シュレーディンガー方程式の解である原子軌道、波動関数で構成されていると言われます。 原子軌道の数学的表現は、二乗すると、特定の点における電子の位置の確率密度を表します。
○ エレクトロスフィアの概念は、 アーネスト・ラザフォードの原子模型、高密度の正の核の周りを周回する電子を特徴とします。 その後、ニールス・ボーアは、量子力学の概念を混合することによって、電気圏のより重要な解釈をもたらしました。
電子圏の層
電子は原子核への引力により電子圏に保持されます。 ただし、これらのことは知られています 電子は殻の中にあり、そのエネルギーは明確に定義されています. このような層は、エネルギー準位とも呼ばれます。
この結論は分光実験の後に得られました。 たとえば、ガス H に電流を流すと、2 低圧では、H によって光が放出されます。2. この状態ではHイオンが生成されます。+ そして電子はHイオンに戻ります+ そして、H の励起された (エネルギーを与えられた) 種を形成します。+. 余分なエネルギーを解放するために、Hイオン+ 電磁放射（光）の形でエネルギーを放出し、H ガスに再結合します。2 また。
白色光がプリズムを通過すると、（虹に似た）連続スペクトルに分解されることを覚えているかもしれません。 ただし、H からの光では同じことは起こりません。2: このような放射線がプリズムを通過すると、H 発光スペクトルでは、定義された波長を持つ明るい線だけが観察されます。2、スペクトル線として知られています。
元素の発光スペクトル (明確に定義されたスペクトル線を含む) の解釈は次のとおりです。 電子、 原子の中で、エネルギーを提示することはできませんが、明確に定義された量を提示します。 （いわゆるエネルギーパケット）。 電子にそのようなエネルギー的制限がなければ、元素の発光スペクトルは、ちょうどプリズムを通過する白色光のスペクトルのように連続的になるでしょう。
元素の各スペクトル線はエネルギー準位として知られるようになりました。 （または、私たちがよく言うように、レイヤー）。 これらの線は、電子遷移として知られるエネルギー変化の過程で、電子がある許容エネルギー レベルから別の許容エネルギー レベルに移行するときに発生します。
電子遷移中、電子は、より低いエネルギー レベルからより高いエネルギー レベルに移行します。 元のレベルに戻るときに、電磁放射（光）を通じて過剰なエネルギーを放出し、 放出されるエネルギー値が次の方程式で定義される値に比例するスペクトル線の原点。 リュードベリ。
ヨハネス リュードベリはスウェーデンの分光学者で、スイスのヨハン バルマー教授の研究に基づいてスペクトル線の傾向を定義する方程式を作成しました。 各層の比エネルギーは、適切なシュレーディンガー方程式を解くことによって定義されます。
各電子層には許容される電子の数があります. 現在、7 つの電子層が定義されており、アルファベット順の K から Q の文字、または n (n ≥ 1) の文字によって識別されます。 したがって、層 K は n = 1 の層となり、以下同様となります。 シェルごとに許容される電子の数を次の表に示します。
エネルギーレベル |
層 |
電子の最大数 |
1 |
K |
2 |
2 |
L |
8 |
3 |
M |
18 |
4 |
N |
32 |
5 |
○ |
32 |
6 |
P |
18 |
7 |
Q |
8 |
水素化原子 (H、He などの電子が 1 つだけある) の場合+、李2+)、すべての原子軌道は同じエネルギーを持っています (これらを縮退軌道と呼びます)。 ただし、2 つ以上の電子を持つ原子では、電子間の反発という非常に重要な効果が発生します。 この事実の結果、各層の軌道は異なるエネルギーを持ち始め、そのため、層は副層 (または副レベル) として記述され始めます。
現在の原子の場合、各層は最大 4 つのサブレベルに分解できます。、文字「s」で表されます（英語から、 シャープ）、「p」（英語から、 主要）、「d」（英語から、 拡散性）と「f」（英語から、 基本的).
各サブレベルは、計算と実験によって定義された電子の最大数をサポートします。 「s」サブレベルは最大 2 つの電子をサポートします。 「p」サブレベル、最大6個の電子。 「d」サブレベル、最大 10 電子。 そして「f」サブレベル、最大14個の電子。 K 層は単一の軌道のみを許可する唯一の層であり、したがってサブレベルは 1 つだけです。
エネルギーレベル |
層 |
サブレベル |
1 |
K |
1秒 |
2 |
L |
2秒、2p |
3 |
M |
3秒、3p、3d |
4 |
N |
4s、4p、4d、4f |
5 |
○ |
5秒、5p、5d、5f |
6 |
P |
6s、6p、6d |
7 |
Q |
7秒、7秒 |
エレクトロスフィアの機能
各原子の電子圏 原子のさまざまな特性や挙動を説明するために使用できます。.
原子半径、イオン半径、イオン化エネルギー、電子親和力などの特性は、電子圏の電子配置、より具体的には電子配置の直接的な結果である値を持ちます。 価電子殻と呼ばれる、実際には原子またはイオンの最も外側にある電子殻です。
あ 周期表の同じグループの原子間の類似性も電子配置の結果です 価殻の。 化学プロセスでは、周期表上の同じグループから可能な限り原子を選択します。 これらの原子は層内で同じ電子配置を持っているため、これはもっともらしいことです。 価数の。
へ 化学結合、原子間で発生してイオン性および共有結合性の化合物（分子）を形成することは、原子の電子圏間の相互作用によっても発生します。
こちらも読んでください: シュレディンガーの原子モデル — 量子力学を使用して原子を記述する方法
電子圏と原子構造の関係
前述したように、電子圏は電子が存在する原子の領域を包含します。 より具体的に言うと、電子は原子軌道に位置しており、そのエネルギーは量子計算によって定義されます。
電子圏は原子構造の最大の領域です原子核は非常に小さいためです。 原子をフットボールのスタジアムとして考えると、原子核はフィールドの中央にあるボールに相当し、スタジアムの残りの部分は電子圏になります。
それにもかかわらず、 質量の観点から見ると、電子圏はほとんど寄与していない. 電子の質量は陽子や中性子の質量の約 1836 分の 1 であるため、原子の質量のほぼすべてが原子核に集中していると言えます。
エレクトロスフィアに関する演習を解決しました
質問1
(Facisb 2023) ボーアの水素原子モデルでは、電子は特定の軌道のみを占有することができます。 これらの軌道の一部が図に示されています。ここで、n は電子が各軌道で持つエネルギー レベルを指します。
水素原子では、電子が n = 5 の軌道上にあると考えてください。
ボーアモデルによれば、この電子は次の場合にのみ電磁放射の形でエネルギーを放出します。
(A) nが6に等しい軌道に遷移します。
(B) n = 5 の軌道に留まります。
(C) n が 5 より大きい任意の軌道に遷移します。
(D) n が 5 未満の任意の軌道に遷移します。
(E) は原子から放出され、原子をイオン化します。
答え: 文字 D
電子が外殻にあるとき、より低いエネルギーで内殻に戻る際に、電磁放射（光）の形で過剰なエネルギーを放出します。 したがって、光の発生は、n = 5 に存在する電子が内殻に遷移するときにのみ発生します。
質問2
(Uerj 2019) 最近、科学者たちは高圧下で分子状水素を圧縮することによって金属水素を生成することに成功しました。 この元素の金属的性質は、周期分類表の第 1 族の他の元素と同じです。
この類似性は、これらの要素の最もエネルギー的なサブレベルに関連しており、これは以下に対応します。
(A)ns1
(B) n.p.2
(C)な3
(D)nf4
答え: 文字A
水素原子には電子が 1 つだけあり、最初のレベル、サブレベル「s」（1s）に位置します。1). これが周期表のグループ 1 に含まれる理由の 1 つは、このグループの他のすべての化学元素が、原子価殻が同じタイプ (ns) である原子を持っているためです。1). したがって、同様の価電子層により、水素をこの金属の形で生成することができました。
出典:
ド・カントー、E. L.; レイト、L. L. W.; カント、L. W. 化学 – 日常生活の中で. 1. 編 サンパウロ：モデルナ、2021年。
アトキンス、P. ジョーンズ、L. レーバーマン、L. 化学原理: 生命と環境を問う. 7. 編 ポルトアレグレ：ブックマン、2018年。
アトキンス、P. デ・ポーラ、J. キーラー、J. アトキンスの物理化学. 第11版 オックスフォード：オックスフォード大学出版局、2018 年。
