А електросфера це область атома, в якій електрони Вони розташовані. Електросфера, точніше, складається з атомних орбіталей, визначених розв’язанням рівняння Шредінгера. Вперше визначена моделлю Резерфорда, електросфера отримала значні успіхи під час дії атомної моделі Бора.
Електросферу можна розділити на шари (або енергетичні рівні), оскільки електрони мають певну (неперервну) енергію. Для атомів з двома або більше електронами оболонки діляться на підоболонки (або підоболонки). Електросфера надзвичайно важлива для розуміння властивостей атома та розуміння утворення хімічних зв’язків.
Читайте також: Як розщеплюється атом?
Теми в цій статті
- 1 - Зведення електросфери
- 2 - Відеоурок по електросфері
- 3 - Що таке електросфера?
- 4 - Шари електросфери
- 5 - Функція електросфери
- 6 - Зв'язок між електросферою та структурою атома
- 7 – Розв’язані вправи на електросфері
Короткий зміст про електросферу
Електросфера - це область атома, в якій знаходяться електрони.
Він складається з атомних орбіталей, хвильових функцій, які є рішеннями рівнянь Шредінгера.
Його концепція почалася з моделі Ернеста Резерфорда.
Електрони утримуються в електросфері за рахунок притягання до атомного ядра.
Основний прогрес у розумінні електросфери відбувся під час концепції моделі Нільса Бора.
Він складається з шарів (або енергетичних рівнів), які є областями певної енергії.
Для атомів з більш ніж одним електроном оболонки діляться на підоболонки (або підоболонки).
Електросфера важлива для розуміння кількох властивостей, таких як атомна подібність, стабільність, атомний радіус, енергія іонізації, спорідненість до електрона, на додаток до розуміння утворення зв’язків хімікалії.
Відео урок по електросфері
Що таке електросфера?
Електросфера визначається як область атомної структури, в якій розташовані електрони. У більш глибоких інтерпретаціях ми говоримо, що він складається з атомних орбіталей, хвильових функцій, які є рішеннями рівняння Шредінгера. Математичний вираз атомної орбіталі в квадраті представляє щільність ймовірності розташування електрона в даній точці.
О Поняття електросфери почало виникати разом з Атомна модель Ернеста Резерфорда, який містить електрони, що обертаються навколо щільного позитивного ядра. Пізніше Нільс Бор привніс більш значні інтерпретації електросфери, змішавши поняття з квантової механіки.
Не зупиняйся зараз... Після реклами буде більше ;)
Шари електросфери
Електрони утримуються в електросфері за рахунок притягання до атомного ядра. Однак відомо, що ці електрони знаходяться в оболонках, енергія яких чітко визначена. Такі шари також можна назвати енергетичними рівнями.
До такого висновку прийшли після експериментів спектроскопії. Наприклад, при подачі електричного струму на газ Н2 При низькому тиску світло випромінюється Н2. У цьому стані утворюються іони Н+ і електрони, які повернуться до іонів H+ і утворюватиме збуджені (енергетичні) види H+. Щоб зняти надлишок енергії, іони H+ вивільняють енергію у вигляді електромагнітного випромінювання (світла) і рекомбінують у газ H2 знову.
Можливо, ви пам’ятаєте, що коли біле світло проходить крізь призму, воно розпадається на суцільний спектр (подібний до веселки); однак те саме не відбувається зі світлом, що надходить від H2: коли таке випромінювання проходить через призму, у спектрі випромінювання H спостерігаються лише яскраві лінії з певною довжиною хвилі2, відомі як спектральні лінії.
Інтерпретація спектрів випромінювання елементів (з чітко вираженими спектральними лініями) така: електрон, в атомі, не може представляти ніякої енергії, але скоріше у чітко визначених кількостях (так звані енергетичні пакети). Якби електрони не мали таких енергетичних обмежень, спектр випромінювання елементів був би безперервним, як у білого світла, що проходить через призму.
Кожна спектральна лінія елемента стала називатися енергетичним рівнем. (або шар, як ми звикли говорити). Ці лінії виникають, коли електрон переходить з одного дозволеного рівня енергії на інший у процесі зміни енергії, відомому як електронний перехід.
Під час електронного переходу електрон переходить з нижчого енергетичного рівня на вищий. Повертаючись до початкового рівня, він випромінює надлишок енергії через електромагнітне випромінювання (світло), віддаючи походження до спектральної лінії, значення випромінюваної енергії пропорційне значенню, визначеному рівнянням Ридберг.
Йоганнес Рідберг був шведським спектроскопістом, який створив рівняння для визначення тенденції спектральних ліній на основі роботи швейцарського професора Йоганна Бальмера. Питома енергія кожного шару визначається шляхом вирішення відповідного рівняння Шредінгера.
Кожен електронний шар має певну кількість електронів. В даний час визначено сім електронних рівнів, позначених літерами від K до Q в алфавітному порядку або літерою n, де n ≥ 1. Таким чином, шар K — це шар, де n = 1 і так далі. Дозволену кількість електронів на оболонку показано в наступній таблиці.
Енергетичний рівень |
Шар |
Максимальна кількість електронів |
1 |
К |
2 |
2 |
Л |
8 |
3 |
М |
18 |
4 |
Н |
32 |
5 |
О |
32 |
6 |
П |
18 |
7 |
Q |
8 |
Для гідрогеноїдних атомів (тільки з 1 електроном, таких як H, He+, Лі2+), усі атомні орбіталі мають однакову енергію (ми називаємо їх виродженими орбіталями); однак в атомах з двома або більше електронами виникає дуже важливий ефект — електрон-електронне відштовхування. Наслідком цього факту є те, що орбіталі кожного шару починають мати різну енергію, і, отже, шари починають описувати як підшари (або підрівні).
Для поточних атомів кожен шар можна розкласти до чотирьох підрівнів, представлений літерами «s» (з англійської, різкий), “p” (з англ. основний), «d» (з англ. дифузний) і «f» (з англійської, фундаментальний).
Кожен підрівень підтримує максимальну кількість електронів, визначену розрахунками та експериментами. Підрівень «s» підтримує до 2 електронів; підрівень «р» до 6 електронів; підрівень «d» до 10 електронів; і підрівень «f» до 14 електронів. Рівень K є єдиним, який допускає лише одну орбіталь і, отже, має лише один підрівень.
Енергетичний рівень |
Шар |
Підрівні |
1 |
К |
1с |
2 |
Л |
2с, 2п |
3 |
М |
3с, 3п, 3д |
4 |
Н |
4s, 4p, 4d, 4f |
5 |
О |
5s, 5p, 5d, 5f |
6 |
П |
6с, 6п, 6д |
7 |
Q |
7с, 7п |
Функція електросфери
Електросфера кожного атома можна використовувати для пояснення різних властивостей і поведінки атома.
Такі властивості, як атомний радіус, іонний радіус, енергія іонізації та спорідненість до електрона, мають значення, які є прямим наслідком електронної конфігурації електросфери, точніше, називають валентною оболонкою, яка фактично є найзовнішньою зайнятою електронною оболонкою атома чи іона.
А Подібність між атомами однієї групи в періодичній системі також є наслідком електронної конфігурації валентної оболонки. У хімічних процесах ми вибираємо атоми з тієї самої групи в періодичній таблиці, наскільки це можливо замісників, і це лише правдоподібно, оскільки ці атоми мають однакову електронну конфігурацію в шарі валентності.
До хімічні зв'язки, які виникають між атомами з утворенням іонних і ковалентних сполук (молекул), також відбуваються через взаємодію між електросферами атомів.
Читайте також: Атомна модель Шредінгера — спосіб опису атома за допомогою квантової механіки
Зв'язок між електросферою і структурою атома
Як зазначалося, електросфера охоплює область атома, в якій можуть бути знайдені електрони. Електрони, точніше, знаходяться на атомних орбіталях, які мають енергію, визначену квантовими розрахунками.
Електросфера є найбільшою областю атомної структури, оскільки ядро атома дуже мале. Розглядаючи атом як футбольний стадіон, ядро відповідало б м’ячу в центрі поля, тоді як решта стадіону була б електросферою.
тим не менш, з точки зору маси, електросфера вносить невеликий внесок. Оскільки маса електронів приблизно в 1836 разів менша, ніж маса протонів і нейтронів, можна сказати, що майже вся маса атома зосереджена в ядрі.
Розв'язані вправи на електросфері
питання 1
(Facisb 2023) У моделі Бора для атома водню електрон може займати лише певні орбіти. Деякі з цих орбіт представлені на малюнку, де n означає енергетичні рівні, які електрон має на кожній орбіті.
Вважайте, що в атомі водню електрон знаходиться на орбіті, де n = 5.
Відповідно до моделі Бора, цей електрон буде випромінювати енергію у вигляді електромагнітного випромінювання тільки тоді, коли
(A) здійснити перехід на орбіту, на якій n дорівнює 6.
(B) залишаються на орбіті, де n = 5.
(C) перехід на будь-яку орбіту, на якій n більше 5.
(D) перехід на будь-яку орбіту, на якій n менше 5.
(E) викидається з атома, іонізуючи його.
Відповідь: Літера Д
Коли електрон знаходиться у зовнішній оболонці, повертаючись до внутрішньої оболонки з меншою енергією, він виділяє надлишкову енергію у вигляді електромагнітного випромінювання (світла). Отже, поява світла відбудеться лише тоді, коли електрон, присутній у n = 5, здійснить перехід до внутрішньої оболонки.
Питання 2
(Uerj 2019) Нещодавно вченим вдалося отримати металевий водень шляхом стиснення молекулярного водню під високим тиском. Металеві властивості цього елемента такі ж, як і інших елементів у групі 1 періодичної таблиці класифікації.
Ця подібність пов'язана з найбільш енергетичним підрівнем цих елементів, який відповідає:
(A) нс1
(Б) п.п.2
(C) ні3
(D) nf4
Відповідь: буква А
Атом водню має лише один електрон, який розташований на першому рівні, підрівні “s” (1s1). Однією з причин, чому він знаходиться в групі 1 Періодичної таблиці, є те, що всі інші хімічні елементи в цій групі мають атоми, валентна оболонка яких належить до одного типу (ns1). Таким чином, завдяки подібному валентному шару водень міг бути отриманий у цій металевій формі.
Джерела:
DO CANTO, Е. Л.; ЛЕЙТ, Л. Л. W.; КАНТО, Л. В. Хімія – у побуті. 1. вид. Сан-Паулу: Moderna, 2021.
АТКІНС, П.; ДЖОНС, Л.; ЛАВЕРМАН, Л. Принципи хімії: запитання про життя та навколишнє середовище. 7. вид. Порту-Алегрі: Bookman, 2018.
АТКІНС, П.; ДЕ ПАУЛА, Ж.; КІЛЕР, Дж. Фізична хімія Аткінса. 11 вид. Оксфорд: Oxford University Press, 2018.
Чи хотіли б ви посилатися на цей текст у шкільній чи навчальній роботі? Подивіться:
НОВАЙС, Стефано Араухо. «Електросфера»; Бразильська школа. Доступний у: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrosfera.htm. Перевірено 10 листопада 2023 р.
