Строение атома.

Атом - сложная микросистема, находящихся в движении элементарных частиц.

В центре атома положительно заряженное ядро, остальное пространство - движущиеся электроны.

Диаметр атома 10^-8 см, а диаметр ядра 10^-14 см.

Вся масса атома сосредоточена в ядре.

Ядро состоит из протонов (р) и нейтронов (n)

Сумма всех протонов равна зарядовому числу (Z)

Сумма всех протонов и нейтронов равна массе ядра (А)

Все химические элементы состоят из изотопов.

Изотопы - атомы одного элемента, имеющие разную массу.

Совокупность всех электронов в атоме образует его электронную оболочку, и ее строение определяет все химические свойства элемента.

Электрон имеет массу 9*10^-28 гр, заряд электрона 1,6*10^-29 кл.

Этот заряд принимается за условную величину, и полагают (-1) - заряд электрона.

В качестве математической модели состояния электрона в атоме принято представление об электронном облаке.

Электронное облако обозначает область пространства атома, в пределах которого движется электрон.

Область пространства атома, где заключено 90% электронного облака называется атомной орбиталью. (АО)=(n, l, m) n, l, m - квантовые числа, определяют состояние электрона в атоме.

n - главное квантовое число n=1, 2, 3 ….N (целочисленное значение от 1 до N).

n определяет общую энергию электрона на данном уровне и удаленность электрона от ядра.

Совокупность электронов с одинаковым значение n образует энергетический уровень.

l - орбитальное или побочное квантовое число l=0, 1 ….(n-1) (целочисленное значение от 0 до n-1, где n - значение квантового числа).

l определяет форму электронного облака.

l=0 (S форма), l=1 (P форма), l=2 (d форма), l=3 (F форма). Т.е. говорят, что энергетический уровень расщепляется на S, P, d, F подуровни.

n	l
1	0(S)
2	0(S), 1(P)
3	0(S), 1(P), 2(d)
4	0(S), 1(P), 2(d), 3(F)

m - магнитное квантовое число, определяет ориентацию электронного облака в пространстве.

m=- l, …..0…..+ l (целочисленные).

Каждому значению l соответствует 2*l+1 значение m, т.е каждому значению l соответствует 2*l+1 атомных орбиталей одного и того же типа.

l	m	Число атомных орбиталей.
S(0)	0	1
P(1)	-1,0,+1	3
d(2)	-2,-1, 0, +1, +2	5
F(3)	-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3	7

Эти три квантовых числа неполностью определяют состояние электрона в атоме, т.к. электрон обладает еще и собственным моментом количества движения.

Этот момент порождается особым движением электрона, который можно условно представить, как движение вокруг собственной оси.

этот момент характеризуется четвертым числом s -спиновым. s=+/- 0,5

Итак, четыре квантовых числа определяют состояние электрона в атоме и если это состояние меняется, то меняется значение квантовых чисел, т.е говорят что электрон с одной атомной орбиталью перешел на другую.

При построении электронной конфигурации нужно руководствоваться следующими правилами:

1. принцип наименьшей энергии.

2. принцип Паули.

3. правило Гунда.

Принцип наименьшей энергии: Согласно принципу минимума энергии, электроны занимают в первую очередь орбитали, имеющие наименьшую энергию. Энергия подуровней растет в ряду:

1s < 2s < 2 p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f<5d < 6p < 7s < 5f< 6d

Принцип Паули: в теории электронного строения атомов принципиально важным является вопрос почему все электроны атома не находятся на орбиталях с наименьшей энергией, а распределяются по разным энергетическим состояниям. Ответ был дан Паули в виде принципа исключения: «В атоме не может быть двух электронов, у которых были бы одинаковы все 4 квантовых числа».

Следствие из принципа: на одной атомной орбитали может находиться не более двух электронов, причем спины этих электронов должны быть анти , из этого следует

Пример: P (сера, 15 номер)

1s²2s²2p⁶3s²3p³

Все элементы делятся на 4 электронных семейства (S, P, d, F), принадлежность к семейству определяется тем, какой подуровень заполняется.

Правило Гунда: суммарное значение спинового квантового числа электронов данного подслоя должно быть максимальным.

Правило Клечковского: Заполнение электронами орбиталей в атоме происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел . При одинаковой сумме раньше заполняется орбиталь с меньшим значением .