Atom - základní stavební kameny celé hmoty kolem nás. Skládají se ze tří typů částic: protonů, neutronů a elektronů. Protony a neutrony se nacházejí v centrální části atomového jádra, zatímco elektrony obíhají kolem jádra na různých energetických úrovních.
Detekce a pochopení počtu elektronů na každé energetické úrovni je klíčové pro pochopení elektronické struktury atomu a jeho vlastností. Naštěstí existují různé modely a předpisy, které nám umožňují určit toto množství.
Periodický systém prvků jedná se o organizaci všech prvků v pořadí, v jakém se jejich atomová čísla zvyšují. Je to základní nástroj pro určení elektronové struktury atomů. Každý prvek v tabulce má na každé energetické úrovni určitý počet elektronů, které lze definovat podle určitých pravidel a šablon.
Elektronická struktura je definována pomocí kvantová čísla které popisují energetické hladiny elektronů, a pravidla pro vyplňování elektronických obalů, které označují maximální počet elektronů, které mohou být na každé energetické úrovni. Pravidlo " ABB " (aufbauův princip) říká, že elektrony v atomu vyplňují energetické hladiny, od nejmenší energie k největší, střídavě.
Co je energetická hladina?
V atomu jsou energetické hladiny označeny numerickými sadami, které se nazývají kvantová čísla. Kvantová čísla definují různé vlastnosti energetické úrovně, jako jsou hlavní, orbitální a magnetická kvantová čísla. Každá energetická hladina může pojmout určitý počet elektronů.
Na první energetické úrovni je jeden Orbital (s-orbital) a mohou být maximálně dva elektrony. Na druhé energetické úrovni jsou dva orbitaly (s-a p-orbitaly) a může být maximálně osm elektronů. Na třetí energetické úrovni jsou tři orbitaly (S -, p-A D-orbitaly) a může být maximálně osmnáct elektronů.
Každá energetická hladina má tedy specifickou kapacitu pro elektrony, která je určena střídavým plněním orbitalů různých typů. Přesný počet elektronů na energetické úrovni závisí na atomovém čísle prvku a příslušné konfiguraci elektronů.
Stanovení elektronů na každé energetické úrovni
Elektronová konfigurace - je to způsob, jak označit distribuci elektronů v atomu podle jeho energetických hladin a obalů. Zapisuje se jako čísla a písmena představující energetické úrovně a podúrovně.
Každá energetická hladina může obsahovat jiný počet elektronů. Na první energetické úrovni mohou být maximálně 2 elektrony, na druhé až 8 elektronů, na třetí až 18 elektronů atd.
Příklad: Chcete-li určit počet elektronů na každé energetické úrovni pro Atom hliníku (Al) s atomovým číslem 13, musíte znát jeho elektronovou konfiguraci. V případě hliníku je elektronická konfigurace [Ne] 3s 2 3p 1 . Takže na první energetické úrovni (1s) jsou 2 elektrony, na druhé (2s a 2p) 8 elektronů, na třetí (3s a 3p) 3 elektrony.
Jak určíte počet elektronů na vzdálených energetických úrovních?
Stanovení počtu elektronů na vzdálených energetických úrovních v atomu vyžaduje znalost jeho elektronické konfigurace. Elektronová konfigurace atomu udává, na jakých energetických úrovních jsou jeho elektrony.
Chcete-li určit počet elektronů na vzdálených energetických úrovních, musíte postupovat podle následujících kroků:
- Určete celkový počet elektronů v atomu, který se rovná atomovému číslu prvku. Atomové číslo je uvedeno v tabulce periodických prvků.
- Zapište si elektronovou konfiguraci atomu pomocí pravidel pro vyplnění energetických hladin a podúrovní. Každá energetická hladina udává maximální počet elektronů, které na ní mohou být.
- Určete počet elektronů na vzdálených energetických úrovních počítáním počtu elektronů, které zaujímají energetické hladiny s vyšším číslem. Začněte počítat od poslední energetické úrovně a snižte úrovně podle vzestupného čísla.
- Zapište si počet elektronů na každé vzdálené energetické úrovni spolu se symboly energetických hladin a podúrovní, abyste plně představili elektronovou konfiguraci.
Přítomnost elektronů na vzdálených energetických úrovních může ovlivnit chemické vlastnosti atomu a jeho reaktivitu. Pochopení elektronické konfigurace pomáhá předpovídat chemické chování prvků a jejich schopnost vstupovat do chemických reakcí.
Jak určíte počet elektronů na blízkých energetických úrovních?
Stanovení počtu elektronů na blízkých energetických úrovních může být užitečné pro pochopení struktury atomu a jeho chemických vlastností. Počet elektronů na energetických úrovních je určen modelem atomu, ve kterém jsou elektrony umístěny kolem jádra na energetických orbitalech.
Jedním ze způsobů, jak určit počet elektronů na energetických úrovních, je použít elektronovou konfiguraci atomu. Elektronová konfigurace je sada čísel, která udávají počet elektronů na každé energetické úrovni. Například elektronová konfigurace atomu kyslíku (O) je 1s^2 2s^2 2p^4, což znamená mít 2 elektrony na orbitalu 1s, 2 elektrony na orbitalu 2s a 4 elektrony na orbitalu 2p.
Dalším způsobem, jak určit počet elektronů na blízkých energetických úrovních, je použití periodického systému prvků. V periodickém systému jsou atomy umístěny ve vzestupném pořadí atomového čísla a atomy podobných vlastností jsou ve stejné vertikále. Každý sloupec periodického systému představuje jednu skupinu prvků. Číslo skupiny udává počet elektronů na vnější energetické úrovni pro prvky v dané skupině. Například prvky z 1. skupiny periodického systému mají 1 elektron na vnější energetické úrovni, prvky ze 2.skupiny mají 2 elektrony na vnější energetické úrovni a tak dále.
Znalost počtu elektronů na blízkých energetických úrovních může pomoci pochopit chemické vlastnosti atomu a provádět různé chemické reakce. Je to základní znalost chemie, která je užitečná při studiu různých chemických procesů a interakcí mezi atomy.
Závislost počtu elektronů na energetických hladinách
Princip vyplňování elektronických úrovní je založen na sekvenčním plnění energetických podúrovní. Při vyplňování každé úrovně nebo podúrovně platí hundovo pravidlo, které říká, že elektrony vyplňují úroveň s nejnižší energií.
Nejnižší energetická hladina neboli první energetická hladina se nazývá k-Shell. Může obsahovat pouze jeden s-podúroveň a může pojmout maximálně 2 elektrony.
Druhá energetická úroveň, neboli l-shell, může obsahovat dvě s-podúrovně a jednu P-podúroveň. Podle hundova pravidla se jako první vyplní s-podúroveň, která nemusí obsahovat více než 2 elektrony. Poté se vyplní P-podúroveň, která může obsahovat maximálně 6 elektronů.
Třetí energetická úroveň, neboli m-shell, má tři s-podúrovně, tři P-podúrovně a jednu d-podúroveň. Nejprve se vyplní s-podúrovně, které mohou obsahovat maximálně 2 elektrony každý. Poté se vyplní P-podúrovně, které mohou obsahovat maximálně 6 elektronů každý. A na konci se vyplní d-podúroveň, která může obsahovat maximálně 10 elektronů.
Úrovně a podúrovně energie v atomu pokračují dále, ale úvahy o závislosti počtu elektronů na energetických hladinách zahrnují pouze základní obaly a podúrovně.
Pomocí principu plnění a hundova pravidla je možné určit počet elektronů na každé energetické úrovni v atomu a rozložit je na příslušné podúrovně.