Az elektronok mozgása egy atomban
Az elektronok mozgása egy atomban
Az atom struktúrájával kapcsolatos ábrázolások összetett fejlődési út mentén zajlottak. Az atomszerkezet elméletének fejlődésében igen fontos szerepet játszott a Rutherford-atom bolygómodellje. Azonban ez a modell nem tudta megmagyarázni az elektronok mozgását egy atomban. Az atom modern modellje a mikrovilággal kapcsolatos elképzeléseken alapul - olyan mikroszkopikus méretű részecskék világa, amelyek nem felelnek meg a makrokozmosz törvényeinek. Az elektron mikrorészecskéként határozott tömeg és töltés van. Ugyanakkor a nagy sebességgel mozgó elektron hullám tulajdonságokkal rendelkezik. Azt mondják, hogy az elektronnak kettős természete van - egyszerre mutat tulajdonságokat, részecskéket és hullámokat. Emiatt az elektron nem képes meghatározni mind a mozgás sebességét, mind az irányt egy időben. Kiderült, hogy lehetetlen meghatározni egy elektron mozgásának egy atom atomját. Csak arról beszélhetünk, hogy valószínűleg egy atomot találunk egy helyen egy másik helyen. Egy elektron mozgásának hasonló modellje lehetővé teszi egy elektronikus felhő ötletének kialakítását. Az atom közelében lévő tér, amelyben az elektronkeresés valószínűsége elég nagy (kb. Kilencven százalék), az orbitálisnak nevezik. Ez a terület a felületre korlátozódik, vagyis egy háromdimenziós geometriai alak.
Az orbitális (elektronikus felhők) csak méretben és alakban különböznek egymástól. Elméleti számítások azt mutatták, hogy lehet egy gömb alakú, súlyzók és más bonyolult szerkezet. Pályák gömb alakú, betű jelöli s, orbitális, súlyzó-alakú, - p írni pályák bonyolultabb alakzatok által kijelölt betűket a D, F, stb A pályák középpontjai egybeesnek a mag középpontjával.
A mag körül forgás mellett az elektron esetében a saját tengelye körül jellemző mozgás a centrifugálás. Ha két elektron ugyanolyan forgási irányt mutat, akkor az ilyen elektronokat párhuzamos pörgetéssel rendelkező elektronoknak nevezik. Ha éppen ellenkezőleg, a két elektron forgási iránya ellentétes, akkor ezek az elektronok antiparallel pörgetéssel. A Pauli-elv szerint csak két elektron párhuzamos pörgetéssel lehet azonos pályán.
Egy elektron elektron felhői az atomban egy atom elektron elektron felhőjét alkotják, egy elektronhéjat. Amikor grafikusan ábrázolják az elektronikus héjat, a pályákat gyakran négyzetként (cellaként) ábrázolják. Az elektront egy nyíllal jelöltük. Két anti-párhuzamos pörgetett elektront vázlatosan két nyíl mutat ugyanabban a cellában, ellentétes irányban.
Az atom elektronhéjának elektronait energiával különböztetjük meg. Minél távolabb egy atom a magtól, annál kevesebb energiát kap. Az elektronikus felhők közeli energiával alkotják az atomot egy elektronrétegben (energia szint). A maghoz legközelebb álló első réteg elektronjai sokkal erősebben vonzódnak a maghoz, mint a második réteg elektronjai. A harmadik réteg elektronjai szerint a mag gyengébb, mint a második réteg elektronjai.
Mindegyik elektronikus réteg áll egy bizonyos számú orbitaley sajátos alakja (vagy alréteget elektronikus energiatakarékos sublevels). Az energiaszintek száma egyenlő az energiaszintek számával. Ez azt jelenti, hogy az első energiaszint egy alsó, második, kettő, harmadik, stb. Ezeket a szinteket ugyanúgy jelöltük ki, mint azokkal a pályákkal, amelyekkel kialakulnak. Az energiaszintvonal csak bizonyos számú pályát tartalmazhat. s-alréteg egyike képvisel s-orbitális, p-alréteg - három p pályák, d-alréteg - öt d-pályák, F-alréteg - hét F-pályák. Így
· Az első réteg egy s pályájából áll, az 1s;
A második réteg négy pályájából áll: egy s és három p pályára, ezeket 2s és 2p jelölik;
· A harmadik réteg kilenc pályájából áll: egy, három és öt d irányú, ezek 3s, 3p és 3d jelzésűek.
Mivel egyetlen orbitálisan csak két elektron helyezhető el, lehetséges meghatározni az elektronok számát egy bizonyos energiaszinten. Ehhez használja az alábbi képletet: N = 2 · n 2. ahol N az összes energia elektronszáma, n pedig a szintszám. Tehát az első energia szintjén két elektron van, a második-nyolc elektronon, a harmadik-tizennyolc elektronon, a negyedik-harminckét elektronon.