Структура атома, в основе которой лежат электроны, является одной из основных тем в физике и химии. Одним из ключевых параметров атома является количество электронов на внешнем энергетическом уровне, которое определяет его химические свойства и взаимодействия с другими атомами.
Правила распределения электронов на энергетических уровнях описаны в знаменитом правиле заполнения, известном также как принцип фильтров Нильса-Бора. Согласно этому правилу, электроны заполняют энергетические уровни начиная с самого низкого, при этом каждый уровень может содержать определенное количество электронов.
Основное правило определения количества электронов на внешнем энергетическом уровне заключается в том, что валентный энергетический уровень может содержать не более 8 электронов. Это известно как «правило октета». Валентный энергетический уровень отвечает за химические связи атома и его взаимодействие с другими атомами.
Количество электронов на энергетическом уровне: общая информация
Каждый атом содержит энергетические уровни, на которых находятся электроны. Количество электронов на этих уровнях определяется их энергией и спином. Каждый энергетический уровень может содержать определенное число электронов.
В атомах с одним электроном, таких как атом водорода, электрон находится на единственном энергетическом уровне — первом. В более сложных атомах, таких как углерод или кислород, электроны распределены по нескольким уровням в соответствии с принципом электронного строения.
Количество электронов на энергетическом уровне растет с увеличением его номера. Правило набора орбиталей гласит, что каждый энергетический уровень может содержать не более 2 электронов, а внешний энергетический уровень может содержать не более 8 электронов.
Общая информация о количестве электронов на энергетическом уровне помогает понять химические свойства элементов и их способность образовывать химические связи. Это также важно для составления электронной конфигурации атомов и предсказания их реакционной активности.
Распределение электронов на энергетических уровнях
Атом состоит из энергетических уровней, на каждом из которых может находиться определенное количество электронов. Распределение электронов на этих уровнях определяется правилом заполнения подуровней.
Согласно правилу «нажимай и умножай», электроны заполняют энергетические уровни, начиная с наименьшей энергии и двигаясь к более высоким. Каждый уровень может содержать определенное количество электронов: первый уровень — 2 электрона, второй — 8 электронов, третий — 18 электронов и так далее.
Подуровни, расположенные на каждом энергетическом уровне, имеют различную форму и ориентацию в пространстве: s, p, d, f. Правило распределения электронов на подуровнях — «приоритетные правила заполнения». Порядок заполнения подуровней: s -> p -> d -> f.
Каждый s-подуровень может содержать максимум 2 электрона. p-подуровень — 6 электронов, d-подуровень — 10 электронов, f-подуровень — 14 электронов.
Например, для атома кислорода (О) с 8 электронами, первый уровень будет полностью заполнен 2 электронами, а остальные 6 электронов будут распределены на втором уровне: 2 электрона на s-подуровне и 4 электрона на p-подуровне.
Распределение электронов на энергетических уровнях и подуровнях играет важную роль в понимании строения и свойств атомов, а также их взаимодействий с другими веществами.
Законы, определяющие количество электронов на энергетическом уровне
Закон Хунда: В соответствии с этим законом, электроны в атоме заполняют энергетические уровни начиная с наименьшей энергии.
Пример: Рассмотрим атом углерода (C). У него есть два энергетических уровня – первый и второй. Первый энергетический уровень может содержать максимум 2 электрона, а второй — 8 электронов. В соответствии с законом Хунда в первом энергетическом уровне будет находиться 2 электрона, а оставшиеся 6 будут заполнять второй энергетический уровень.
Правило абсолютной заполненности: Это правило гласит, что энергетический уровень с наибольшим числом электронов будет находиться в наиболее низком энергетическом состоянии.
Пример: Рассмотрим атом кислорода (O). У него есть два энергетических уровня – первый и второй. Первый энергетический уровень может содержать максимум 2 электрона, а второй — 8 электронов. Правило абсолютной заполненности гласит, что первый энергетический уровень будет содержать 2 электрона, а второй – 6 электронов. В данном случае, энергетический уровень с наибольшим числом электронов (второй) будет находиться в наиболее низком энергетическом состоянии.
Правило Клечковского: Согласно этому правилу, электроны будут заполнять энергетические уровни по порядку увеличения их энергии.
Пример: Рассмотрим атом фосфора (P). У него есть три энергетических уровня – первый, второй и третий. Первый энергетический уровень может содержать максимум 2 электрона, второй – 8 электронов, а третий – 5 электронов. Согласно правилу Клечковского, первый энергетический уровень будет содержать 2 электрона, второй – 8 электронов, а оставшиеся 5 будут находиться на третьем энергетическом уровне.