Атом. Электронные оболочки

Вокруг ядра атома находятся электроны.

Поскольку атом не имеет заряда, количество «+» частиц должно быть равно количеству «-» частиц, поэтому в атоме:

Электроны удерживаются ядром за счет электростатического притяжения. Но все они находятся на разном расстоянии от ядра. Кто-то – ближе, а кто-то – дальше. Все зависит от энергии электронов.

Электроны с меньшей энергией находятся ближе всех к ядру. Чем больше энергия электрона, тем сильнее он удаляется от ядра.

Электроны с одинаковой энергией, соответственно, находятся на одинаковом расстоянии от ядра и образуют энергетический уровень (электронный слой). 

Количество энергетических уровней у любого элемента равно номеру периода в таблице Менделеева.

Самый дальний от ядра уровень называется внешним. Его номер равен номеру периода, а электроны на нем называются внешними электронами. Перед внешним уровнем находится предвнешний.

На одном уровне находятся несколько электронов с одинаковой энергией. Но дело в том, что они движутся вокруг ядра по разным траекториям и в разных плоскостях.

Эти траектории называются орбиталями.

Их существует несколько типов: 

--орбиталь

--орбиталь

--орбиталь

--орбиталь

Рассмотрим каждую орбиталь:

-орбиталь имеет форму шара, который во всех плоскостях существует в неизменном виде.

-орбиталь имеет форму гантелей и может существовать в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.

Орбитали  и  имеют не постоянную форму, однако известно, что -орбиталь имеет пять вариантов, а -орбиталь – семь.

Таким образом, мы имеем: уровни, в каждом из которых есть орбитали, существующие в разных плоскостях.

Совокупность одинаковых орбиталей одного уровня называется подуровень. Например, все -орбитали (в количестве трёх) 2-го уровня образуют -подуровень. 

Запоминаем: чем ближе уровень к ядру, тем меньше электронов и орбиталей он в себя вмещает.

Оказалось, что 1 энергетический уровень состоит только из одного -подуровня. На 2 энергетическом уровне находятся  и подуровни, на третьем – подуровни.

У каждого атома свой порядковый номер, то есть свое уникальное количество электронов. Например, у водорода – 1, у кислорода – 16, у хрома – 24. Однако принципы расположения электронов по энергетическим уровням одинаковые:

1. Принцип Паули: на одной орбитали не может находиться больше двух электронов.

2. Принцип наименьшей энергии: электроны заполняют энергетические уровни и подуровни в порядке увеличения их энергии в соответствии с этим порядком:

3. Принцип Гунда: на одном подуровне электроны располагаются сначала по одному, а затем заполняют уровень до конца.

В электронных формулах сначала указываем номер уровня, а затем тип орбитали. Верхний индекс справа от буквы показывает число электронов на орбитали. Орбитали указываются в порядке заполнения. Запись  означает, что на 2 уровне р-подуровне расположено 2 электрона.

Углерод:  углерод находится во втором периоде, значит у него 2 энергетических уровня. Порядковый номер – 6, что показывает суммарное количество электронов, которое нам сейчас нужно будет разложить по уровням и подуровням.

Итак,

1. Вспоминаем принцип наименьшей энергии:
2. Не забываем про количество орбиталей каждого типа
3. Помним, что на одной орбитали может располагаться не больше двух электронов

Таким образом, электронная формула углерода выглядит так: .