Elektronų sluoksnis (apvalkalas) – apibrėžimas ir pagrindinės savybės
Sužinokite, kas yra elektronų sluoksnis (apvalkalas): apibrėžimas, struktūra, subvalkalai, elektronų skaičiaus taisyklė (2n²) ir reikšmė atomo elektronų konfigūracijai.
Elektroninis apvalkalas yra atomo išorinė dalis, esanti aplink atomo branduolį. Jame yra elektronai ir jis sudarytas iš grupės atominių orbitalių, turinčių tą pačią pagrindinio kvantinio skaičiaus n vertę. Kiekvienas apvalkalas atitinka tam tikrą n reikšmę (n = 1, 2, 3 …) ir nulemia vidutinį elektronų energijos lygį bei sklaidos sritis atome.
Pagrindinės savybės
Elektronų apvalkalai susideda iš vieno ar daugiau elektronų subvalkalų (sublygmenų). Kiekvienas subvalkalas apibūdinamas kampinio momento kvantiniu skaičiumi l, kuris gali įgyti reikšmes nuo 0 iki n−1. Sublygmenys yra žymimi raidėmis s, p, d, f (atitinkamai l = 0, 1, 2, 3). Kiekvienas orbitalis gali talpinti iki dviejų elektronų su priešingais spinais (Pauli principas).
- s-subvalkalas: 1 orbitalis → 2 elektronai
- p-subvalkalas: 3 orbitalės → 6 elektronai
- d-subvalkalas: 5 orbitalių → 10 elektronų
- f-subvalkalas: 7 orbitalių → 14 elektronų
Elektronų pasiskirstymas tarp apvalkalų ir subvalkalų sudaro atomo elektronų konfigūraciją. Elektronų užpildymo tvarka aprašoma Aufbau principu ir papildoma Hundo taisykle (maksimalus neporuotų elektronų skaičius viename subvalkale prieš poravimą). Realiuose daugielektroniuose atomuose apvalkalų energijos persidengia (pvz., 4s ir 3d), todėl apvalkalų užpildymas nebūtinai vyksta griežta n didėjimo tvarka.
Elektronų skaičius apvalkale ir žymėjimas
Maksimalus elektronų skaičius apvalkale su pagrindiniu kvantiniu skaičiumi n apskaičiuojamas formule:
Elektronų, kurie gali būti apvalkale, skaičius yra lygus 2 n 2 {\displaystyle 2n^{2}} 
.
Pavyzdžiui:
- n = 1 (K apvalkalas) → 2 elektronai
- n = 2 (L apvalkalas) → 8 elektronų
- n = 3 (M apvalkalas) → 18 elektronų
- n = 4 (N apvalkalas) → 32 elektronai
Išorinio apvalkalo (valentinio apvalkalo) elektronai lemia atomo chemines savybes ir ryšio gebą. Periodinės lentelės grupės ir periodai yra glaudžiai susiję su elektronų apvalkalų užpildymu.
Terminas "apvalkalas" kilo iš Boro modelio, pagal kurį manyta, kad elektronų grupės sukasi apie branduolį tam tikrais atstumais ir sudaro tarsi "apvalkalus" arba orbitas. Šį terminą pasiūlė danų mokslininkas Nielsas Henrikas Davidas Boras. Tačiau modernioji kvantinė mechanika apvalkalo koncepciją interpretuoja kaip elektronų talpą orbitalėse, o ne kaip tikslias klasikines trajektorijas.
Santraukoje: elektroninis apvalkalas — tai orbitalių rinkinys su tuo pačiu pagrindiniu kvantiniu skaičiumi n, turintis ribotą elektronų talpą (2n2), kurio užpildymas ir struktūra lemia atomo elektrines ir chemines savybes.
Natrio elektronų apvalkalo modelio, turinčio tris apvalkalus, pavyzdys
Valentinis apvalkalas
Valentinis apvalkalas - tai išorinis nesujungto atomo apvalkalas, kuriame yra elektronai, labiausiai atitinkantys bet kokių reakcijų, kuriose dalyvauja atomas, pobūdį ir jo sąveiką su kitais atomais. Reikia atkreipti dėmesį į tai, kad išorinis jono apvalkalas paprastai nevadinamas valentiniu apvalkalu. Valentiniame apvalkale esantys elektronai vadinami valentiniais elektronais.
Tauriųjų dujų atomo išoriniame apvalkale paprastai būna 8 elektronai (išskyrus helį, kurio išoriniame apvalkale yra tik 2 elektronai). Tai tarnauja kaip modelis okteto taisyklei, kuri dažniausiai taikoma antrojo ir trečiojo periodo pagrindinės grupės elementams. Kalbant apie atomo orbitales, elektronai valentiniame apvalkale pasiskirsto po 2 elektronus vienoje s orbitalėje ir po 2 elektronus trijose p orbitalėse.
Koordinacinių kompleksų, kuriuose yra pereinamųjų metalų, valentinį apvalkalą sudaro elektronai šiose s ir p orbitalėse, taip pat iki 10 papildomų elektronų, paskirstytų po 2 į kiekvieną iš 5 d orbitalių, iš viso 18 elektronų, sudarančių pilną tokio junginio valentinį apvalkalą. Tai vadinama aštuoniolikos elektronų taisykle.
| Galimas elektronų skaičius 1-5 apvalkaluose | |
| Shell | Elektronai |
| 1 | 2 |
| 2 | 8 |
| 3 | 18 |
| 4 | 32 |
| 5 | 32 |
| 6 | 18 |
| 7 | 8 |
Subkorpusai
Elektronų subskranelės žymimos raidėmis s, p, d, f, g, h, i ir t. t., atitinkančiomis azimutinius kvantinius skaičius (l reikšmes) 0, 1, 2, 2, 3, 4, 5, 6 ir t. t. Kiekviename apvalkale gali būti atitinkamai iki 2, 6, 10, 14 ir 18 elektronų arba 2(2l + 1) elektronų kiekviename subvalkate. Žodžiai "s", "p", "d" ir "f" yra kilę iš dabar jau diskredituotos sistemos, pagal kurią spektrinės linijos skirstomos į "aštrias", "pagrindines", "išsklaidytas" arba "fundamentalias", atsižvelgiant į jų stebimą smulkiąją struktūrą. Kai buvo aprašyti pirmieji keturi orbitų tipai, jie buvo susieti su šiais spektrinių linijų tipais, tačiau kitų pavadinimų nebuvo. Pavadinimai "g", "h" ir t. t. buvo išvesti laikantis abėcėlinės tvarkos.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra elektronų apvalkalas?
A: Elektroninis apvalkalas, arba pagrindinis energijos lygis, yra atomo dalis, kurioje elektronai skrieja aplink atomo branduolį.
K: Kiek elektronų gali būti tam tikrame apvalkale?
A: Elektronų, kurie gali būti tam tikrame apvalkale, skaičius yra lygus 2n2.
K: Ką Boro modelis teigia apie elektronus?
A: Boro modelis teigia, kad elektronai skrieja aplink branduolį tam tikrais atstumais, todėl jų orbitos sudaro "apvalkalus".
K: Kas pateikė šį terminą?
A: Šį terminą pateikė Nielsas Henrikas Davidas Boras.
K: Kas sudaro atomo elektronų konfigūraciją?
Atsakymas: Elektronų konfigūraciją sudaro elektronų apvalkalai.
K: Ar visi atomai sudaryti iš vieno ar daugiau elektronų apvalkalų?
A: Taip, visi atomai turi vieną ar daugiau elektronų apvalkalų.
K: Ar visi elektronų apvalkalai turi skirtingą elektronų skaičių?
A: Taip, visuose elektronų apvalkaluose yra skirtingas elektronų skaičius.
Ieškoti