В предыдущих частях мы с Вами научились определять состав атома, то есть, научились определять число протонов, электронов и нейтронов в составе любого атома (смотрите предыдущие серии), но атом помимо этого скрывает в своём строении ещё много интересного!
И если представление о ядре у нас вполне определено - это очень маленькая по размерам, в сравнении с размерами всего атома, совокупность протонов и нейтронов (ядро по отношению к атому как футбольный мяч по отношению к стадиону), то с электронной оболочкой всё далеко не так просто, её мы и будем рассматривать в ближайших выпусках.
Почему строение электронной оболочки приобретает в химии столь высокое значение? Дело в том, что в образовании химической связи участвуют именно электроны (такие электроны называют ! валентными).
! Валентные электроны - электроны, участвующие в образовании химической связи
А какие электроны чаще всего становятся валентными, мы узнаем позднее.
Итак, электроны, входящие в состав электронной оболочки атома, расположены в ней не стихийно и не случайным образом, а в определённом порядке, то есть электронная оболочка имеет своё строение. Элементами данной системы являются энергетические уровни и электронные орбитали (об электронных орбиталях после).
То есть, электроны в составе электронной оболочки атома определённым образом заполняют энергетические уровни и эл. орбитали.
Попробуем подобраться к данным понятиям. Для этого нужно охарактеризовать электрон, то есть, попробуем определить, чем один электрон в составе электронной оболочки отличается от другого. Так вот основными характеристиками электрона в составе электронной оболочки являются: удалённость электрона от ядра и его свободная энергия. Причём, чем ближе электрон к ядру, тем меньше у него свободная энергия и тем выше его энергия связи с ядром.
Это легко понять, если представить себе, что учитель - это ядро, а дети, сидящие за партами - это электроны. Учитель лучше контролирует тех детей, которые расположены ближе к нему, то есть, дети за первыми партами обладают наименьшей свободой, тогда как дети, сидящие позади могут позволить себе больше - могут пересаживаться или даже покинуть класс. Так же и электроны: если электрон лежит близко к ядру, то его свободная энергия минимальна, а энергия связи с ядром - наибольшая, тот же электрон, что лежит дальше всех от ядра, обладает таким запасом свободной энергии, что может покинуть электронную оболочку, ведь его энергия связи с ядром - наименьшая.
Дети обычно сидят в классе рядами. Первый ряд парт с расположенными за ними учениками образует одну символическую совокупность примерно равноудалённых от учителя (ядра) детей (электронов). Следующий ряд парт - другую. И т.д. К чему это мы? А вот к чему!
Совокупность электронов, приблизительно одинаково удалённых от ядра, то есть обладающих близкими запасами свободной энергии называют ! энергетическим уровнем (электронным слоем)!
Энергетические уровни (электронные слои) кроме того, что отличаются друг от друга по удалённости от ядра и по запасу свободной энергии электронов, входящих в их состав, характеризуются так же разным числом электронов, которые могут на них разместиться. Это можно отразить следующим образом:
По отложенной на рисунке вертикальной шкале мы можем видеть, что электроны на первом энергетическом уровне, число которых не может превышать 2, обладают минимальным запасом свободной энергии, то есть наиболее прочно связаны с ядром, тогда как электроны на последующих энергетических уровнях, удаляясь от ядра, увеличивают свой запас свободной энергии, тем самым становясь менее прочно связанными с ядром.
На этом наша пятая серия подошла к концу. В следующем выпуске мы узнаем, как строение электронной оболочки атома связано с его расположением в таблице Менделеева.
