Я думаю, если вы читаете данную статью, то уже знаете из чего состоит атом и основное понятия связанные с ним. Но повторить будет не лишним.
Атом состоит из тяжелого ядра, которое включает в себя:
1)Протоны(p),имеющие массу 1а.е.м и условный заряд+1
2)Нейтроны(n) с массой 1 и зарядом 0
3)Электроны(e) с массой, на столько близкой к 0, что ее обычно не учитывают, и зарядом -1
Атомы всех элементов в невозбужденном состоянии имеют заряд 0, а следовательно количество протонов и электронов одинаково и равно порядковому номеру элемента. Общее число протонов и нейтронов(нуклоны) называют массовым числом атома.
В природе существуют так называемые изотопы и изобары. Последние куда менее популярны на ЕГЭ.
Изотопы- атомы одного и того же химического элемента с разным числом нейтронов. Например есть стабильный изотоп углерода с массовым числом 12, а есть изотоп имеющий два лишних нейтрона и массовое число уже 14. Такие атомы зачастую неустойчивы и разваливаются с течением времени. Об этом в будущем будет отдельная статья
Изобары-атомы различных химических элементов имеющих одинаковое массовое число. В пример можно привести атомы Кальция и Аргона. И у одного и у второго атома число нуклонов по 40 и они имеют одинаковую молярную массу.
Необходимо объяснить что такое Ион, так как очень часто в заданиях встречается данное понятие. Нигде я не встречал четкого определения, поэтому постараюсь объяснить своими словами. По факту ион это частица, в которой количество электронов не совпадает с количеством протонов. То есть атом может как присоединить к себе электроны, когда образует химическую связь и получить отрицательный заряд, так и отдать их и на нем окажется положительный заряд. Рассмотрим например молекулу воды H2O.
Кислород в своем обычном состоянии имеет 8e. Для образования связи он принимает по 1 электрону от каждого водорода и суммарно у него становится 10e, а количество протонов в ядре не изменилось. В итоге получается что в молекуле воды кислород имеет заряд -2. Заряд атомов в молекуле принято называть степень окисления.
Теперь необходимо рассказать про строение электронной оболочки.
Каждый электрон можно описать четырьмя квантовыми числами: Главное(n), орбитальное(l),магнитное(ml) и спиновое(ms).
Главное квантовое число отвечает за номер слоя. Оно может принимать значения от 1 до плюс бесконечности, но вряд ли вам где-то понадобится писать n больше 4. Чем дальше слой от ядра, тем больше электронов он может вместить. Их максимальное количество в слое определяется формулой: N=2n^2 По данной формуле получается, что на 1 слое не может быть более 2 электронов, на втором максимум 8, на третьем 18. Данная информация очень важна!!!. И действительно если посмотреть в ПСХЭ, она же Периодическая система химических элементов(Таблица Менделеева). То в первом слое(периоде) находится только два элемента. Во втором уже 8
Орбитальное квантовое число отвечает за форму электронного облака. Его значение определяется формулой (n-1). Многим известны буквенные обозначения орбиталей: S,P,D,F. Так вот S орбиталь когда l=0. P при l=1, а F при l=3(данные буквенные обозначения буду попадаться очень часто). Что касается формы электронного облака, то S орбиталь имеет форму шара или сферы. P орбиталь имеет форму овала, сжатого посередине. D орбиталь включает в себя несколько таких овалов. Что касается F, там уже идет наложение одной части электронного облака на другую.
Касательно вместимости данных орбиталей: S орбиталь вмещает 2 электрона, которые вращаются в разные стороны. P вмещает уже 6 электронов по 3 в каждую сторону. D вмещает 10 электронов по 5 в каждую стороны. F же вмещает 14 электронов соответственно по 7 в каждую сторону.
Магнитное квантовое число отвечает за то в какой "ячейке" будет находится электрон. Принимает значения от -l до +l и 0. То есть максимально значений будет 2l+1 И действительно, если посмотреть на картинку выше, то можно увидеть, что на S орбитали 1 ячейка и значение может быть только 0, как раз одно значение. Для P орбиталей будет 0;+/-1 и это как раз 3 ячейки. И так далее...
Спиновое квантовое число является личной характеристикой и отвечает за то, в какую сторону будет вращаться электрон. Существует только два значения данного числа +1/2 и -1/2.
Теперь необходимо рассмотреть правила заполнения электронной оболочки. Основных существует 4 штуки:
1)Запрет Паули-в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором квантовых чисел. То есть если описать все электроны в одном атоме квантовыми числами, то у всех электронов хотя бы одно число будет различаться
2)Принцип минимума энергии-электронная оболочка атома должна строиться таким образом, чтобы ее энергия была минимальна. То есть электрон в первую очередь будет на той орбитали, которая ближе к ядру
3)Правило Хунда-электроны заполняют вырожденные орбитали(орбитали с одинаковой энергией) таким образом, чтобы суммарный спин по абсолютной величине был максимален. Очень сложно понять о чем тут идет речь, но тут будет картинка, в описании которой я все расскажу
4)Правило Клечковского-в начале заполняются орбитали с меньшим n+l, если значение n+l для них одинаково, сначала заполняются орбитали с меньшим n. Единственное, для чего это правило нужно, так это для объяснения, почему d орбиталь запаздывает на один слой, а f на 2. То есть фактически орбитали должны заполняться вот так: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p... Но если применить правило Клечковского, то получится вот так: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f. И действительно, в таблице Менделеева мы можем наблюдать, что первые F элементы располагаются в 6 слое
А на этом данная статья подходит к концу, всех благодарю за прочтение, надеюсь было интересно. Это мой первый опыт в написании статей поэтому пожалуйста оставляйте комментарии, как улучшить данный формат. Подписывайтесь на канал, скидывайте знакомым, кто будет сдавать ЕГЭ в следующем году
До новых встреч!
P.S. По всем вопросам писать сюда: https://vk.com/lyalyal9shka