ЧТО ТАКОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОДУРОВНИ И КАК ОНИ ПРЕДСТАВЛЕНЫ? - НАУКА - 2026

В подуровнях энергии в атоме являются способом , в котором электроны организованы в электронных оболочках, их распределение в молекуле или атоме. Эти энергетические подуровни называются орбиталями.

Организация электронов на подуровнях - это то, что позволяет химические комбинации различных атомов, а также определяет их положение в Периодической таблице элементов.

Электроны расположены в электронных оболочках атома определенным образом с помощью комбинации квантовых состояний. В момент, когда одно из этих состояний занято электроном, другие электроны должны находиться в другом состоянии.

Введение

Каждый химический элемент в периодической таблице состоит из атомов, которые, в свою очередь, состоят из нейтронов, протонов и электронов. Электроны - это отрицательно заряженные частицы, которые находятся вокруг ядра любого атома и распределены по орбиталям электронов.

Электронные орбитали - это объем пространства, в котором электрон с вероятностью 95% встретится. Есть разные типы орбиталей, разной формы. На каждой орбитали может находиться максимум два электрона. На первой орбитали атома наибольшая вероятность обнаружения электронов.

Орбитали обозначаются буквами s, p, d и f, то есть Sharp, Principle, Diffuse и Fundamental, и они объединяются, когда атомы соединяются вместе, чтобы сформировать большую молекулу. В каждой оболочке атома есть эти комбинации орбиталей.

Например, в слое 1 атома есть S-орбитали, в слое 2 есть S- и P-орбитали, в слое 3 атома есть S-, P- и D-орбитали, и, наконец, в слое 4 атома есть все S, P, D и F орбитали.

Также на орбиталях мы находим разные подуровни, которые, в свою очередь, могут хранить больше электронов. Орбитали на разных энергетических уровнях похожи друг на друга, но занимают разные области в космосе.

Первая орбиталь и вторая орбиталь имеют те же характеристики, что и S-орбиталь, они имеют радиальные узлы, имеют большую вероятность сферического объема и могут удерживать только два электрона. Однако они расположены на разных энергетических уровнях и, таким образом, занимают разные пространства вокруг ядра.

Расположение в периодической таблице элементов

Каждая из электронных конфигураций элементов уникальна, поэтому они определяют их положение в периодической таблице элементов. Это положение определяется периодом каждого элемента и его атомным номером количеством электронов, которое имеет атом элемента.

Таким образом, использование таблицы Менделеева для определения конфигурации электронов в атомах является ключевым моментом. Элементы разделены на группы в соответствии с их электронной конфигурацией следующим образом:

Каждая орбиталь представлена ​​определенными блоками в периодической таблице элементов. Например, блок S-орбиталей - это область щелочных металлов, первая группа в таблице, где присутствуют шесть элементов: литий (Li), рубидий (Rb), калий (K), натрий (Na), франций ( Fr) и цезий (Cs), а также водород (H), который является не металлом, а газом.

У этой группы элементов есть электрон, который часто легко теряется с образованием положительно заряженного иона. Это самые активные и самые реактивные металлы.

Водород в данном случае представляет собой газ, но он находится в группе 1 периодической таблицы элементов, поскольку также имеет только один электрон. Водород может образовывать ионы с единственным положительным зарядом, но для извлечения его одного электрона требуется гораздо больше энергии, чем для удаления электронов из других щелочных металлов. При образовании соединений водород обычно образует ковалентные связи.

Однако под чрезвычайно высоким давлением водород становится металлическим и ведет себя так же, как и остальные элементы в своей группе. Это происходит, например, внутри ядра планеты Юпитер.

Группа 2 соответствует щелочноземельным металлам, так как их оксиды обладают щелочными свойствами. Среди элементов этой группы мы находим магний (Mg) и кальций (Ca). Его орбитали также относятся к S-уровню.

Переходные металлы, которые соответствуют группам с 3 по 12 Периодической таблицы, имеют орбитали D-типа.

Элементы, которые идут с 13 по 18 в таблице, соответствуют орбиталям P. И, наконец, элементы, известные как лантаноиды и актиниды, имеют орбитали, названные F.

Расположение электронов на орбиталях

Электроны находятся на орбиталях атома как способ уменьшить энергию. Следовательно, если они стремятся увеличить энергию, электроны заполнят основные орбитальные уровни, удаляясь от ядра атома.

Следует учитывать, что электроны обладают внутренним свойством, известным как спин. Это квантовая концепция, которая определяет, среди прочего, спин электрона на орбитали. Что важно для определения вашего положения на энергетических подуровнях.

Правила, определяющие положение электронов на орбиталях атома, следующие:

• Принцип Ауфбау: электроны первыми попадают на орбитали с наименьшей энергией. Этот принцип основан на диаграммах уровней энергии определенных атомов.

• Принцип исключения Паули: атомная орбиталь может описывать как минимум два электрона. Это означает, что только два электрона с разным электронным спином могут занимать атомную орбиталь.

Это означает, что атомная орбиталь является энергетическим состоянием.

• Правило Хунда: когда электроны занимают орбитали с одинаковой энергией, электроны сначала попадают на пустые орбитали. Это означает, что электроны предпочитают параллельные спины на отдельных орбитах энергетических подуровней.

Электроны заполнят все орбитали на подуровнях, прежде чем столкнутся с противоположными спинами.

Специальные электронные конфигурации

Есть также атомы с частными случаями энергетических подуровней. Когда два электрона занимают одну и ту же орбиталь, они не только должны иметь разные спины (как указано в принципе исключения Паули), но и взаимодействие электронов немного увеличивает энергию.

В случае энергетических подуровней наполовину полный и полный полный подуровни уменьшают энергию атома. Это приводит к большей стабильности атома.

Ссылки

1. Электронная конфигурация. Получено с Wikipedia.com.
2. Электронные конфигурации Intro. Восстановлено с сайта chem.libretexts.org.
3. Орбитали и связи. Восстановлено с Chem.fsu.edu.
4. Периодическая таблица, элементы основной группы. Восстановлено с newworldencyclopedia.org.
5. Принципы электронной конфигурации. Получено с sartep.com.
6. Электронная конфигурация элементов. Получено с сайта science.uwaterloo.ca.
7. Электронный спин. Восстановлено с сайта hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.