Что такое электронная оболочка?

Что такое электронная оболочка?

Электронная оболочка — это пространство вокруг ядра, в котором может находиться электрон. В течение многих лет считалось, что электроны вращаются вокруг ядра по довольно строгим траекториям, известным как модель атома Бора. Но за десятилетия исследований выяснилось, что эта модель немного менее точна для атомов, которые имеют большее количество электронов. Электронные облака теперь представляют собой видение учёными того, как представить расположение электрона вокруг ядра.

Электронное облако

желтое пространство показывает электронное облако

желтое пространство показывает электронное облако

Подоболочки

Подоболочки описывают форму, в которой электроны перемещаются внутри электронного облака. Существует 4 основные формы субоболочек. 4 подоболочки обозначены буквами s,p.d и f. Каждая из этих 4 подоболочек представляет собой немного отличающуюся форму потенциальных местоположений электронов внутри облака.

Эти 4 подоболочки содержат определенное количество электронов в каждой форме, что можно увидеть ниже:

  • s подоболочка содержит 2 электрона
  • p-подоболочка содержит 6 электронов
  • d-подоболочка содержит 10 электронов
  • f-подоболочка содержит 14 электронов

На изображении желтое пространство атома гелия представляет собой двухмерное электронное облако. Эти облака позволяют человеку делать прогнозы относительно того, где наиболее вероятно находится электрон в любой момент времени.

Уровни энергии электронной оболочки

Существует до 7 различных энергетических уровней, на которых можно найти электроны, вращающиеся вокруг ядра атома. По мере того как электроны удаляются все дальше и дальше от ядра, они получают больше энергии. В результате наибольшую энергию имеют электроны, находящиеся дальше всего от ядра.

Хотя электроны большую часть времени существуют в так называемом основном состоянии, электроны также могут поглощать больше энергии и переходить в так называемое возбужденное состояние. Когда электрон поглощает энергию и возбуждается, он временно переходит из основного состояния на более высокий энергетический уровень. Электроны затем высвободят энергию в надежде вернуться обратно в основное состояние.

Каждый энергетический уровень способен удерживать определенное количество электронов. Число электронов, которое может содержать каждый энергетический уровень, равно:

1-й энергетический уровень = 2 электрона

2-й = 8 электронов

3-й = 18 электронов

4-й = 32 электрона

5-й = 32 электрона

6-й = 18 электронов

7-й = 18 электронов

Валентные электроны

Электроны, находящиеся дальше всего от ядра на самом внешнем энергетическом уровне, называются валентными электронами. Валентные электроны важны для поведения атома, поскольку они отвечают за реакционную способность и способность атома связываться. Таблица Менделеева помогает прогнозировать, сколько валентных электронов будет иметь атом.

В зависимости от номера столбца атома последняя цифра номера столбца всегда будет равна количеству валентных электронов атома. Например, такой элемент, как углерод, относится к группе № 14, где последняя цифра 14 равна 4, углерод будет иметь 4 валентных электрона. Единственная область таблицы Менделеева, где эта стратегия не принесла успеха, — это переходные металлы (группы с 3 по 12) и гелий. Переходные металлы не подходят для этого метода из-за их способности иметь различное количество валентных электронов в зависимости от обстоятельств.

Благородные газы

Благородные газы считаются наиболее стабильными и нереактивными элементами. По этой причине их часто называют инертными, то есть нереактивными. Причина инертного поведения благородных газов заключается в том, что они имеют 8 валентных электронов (2 у гелия). Эти элементы можно найти в группе № 18 таблицы Менделеева. Наибольшее количество электронов, которые могут удерживаться в валентной оболочке, — 8, поэтому говорят, что благородные газы имеют полную валентную оболочку. Эта полновалентная оболочка является желаемой целью всех атомов. Как только атом достигает своей полной оболочки, он больше не является реактивным и достигает электрически нейтральной цели.

Благородные газы

Благородные газы

Атомы неблагородных газов не полностью удовлетворяются электрически до тех пор, пока не достигнут полного октета (8) электронов. Атомы, которые содержат 4 или меньше валентных электронов, отдадут свои валентные электроны другим атомам, чтобы приблизиться к конфигурации благородного газа. И наоборот, любой атом, имеющий 5 или более электронов в своей валентной оболочке, получит электроны от другого атома в надежде получить 8.

Итог урока

Электроны расположены в обобщенных местах вокруг ядра атома, известных как электронные облака. Каждое электронное облако содержит подоболочки, которые имеют форму, в которой электроны с наибольшей вероятностью найдутся. Четыре подоболочки, в которых может находиться электрон, обозначаются одной из четырех букв; s,p,d или f.

Наряду с подоболочками на разных энергетических уровнях вокруг ядра располагаются и электроны. Всего вокруг ядра существует 7 различных энергетических уровней. Ближайшие к ядру уровни — это электроны с наименьшей энергией, а самые дальние — с самой высокой энергией. Электроны могут прыгать через энергетические уровни, когда они находятся в возбужденном состоянии, но в конечном итоге избыточная энергия будет высвобождена, и электрон вернется в основное состояние.

Как только будет определено, где расположены электроны атома по отношению к ядру, станет гораздо яснее, сколько электронов находится на самом внешнем энергетическом уровне атома. Электроны на самом внешнем энергетическом уровне называются валентными электронами, и эти электроны имеют решающее значение в определении свойств атома. Валентные электроны определяются номером группы в таблице Менделеева, и атом всегда будет стремиться иметь полную валентную оболочку из 8 электронов, когда это возможно. Эти 8 валентных электронов сделают атом похожим по составу на благородный газ, который является самым нереакционноспособным элементом из всех возможных на столе.

Часто задаваемые вопросы

Что такое электронная оболочка?

Электронная оболочка — это форма области, в которой с наибольшей вероятностью в любой момент времени может находиться электрон.

Каково назначение электронной оболочки?

Электронная оболочка используется, чтобы попытаться предсказать форму и энергетический уровень электрона.

Поделитесь материалом
Автор статьи: Наталья Венедиктова
Наталья Венедиктова
Историк-исскусствовед, специалист в области истории, географии и искусства. Много путешествовала, изучала эволюцию художественных стилей, культурные контексты произведений и влияние искусства на общественные и исторические процессы.
Наталья Венедиктова опубликовал статей: 315

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *