2α ατομική δομη

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ

Κανόνες ηλεκτρονιακής δόμησης

Α Πόσες και ποιες είναι οι στιβάδες;

Όταν τα άτομα δεν είναι σε διέγερση, τα ηλεκτρόνιά τους κατανέμονται σε επτά το πολύ στιβάδες, τις K, L, M, N, O, P, και Q. Κάθε στιβάδα χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό που συμβολίζεται με n και ονομάζεται κύριος κβαντικός αριθμός.

Για n = 1 έχουμε την πλησιέστερη προς τον πυρήνα στιβάδα, την Κ, για n = 2 έχουμε τη στιβάδα L, κλπ. Όσο απομακρυνόμαστε από τον πυρήνα, τόσο αυξάνεται η ενεργειακή στάθμη της στιβάδας. Δηλαδή,

E_K< E_L< E_M< …

Β. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να πάρει καθεμία από τις τέσσερις πρώτες στιβάδες, δίνεται από τον τύπο 2n², όπου n = 1, 2, 3, 4 είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός, δηλαδή ο αριθμός της στιβάδας. Έτσι έχουμε:

3. H εξωτερική στιβάδα ενός ατόμου (η τελευταία στιβάδα) δεν μπορεί να έχει περισσότερα από 8 ηλεκτρόνια. Αν η εξωτερική στιβάδα είναι η Κ, συμπληρώνεται με 2 ηλεκτρόνια.

4. Η προτελευταία στιβάδα δεν μπορεί να έχει περισσότερα από 18 ηλεκτρόνια, αλλά ούτε και λιγότερα από 8. Αν η προτελευταία στιβάδα είναι η Κ, συμπληρώνεται με δύο ηλεκτρόνια.

5. Πρώτα συμπληρώνουμε τη στιβάδα Κ με 2 ηλεκτρόνια, μετά τη στιβάδα L με 8 ηλεκτρόνια κ.ο.κ. μέχρι να κατανεμηθούν όλα τα ηλεκτρόνια του ατόμου.

6. Σε ουδέτερο άτομο: ο ατομικός αριθμός Ζ του στοιχείου δείχνει τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα του ατόμου, άρα και τον αριθμό των ηλεκτρονίων του.

7. Σε ένα κατιόν: ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων του ουδέτερου ατόμου, αν αφαιρέσουμε τόσα ηλεκτρόνια όσο είναι το φορτίο του ιόντος.

8. Σε ένα ανιόν: ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων του ουδέτερου ατόμου, αν προσθέσουμε τόσα ηλεκτρόνια όσο είναι το φορτίο του ιόντος.

Μία πολύ απλή εικόνα σχετικά με το άτομο, μας έχει δώσει ο Bohr, εμπνευσμένος από τη βαρύτητα και αξιοποιώντας τα πειραματικά δεδομένα του Rutherford για την ανακάλυψη του πυρήνα. Το ατομικό πρότυπο του Bohr αποτελεί μία μινιατούρα πλανητικού συστήματος. Το άτομο αποτελείται από τον πυρήνα, που περιέχει τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια και τα ουδέτερα νετρόνια. Στον πυρήνα είναι πρακτικά συγκεντρωμένη η μάζα του ατόμου. Γύρω από τον πυρήνα και σε αρκετά μεγάλες αποστάσεις κινούνται σε καθορισμένες (επιτρεπτές) τροχιές τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια που κινούνται στην ίδια περίπου απόσταση από τον πυρήνα λέμε ότι βρίσκονται στην ίδια στιβάδα ή φλοιό ή ενεργειακή στάθμη.

ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΣΕ ΣΤΙΒΑΔΕΣ ΓΙΑ ΤΑ ΠΡΩΤΑ 20 ΣΤΟΙΧΕΙΑ

προσομοιωση κατανομή ηλεκτρωνίων σε στιβάδες

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/structure_electronique.swf

υδρογόνο Η

βηρηλιο Be

βόριο Β

ανθρακας C

αζωτο Ν

οξυγόνο Ο

φθόριο F

ήλιο He

λιθιο Li

νεο Νe

νατριο Να

μαγνήσιο Mg

αργίλιο Al

πυριτιο Si

φωσφόρος P

θειο S

χλώριο Cl

αργο Ar

κάλιο Κ

ασβέστιο Ca

Γ. Τι σημαίνει «το άτομο δεν είναι σε διέγερση.»;

Όταν γίνεται η κατανομή των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο πάντοτε γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε τα ηλεκτρόνια να έχουν την μικρότερη δυνατή ενέργεια. Τότε λέμε ότι το άτομο είναι σε θεμελιώδη κατάσταση. Σε αντίθετη περίπτωση τα ηλεκτρόνια έχουν αποκτήσει μεγαλύτερα ποσά ενέργειας και λέμε ότι το άτομο είναι σε διεγερμένη κατάσταση.

ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ

http://phet.colorado.edu/sims/build-an-atom/build-an-atom_el.jnlp

Κατασκευάστε ένα άτομο χρησιμοποιώντας πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια και δείτε πώς αλλάζει το χημικό στοιχείο, το φορτίο και η μάζα. Στη αυνέχεια παίξτε ένα παιχνίδι για να δοκιμάσετε τις ιδέες σας στο παραπάνω animation!

•Χρησιμοποιήστε τον αριθμό των πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων για να σχεδιάσετε ένα μοντέλο ενός ατόμου, να αναγνωρίσετε το αντίστοιχο χημικό στοιχείο και να προσδιορίσετε την μάζα και το φορτίο του.

•Προβλέψτε πώς η προσθήκη ή απομάκρυνση ενός πρωτονίου, νετρονίου ή ηλεκτρονίου, θα μεταβάλλει το χημικό στοιχείο, το φορτίο και τη μάζα του.

•Χρησιμοποιείστε το όνομα ενός στοιχείου, τη μάζα και το φορτίο του, για να προσδιορίσετε τον αριθμό των πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων.

•Δώστε τον ορισμό του πρωτονίου, του νετρονίου, του ηλεκτρονίου, του ατόμου και του ιόντος.

http://ostralo.net/3_animations/swf/structure_atome.swf στην καρτέλα electron πατώντας το βελάκι πρός τα πάνω στον αριθμό των ηλεκτρονίων (αλλάζει ο ατομικός αριθμός και αυτόματα συμπληρώνονται οι στιβάδες με ηλεκτρόνια στην καρτέλα Le noyou πατώντας το βελάκι δίπλα στο αριθμό των πρωτονίων ενώ κάνοντας κλικ στον αριθμό νετρονίων μπορούμε να δούμε αν το κάθε ισότοπο είναι σταθερό ή ασταθές )