ЕНЕРГИЙНИ НИВА
| Име на параметъра | Значение |
| Тема на статията: | ЕНЕРГИЙНИ НИВА |
| Рубрика (тематична категория) | образование |
СТРУКТУРА НА АТОМА
1. Развитие на теорията за структурата на атома. СЪС
2. Ядрото и електронната обвивка на атома. СЪС
3. Строеж на ядрото на атома. СЪС
4. Нуклиди, изотопи, масово число. СЪС
5. Енергийни нива.
6. Квантово механично обяснение на структурата.
6.1. Орбитален модел на атома.
6.2. Правила за запълване на орбитали.
6.3. Орбитали с s-електрони (атомни s-орбитали).
6.4. Орбитали с p-електрони (атомни p-орбитали).
6.5. Орбитали с d-f електрони
7. Енергийни поднива на многоелектронен атом. Квантови числа.
ЕНЕРГИЙНИ НИВА
Структурата на електронната обвивка на атома се определя от различните енергийни запаси на отделните електрони в атома. В съответствие с модела на атома на Бор, електроните могат да заемат позиции в атома, които съответстват на точно определени (квантувани) енергийни състояния. Тези състояния се наричат енергийни нива.
Броят на електроните, които могат да бъдат в отделно енергийно ниво, се определя по формулата 2n 2, където n е номерът на нивото, което се означава с арабски цифри 1 - 7. Максималното запълване на първите четири енергийни нива е c . по формулата 2n 2 е: за първо ниво – 2 електрона, за второ – 8, за трето – 18 и за четвърто ниво – 32 електрона. Не е постигнато максимално запълване на по-високите енергийни нива с електрони в атомите на познатите елементи.
Ориз. 1 показва запълването на енергийните нива на първите двадесет елемента с електрони (от водород H до калций Ca, черни кръгове). Чрез запълване на енергийните нива в посочения ред, ние получаваме най-простите модели на атомите на елементите, като същевременно спазваме реда на запълване (отдолу нагоре и отляво надясно на фигурата), докато последният електрон сочи към символа на съответния елемент.На трето енергийно ниво М(максималния капацитет е 18 д -) за елементите Na – Ar има само 8 електрона, тогава започва да се изгражда четвъртото енергийно ниво н– на него се появяват два електрона за елементите K и Ca. Следващите 10 електрона отново заемат нивото М(елементи Sc – Zn (не са показани), а след това нивото N продължава да се запълва с още шест електрона (елементи Ca-Kr, бели кръгове).
| Ориз. 1 | Ориз. 2 |
Ако атомът е в основно състояние, тогава неговите електрони заемат нива с минимална енергия, т.е. всеки следващ електрон заема най-енергетично благоприятната позиция, като например на фиг. 1. При външно въздействие върху атома, свързано с предаването на енергия към него, например чрез нагряване, електроните се прехвърлят на по-високи енергийни нива (фиг. 2). Това състояние на атома обикновено се нарича възбудено. Освободеното пространство на по-ниско енергийно ниво се запълва (като изгодна позиция) от електрон от по-високо енергийно ниво. По време на прехода електронът отдава малко количество енергия, което съответства на енергийната разлика между нивата. В резултат на електронните преходи се появява характерно излъчване. От спектралните линии на абсорбираната (излъчена) светлина може да се направи количествено заключение за енергийните нива на атома.
В съответствие с квантовия модел на атома на Бор, електрон с определено енергийно състояние се движи в кръгова орбита в атома. Електрони с еднакво количество енергия са разположени на равни разстояния от ядрото; всяко енергийно ниво има свой собствен набор от електрони, които Бор нарича електронен слой. Въпреки това, според Бор, електроните на един слой се движат по сферична повърхност, електроните на следващия слой се движат по друга сферична повърхност. всички сфери са вписани една в друга с център, съответстващ на атомното ядро.
ЕНЕРГИЙНИ НИВА – понятие и видове. Класификация и характеристики на категорията "ЕНЕРГИЙНИ НИВА" 2017, 2018г.
Днес ще говорим за това какво е енергийното ниво на атома, кога човек среща тази концепция и къде се прилага.
Училищна физика
Хората за първи път се сблъскват с природните науки в училище. И ако през седмата година на обучение децата все още намират за интересни нови знания по биология и химия, то в гимназията започват да се страхуват от тях. Когато дойде ред на атомната физика, уроците по тази дисциплина вече предизвикват само отвращение към неразбираеми задачи. Струва си обаче да се помни, че всички открития, които сега са се превърнали в скучни училищни предмети, имат нетривиална история и цял арсенал от полезни приложения. Да разберете как работи светът е като да отворите кутия с нещо интересно вътре: винаги искате да намерите тайното отделение и да откриете друго съкровище там. Днес ще говорим за една от основните физики, структурата на материята.
Неделимо, съставно, квантово
От старогръцки език думата "атом" се превежда като "неделим, най-малък". Тази идея е следствие от историята на науката. Някои древни гърци и индийци са вярвали, че всичко в света е съставено от малки частици.
В съвременната история физическите изследвания са били проведени много по-рано. Учените от седемнадесети и осемнадесети век работят предимно за увеличаване на военната мощ на страната, краля или херцога. И за да се създадат експлозиви и барут, беше необходимо да се разбере от какво се състоят. В резултат на това изследователите установиха, че някои елементи не могат да бъдат разделени след определено ниво. Това означава, че има най-малките носители на химични свойства.
Но грешаха. Оказа се, че атомът е съставна частица и способността му да се променя е квантова по природа. Това се доказва и от преходите в енергийните нива на атома.
Положителни и отрицателни
В края на деветнадесети век учените се доближиха до изучаването на най-малките частици материя. Например, беше ясно: атомът съдържа както положително, така и отрицателно заредени компоненти. Но беше неизвестно: местоположението, взаимодействието и тегловното съотношение на елементите му останаха загадка.
Ръдърфорд провежда експеримент за разсейване на тънки алфа частици.Той установява, че в центъра на атомите има тежки положителни елементи, а много леки отрицателни са разположени по краищата. Това означава, че носителите на различни заряди са частици, които не са подобни една на друга. Това обяснява заряда на атомите: към тях може да се добави елемент или да се премахне. Равновесието, което поддържаше неутралността на цялата система, беше нарушено и атомът придоби заряд.
Електрони, протони, неутрони
По-късно се оказа, че леките отрицателни частици са електрони, а тежкото положително ядро се състои от два вида нуклони (протони и неутрони). Протоните се различават от неутроните само по това, че първите са положително заредени и тежки, докато вторите имат само маса. Промяната на състава и заряда на ядрото е трудна: изисква невероятни енергии. Но един атом се разделя много по-лесно от електрон. Има повече електроотрицателни атоми, които са по-склонни да „отнемат“ електрон, и по-малко електроотрицателни атоми, които са по-склонни да го „предадат“. Така се формира зарядът на атома: ако има излишък от електрони, той е отрицателен, а ако има дефицит, тогава е положителен.
Дълъг живот на Вселената
Но тази атомна структура озадачи учените. Според преобладаващата класическа физика от онези времена електронът, който непрекъснато се движи около ядрото, трябва непрекъснато да излъчва електромагнитни вълни. Тъй като този процес означава загуба на енергия, всички отрицателни частици скоро ще загубят скоростта си и ще паднат върху ядрото. Вселената обаче съществува от много дълго време и все още не е настъпила световна катастрофа. Назряваше парадоксът, че материята е твърде стара.
Постулатите на Бор
Постулатите на Бор успяха да обяснят несъответствието. Тогава това бяха просто твърдения, скокове в неизвестното, които не бяха подкрепени от изчисления или теория. Според постулатите в атома е имало енергийни нива на електрони. Всяка отрицателно заредена частица може да бъде само на тези нива. Преходът между орбиталите (както се наричат нивата) се осъществява чрез скок, при който се освобождава или поглъща квант електромагнитна енергия.
Откритието на Планк за кванта по-късно обяснява това поведение на електроните.
Светлина и атом
Количеството енергия, необходимо за прехода, зависи от разстоянието между енергийните нива на атома. Колкото по-далеч са един от друг, толкова по-голям е излъченият или погълнатият квант.
Както знаете, светлината е квант на електромагнитното поле. По този начин, когато електрон в атом се движи от по-високо към по-ниско ниво, той създава светлина. В този случай се прилага и обратният закон: когато електромагнитна вълна падне върху обект, тя възбужда неговите електрони и те се преместват на по-висока орбитала.
Освен това енергийните нива на атома са индивидуални за всеки вид химичен елемент. Моделът на разстоянията между орбиталите е различен за водород и злато, волфрам и мед, бром и сяра. Следователно анализът на емисионните спектри на всеки обект (включително звезди) недвусмислено определя какви вещества присъстват в него и в какви количества.
Този метод се използва невероятно широко. Използва се спектрален анализ:
- по криминология;
- в контрола на качеството на храните и водата;
- в производството на стоки;
- в създаването на нови материали;
- в подобряването на технологиите;
- в научни експерименти;
- в изследването на звездите.
Този списък само грубо показва колко полезно се е оказало откритието на електронните нива в атома. Електронните нива са най-груби, най-големи. Има по-фини вибрационни и още по-фини ротационни нива. Но те са от значение само за сложни съединения - молекули и твърди вещества.
Трябва да се каже, че структурата на ядрото все още не е напълно проучена. Например, няма отговор на въпроса защо определен брой протони съответства на точно този брой неутрони. Учените предполагат, че атомното ядро също съдържа някакъв аналог на електронни нива. Това обаче все още не е доказано.
Отговор от Ксения Гареева[гуру]
номер на периода
Отговор от Слава микайлов[новак]
Отговор от Залагайте[гуру]
Енергийно ниво
Материали от Wikipedia - свободната енциклопедия
Енергийно ниво - възможни енергийни стойности на квантовите системи, т.е. системи, състоящи се от микрочастици (електрони, протони и други елементарни частици, атомни ядра, атоми, молекули и др.) И подчинени на законите на квантовата механика. Характеризира определено състояние на микрочастицата. Има електронни и вътрешноядрени енергийни нива.
[редактиране]
Електронни нива на енергия
Съвременната концепция за орбиталния модел на атома, при който електроните се движат от едно енергийно ниво на друго, а разликата между енергийните нива определя размера на излъчения или погълнат квант. В този случай електроните не могат да бъдат разположени в пролуките между енергийните нива. Тези пропуски се наричат зона на забранената енергия.
Пример е електрон в орбиталния модел на атом - в зависимост от стойностите на главното квантово число n и орбиталното квантово число l, енергийното ниво, притежавано от електрона, се променя. Съответно всяка двойка стойности на числата n и l съответства на определено енергийно ниво.
[редактиране]
Вътрешноядрени нива на енергия
Терминът произлиза от изследванията на радиоактивността. Радиацията се разделя на три части: алфа лъчи, бета лъчи и гама лъчи. Изследванията показват, че алфа радиацията се състои от хелиеви атоми, бета радиацията е поток от бързо движещи се електрони, а изследванията върху гама лъчите показват, че енергията на електронните нива не е достатъчна, за да ги произведе. Стана ясно, че източникът на радиоактивно лъчение (гама лъчи) трябва да се търси вътре в атомното ядро, т.е. има вътрешноядрени енергийни нива, чиято енергия се преобразува във фотони на гама лъчение. Гама лъчите разшириха спектъра на известните електромагнитни вълни и всички вълни по-къси от 0,01 nm са гама лъчи.
A. 2e, 8e, 8e, 1e B. . 2e, 8e,
18-ти, 8-ми, 1-ви
B. 2e, 1e D. 2e, 8e, 1e
2 (2 точки). Броят на електроните във външния електронен слой на алуминиев атом:
A. 1 B. 2 C. 3 D.4
3 (2 точки). Просто вещество с най-изразени метални свойства:
A. Калций B. Барий C. Стронций D. Радий
4 (2 точки). Тип химична връзка в просто вещество - алуминий:
А. Йонни Б. Ковалентни полярни
B. Метален D. Ковалентен неполярен
5 (2 точки). Броят на енергийните нива на елементи от една подгрупа отгоре надолу:
А. Променя се периодично. Б. Не се променя.
Б. Увеличава се. Г. Намалява.
6 (2 точки). Литиевият атом се различава от литиевия йон:
А. 3-близо до ядрото. Б. Броят на електроните на външно енергийно ниво.
Б. Броят на протоните. D. Броят на неутроните.
7 (2 точки). Реагира най-слабо с вода:
А. Барий. Б. Магнезий.
Б. Калций. G. Стронций
8 (2 точки). Не взаимодейства с разтвор на сярна киселина:
А. Алуминий. Б. Натрий
Б. Магнезий. Г. Мед
9 (2 точки). Калиевият хидроксид не реагира с вещество, чиято формула е:
A. Na2O B. AlCl3
B. P2O5 D. Zn(NO3)2
10 (2 точки). Серия, в която всички вещества реагират с желязо:
A. HCl, CO2, CO
B. CO2, HCl, S
B. H2, O2, CaO
G. O2, CuSO4, H2SO4
11 (9 точки). Предложете три начина за получаване на натриев хидроксид. Потвърдете отговора си с уравнения на реакцията.
12 (6 точки). Извършете верига от химични трансформации, като съставите реакционни уравнения в молекулни и йонни форми, назовете реакционните продукти:
FeCl2 → Fe(OH)2 → FeSO4 → Fe(OH)2
13 (6 точки). Как, използвайки всякакви реагенти (вещества) и цинк, да се получи неговият оксид, основа, сол? Запишете уравненията на реакцията в молекулна форма.
14 (4 точки). Напишете уравнение за химичната реакция между литий и азот. Идентифицирайте редуктора и окислителя в тази реакция
определи от:
А. номер на групата;
Б. номер на периода;
Б. сериен номер.
4. Коя от характеристиките на химичните елементи не се променя в основните подгрупи:
И радиуса на атома;
B броя на електроните във външното ниво;
Б. брой енергийни нива.
5. Структурата на атомите на елементите с поредни номера 7 и 15 има нещо общо:
А. брой електрони във външно ниво, Б. заряд на ядрото;
Б. брой енергийни нива.
Установете съответствие между символа на химичен елемент (в даден ред) и броя на електроните във външното енергийно ниво на неговия атом.От буквиВъз основа на правилните отговори ще създадете име на инсталация, която ще позволи на човечеството да разбере още по-дълбоко структурата на атома (9 букви).
Числото e върху символа на елемента
Енергия
ниво Mg Si I F C Ba Sn Ca Br
2 капки сем
4 a o v k a t d h i
7 v y l l n g o l r
1 (3 точки). Разпределение на електроните по енергийни нива в натриевия атом -A. 2 ē, 1 ē B. 2 ē, 4 ē C. 2 ē, 8 ē, 1 ē. G. 2 ē, 8 ē, 3 ē.
2 (4 точки) Номер на периода в периодичната система на Д. И. Менделеев, в който няма химични елементи-метали: А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4.
3 (3 точки). Тип химична връзка в простото вещество калций:
А. Йонийски. B. Ковалентен полярен. B. Ковалентен неполярен. Ж. Метал.
4 (3 точки). Просто вещество с най-изразени метални свойства:
А. Алуминий. Б. Силиций. Б. Магнезий. G. Натрий.
5 (3 точки). Радиусът на атомите на елементи от 2-ри период с увеличаване на ядрения заряд от алкален метал до халоген: A. Периодично се променя. Б. Не се променя. Б. Увеличава се. Г. Намалява.
6 (3 точки). Магнезиевият атом се различава от магнезиевия йон:
А. Ядрен заряд. Б. Заряд на частицата. Б. Броят на протоните. D. Броят на неутроните.
7 (3 точки). Реагира най-бурно с вода:
А. Калий. Б. Литий. Б. Натрий. G. Рубидий.
8 (3 точки). Не реагира с разредена сярна киселина:
А. Алуминий. Б. Барий. Б. Желязо. Г. Меркурий.
9 (3 точки). Берилиевият хидроксид не взаимодейства с вещество, чиято формула е:
A. NaOH (р р). B. NaCl(p_p). B. NS1(r_r). G. H2SO4.
10 (3 точки). Серия, в която всички вещества реагират с калций:
А. CO2, H2, HC1. B. NaOH, H2O, HC1. B. C12, H2O, H2SO4. G. S, H2SO4, SO3.
ЧАСТ Б. Въпроси със свободен отговор
11 (9 точки). Предложете три начина за получаване на железен (II) сулфат. Потвърдете отговора си с уравнения на реакцията.
12 (6 точки). Идентифицирайте веществата X, Y, Z, запишете техните химични формули.
Fe(OH)3(t)= X(+HCl)= Y(+NaOH)=Z(t) Fe2O3
13 (6 точки). Как, използвайки всякакви реагенти (вещества) и алуминий, да се получи оксид, амфотерен хидроксид? Запишете уравненията на реакцията в молекулна форма.
14 (4 точки). Подредете металите: мед, злато, алуминий, олово в ред на увеличаване на плътността.
15 (5 точки). Изчислете масата на метала, получен от 160 g меден (II) оксид.
Какво се случва с атомите на елементите по време на химични реакции? От какво зависят свойствата на елементите? И на двата въпроса може да се даде един отговор: причината се крие в структурата на външното ниво.В нашата статия ще разгледаме електрониката на металите и неметалите и ще разберем връзката между структурата на външното ниво и свойствата на елементите.
Специални свойства на електроните
Когато протича химическа реакция между молекулите на два или повече реагента, настъпват промени в структурата на електронните обвивки на атомите, докато техните ядра остават непроменени. Първо, нека се запознаем с характеристиките на електроните, разположени на най-отдалечените от ядрото нива на атома. Отрицателно заредените частици са подредени на слоеве на определено разстояние от ядрото и една от друга. Пространството около ядрото, където е най-вероятно да се намерят електрони, се нарича електронна орбитала. Около 90% от отрицателно заредения електронен облак е кондензиран в него. Самият електрон в атома проявява свойството на двойственост; той може едновременно да се държи и като частица, и като вълна.
Правила за запълване на електронната обвивка на атома
Броят на енергийните нива, на които се намират частиците, е равен на номера на периода, в който се намира елементът. Какво показва електронният състав? Оказа се, че на външно енергийно ниво за s- и p-елементите основните подгрупи от малки и големи периоди съответстват на номера на групата. Например, литиевите атоми от първата група, които имат два слоя, имат един електрон във външната обвивка. Атомите на сярата съдържат шест електрона на последното енергийно ниво, тъй като елементът се намира в основната подгрупа на шестата група и т.н. Ако говорим за d-елементи, тогава за тях има следното правило: броят на външните отрицателни частици е равно на 1 (за хром и мед) или 2. Това се обяснява с факта, че с увеличаване на заряда на атомното ядро първо се запълва вътрешното d-подниво и външните енергийни нива остават непроменени.
Защо се променят свойствата на елементите с малки периоди?
1-ви, 2-ри, 3-ти и 7-ми период се считат за малки. Плавната промяна в свойствата на елементите с увеличаване на ядрените заряди, от активни метали до инертни газове, се обяснява с постепенното увеличаване на броя на електроните на външно ниво. Първите елементи в такива периоди са тези, чиито атоми имат само един или два електрона, които лесно могат да бъдат отделени от ядрото. В този случай се образува положително зареден метален йон.
Амфотерните елементи, например алуминий или цинк, запълват своите външни енергийни нива с малък брой електрони (1 за цинк, 3 за алуминий). В зависимост от условията на химичната реакция те могат да проявяват както свойствата на метали, така и на неметали. Неметалните елементи с малки периоди съдържат от 4 до 7 отрицателни частици върху външните обвивки на техните атоми и го допълват до октета, привличайки електрони от други атоми. Например, неметалът с най-висока електроотрицателност, флуорът, има 7 електрона в последния слой и винаги отнема един електрон не само от метали, но и от активни неметални елементи: кислород, хлор, азот. Малките периоди, както и големите, завършват с инертни газове, чиито едноатомни молекули имат напълно завършени външни енергийни нива до 8 електрона.
Характеристики на структурата на атомите с дълги периоди
Четните редове от периоди 4, 5 и 6 се състоят от елементи, чиито външни обвивки побират само един или два електрона. Както казахме по-рано, те запълват d- или f-поднивата на предпоследния слой с електрони. Обикновено това са типични метали. Техните физични и химични свойства се променят много бавно. Нечетните редове съдържат елементи, чиито външни енергийни нива са запълнени с електрони по следната схема: метали - амфотерен елемент - неметали - инертен газ. Вече сме наблюдавали проявлението му във всички малки периоди. Например, в нечетния ред на 4-ия период, медта е метал, цинкът е амфотерен, след това от галий към бром има увеличение на неметалните свойства. Периодът завършва с криптон, чиито атоми имат напълно завършена електронна обвивка.
Как да обясним разделянето на елементите на групи?
Всяка група - а те са осем в кратката форма на таблицата - също е разделена на подгрупи, наречени главни и вторични. Тази класификация отразява различните позиции на електроните на външното енергийно ниво на атомите на елементите. Оказа се, че за елементи от основните подгрупи, например литий, натрий, калий, рубидий и цезий, последният електрон се намира на s-подниво. Елементите от група 7 на основната подгрупа (халогени) запълват своето p-подниво с отрицателни частици.
За представители на странични подгрупи, като хром, запълването на d-подниво с електрони ще бъде типично. А за елементите, включени в семействата, натрупването на отрицателни заряди става на f-поднивото на предпоследното енергийно ниво. Освен това номерът на групата, като правило, съвпада с броя на електроните, способни да образуват химични връзки.
В нашата статия разбрахме каква структура имат външните енергийни нива на атомите на химичните елементи и определихме тяхната роля в междуатомните взаимодействия.