Електронна обвивка

Електрони. Електроните намиращи се около ядрото на даден атом, изграждат електронната обвивка на атома. Самият електрон има няколко важни и значими характеристики. Една от тях е масата на електрона. Тя е 1/1837 от масата на протона. Друга позната характеристика е неговият заряд. Приема се, че електронът има единица отрицателен електричен заряд. Електронът се означава със символа e

Електроните притежават и магнитни свойства. За тях съдим по отнасянето им към външно магнитно поле. Магнитните свойства се характеризират с величината спин. Условно спинът се означава със стрелка сочеща нагоре или надолу. Два електрона могат да имат абсолютно еднакви спинове ↑↑ или противоположни спинове ↑↓. Когато са с противоположни спинове, двата електрона се привкичат и образуват електронна двойка. Характерно за електроните с еднакви спинове, е че те не се сдвояват и се наричат единични електрони

Всеки електрон в атома притежава определено количество енергия. Тази енергия се определя от взаимодействието му с ядрото и останалите електрони в обвивката.

Електроните от електронната обвивка на даден атом се групират в зависимост от енергията си в електронни слоеве. В един атом не може да има два електрона, които да имат напълно еднакво състояние, Електрони с близки стойности на енергията образуват електронен слой.

електронна обвивкаЕлектронни слоеве. Съществуват атоми с един, два, три, четири и т.н. слоеве (вижте фигура 1.6). Най-близкият до ядрото електронен слой е първи електронен слой. Той се бележи с цифрата 1, като следващите слоеве се означават както следва: 2, 3, 4, 5… Могат да се означават и с главните латински букви – K, L, M, O, P, Q… (вижте фигура 1.6.а). Електроните от първия електронен слой се привличат най-силно от ядрото, като са най-бедни на енергия. С отдалечаване от ядрото енергията на електроните се увеличава. Електроните намиращи се в най-отдалечения слой от ядрото са най-богати на енергия. Този слой се нарича външен електронен слой

Броят на електроните във всеки един от слоевете е точно определен. Максималният им брой за всеки от слоевете се определя по формулата 2n2, където n е номерът на слоя. Така за втория електронен слой (L-слоя) n=2 и максималният брой електрони е 2.22 = 8. При n=3 (M-слоя) се изчислява, че 2.32 = 18 е максималният брой електрони в този слой и т.н.

електронен слойВажна характеристика за всеки атом е неговият атомен радиус. За атомен радиус се приема разстоянието от ядрото на атома в свободно състояние до външния му електронен слой. Атомният радиус ни дава представа за силата, с която ядрото привлича електроните от външния електронен слой (вижте фигура 1.7.а,б).

Разпределение на електроните в електронните слоеве. Нека да видим как са разпределени електроните в електронните обвивки на атомите с номера от 1 до 20.

Атомът на водорода е с пореден номер Z=1 и има един протон в ядрото и един електрон в обвивката си. Този електрон е с най-малка енергия и се намира на първия, най-близкия до ядрото електронен слой (K-слоя).

Атома на хелия е с пореден номер Z=2. Той има два протона в ядрото и два електрона в електронната си обвивка. Тези електрони са с противоположни спинове и са свързани в електронна двойка. Те имат поти еднаква енергия. Намират се в (K-слоя) – първия електронен слой. Тъй като за този слой максималния брой електрони е два, при хелия се смята, че първият електронен слой е изграден или завършен.

атомни радиуси

атомни ресурсиПърият електронен слой е завършен и устойчив, когато съдържа два електрона с противоположни спинове, свързани с електронна двойка.

Атома на лития е с пореден номер Z=3 и има три протона в ядрото и три електрона в обвивката си. Два от тях са по-бедни на енергия. Те са на първия електронен слой. Третият електрон е по-богат на енергия и се намира на втория електронен слой (L-слоя).

При атомите на следващите седем елемента – Be, B, C, N, O, F и Ne, броят на електроните във втория електронен слой се увеличават последователно до осем.

Вторият и следващите електронни слоеве, когато са външни, са устойчиви, ако са изградени от осем електрона.

При атомите с номера от 11 до 18 (Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl и Ar) електроните изграждат третия слой (M-слоя). В атомите на следващите два химични елемента с поредни номера 19 и 20 (K и Ca), започва изграждането на четвърти електронен слой (N-слоя) – (вижте фигура 1.8).

атомни модели

атомен моделАтомите на благородните елементи имат изграден и устойчив външен електронен слой. За хелия He той е с два електрона, а за всички останали – неон Ne, аргон Ar, Криптон Kr, Ксенон Xe и радон Rn – с осем електрона. Атомите на останалите химични елементи са с незавършени външни електронни слоеве. Някои от електроните в тях са сдвоени в електронни двойки, а други са единични. Прието е строежът на външния електронен слой на атомите да се представя с предложените от Дж. Люис през далечната 1916 г. структурни схеми, носещи името Люисови структури или Люисови символи. На тях всяка електронна двойка от външния електронен слой символично се означава с две точки, а единичните електрони – с една точка, около химичния знак на елемента (вижте таблица 11.2).

Групирането на електроните във външния електронен слой се извършва закономерно.

люисови символи

ЛЮБОПИТНО: Големината на отрицателния електричен заряд на електрона се приема за единица мярка за електричен заряд. Той е равен на 1.6.10-19 кулона. Същата стойност има и големината на положителния заряд на протона.

Магнитните свойства на електрона са установени опитно от Валтер Герлах и Ото Шерн (вижте фигура 1.9.). Те пропускат сноп водородни атоми през много силно магнитно поле и наблюдават, че снопът се разделя на две.

Ото Щерн

Причината е, че електронът на всеки атом водород в съответствие със собствения си спин действа като миниатюрен магнит. Попаднал във външно магнитно поле, той взаимодейства с него и в резултат на това атомът се отклонява от собственото си праволинейно движение. Посоката на отклонение зависи от ориентацията на спина на електрона.

Share Button

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.