Структурата на веществата е интересна за хората откакто се появи възможността да не се тревожат за храната и да изучават света около нас. Такива явления като суши, наводнения, светкавици ужасиха човечеството. Незнанието на техните обяснения породи вярата в различни зли богове, изискващи жертви. Ето защо хората започнаха да изучават природни явления, стремейки се да ги предскажат и да се задълбочават в структурата на веществата. Те изучават структурата на атома и въвеждат следните две важни понятия в химията: енергийно ниво и подниво.
Предпоставки за откриване на най-малките химикали
Древните гърци са се досещали за малките частици, които съставляват веществата. Те направиха странно откритие: мраморните стъпала, които много хора са преминали през няколко десетилетия, са променили формата си! Това доведе до заключението, че подножието на миналото отнема със себе си някакво парче камък. Това явление е далеч от разбирането на съществуването на енергийно ниво в химията, а точно свсичко започна. Науката започна прогресивно да се развива и да се задълбочава в структурата на химичните елементи и техните съединения.
Началото на изследването на структурата на атома
Атомът е открит в началото на 20-ти век чрез експерименти с електричество. Смяташе се за електрически неутрален, но имаше положителни и отрицателни съставни частици. Учените искаха да установят тяхното разпределение вътре в атома. Бяха предложени няколко модела, един от които дори имаше името "кифличка със стафиди". Британският физик Ърнест Ръдърфорд проведе експеримент, който показа, че положително ядро се намира в центъра на атома, а отрицателният заряд е в малките електрони, въртящи се около него.
Откриването на енергийното ниво в химията беше голям пробив в изучаването на структурата на веществата и явленията.
Енергийно ниво
По време на изследването на свойствата на химикалите се оказа, че всеки елемент има свои собствени нива. Например кислородът има една структурна схема, докато азотът има напълно различна, въпреки че броят на техните атоми се различава само с едно. И така, какво е енергийно ниво? Това са електронни слоеве, състоящи се от електрони, които се образуват поради различната сила на тяхното привличане към ядрото на атома. Някои са по-близо, докато други са по-далеч. Тоест, горните електрони „притискат” долните.
Броят на енергийните нива в химията е равен на броя на периода в Периодичната таблица на Д. И. Менделеев. Най-големият брой електрони, които се намират в дадено енергийно ниво, се определя по следната формула: 2n2, където n е номерът на нивото. По този начин не повече от два електрона могат да бъдат разположени на първото енергийно ниво, не повече от осем на второто, осемнадесет на третото и т.н.
Всеки атом има ниво, най-отдалечено от своето ядро. Това е крайното или последното и се нарича външно енергийно ниво. Броят на електроните върху него за елементи от основните подгрупи е равен на номера на групата.
За да изградите диаграма на атом и неговите енергийни нива в химията, трябва да следвате този план:
- определете броя на всички електрони на атома на даден елемент, който е равен на неговия пореден номер;
- определете броя на енергийните нива по номер на периода;
- определете броя на електроните във всяко енергийно ниво.
Вижте по-долу за примери за енергийни нива на някои елементи.
енергийни поднива
В атомите освен енергийни нива има и поднива. На всяко ниво, в зависимост от броя на електроните върху него, се запълват определени поднива. От начина на запълване на поднивото се разграничават четири типа елементи:
- S-елементи. S-поднивата са запълнени, които могат да съдържат не повече от два електрона. Те включват първите два елемента от всеки период;
- P-елементи. В тези елементи не може да има повече от шест електрона, разположени на p-подниво;
- D-елементи. Те включват елементи от големи периоди (десетилетия), разположени между s- иp-елементи;
- F-елементи. Запълването на f-поднивото се случва в актиниди и лантаниди, разположени в шестия и седмия период.
