Tabla de Contenidos
Ahogy egy bolygó mozog a Nap körül, nyomon követhető a pontos útvonala, az úgynevezett pálya. Az atom nagyon leegyszerűsített képe hasonlóan néz ki, az elektronok a mag körül keringenek. Az igazság azonban más. Az elektronok valójában a tér olyan régióiban élnek, amelyeket orbitáloknak neveznek. A pályák és a pályák olyan szavak, amelyek hasonlóak, de fogalmaik nagyon eltérőek, és nem szabad összetéveszteni őket.
Bohr modellje
Az atomfizikában a Bohr-modell az atomot kicsi, pozitív töltésű atommagként írja le, amelyet elektronok vesznek körül. Ezek az elektronok körpályán mozognak az atommag körül; a Naprendszeréhez hasonló szerkezet, azzal a különbséggel, hogy nem a gravitáció, hanem az elektrosztatikus erők fejtik ki a vonzást.
Bár hasznos néhány elem reaktivitásának és kémiai kötésének magyarázatára, Bohr atommodellje nem tükrözi pontosan, hogyan oszlanak meg az elektronok az atommag körüli térben. Ennek az az oka, hogy az atomok nem az atommag körül keringenek, mint a Föld a Nap körül, hanem az elektronok pályáján vannak. Ezek a viszonylag összetett formák annak köszönhetőek, hogy az elektronok nemcsak részecskékként, hanem hullámként is viselkednek. A kvantummechanika hullámfüggvényeknek nevezett matematikai egyenletei bizonyos valószínűséggel megjósolhatják, hol lehet egy elektron egy adott időpontban. Így azt a területet, ahol az elektron a legnagyobb valószínűséggel tartózkodik, pályájának nevezzük.
atomi pályák
Az atompályák különböző alakúak, de mindegyikük az atommagra összpontosul. Az elemi kvantumkémiában a leggyakoribb pályák az s, p és d részhéjaknak megfelelő pályák. A f orbitálok azonban a nehezebb atomok alapállapotában is megtalálhatók. Az atomok kémiai viselkedésének és reakcióinak megértésében döntő fontosságú az a sorrend, ahogyan az elektronok kitöltik az atompályákat, és a pályák alakja.
első elektronhéj
Az atommaghoz legközelebb eső pálya, az úgynevezett 1s pálya, legfeljebb két elektront tarthat. 1s pályának nevezik, mert gömb alakú az atommag körül. Az 1s pálya mindig minden más pálya előtt van feltöltve.
A hidrogénnek például egy elektronja van. Ezért az 1s pályán csak egy pont van foglalt. Ezt a pontot 1s1-nek jelöljük, ahol az 1 felső index az 1s pályán lévő elektronra utal. A héliumnak viszont két elektronja van, így két elektronjával teljesen meg tudja tölteni az 1s pályát. Ezt 1s2-nek hívják, ami az 1s pályán lévő héliumban lévő két elektronra utal.
A periódusos rendszerben a hidrogén és a hélium az egyetlen két elem az első sorban (periódusban), mert ezek az egyetlenek, amelyeknek csak az első héján, az 1s pályán vannak elektronok.
második elektronhéj
A második elektronhéj nyolc elektront tartalmazhat. Ez a héj tartalmaz még egy gömb alakú s pályát és három harang alakú p pályát, amelyek mindegyike két elektront tud tartani. Miután az 1s pálya megtelt, a második elektronhéj megtelik, először a 2s pályáját, majd a három p pályáját tölti ki. A p pályák kitöltése egy-egy elektront vesz fel; ha minden p pályán egy elektron van, hozzáadható egy második.
Példaként használhatjuk a lítiumot (Li), amely három elektronból áll, amelyek az első és a második héjat foglalják el. Két elektron tölti ki az 1s pályát, a harmadik elektron pedig a 2s pályát. Így a lítium elektronikus konfigurációja 1s22s1.
A neonnak (Ne) a maga részéről összesen tíz elektronja van: kettő a legbelső 1s pályán van, nyolc pedig kitölti a második héját (kettő a 2s pályán és három a p pályán). Ezért inert és energetikailag stabil gáz, ezért ritkán képez kémiai kötést más atomokkal.
harmadik elektronhéj
A nagyobb elemek extra pályákkal rendelkeznek, amelyek a harmadik elektronhéjat alkotják. A d és f részszálak összetettebb alakúak, és öt, illetve hét pályát tartalmaznak. A 3n főhéj s alhéjjal rendelkezik, a pyd 18 elektront tud tartani. A 4n főhéj s, p, d és f pályával rendelkezik, és 32 elektront tud tartani.
Ahogy távolodunk az atommagtól, úgy növekszik az energiaszintekben jelen lévő elektronok és pályák száma. Amikor az egyik atomról a másikra mozogunk a periódusos rendszeren, az elektronszerkezetet úgy építhetjük fel, hogy még egy elektront helyezünk a következő elérhető pályára.
Az elektronok tulajdonságai a pályán
Az elektronok hullám-részecske kettősséget mutatnak, ami azt jelenti, hogy a részecskék bizonyos tulajdonságait és a hullámok bizonyos jellemzőit mutatják. A részecskék tulajdonságai közé tartozik például, hogy egy elektronnak csak -1 elektromos töltése van, és az elektronok mozgása a pályákon.
Ráadásul az elektronok nem úgy keringenek az atommag körül, mint a Föld a Nap körül. A pálya egy állóhullám, energiaszintekkel, mint a harmonikusok egy rezgő húron. Az elektron alacsonyabb energiaszintje olyan, mint egy rezgő húr alapfrekvenciája, míg a magasabb energiaszintek harmonikusok. Végül, az elektront tartalmazó régió inkább felhőhöz vagy atmoszférához hasonlít, kivéve, ha a valószínűség egy gömböt rajzol, ami csak akkor érvényes, ha egy atomnak csak egy elektronja van.
Források
- Barradas, F. (2016). Orbitálok a kémiaoktatásban : elemzés grafikus ábrázolásán keresztül .
- De Jesus, E. (2003). Pályák és kémiai kötések .
