Будова атома: основні поняття

Ядро (синонім – нуклід) – це центральна позитивно заряджена частина атома, в якій зосереджена його маса.

Ядро складається з нуклонів – протонів та нейтронів.

Протон – це частка з масою спокою 1,6726485*10-27 кг (1,0073 а.о.м. ≈ 1 а.о.м. ) і позитивним зарядом, абсолютне значення якого становить 1,6021892*10-19 Кл, або 1 в одиницях елементарного електричного заряду. 11 р

Нейтрон – це електронейтральна частка з масою спокою 1,6749543*10-27 кг (1,0087 а. о.м.  ≈ 1 а.о.м.). 10 n

Електрон – це частка з масою спокою 9,109534*10-31 кг і негативним зарядом, абсолютне значення якого дорівнює 1,6021892*10-19 Кл. е

Заряд ядра атома, точніше його абсолютне значення, дорівнює порядковому номеру Z елемента в періодичній системі.

Маса ядра практично дорівнює масі атома і, коли вони виміряні в атомних одиницях маси, дорівнює відносній атомній масі.

Ізотопи – це різновиди певного хімічного елемента, що мають різні маси ядер. Маса ядра ізотопа, виміряна в атомних одиницях маси, називається відносною атомною масою ізотопа, або ізотопною масою.

Масове число – це загальне число протонів і нейтронів у ядрі.

Хімічний елемент – це вид атомів з однаковим зарядом ядра. Відносна атомна маса елемента в періодичній системі – це середнє значення атомних мас його ізотопів з урахуванням їх масових часток у природному елементі.

• Природні – ізотопи, які існують у природі.
• Штучні – такі, що не трапляються в природі, а утворюються під час ядерних реакцій.
• Радіоактивні – нестійкі ізотопи, що спонтанно перетворюються на інші нукліди, виділяючи енергію. Всі штучні та частина природних ізотопів радіоактивні. Вони називаються радіонуклідами.
• Стабільні – це нерадіоактивні ізотопи.

Електронна оболонка – це сукупність електронів, що рухаються в атомі навколо ядра. Число електронів у нейтральному атомі дорівнює порядковому номеру елемента в періодичній системі.

Математична хвильова функція φ, квадрат якої φ2 характеризує імовірність знаходження електрона в певній області простору на певній відстані від ядра, називається атомною орбіталлю або орбіталлю.

Орбіталь – це простір навколо ядра, в якому перебування електрона є найбільш імовірним.

Головне квантове число n характеризує енергію орбіта лі, яка перш за все залежить від відстані орбіталі від ядра.

Енергетичний рівень – це сукупність орбіталей, які характеризуються однаковим значенням головного квантового числа.

Побічне орбітальне, або азимутальне квантове число l визначає форму орбіталі. Воно може набувати цілочисельних значень від n до n-1. Кожному значенню орбітального квантового числа відповідає орбіталь певної форми.

l=0 – s; l=1 – p; l=2 – d; l=3 – f; l=4 – g; l=5 – h; l=6 – i.

Магнітне квантове число m визначає орієнтацію орбіталі в просторі. Воно може набувати цілочисельних значень від –l  до +l. ml = 2l+1.

Спінове квантове число електрона, або спін ms характеризує обертання електрона навколо своєї осі, тобто власний магнітний момент електрона. Спін може мати 2 значення: +1/2 і -1/2.

Електронні конфігурації атомів – це умовне зображення розподілу електронів по орбіта лях на енергетичних рівнях і підрівнях.

Три правила, за якими утворюються електронні оболонки атомів:

• Перше правило – принцип Паулі (принцип виключення, заборона Паулі): У атомі не може бути двох електронів з однаковими значеннями всіх чотирьох квантових чисел, тобто на одній орбіталі знаходяться не більше двох електронів, які мають протилежні (антипаралельні) спіни.
• Друге правило – правило Клечковського (найменшого запасу енергії): Електрони заповнюють енергетичні підрівні за зростанням їх енергії, яка характеризується сумою n + l .
• Третє правило – правило Гунда (Хунда), найбільшого сумарного спінового квантового числа: Сумарне спінове число електронів не повністю заповненого підрівня має бути максимальним.

Енергетичні рівні та підрівні, орбіталі яких заповнені максимально, називаються завершеними.

Енергія іонізації (ЕІ) – це кількість енергії, необхідна для відриву від атома найбільш слабко зв’язаного з ним електрона. (використовують для порівняння металічних властивостей)

Спорідненість до електрона (ЕС)  – це кількість енергії, яка виділяється або поглинається під час приєднання одного електрона до нейтрального атома. (використовують для порівняння неметалічних властивостей).