Συχνές Ερωτήσεις για την Ατομική Δομή

Ένα άτομο είναι μια πολύπλοκη δομή, με πρωτόνια και νετρόνια μέσα σε έναν πυρήνα και ηλεκτρόνια να περιστρέφονται έξω. Η μελέτη της ατομικής δομής βοηθά στην κατανόηση των απλών και βαθιών εννοιών των δεσμών και των χημικών αντιδράσεων στη χημεία.

• Η ιδέα της ατομικής δομής χρονολογείται πέρα ​​από την περίοδο του Δημόκριτου 
• Ο Δημόκριτος ανακάλυψε ότι όλη η ύλη και τα έμβια όντα στο σύμπαν αποτελούνται από μικροσκοπικά άτομα
• Περαιτέρω μελέτη της ατομικής δομής ξεκίνησε με τον John Dalton

Η ανακάλυψη ατόμων και υποατομικών σωματιδίων οδήγησε σε αναρίθμητες εφευρέσεις.

Γιατί είναι σημαντική η μελέτη της ατομικής δομής;

Κατά κύριο λόγο, η ατομική δομή οποιουδήποτε στοιχείου μπορεί να μελετηθεί από τα συστατικά του. Ένα τυπικό άτομο αποτελείται από τον πυρήνα – που αποτελείται από νετρόνια και πρωτόνια στο κέντρο – και ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω του.

Ο συνολικός αριθμός των πρωτονίων μέσα στον πυρήνα και των ηλεκτρονίων έξω είναι πάντα ίσος και είναι γνωστός ως ατομικός αριθμός. Διαφορετικά στοιχεία έχουν διαφορετικούς ατομικούς αριθμούς, γεγονός που τους προσδίδει τα μοναδικά χαρακτηριστικά τους. Ωστόσο, για να επιτευχθεί σταθερότητα, ένα άτομο κερδίζει ή χάνει ενέργεια, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται φορτισμένες οντότητες ισχύος που ονομάζονται ιόντα.

Ποια ήταν τα Διαφορετικά Μοντέλα Ατόμων;

Πολλοί επιστήμονες κατέληξαν στις ιδέες τους για τη δομή των ατόμων κατά τον 18ο και 19ο αιώνα. Οι απόψεις πολλών επιστημόνων για την ατομική δομή είχαν τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα. Ωστόσο, αυτά οδήγησαν στην εμφάνιση του σύγχρονου ατομικού μοντέλου. Τα πιο αξιοσημείωτα μοντέλα είναι τα εξής:

• Ατομικό μοντέλο από τον John Dalton
• Μοντέλο ατόμου Thomson
• Το μοντέλο του ατόμου του Rutherford
• Μοντέλο ατόμου Bohr

Δηλώστε τα αξιώματα του ατομικού μοντέλου του Dalton.

Ο John Dalton, ένας Άγγλος χημικός, εξήγησε ότι ένα άτομο είναι μια ενέργεια που δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί, αλλά μπορεί να μετατραπεί από τη μια μορφή στην άλλη.

Αξιώματα του έργου του 

• Ένα άτομο δεν μπορεί ποτέ να σπάσει ή να καταστραφεί
• Όλες οι οντότητες στο σύμπαν αποτελούνται από σωματίδια που ονομάζονται άτομα
• Κάθε στοιχείο έχει ένα ξεχωριστό είδος ατόμου
• Η μάζα ενός ατόμου είναι σταθερή και ποικίλλει από το ένα στοιχείο στο άλλο
• Τα άτομα των στοιχείων συμμετέχουν ενεργά  και εμπλέκονται σε χημικές αντιδράσεις

Ποια ήταν τα συμπεράσματα του πειράματος με τις καθοδικές ακτίνες;

Ο Sir Joseph John, ένας Άγγλος χημικός, πραγματοποίησε το πείραμα των καθοδικών ακτίνων και έλαβε το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψη των «ηλεκτρονίων».

Από το πείραμά του, κατέληξε στα εξής:

• Τα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια είναι παγιωμένα σε θετικά
• Τα άτομα είναι ηλεκτρικά αμερόληπτα και ουδέτερα, δηλαδή, τα θετικά πρωτόνια και τα αρνητικά ηλεκτρόνια είναι του ίδιου μεγέθους

Δείτε την ερμηνεία του Ράδερφορντ για το Πείραμα Σκέδασης Ακτίνων Άλφα στο Πλαίσιο της Δομής ενός Ατόμου.

Ο Rutherford, μαθητής του J. J. Thomson, διεξήγαγε το πείραμα σκέδασης ακτίνων άλφα και ανακάλυψε τον «πυρήνα». Το πείραμά του κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το άτομο αποτελείται κυρίως από κενά διαστήματα 

• 1/1000η ακτίνα ανακλάται στις 180° λόγω ισχυρού φορτίου στο κέντρο του ατόμου – πυρήνα
• Ο πυρήνας καθορίζει τη μάζα ενός ατόμου
• Τα άτομα είναι σφαιρικά

Τι εννοείτε με τον όρο Ηλεκτρονική Διαμόρφωση ενός Ατόμου;

Η ηλεκτρονική διαμόρφωση είναι ο τρόπος με τον οποίο τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα γύρω από τον πυρήνα ή πόσο καλά είναι κατανεμημένα στο ατομικό τροχιακό. Μια ηλεκτρονική διαμόρφωση είναι μια οριστική μορφή στην οποία τα κελύφη ηλεκτρονίων τοποθετούνται στη σειρά. Για παράδειγμα, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ηλίου είναι 1s².

Εξηγήστε τις διάφορες πτυχές που εμπλέκονται στις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις

Κοχύλια

Τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται σε τροχιά συνδεδεμένου βαθμού αναφέρονται ως κελύφη.

• Το κέλυφος (τροχία) είναι K; το δεύτερο κέλυφος είναι L
• Ως εκ τούτου, τα κελύφη είναι K, L, M, N, κ.λπ.
• Εκφράζεται σε έναν τύπο 2n², όπου το "n" είναι ο αριθμός του κελύφους

Υποκελύφη

Η υποδιαίρεση των φλοιών στην οποία υπάρχουν ηλεκτρόνια μέσα στα τροχιακά ονομάζεται υποκέλυφος. Εκφράζεται ως «l». Το «l» εξαρτάται από την τιμή του «n».

• Αν n =3, τα δευτερεύοντα κελύφη έχουν τρεις τιμές:  l =0, l =1, l =2. Στη συνέχεια, τα ονόματα των υποφλοιών είναι s, p, d
• Αν n =4, τα υποκελύφη έχουν τέσσερις τιμές:l =0, 1, 2, 3. Στη συνέχεια, τα ονόματα των υποφλοιών είναι s, p, d, f.
• Εκφράζεται ως 2 (2l + l) 

Ποιοι είναι οι Βασικοί Παράγοντες στην Ηλεκτρονική Διαμόρφωση ενός Ατόμου;

Η ηλεκτρονική διαμόρφωση μπορεί να γραφτεί προσθέτοντας ετικέτες στα υποκελύφη. Περιέχει τον αριθμό φλοιού (n), το όνομα του υποφλοιού (s, p, d, f) και ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων είναι γραμμένος με τη μορφή εκθέτη.

Για παράδειγμα, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ηλίου γράφεται ως 1s² και η ηλεκτρονική διαμόρφωση στοιχείων με ατομικό αριθμό 10 είναι 1s², 2s², 2p6.

Κατάλογος των αρχών που χρησιμοποιούνται κατά τη σύνταξη της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης ενός ατόμου

Οι παρακάτω τρεις κανόνες μας δείχνουν τον σωστό τρόπο σύνταξης ηλεκτρονικών διαμορφώσεων.

• Αρχή Aufbau – Τα τροχιακά καταλαμβάνονται από τα ηλεκτρόνια με αύξουσα σειρά. Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν πρώτα τα τροχιακά χαμηλότερης ενέργειας πριν φτάσουν  στα τροχιακά υψηλότερης ενέργειας
• Αρχή αποκλεισμού Pauli – Δύο ηλεκτρόνια που ανήκουν στο ίδιο τροχιακό ενός στοιχείου έχουν πάντα αντίθετο σπιν 
• Κανόνας του Χουντ – Ένα ηλεκτρόνιο πρέπει να καταλαμβάνει το τροχιακό πριν γεμίσει το δεύτερο ηλεκτρόνιο στο ίδιο τροχιακό

Ποια είναι η σημασία και η σημασία της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης;

• Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του στοιχείου καθορίζει τη συμπεριφορά ενός στοιχείου
• Οι ιδιότητες των στοιχείων μελετώνται με τη βοήθεια των ηλεκτρονικών τους διαμορφώσεων
• Η ηλεκτρονική διαμόρφωση καθορίζει τη χημική, φυσική, ηλεκτρική και μαγνητική συμπεριφορά ενός στοιχείου 
• Καθορίζει τη χημική αντίδραση στην οποία μπορούν να συμμετέχουν τα στοιχεία
• Τα στοιχεία με πλήρη ηλεκτρονική διαμόρφωση δεν αντιδρούν με άλλα στοιχεία
• Βοηθά στη διάταξη ατομικού εύρους
• Βοηθά στην ταξινόμηση στοιχείων στον περιοδικό πίνακα

Η πρωταρχική σημασία και ο σκοπός της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης μπορεί να γίνει καλύτερα κατανοητός με τη βοήθεια των ακόλουθων σημείων:

• Όταν δύο άτομα έρχονται σε επαφή, το πιο εξωτερικό κέλυφος αντιδρά πρώτο
• Η ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός στοιχείου μέσα σε ένα γεμάτο κέλυφος σθένους είναι ο λόγος για τη χημική συμπεριφορά αυτού του στοιχείου 
• Η ηλεκτρονική διαμόρφωση βοηθά στην πρόβλεψη της σταθερότητας ενός ηλεκτρονίου
• Η ηλεκτρονική διαμόρφωση βοηθά στην κατανόηση της χημικής συμπεριφοράς ενός στοιχείου από το βασικό υδρογόνο και ήλιο έως τις πολύ περίπλοκες πρωτεΐνες του ανθρώπινου σώματος

Συμπέρασμα

Τα άτομα είναι τα βασικά θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ύλης. Τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι τα θεμελιώδη σωματίδια των ατόμων. Είναι τα μικρότερα, αχώριστα και ακατανίκητα σωματίδια. Η κηλίδωση της εξίσωσης Schrödinger χαρακτηρίζει το κενό μεταξύ τροχιακών ως ενεργειακά επίπεδα. Η ανακάλυψη της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης ατόμων έχει επιφέρει μια σημαντική αλλαγή στην τεχνολογία και τη χημεία. Η ατομική δομή και η ηλεκτρονική σύνθεση μας βοηθούν να κατανοήσουμε καλύτερα την ύλη γύρω μας. Η κατανόηση αυτών των στοιχείων βοηθά στο σχηματισμό κραμάτων, ενώσεων, ακόμη και στην εφεύρεση εξαρτημάτων.