Atomo sandara
Atomo sandara
Atomą sudaro teigimai įkrautas branduolys, kuris sudaro beveik visą atomo masę. Apie branduolį skrieja elektronai. Elektronų skaičius yra lygus branduolio krūviui. Branduolį sudaro protonai ir neutronai.
Protono, elektrono, neutrono (branduolio) atradimas:
Pirmas įrodymas, kad atome yra elektriškai neigiamų dalelių, buvo katodo skleidžiami spinduliai (William Crookes). Jie buvo gauti vamzdelyje su praretintomis dujomis, į kurį buvo įmontuoti elektrodai. Potencialų skirtumas tarp jų siekė 10 000 V, o dujų slėgis vamzdelyje buvo 0,01 atm. Sumažinus dujų slėgį iki 0,001 atm (t.y. dujas ppraretinus), prie katodo susidaro tamsi erdvė, o likusioje vamzdelio dalyje pradeda švytėti silpna žalsva šviesa. Buvo nustatyta, kad švytėjimo priežastis yra katodo skleidžiami spinduliai, kurie, kaip vėliau buvo įrodyta, yra neigiamų dalelių srautas.
Katodinius spindulius toliau tyrinėjo D. Tomsonas. Jis teigė, kad šie spinduliai yra sudaryti iš srauto neigiamai įelektrintų dalelių, kurių masė labai maža. Vėliau tai jam pavyko įrodyti eksperimentiškai veikiant spindulius elektriniu ir magnetiniu laukais.
Iš katodinių spindulių greičio ir spindulių nukrypimo kampo elektriniame arba magnetiniame lauke D. Tomsonas aapskaičiavo elektrono ir jo masės santykį:
;C- Kulonas
Vėliau buvo nustatyta Elektrono masė
Radioaktyvumas – tai kai kurių nestabilių branduolių savybė spontaniškai (savaime) skilti į kitų elementų branduolius ir sukelti radiaciją (spinduliuotę). Šis vyksmas dar žinomas kaip radioaktyvusis skilimas. Atomų bbranduoliai susideda iš protonų ir neutronų, kuriuo kartu laiko branduolinių jėgų trauka. Kai kurie izotopų branduoliai turi nemažai protonų ir neutronų ir todėl yra nestabilūs. Branduolys gali būti nestabilus ir dėl didelės savo paties vidinės energijos. Anksčiau ar vėliau toks branduolys atiduoda savo energiją skildamas. Skilimo metu susidaro dalelės arba spinduliai.
Pirmieji trys nustatyti spinduliavimo tipai gavo pirmų trijų graikiškos abėcėlės raidžių pavadinimą:
1. α ALFA
2. β BETA
3. γ GAMA
Alfa spinduliavimas:
iš skylančių branduolių išmesti aukštos energijos helio branduoliai (He2+). Pasižymi labai menka skvarba (šį spinduliavimą keleriopai susilpnina net storas lapas popieriaus), tačiau yra kraštutinai kenksmingas, aukštos Alfa spinduliavimo dozės gali nudeginti odą, sukelti odos ląstelių mutacijas, vėžį ir pan.
Beta spinduliavimas:
iš skylančių branduolių išmesti aukštos energijos elektronai ir pozitronai. Pasižymi ribota skvarba (šį spinduliavimą kkeleriopai susilpnina metalinė folija), tačiau yra labai kenksmingas, aukštos Beta spinduliavimo dozės nudegina odą, pažeidžia vidaus organus, sukelia ląstelių mutacijas.
Gama spinduliavimas:
Po α arba β skilimo reakcijos esantis energijos perteklius išspinduliuojamas elektromagnetiniais spinduliais – fotonais, turinčiais daug energijos. Tokį spinduliavimą vadiname gama spinduliavimu. Vykstant gama spinduliavimui, nepakinta nei protonų, nei neutronų skaičius. Todėl branduolys priklauso tai pačiai medžiagai ir yra tas pats izotopas, koks buvo anksčiau, tik turi mažiau energijos.
Pasižymi labai didele skvarba (aukštadažnius gama spindulius sunkiai sulaiko net ssunkiųjų metalų sluoksniai), tačiau mažos dozės gana ribotai kenkia gyviesiems organizmams.
Radiacijos taikymas:
Medicinoje:
• radioterapija (gydymas spinduliais.alfa ir beta dalelės naikina kai kurių rūšių vėžines ląsteles)
• radioaktyvusis žymėjimas (parodo kur ir kaip organizme vekia tam tikros medžiagos)
Pramonėje:
• atominėse ir jėgainėse iš branduolinių reaktorių gaunama energija naudojama elektrai gaminti
Tiriant katodinius spindulius, buvo padaryti net keli dideli atradimai.1895 m V. K. Rentgenas, tirdamas katodinius spindulius, atrado dar skvarbesnius spindulius, kurie dabar vadinami Rentgeno spinduliais.
Rentgeno spinduliai gaunami Rentgeno lempoje. Vakuumo vamzdelyje sudaryta aukšta įtampa (20-600 kV)pagreitina iš kaitinamo arba šalto katodo sklindančius elektronus. Jie įgyja labai didelį greitį ir atsitrenkę į anodą (antikatodą), savo judėjimo energijos pertekliaus nedidelę dalį (0,1% – 5 %) išspinduliuoja rentgeno spinduliais. Spindulys nukreipiamas į tiriamąjį kūną. Dalis rentgeno spindulių prasiskverbia per švitinamą objektą. Apšvitinimo metu gaunamas šešėlinis radiacijos fonas fiksuojamas fotojuostoje, puslaidininkių plokštėse arba vaizdo stiprintuvuose. Tokiu būdu gaunamos nuotraukos vadinamos rentgeno nuotraukomis.
Pritaikymas:
Rentgeno spindulių technologija naudojama medicinoje ir medžiagų analizėje. Rentgeno spinduliai yra labai skvarbūs, dėl to rentgeno aparatai naudojami fotografuojant kaulus ir dantis, jais galima diagnozuoti kaulų skilimus ir lūžius. Tai įmanoma, nes kaulai sugeria daugiau rentgeno spindulių nei minkštieji audiniai. Tos vietos, kurios sugeria daugiau spindulių nuotraukoje matomos baltesnės. Virškinamojo trakto rentgeno nuotraukos daromos naudojant kontrastines priemones (pvz., barį).
Rentgeno aaparatai taip pat naudojami saugumo kontrolei aerouostuose, pasienio kontrolės postuose. Jais galima neatidarant bagažo ar transporto priemonių krovinių skyrių rasti bombas, ginklus ir kitas neleistinas prekes.
Poveikis organizmui:
Didelės Rentgeno spindulių dozės yra kenksmingos organizmui. Dėl to nerekomenduojama dažnai (daugiau nei vieną-du kartus per metus) daryti rentgeno nuotraukas medicininiais tikslais. Tačiau reikia pažymėti, kad rentgeno nuotraukos darymas organizme nepalieka jonizuojančios spinduliuotės, t.y. rentgeno aparatas veikia organizmą tik tada, kai yra įjungtas.
Nedidelę rentgeno spinduliuotę skleidžia televizoriai ir kompiuterių ekranai, tačiau ši spinduliuotė sveikatai nėra kenksminga. Skystųjų kristalų monitoriai rentgeno spindulių neskleidžia.
Elektronus taip pat gali skleisti šviesai jautrūs medžiagų atomai. Tai vadinama fotoemisija (Apžvietus Cinko plokštelę UV spinduliais, plokštelė įsielektrina teigiamai, nes iš jos išlekia elektronai). Elektronus išskiria kaitinami metalai. Šis reiškinys vadinamas- termoemisija.
Šie atradimai įrodė, kad atomo struktūra yra sudėtinga.
Elektrono krūvį išmatavo amerikietis R. Milikanas (Robert A. Millikan).
Tarp kondensatorių plokštelių buvo įpurkšti smulkūs aliejaus lašeliai. Oro molekulės tarp plokštelių buvo jonizuojamos Rentgeno spinduliais, todėl šioje sistemoje atsirado laisvų elektronų. Veikdami sunkio jėgos, aliejaus lašeliai krinta žemyn. Iš kritimo greičio galima apskaičiuoti lašelio masę. Elektronai iš oro molekulių prisijungia prie lašelių, suteikdami jiems neigiamą krūvį. Kol kondensatoriaus plokštelė neturi krūvio, elektronai nekeičia aliejaus lašelių, prie kurių prisijungia, judėjimo krypties. Įkrovus kondensatoriaus plokšteles (pvz viršutinę tteigiamai, o apatinę neigiamai), elektronus prisijungę lašeliai ima kristi lėčiau, nes vienodi krūviai vienas kitą stumia. Sudarius tarp kondensatoriaus plokštelių tam tikrą įtampą galima priversti neigiamai įelektrintus lašelius kilti aukštyn prie teigiamai įelektrintos plokštelės, arba sulaikyti juos vietoje. Jei esant tam tikrai įtampai lašelis pakimba ore, tai reiškia, kad elektrinio lauko jėga yra lygi lašelį veikiančiai sunkio jėgai. Žinant elektrinio lauko įtampą ir lašelio masę, galima apskaičiuoti jo krūvį. Atliktas bandymas parodė, kad neigiamas lašelio krūvis visada lygus (C- Kulonas) arba sveiką skaičių už jį didesnis (priklausomai kiek e prisijungia lašelis- jei du tai 1,591×10 x – 19 C x. 2 ).
Elektrono radiusas lygus:
r= 1 fermi= 2x 10x -5 A
Atomų branduolius tyrė anglų fizikas- E. Rezerfordas. Jis leido alfa-daleles per plona metalinę foliją. (alfa dalelė- helio jonas, kurio krūvis +2) ir registravo jų judesio kryptį. Dauguma dalelių pro ją pralėkdavo, beveik nekeisdamos krypties. Tačiau maždaug viena dalelė iš 10 000 atšokdavo atgal. Susidūrimas su elektronu, kurio masė maždaug septynis tūkstančius kartų mažesnė negu alfa dalelės masė, negalėjo taip iškreipti jos judėjimo. Buvo padaryta išvada, jog metalų atomų branduoliai staigiai pakeičia alfa dalelės skriejimo kryptį, nes jos krūvis taip pat teigiamas,- tai Helio atomo branduolys.
Fundamentinių dalelių išsidėstymas
atome, izotopai
Elektronai- Dalelės, kurių krūvis neigiamas, o masė labai maža. Jos juda apie branduolį elektroniniuose apvalkaluose.
Protonai- Teigiamosios elektringosios branduolio dalelės. Protonų skaičius identifikuoja elementą ir yra lygus elektronų skaičiui.
Neutronai- Elektriškai neutralios branduolio dalelės.
Izotopai:- Skirtingos to paties elemento atmainos, kurių atominis skaičius vienodas, o neutronų skaičius, o taip pat ir masės skaičius, skirtingas.
Dalelė Symbolis Santykinis krūvis Masė g
electron e- -1
proton p+ +1
neutron no 0
Masės skaičius (A)- Bendras branduolio protonų ir neutronų skaičius. Jis yra sveikas sskaičius artimas atomo santykinei atominei masei ir svarbus skiriant izotopus.
Atominis skaičius (Z)- Protonų skaičius branduolyje.
Neutronų skaičius (N)- Neutronų skaičius branduolyje. N= A-Z
Suradę, kad atomai sudėtingos dalelės, mokslininkai bandė sudaryti atomo modelį. Pirmąjį pasiūlė D. Tomsonas. Pagal jį, atomą sudaro netvarkingai išsidėstę teigiami ir neigiami krūviai.
E. Rezerfordas pasiūlė planetinį arba branduolinį atomo modelį. Vaizdavo atomą kaip sistemą, kurią sudaro branduolys ir aplink jį skrieja elektronai kaip planetos aplink saulę.
Tačiau greitai paaiškėjo modelio netikslumai. Elektronų skriejimas buvo aiškinamas Maksvelo elektromagnetinio llauko lygtimis, netinkančiomis mikrodalelėms, kurios juda dideliais greičiais. Pagal Rezerfordo modelį skriejantys elektronai turėtų nuolatos išspinduliuoti energiją, greitai jos netekti ir būti pritraukti teigiamo branduolio krūvio. Taigi atomas turėtų suirti.
Kilusius neaiškumus išsprendė Berlyno universiteto prof. Maksas Plankas. Atomo teoriją jis ssukūrė tyrinėdamas spektrus.
M. Plankas pristatė teorinį paaiškinimą skaidydamas šviesą kurią išskiria švytintis įkaitintas kūnas, į spektrą. Spektrui gauti galima naudoti prizmę arba difrakcinę gardelę. Skaidant įkaitintų kietų kūnų ar skysčių spinduliuojamas šviesos bangas gaunami ištisiniai linijiniai spektrai; įkaitintų dujų ir garų spektrai sudaryti iš tam tikro bangos ilgio linijų. Ekrane už prizmės matyti spalvotos linijos. Pagal E. Rezerfordo modelį atomo spektrai turėtų būti ištisiniai dėl nuolatinio elektronų skriejimo kitimo. M. Plankas įrodė, kad linijiniai.
Svarbus įrodymas, kad vidinė atomų sandara yra sudėtinė, buvo linijinių emisijos ir absorbcijos spektrų atradimas.
Emisinis spektras:
Pav. paaiškinimas: Vamzdelis pripildomas praretintų vandenilio dujų. Vamzdelyje sudaromas potencialų skirtumas. Skriejantys elektronai sužadina vandenilio ir šio išspinduliuoja energiją. Išsklaidžius vandenilio atomų skleidžiamus spindulius, gaunamas jo atominis emisinis linijinis spektras. Artimiausia bbranduoliui orbita skriejančio elektrono energijos kiekis yra minimalus- tai normali, nesužadinta elektrono būsena. Veikiami elektronų srauto, vandenilio atomų elektronai iš pirmosios orbitos peršoka i antrąją. Tai sužadinta atomo būsena, ji nestabili. Elektronas grįžta pirmąją, arčiausiai branduolio esančią orbitą, išspinduliuodamas energijos kvantą, kurį absorbavo, nutoldamas nuo branduolio. Tai atitinka spektro liniją ultravioletinėje srityje (paveikslėlyje nenurodyta, kadangi čia matome tik regimosios srities spektrą). Vandenilio atomo elektronai, veikiami elektronų srauto gali peršokti ne tik į antrąją, bet ir į trečiąją ir tolimesnes orbitas nnuo branduolio, priklausomai nuo to gaunami atitinkami spektrai.
UV dalis – Laimono serija
Regimoji dalis- Balmeno serija (paveikslėlio pvz.)
Infraraudonojoje spektro dalyje- Pašeno serija
Vandenilio atome elektronas gali skrieti aštuoniomis orbitomis, keturios jų iš jų stebimos infraraudonojo spektro dalyje. Suteikus elektronui tiek energijos, kad jis išeitų iš aštuntosios orbitos ribų, elektronas į branduolio traukos sferą nebegrįžta- atomas jonizuojasi.
Normali, nesužadinta elektrono būsena gali būti tik viena- tai tokia būsena, kai elektrono energija minimali.
Absorbcijos spektras: Tamsios linijos, matomos tolydiniame spektre. Jos atsiranda dėl šviesos sugerties dujų atomuose ir molekulėse, pro kurias praeina šviesa.
Kiekvieno cheminio elemento spektras yra skirtingas. Tuo pagrįstas medžiagos cheminės sudėties nustatymo būdas- spektrinė analizė. Atliekant kokybinę spektrinę analizę, tiriamasis spektras lyginamas su etaloniniu žinomos cheminės sudėties medžiagos spektru arba naudojamasi spektro linijų lentelėmis arba atlasais.
M. Plankas įrodė, kad spindulinė energija išspinduliuojama ir absorbuojama kvantais. Energijos kitimas tiesiogiai proporcingas spinduliavimo dažniui.
E = hυ, kai h- Planko konstanta (h=6,3x10x-34)
v= c/λ , kai c- šviesios greitis (3x10x9 m/s; λ- bangos ilgis
v- virpesių dažnis, h- Planko konstanta (h= 6.626 x 10-34 J-s.).
Kuo didesnis energijos kvantas, tuo mažesnis bangos ilgis ir dažnesni virpesiai.
Rezerfordo planetinį modelį pakeitė N. Boro atomo modelis. N. Boras pritaikė šiuos postulatus:
1. Elektronai skrieja apie branduolį kvantinės teorijos leistosiomis orbitomis. TTai stacionarios orbitos. Jomis skriejančio elektrono energija nekinta. Orbitų radiusai santykiauja kaip paprastų sveikų skaičių kvadratai:
Pvz. Artimiausios branduoliui orbitos radiusas r= 0,529 A. Pagal kvantinę mechaniką, antros orbitos radiusas bus r= 4×0,529 A
Elektrono skriejimą matematiškai aprašo ši lygtis:
mvr= h n
2π
m- elektrono masė
v- greitis
r- orbitos radiusas
h- Planko konstanta
π- 3,14 (apskritimo ilgio ir jo skersmens santykis).
n- sveikas teigiamas skaičius (1,2,3,4..)
mvr- elektrono judėjimo apskritimine orbita kiekio momentas
h n elektrono judėjimo kiekio momentas pagal kvantinės mechanikos dėsnius
2π
Elektrono sąveiką su branduoliu išreiškia lygtis:
mv² = e²
r r²
mv² — išcentrinė jėga;
r
e² elektrostatinės traukos jėga
r²
Kai šios jėgos yra lygios, atstumas tarp elektrono ir branduolio nekinta
2. Elektronas, pereidamas į tolesnę nuo branduolio orbitą, energiją absorbuoja kvantais, o artėdamas prie branduolio, išspinduliuoja energijos kvantus. Fotono energija lygi atomo dviejų stacionarių būsenų energijų skirtumui. Normali, nesužadinta elektrono būsena gali būti tik viena,- tai tokia būsena, kai elektrono energija minimali.
hv=E2- E1
E2 – Elektrono energija tolesnėje orbitoje
E1 – Elektrono energija artesnėje orbitoje
Išskirtos ir absorbuotos šviesos energija lygi energijų skirtumui tarp atomo orbitalių.
R- Ridbergo konstanta (R= 1,0974x10x-1 m-1), n – sveiki skaičiai: 1,2,3,… n.
Boro atomo modelis tiko tik vienaelektronėms sistemoms. Sudėtingiems atomams pagal Boro formules negalima apskaičiuoti tikslios spektro linijų sudėties.
Kvantinė teorija
Mikrodalelių dualizmas:
Elektromagnetiniai spinduliai turi ir bangų, ir dalelių savybes.
Bangines ssavybes įrodo: Interferencija ir difrakcija,
Interferencija- dviejų koherentinių (to paties dažnio ir ilgio bangos) elektromagnetinių bangų sudėtis.
Difrakcija-Šviesos arba kitų elektromagnetinių spindulių užsilenkimas ties kliūties kraštu.
Apibūdina: ilgis, dažnis, amplitudė.
Dalelių savybėms būdinga tam tikra energija, masė, slėgis.
Šis savybių dvilypumas vadinamas dualizmu (daleliniu ir banginiu dualizmu).
Jei elektromagnetiniai spinduliai (bangos) turi ir bangų ir dalelių savybes, tai ir dalelės turės bangų ir dalelių savybių.
Bangų ir dalelių dualizmą aiškina Lui de Briolio lygtis (sujungė Planko ir Einšteino lygtis):
Kai objektas elgiasi kaip dalelė, jo energija lygi (Einšteino lygtis):
E = ms2
m- masė
s- greitis (s= šviesos greitis, lygus elektrono skriejimo greičiui, m elektrono masė)
Kai objektas elgiasi kaip banga, jo energija lygi (Planko lygtis):
h- Planko konstanta, h= 6,3×10– 34 J x s
s= c
Gauname:
Lygtis prastinama ir gaunama:
ms= h/λ
Galutinė de Broilio lygties išraiška:
; kai υ= c/υ
Ši lygtis nusako ryšį tarp mikrodalelės (pvz. elektrono) masės ir ją atitinkančio bangos ilgio, tai atspindi elektrono savybių dualizmą, nes jį apibūdina ir bangos ilgiu- bangos charakteristika ir mase- dalelės charakteristika.
Lygtis tinka visoms mikrodalelėms, kurių masė labai maža, o greitis didelis.
Dvilypę mikroobjektų prigimtį paaiškina pasiūlytas Heizenbergo neapibrėžtumo principas: negalima tuo pačiu metu apibūdinti mikrodalelės judėjimo greičio, arba impulso (p=mv, m- masė, v- greitis) ir
jos padėties koordinačių.
Matematiškai šis principas išreiškiamas lygtimi:
ΔqΔv≥ h/m
Δq- padėties neapibrėžtumas
Δv- judėjimo greičio neapibrėžtumas
h- Planko konstanta
m- masė
Kuo tiksliau apibūdinamos dalelės koordinatės, tuo mažiau žinoma apie jos judėjimo greitį, ir atvirkščiai. Makrodalelėms santykis h/m labai mažas, nes jų masė m didelė. Joms tinka klasikinės mechanikos dėsniai, kuriais galima nustatyti ir dalelės buvimo vietą ir greitį. Kvantinėje mechanikoje ši sąvoka pakeista statine elektrono buvimo tikimybe tam tikrame erdvės taške arba atomo erdvės tūrio elemente.
Šredingerio lygtis: Elektronų debesis juda kaip banga. Jo judėjimą, kaip iir kiekvienos bangos apibūdina Šredingerio lygtis:
x,y,z- elektrono erdvinės koordinatės, ψ (psi)- bangos funkcija, E- visa sistemos energija, V- potencinė energija, m- elektrono masė.
Tai diferencialinė antrojo laipsnio lygtis. Jos sprendiniai yra elektrono energiją apibūdinantys kvantiniai skaičiai. To paties atomo elektronai sudaro skirtingų pavidalų elektronų debesis, pulsuojančius bangų judesiais su skirtingu elektronų tankiu juose. Elektronų debesis neturi ryškių ribų. Galima paskaičiuoti tik elektronų buvimo tikimybę.
Šiuolaikinis atomo modelis
Apie branduolį pagal kvantinės mechanikos dėsnius didžiuliu greičiu skrieja elektronai. Kiekvienas elektronas esti tam tikroje orbitalėje, kkurią apibūdina kvantiniai skaičiai.
Pagrindinis kvantinis skaičius (n)- apibūdina elektrono atstumą nuo branduolio, pagrindinę elektrono energiją. Šis kvantinis skaičius kinta nuo vieneto iki begalybės.
Elektronas atomo erdvėje juda taip greitai, kad susidaro mirgančio debesies vaizdas. Elektronų debesys elektriniame ir magnetiniame lauke yyra esti skirtingo pavidalo ir įvairios krypties. Elektronų debesies formą apibūdina orbitinis kvantinis skaičius (l) ir apskaičiuojamas pagal pagrindinį kvantinį skaičių l= 0,1,2..(n-1). Visuma elektronų su vienodais pagrindiniu ir orbitiniu kvantiniais skaičiais vadinama energetiniu palygmeniu. Palygmenų skaičių lygmenyje atitinka lygmens numerį. Pvz.- pirmasis energijos lygmuo turi vieną palygmenį, antrasis, du ir tt. Orbitiniai kvantiniai skaičiai žymimi raidėmis:
l 0 1 2 3
energijos palygmuo s p d f
Taigi pagal orbitinio kvantinio skaičiaus reikšmes energijos palygmenys vadinasi s,p,d,f palygmenimis, o jų elektronai- s,p,d,f elektronais.
s elektronų debesis yra rutulinės simetrijos, p elektronų- aštuonetų pavidalo, d ir f elektronų debesies konfigūracija sudėtinga- rutulių, žiedų, aštuonetų deriniai.
p elektronų debesis erdvėje gali išsidėstyti trimis kryptimis pagal tris erdvinės koordinačių sistemos ašis:
d elektronų debesis erdvėje sudaro sudėtingas struktūras:
Energijos palygmenys sudaryti iš atominių orbitalių, kurias apibūdina magnetinis kkvantinis skaičius m. Jis nusako elektronų debesies kryptį magnetiniame ir elektriniame lauke. Magnetinį kvantinį skaičių pasiūlė J. Štarkas ir P. Zėmanas. Elektriniame ir magnetiniame lauke skyla atomo spektrinės linijos. Kiekviena spektrinė linija atitinka tam tikrą energijos lygį, linijų skilimas rodo, kad elektrostatiniame ir elektromagnetiniame lauke susidaro skirtumas tarp energijos lygių. Magnetinio kvantinio skaičiaus reikšmių kitimo ribos:
m= -l….,0….+l.
Apskaičiuojamos pagal orbitinį kvantinį skaičių. Magnetinio kvantinio skaičiaus reikšmių skaičius randamas pagal formule: m= 2l+1
Elektronai su vienodu pagrindiniu, orbitiniu ir magnetiniu kvantiniais skaičiais užima vvieną tą pačią orbitalę.
Į tą pačią orbitalę daugiausia telpa du elektronai. Iš aukščiau parašytų formulių aišku, kad s palygmuo turi tik vieną orbitalę, p palygmuo- tris orbitales, d- palygmuo- penkias, f palygmuo- septynias.
Spino, arba sukinio, kvantinis skaičius σ apibūdina elektrono sukimosi apie savo ašį judesio kiekio momentą. Yra dvi reikšmės: σ= (plius minus) ½. Toje pačioje orbitalėje gali būti du priešingų spinų elektronai.
Visa atomo erdvė apie branduolį skirstoma į energijos lygmenis, kuriuos apibūdina pagrindiniai kvantiniai skaičiai. Energijos lygmenys skirstomi i energijos palygmenis, apibūdinamus orbitiniais kvantiniais skaičiais. Žinant elektrono kvantinius skaičius, galima nustatyti nustatyti jų atstumą nuo branduolio, jo sudaromo elektronų debesies formą ir kryptį, taip pat elektrono sukimosi apie savo ašį kryptį. Keturi kvantiniai skaičiai – tai elektrono pagrindinė energetinė charakteristika.
Atomo energijos palygmenįs elektronai užpildo tokia tvarka:
1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s-4d-5p-6s-4f-5d-6p-7s-5f-6d-…
Elektronų pasiskirstymo atomo elektroniniame apvalkale taisyklės
Pauli draudimo principas: Tame pačiame atome negali būti dviejų elektronų, kurių visi keturi kvantiniai skaičiai būtų vienodi.
1. Didžiausias elektronų skaičius energijos lygmenyje randamas iš formulės 2n², n –pagrindinis kvantinis skaičius.
2. Didžiausias elektronų skaičius palygmenyje 2(2l+1), kur l- orbitinis kvantinis skaičius.
Pauliu principo apribojimai:
1. Išoriniame lygmenyje negali būti daugiau kaip 8 elektronai. Tai energetiškai patvari elektroninė konfigūracija
2. Priešpaskutiniame energijos lygmenyje negali būti daugiau kaip aštuoniolika elektronų.
Mažiausios energijos principas: Elektronas atome stengiasi užimti ttokią padėtį, kad jo energija būtų minimali. Tik užpildžius elektronams artimiausius nuo branduolio lygmenis, kiti elektronai pildo tolimesnius lygmenis.
Hundo taisyklė: Atomines orbitales elektronai užima taip, kad jų suminis spinas būtų maksimalus. Iš pradžių atomines orbitales užima po vieną elektroną; poros sudaromos tada, kai nebelieka tuščių orbitalių.
Elektroninės formulės
Jomis vaizduojama atomo elektroninio apvalkalo konfigūracija. Elektroninėje formulėje pirmiausia žymimas pagrindinis kvantinis skaičius, po jo rašoma raidė, reiškianti atitinkamą energijos palygmenį pagal orbitinį kvantinį skaičių. Laipsnio rodiklis rodo elektronų skaičių palygmenyje.
