Маълумот

Сохтори атомхо# - Биология

Сохтори атомхо# - Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Сохтори атом

Ан атом хурдтарин воҳиди моддаест, ки тамоми хосиятҳои химиявии элементро нигоҳ медорад. Элементҳо шаклҳои моддаҳое мебошанд, ки хосиятҳои мушаххаси химиявӣ ва физикӣ доранд, ки онҳоро бо реаксияҳои оддии химиявӣ ба моддаҳои хурдтар тақсим кардан мумкин нест.

Химияи дар BIS2A баррасӣшуда аз мо талаб мекунад, ки модели атомро истифода барем. Гарчанде ки моделҳои мураккабтар мавҷуданд, модели атомии дар ин курс истифодашаванда тахминҳои соддаро мекунад, ки атоми стандартӣ аз се зарраҳои субатомӣ иборат аст. протон, ба нейтрон, ва электрон. Протонҳо ва нейтронҳо массаи тақрибан як воҳиди массаи атомӣ (a.m.u) доранд. Як воҳиди массаи атомӣ тақрибан 1,660538921 x 10 аст-27кг - тақрибан 1/12 массаи як атоми карбон (барои арзёбии дақиқтар ба ҷадвал нигаред). Массаи электрон 0.000548597 субҳ аст. ё 9,1 x 10-31кг. Нейтронҳо ва протонҳо дар маркази атом дар минтақае ҷойгиранд, ки ба он номида мешавад ядро дар ҳоле ки электронҳо дар атрофи ядро ​​дар минтақаҳои номдор гардиш мекунанд орбиталхо, тавре ки дар зер нишон дода шудааст. Ягона истиснои ин тавсиф атоми гидроген (Н) мебошад, ки аз як протон ва як электрон бидуни нейтрон иборат аст. Ба як атом таъин карда мешавад рақами атомӣ дар асоси шумораи протонҳо дар ядро. Карбони бетараф (C), масалан, шаш нейтрон, шаш протон ва шаш электрон дорад. Он рақами атомии шаш ва массааш каме бештар аз соати 12 аст.

Ҷадвали 1. Заряд, масса ва ҷойгиршавии зарраҳои субатомӣ: Протонҳо, нейтронҳо ва электронҳо
ЗарядОммавӣ (саҳарӣ)Вазн (кг)Макон
Протон+1~11,6726 x 10-27ядро
Нейтрон0~11.6749 x 10-27ядро
Электрон–1~09.1094 х 10-31орбиталҳо

Дар ҷадвали 1 заряд ва ҷойгиршавии се зарраҳои субатомӣ — нейтрон, протон ва электрон оварда шудааст. Воҳиди массаи атомӣ = a.m.u. (ака Далтон [Да]) - ин тақрибан дувоздаҳ як ҳиссаи массаи атоми нейтралии карбон ё 1,660538921 x 10 муайян карда мешавад.−27 кг. Ин тақрибан массаи протон ё нейтрон аст.

Расми 2. Элементҳо, ба монанди гелий, ки дар ин ҷо тасвир шудааст, аз атомҳо иборатанд. Атомҳо аз протонҳо ва нейтронҳое иборатанд, ки дар дохили ядро ​​​​ва электронҳо дар атрофи ядро ​​​​дар минтақаҳое, ки орбиталҳо ном доранд, ҷойгиранд. (Эзоҳ: Ин расм модели Борро барои атом тасвир мекунад - мо метавонем як рақами нави кушодаасосро истифода барем, ки модели муосиртари орбиталҳоро тасвир мекунад. Агар касе онро пайдо кунад, лутфан онро равон кунед.)
Манбаъ: (https://commons.wikimedia.org/wiki/F...um_atom_QM.svg)
Аз ҷониби корбар: Yzmo (Кори худӣ) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) ё CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/) 3.0/)], тавассути Wikimedia Commons

Андозаҳои нисбӣ ва тақсимоти элементҳо

Атоми маъмулӣ радиуси аз як то ду ангстром дорад (Å). 1Å = 1 x 10-10м. Ядрои маъмулӣ радиуси 1 x 10 дорад-5Å ё 10,000 хурдтар аз радиуси тамоми атом. Тибқи қиёс, тӯби машқи маъмулии калон радиуси 0.85м дорад. Агар тӯби машқ як атом мебуд, ядро ​​радиусаш тақрибан аз 1/2 то 1/10 мӯи бориктарини шумо мебуд. Ҳамаи ин ҳаҷми изофиро электронҳо дар минтақаҳои номбаршуда ишғол мекунанд орбиталҳо, минтақаҳои эҳтимолан муайяншуда дар фазо дар атрофи ядро, ки дар онҳо электронро интизор шудан мумкин аст.

Барои маълумоти иловагӣ дар бораи сохтори атом ин ҷо клик кунед.
Барои маълумоти иловагӣ дар бораи орбиталҳо дар ин ҷо.

Клипҳои видеоӣ

Барои баррасии сохтори атом ин видеои Youtube-ро санҷед: сохтори атом.

Хусусиятҳои маводҳои зинда ва ғайризинда аз бисёр ҷиҳат аз таркиб ва ташкили унсурҳои таркибии онҳо муайян карда мешаванд. Панҷ элемент дар ҳама организмҳои зинда нисбатан фаровон мебошанд: оксиген (O), карбон (C), гидроген (H), фосфор (P) ва нитроген (N). Дигар элементҳо, аз қабили сулфур (S), калсий (Ca), хлорид (Cl), натрий (Na), оҳан (Fe), кобалт (Co), магний, калий (K) ва як қатор дигар микроэлементҳо барои ҳаёт заруранд. , аммо маъмулан нисбат ба "панҷгонаи боло" -и дар боло зикршуда камтар фаровон пайдо мешаванд. Дар натиҷа, химияи ҳаёт ва бо тавсеаи химияи аҳамият дар BIS2A, асосан ба тартиботи умумӣ ва аксуламалҳо дар байни "панҷ" атомҳои асосии биология тамаркуз мекунад.

Расми 3. Ҷадвале, ки миқдори зиёди элементҳоро дар бадани инсон нишон медиҳад. Диаграммаи пирог, ки муносибатҳои фаровони байни чаҳор унсури маъмултаринро нишон медиҳад.
Кредит: Маълумот аз Википедиа (http://en.wikipedia.org/wiki/Abundan...mical_elements); диаграмма, ки аз ҷониби Марк Т. Факсиотти сохта шудааст


Сохтори атомҳои# - Биология

Барои фаҳмидани он ки чӣ тавр элементҳо якҷоя мешаванд, мо бояд аввал хурдтарин ҷузъ ё блоки сохтмонии элемент, атомро муҳокима кунем. Ан атом хурдтарин воҳиди моддаест, ки тамоми хосиятҳои химиявии элементро нигоҳ медорад. Масалан, як атоми тиллоӣ дорои тамоми хосиятҳои тилло аст, зеро он як метали сахт дар ҳарорати хонагӣ аст. Тангаи тилло танҳо як миқдори хеле зиёди атомҳои тиллоӣ аст, ки ба шакли танга шакл гирифтаанд ва дорои миқдори ками унсурҳои дигар бо номи ифлосҳо мебошанд. Ҳангоми нигоҳ доштани хосиятҳои тилло атомҳои тиллоро ба чизи хурдтар тақсим кардан мумкин нест.

Атом аз ду минтақа иборат аст: ядро, ки дар маркази атом ҷойгир аст ва дорои протонҳо ва нейтронҳо ва минтақаи берунтарини атом, ки электронҳои худро дар мадори атрофи ядро ​​нигоҳ медорад, тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст. Атомҳо дорои протонҳо, электронҳо ва нейтронҳо, аз ҷумла дигар субатомӣ мебошанд. заррахо. Ягона истисно гидроген (H) аст, ки аз як протон ва як электрон сохта шудааст, ки нейтрон надорад.

Расми 1. Элементҳо, ба монанди гелий, ки дар ин ҷо тасвир шудаанд, аз атомҳо иборатанд. Атомҳо аз протонҳо ва нейтронҳо дар дохили ядро ​​ҷойгиранд ва электронҳо дар орбиталҳои атрофи ядро ​​ҷойгиранд.

Протонҳо ва нейтронҳо тақрибан якхелаанд, тақрибан 1,67 × 10–24 грамм. Олимон худсарона ин миқдори массаро ҳамчун як воҳиди массаи атомӣ (аму) ё як Далтон муайян мекунанд, ки дар ҷадвали 1 нишон дода шудааст. Ҳарчанд аз ҷиҳати масса якхела бошанд ҳам, протонҳо ва нейтронҳо бо заряди электрикии худ фарқ мекунанд. А. протон мусбат ситонида мешавад, дар ҳоле ки а нейтрон пур карда нашудааст. Аз ин рӯ, шумораи нейтронҳо дар атом ба массаи он мусоидат мекунад, аммо на ба заряди он. Электронҳо массаашон нисбат ба протонҳо хеле хурдтар буда, вазнаш ҳамагӣ 9,11 × 10 –28 грамм ё тақрибан 1/1800 воҳиди массаи атомиро ташкил медиҳад. Ҳамин тариқ, онҳо ба унсури массаи умумии атом чандон мусоидат намекунанд. Аз ин рӯ, ҳангоми баррасии массаи атомӣ маъмул аст, ки массаи ҳама гуна электронҳоро нодида гирифта, массаи атомро дар асоси шумораи протонҳо ва нейтронҳо ҳисоб кунед. Гарчанде ки дар масса саҳми назаррас надоранд, электронҳо ба заряди атом саҳми калон доранд, зеро ҳар як электрон заряди манфӣ дорад, ки ба заряди мусбати протон баробар аст. Дар атомҳои пуркунандаи бетараф, шумораи электронҳое, ки дар атрофи ядро ​​давр мезананд, ба шумораи протонҳои дохили ядро ​​баробаранд. Дар ин атомҳо зарядҳои мусбат ва манфӣ якдигарро бекор мекунанд ва ба атоме, ки заряди холис надоранд, оварда мерасонад.

Ба ҳисоб гирифтани андозаи протонҳо, нейтронҳо ва электронҳо, қисми зиёди ҳаҷми атом - бештар аз 99 фоиз - дар ҳақиқат фазои холӣ аст. Бо ин ҳама фазои холӣ кас метавонад бипурсад, ки чаро ба истилоҳ ҷисмҳои сахт на танҳо аз якдигар мегузаранд. Сабаби ин он аст, ки электронҳое, ки ҳама атомҳоро иҳота мекунанд, заряди манфӣ доранд ва зарядҳои манфӣ якдигарро тела медиҳанд.

Љадвали 1. Протонњо, нейтронњо ва электронњо
Заряд Масс (аму) Ҷойгиршавӣ
Протон +1 1 ядро
Нейтрон 0 1 ядро
Электрон –1 0 орбиталхо


Изотопҳо

Изотопҳо шаклҳои гуногуни унсурҳое мебошанд, ки миқдори протонҳои якхела доранд, аммо шумораи гуногуни нейтронҳо.

Ҳадафҳои таълимӣ

Хусусиятҳои изотопҳо ва истифодаи онҳоро дар знакомств радиометрӣ муҳокима кунед

Роҳҳои асосӣ

Нуқтаҳои асосӣ

  • Изотопҳо атомҳои як унсур мебошанд, ки шумораи якхелаи протонҳо доранд, аммо шумораи гуногуни нейтронҳо.
  • Бо вуҷуди доштани шумораи гуногуни нейтронҳо, изотопҳои як элемент хосиятҳои физикии хеле монанд доранд.
  • Баъзе изотопҳо ноустуворанд ва аз таназзули радиоактивӣ ба унсурҳои дигар табдил меёбанд.
  • Нисфи зиндагии пешгӯишавандаи изотопҳои пӯсидаи гуногун ба олимон имкон медиҳад, ки маводро дар асоси таркиби изотопии он, ба монанди шиносоии Carbon-14, муаррифӣ кунанд.

Шартҳои асосӣ

  • изотоп: Ҳар яке аз ду ё зиёда шаклҳои унсуре, ки дар он атомҳо миқдори протонҳои якхела доранд, аммо шумораи гуногуни нейтронҳо дар ядрои онҳо.
  • ними ҳаёт: Вақти он меравад, ки нисфи консентратсияи аслии изотоп ба шакли устувори худ бармегардад.
  • изотопҳои радиоактивӣ: атом бо ядрои ноустувор, ки бо энергияи барзиёд тавсиф мешавад, ки ба пӯсиши радиоактивӣ дучор мешавад ва маъмулан нурҳои гамма, альфа ё бета -зарраҳоро ба вуҷуд меорад.
  • знакомств радиокарбон: Муайян кардани синну соли ашё бо муқоисаи таносуби консентратсияи 14С, ки дар он мавҷуд аст ба миқдори 14С дар атмосфера.

Изотоп чист?

Изотопҳо шаклҳои гуногуни элемент мебошанд, ки шумораи протонҳои якхела доранд, аммо шумораи нейтронҳои гуногун. Баъзе унсурҳо, ба монанди карбон, калий ва уран, дорои изотопҳои сершумори табиӣ мебошанд. Изотопҳо аввал аз рӯи элементи онҳо ва баъд бо ҷамъи протонҳо ва нейтронҳои мавҷуда муайян карда мешаванд.

  • Карбон-12 (ё 12 C) дорои шаш протон, шаш нейтрон ва шаш электрон аст, бинобар ин шумораи массаи он 12 аму (шаш протон ва шаш нейтрон) дорад.
  • Карбон-14 (ё 14 С) дорои шаш протон, ҳашт нейтрон ва шаш электрон аст, ки массаи атомии он 14 аму (шаш протон ва ҳашт нейтрон) аст.

Гарчанде ки массаи изотопҳои инфиродӣ гуногун аст, хосиятҳои физикӣ ва химиявии онҳо асосан бетағйир мемонанд.

Изотопҳо дар устувории худ фарқ мекунанд. Карбон-12 (12 C) аз ҳама фаровони изотопҳои карбон буда, 98,89% карбон дар рӯи заминро ташкил медиҳад. Карбон-14 (14 C) ноустувор аст ва танҳо дар миқдори микроэлементҳо рух медиҳад. Изотопҳои ноустувор маъмулан зарраҳои алфа (He 2+) ва электронҳоро ихроҷ мекунанд. Нейтронҳо, протонҳо ва позитронҳо низ метавонанд хориҷ карда шаванд ва электронҳоро барои ба даст овардани конфигуратсияи устувори атомӣ (сатҳи поинтари энергияи потенсиалӣ) тавассути раванде, ки таназзули радиоактивӣ номида мешавад, гирифтан мумкин аст. Атомҳои нави эҷодшуда метавонанд дар ҳолати энергияи баланд бошанд ва нурҳои гамма-ро паҳн кунанд, ки энергияро паст мекунанд, аммо танҳо атомро ба изотопи дигар табдил намедиҳад. Ин атомҳоро изотопҳои радиоактивӣ ё радиоизотопҳо меноманд.

Шиносоии радиокарбон

Карбон одатан дар атмосфера дар шакли пайвастагиҳои газӣ ба монанди гази карбон ва метан мавҷуд аст. Карбон-14 (14 C) як радиоизотопи табиист, ки аз атмосфераи 14 Н (нитроген) бо илова кардани нейтрон ва аз даст додани протон, ки аз нурҳои кайҳонӣ ба вуҷуд омадааст, ба вуҷуд омадааст. Ин як ҷараёни муттасил аст, бинобар ин ҳамеша дар атмосфера зиёда аз 14 C офарида мешавад. Пас аз истеҳсол, 14 C аксар вақт бо оксиген дар атмосфера якҷоя шуда, гази карбон ташкил мекунад. Диоксиди карбон, ки бо ин роҳ ҳосил мешавад, дар атмосфера паҳн мешавад, дар уқёнус об мешавад ва тавассути растаниҳо тавассути фотосинтез ба он дохил мешавад. Ҳайвонот растаниҳоро мехӯранд ва дар ниҳоят радиокарбон дар тамоми биосфера паҳн мешавад.

Дар организмҳои зинда, миқдори нисбии 14 С дар бадани онҳо тақрибан ба консентратсияи 14 С дар атмосфера баробар аст. Ҳангоме ки организм мемирад, он дигар 14 С -ро намегирад, аз ин рӯ таносуби 14 С то 12 С коҳиш меёбад, зеро 14 С тадриҷан ба 14 Н бармегардад. Ин раванди суст, ки онро бета -таназзул меноманд, энергияро тавассути партобшавии электронҳо аз ядро ​​ё позитронҳо.

Пас аз тақрибан 5,730 сол, нисфи консентратсияи ибтидоии 14 C ба 14 Н баргардонида мешавад. Инро нимфазои он меноманд ва ё вақти он меравад, ки нисфи консентратсияи аслии изотоп барои бозгашт ба шакли устувори он. Азбаски нисфи ҳаёти 14 C дароз аст, он барои муошират бо ашёҳои қаблан зинда ба монанди устухонҳои кӯҳна ё чӯб истифода мешавад. Таносуби консентратсияи 14С дар объектро ба микдори 14С дар атмосфера мукоиса намуда, микдори изотопи хануз пусида нагардидаро муайян кардан мумкин аст. Дар асоси ин миқдор, синну соли маводро дақиқ ҳисоб кардан мумкин аст, ба шарте ки синну солаш камтар аз 50 000 сола бошад. Ин техникаро знакомств радиокарбон ё ба таври кӯтоҳ знакомств карбон меноманд.

Татбиқи муайянкунии карбон: Синну соли карбондор камтар аз 50 000 сол боқӣ мондааст, ба монанди ин мамонти пигмиро метавон бо истифода аз ташхиси карбон муайян кард.

Дигар элементҳо изотопҳо доранд, ки ним умри гуногун доранд. Масалан, 40 К (калий-40) нисфи умри 1,25 миллиард сол ва 235 U (уран-235) тақрибан 700 миллион солро ташкил медиҳад. Олимон аксар вақт ин унсурҳои радиоактивиро барои муаррифии объектҳои аз 50 000 сол калонтар истифода мебаранд (маҳдудияти знакомств карбон). Бо истифода аз знакомств радиометрӣ, олимон метавонанд синну соли сангҳо ё дигар боқимондаҳои организмҳои нестшударо омӯзанд.


Изотопҳо

Изотопҳо шаклҳои гуногуни як унсур мебошанд, ки шумораи протонҳои якхела доранд, аммо шумораи нейтронҳои гуногун. Баъзе унсурҳо, ба монанди карбон, калий ва уран, табиатан изотопҳои пайдошаванда доранд. Карбон-12, изотопи маъмултарини карбон, дорои шаш протон ва шаш нейтрон мебошад. Аз ин рӯ, он шумораи оммавии 12 (шаш протон ва шаш нейтрон) ва рақами атомии 6 (ки онро карбон мекунад) дорад. Карбон-14 дорои шаш протон ва ҳашт нейтрон аст. Аз ин рӯ, он дорои шумораи оммавии 14 (шаш протон ва ҳашт нейтрон) ва рақами атомии 6 мебошад, яъне он ҳанӯз ҳам элементи карбон аст. Ин ду шакли алтернативии карбон изотопҳо мебошанд. Баъзе изотопҳо ноустуворанд ва протонҳо, дигар зарраҳои субатомӣ ё энергияро аз даст медиҳанд, то элементҳои устувортарро ташкил кунанд. Инҳо номида мешаванд изотопҳои радиоактивӣ ё радиоизотопҳо.

Эволютсия дар амал: Карбон знакомств

Расми 4. Синну соли боқимондаҳоеро, ки карбон доранд ва камтар аз 50 000 сол доранд, ба монанди ин мамонти пигмиро метавон бо истифода аз ташхиси карбон муайян кард.

Карбон-14 (14 C) як радиоизотопи табиист, ки дар атмосфера тавассути нурҳои кайҳонӣ ба вуҷуд омадааст. Ин як раванди муттасил аст, аз ин рӯ ҳамеша бештари 14 C офарида мешавад. Дар баробари инкишофи организми зинда дарачаи нисбии 14С дар бадани он ба консентратсияи 14С дар атмосфера баробар мешавад. Вақте ки организм мемирад, он дигар 14 C-ро намехӯрад, бинобар ин таносуб коҳиш меёбад. 14 C бо ҷараёни бета -таназзул то 14 Н пӯсида мешавад, ки дар ин раванди суст энергия ҷудо мекунад.

Пас аз тақрибан 5,730 сол, танҳо як нисфи консентратсияи ибтидоии 14 С ба 14 Н мубаддал хоҳад шуд. Вақте, ки барои таназзули нисфи консентратсияи аслии изотоп ба шакли устувортараш лозим аст, давраи нимпардохти он номида мешавад. . Азбаски нисфи ҳаёти 14 C дароз аст, он барои пир кардани ашёҳои қаблан зинда, ба монанди сангҳо истифода мешавад. Бо истифода аз таносуби консентратсияи 14 С дар ашё ба миқдори 14 С дар атмосфера, миқдори изотопро, ки то ҳол пӯсида нашудааст, муайян кардан мумкин аст. Дар асоси ин миқдор синну соли сангшуморро тақрибан 50 000 сол ҳисоб кардан мумкин аст (Расми 4). Изотопҳо бо нисфи умри дарозтар, ба монанди калий-40, барои ҳисоб кардани синну соли сангҳои кӯҳна истифода мешаванд. Тавассути истифодаи шиносномаи карбон, олимон метавонанд экология ва биогеографияи организмҳоеро, ки дар тӯли 50,000 соли охир зиндагӣ мекунанд, барқарор кунанд.


Модели атомӣ

Аксари материяҳо аз агломератсияи молекулаҳо иборатанд, ки онҳоро нисбатан ба осонӣ ҷудо кардан мумкин аст. Дар навбати худ, молекулаҳо аз атомҳое иборатанд, ки бо пайвандҳои кимиёвӣ пайваст шудаанд, ки шикастанашон душвортар аст. Ҳар як атоми инфиродӣ аз зарраҳои хурдтар - яъне электронҳо ва ядроҳо иборат аст. Ин зарраҳо заряди барқ ​​доранд ва қувваҳои электрикии заряд барои нигоҳ доштани атом масъуланд. Кӯшишҳои ҷудо кардани ин зарраҳои хурдтари таркибӣ миқдори афзояндаи энергияро талаб мекунанд ва боиси эҷоди заррачаҳои нави субатомӣ мегардад, ки аксари онҳо заряднок мебошанд.

Тавре ки дар муқаддимаи ин мақола қайд шудааст, атом асосан аз фазои холӣ иборат аст. Ядро маркази заряди мусбати атом буда, қисми зиёди массаи онро дар бар мегирад. Он аз протонҳо, ки заряди мусбат доранд ва нейтронҳо, ки заряд надоранд, иборат аст. Протонҳо, нейтронҳо ва электронҳои гирду атрофи онҳо зарраҳои дарозумр мебошанд, ки дар ҳама атомҳои оддии табиӣ мавҷуданд. Дар якҷоягӣ бо ин се намуди зарраҳо зарраҳои дигари субатомӣ пайдо кардан мумкин аст. Онҳоро танҳо бо илова кардани миқдори зиёди энергия ба вуҷуд овардан мумкин аст, аммо хеле кӯтоҳмуддатанд.

Ҳама атомҳо тақрибан якхелаанд, новобаста аз он ки онҳо 3 ё 90 электрон доранд. Тақрибан 50 миллион атомҳои моддаҳои сахт, ки дар як саф ҷойгир шудаанд, 1 см (0,4 дюйм) чен мекунанд. Воҳиди қулайи дарозӣ барои андозагирии андозаи атом ангстром (Å) мебошад, ки ҳамчун 10 -10 метр муайян карда мешавад. Радиуси атом 1-2 Å аст. Дар муқоиса бо андозаи умумии атом, ядро ​​​​аз ин ҳам зиёдтар аст. Он ба атом баробар аст, зеро мармар ба майдони футбол аст. Дар ҳаҷм ядро ​​танҳо 10-14 метр фазоро дар атом ишғол мекунад, яъне 1 қисм дар 100,000. Воҳиди қулайи дарозӣ барои чен кардани андозаи ҳастаӣ femtometre (fm) мебошад, ки ба 10 −15 метр баробар аст. Диаметри як ядро ​​аз шумораи зарраҳои дар таркибаш буда вобастагӣ дорад ва барои ядроҳои сабук ба монанди карбон то 15 фм барои як ядрои вазнин ба монанди сурб аз 4 фм иборат аст. Сарфи назар аз андозаи хурди ядро, амалан тамоми массаи атом дар он ҷо мутамарказ шудааст. Протонҳо зарраҳои азими мусбат зарядноканд, дар ҳоле ки нейтронҳо заряд надоранд ва нисбат ба протонҳо каме вазнинтаранд. Далели он, ки ядроҳо метавонанд аз 1 то қариб 300 протон ва нейтрон дошта бошанд, барои тағирёбии васеи массаи онҳо ҳисоб мекунанд. Ядрои сабуктарин, яъне гидроген, нисбат ба электрон 1836 маротиба вазнтар аст, дар ҳоле ки ядроҳои вазнин қариб 500,000 маротиба вазнинтаранд.


Сохтани модели Бори атом

Фаҳмидани конфигуратсияи электрон калиди фаҳмидани реактивии химиявӣ мебошад. Дар ҳоле ки мо метавонем шумораи электронҳоро аз рақами атомӣ муайян кунем, конфигуратсияи онҳо ба шарҳи иловагӣ ниёз дорад. Электронҳо дар атрофи ядро ​​дар масофаҳои мухталиф радиатсия мекунанд, ки бо номи орбиталҳо маъруфанд. Сохтори ҷадвали даврӣ метавонад ба шумо дар муайян кардани шумораи орбиталҳои як элемент ва чанд электрон дар ҳар як мадор кӯмак расонад.

Ҷадвали даврӣ ба давраҳо (сатрҳо) ва гурӯҳҳо (сутунҳо) тақсим карда мешавад. Ҳар як давра шумораи орбиталҳои электронии атоми элементро ифода мекунад. Мо инчунин метавонем муайян кунем, ки ин электронҳо дар асоси мавқеи элемент дар ҷадвали даврӣ чӣ гуна ҷойгир шудаанд. Электронҳо пеш аз илова кардани орбиталҳои нав орбиталҳои дохилиро пур мекунанд. Масалан, литий (Li) ду орбитал дорад, зеро он дар давраи дуюм (қатори дуюм) аст. Азбаски рақами атомии литий 3 аст, мо медонем, ки он 3 электрон дорад. Ду электронҳои аввал мадори аввалро пур мекунанд ва мадори охирин (бо номи орбитали валентӣ) як электрон дорад (бо номи электронии валентӣ). Дар асл, ҳамаи унсурҳое, ки дар сутуни якум (Гурӯҳи 1) ҷойгиранд, як электрон валентӣ доранд, аммо рақамҳои гуногуни орбиталҳо. Ин ба онҳо хосиятҳои кимиёвии шабеҳ медиҳад.

Расми 2. Роҳҳои гуногуни муаррифии як атоми элемент, литий. а) Литий, ки дар ҷадвали даврӣ нишон дода шудааст. Литий рақами атомии 3 дорад (бо нишон медиҳад, ки он дорои 3 протон ва се электрон аст) ва массаи атомиаш 6,94 аст. Массаи атомиро ба 7 ҷамъ карда, шумо метавонед муайян кунед, ки литий 4 нейтрон дорад. б) Литий, ки бо модели Бор атом муаррифӣ шудааст. Протонҳо ва нейтронҳо дар мобайни атом ё ядро ​​ҷойгиранд. Баръакси гелий, литий ду орбитали электронӣ дорад. Шумо инро медонед, зеро он дар сатри дуюм ё давра ҷойгир аст. Орбиталҳои дохилӣ пеш аз ба даст овардани электронҳои орбиталҳои беруна бояд бо электронҳо пур шаванд. Шумораи электронҳои имконпазир дар як мадор ба шумораи элементҳои дар як давра баробар аст. Давраи якум ду элемент дорад ва аз ин рӯ танҳо ду электрон метавонад орбитали якумро ишғол кунад. Литий се электрон дорад. Аз ин рӯ, ду электрони аввал орбитали якумро пур мекунанд ва электрони боқимонда орбитали дуюмро ишғол мекунад. Орбитали беруна ҳамчун орбитали валентӣ ва электронҳои орбитали валентӣ ҳамчун электронҳои валентӣ маълуманд. Дар давраи дуюм 8 элемент мавҷуд аст, ки нишон медиҳад, ки орбитали дуюм метавонад то 8 электрон дошта бошад. в) Диаграммаи нуқтаҳои электронии литий. Литий як электрони валентӣ дорад, ки бо як нуқта нишон дода шудааст.

Расми 3. Ҷадвали даврии элементҳо. Барои ин лаборатория мо танҳо ба се сатри аввал (ё давраҳо) тамаркуз хоҳем кард. Ҳар як давра шумораи орбиталҳои электронии атоми элементро ифода мекунад. Масалан, унсури 6, карбон (C) дар давраи дуввум ишора мекунад, ки он ду орбитал дорад. Мо инчунин метавонем муайян кунем, ки ин электронҳо дар асоси мавқеи элемент дар ҷадвали даврӣ чӣ гуна ҷойгир шудаанд. Миқдори электронҳо дар як орбитал ба шумораи элементҳои дар як давра баробар аст. Давраи аввал ду унсур дорад, ки нишон медиҳад, ки мадори аввал метавонад то ду электрон дошта бошад. Орбитали дуюм метавонад то ҳашт бошад. Электронҳо пеш аз илова кардани орбиталҳои нав орбиталҳои дохилиро пур мекунанд. Барои муайян кардани шумораи электронҳои валентӣ (электронҳо дар мадори берунӣ), шумо метавонед аз чап ба рост дар давраи ҷойгиршавии элемент ҳисоб кунед. Масалан, карбон (С) 6 электрон дорад. Он дар қатори дуввум аст ва аз ин рӯ ду орбитал дорад. Ду электронҳои аввали карбон дар мадори дохилӣ ва чаҳор охирин дар қабати электронии валентӣ қарор доранд. Агар шумо дар давраи 2 аз чап ба рост ҳисоб кунед, карбон унсури чорум аст. Ин ба шумораи электронҳои валентӣ мувофиқ аст, ки карбон дорои чаҳор аст. Электронҳои валентӣ пеш аз ҳама барои реактивии химиявии элемент масъуланд.

Пайвандҳои ионӣ пайвандҳои бениҳоят қавӣ байни атомҳо бо шумораи хеле нобаробари электронҳои валентӣ мебошанд. Вомбаргҳои ионӣ вақте ба вуҷуд меоянд, ки атомҳо ё ионҳои заряднок ҷалб карда мешаванд, вақте ки як ё якчанд электронҳои худро ба атоми дигар медиҳад. Ион як атом ё молекулаест, ки дар он шумораи умумии электронҳо ба шумораи умумии протонҳо баробар нест ва ба атом ё молекула заряди барқии мусбат ё манфӣ медиҳад. Унсурҳое, ки электронҳоро озодона медиҳанд, катионҳо номида мешаванд, ки аз сабаби гум шудани электрони манфии заряднок заряди мусбат доранд (-1 x -1 = +1). Катионҳо унсурҳои гурӯҳи 1 ва гурӯҳи 2 мебошанд. Элементҳои ин гурӯҳҳо қабати валентии худро тақрибан пурра доранд, заряди манфии қавӣ доранд ва электронҳои катионҳоро медузданд (+1 x -1 = -1). Чунин унсурҳо ҳамчун анионҳо маъруфанд ва маъмулан дар гурӯҳи 16 ва гурӯҳи 17 пайдо мешаванд. Вомбаргҳои ионӣ бо сабаби қувваи электростатикии ҷалби байни ду иони зарядноки муқобил ба амал меоянд: катионҳо (+) ва анионҳо (-).

Намаки миз як мисоли классикии пайванди ионист. Аз ҷиҳати химиявӣ, намак ҳамчун хлориди натрий маълум аст ва формулаи химиявии NaCl дорад. Формулаи химиявӣ ба мо мегӯяд, ки як атоми натрий (Na) бо як атоми хлор (Cl) пайваст мешавад. Биёед бубинем, ки ин пайванд чӣ гуна ташаккул меёбад.

Тасвири 4. Пайванди ионӣ байни натрий (Na) ва хлор (Cl) то аз хлориди натрий, Na+Cl-. Аз даст додани электрон (e-) заряди манфии атомии натрий катиони натрийи мусбат (Na+) ба вуҷуд меорад, дар ҳоле ки хлор бинобар ба даст овардани электрон ба анион зарядноки манфӣ (Cl-) мубаддал мешавад.

Дар зер намунаи визуализатсияи аниматсионӣ оварда шудааст, ки чӣ тавр пайвасти ионӣ дар фториди натрий Na+F- кор мекунад. Мисли хлор, фтор инчунин як электрон валентӣ дорад. Ҳамин тавр, пайванди ионӣ ба Na+Cl- монанд аст.

Тасвири 5. Пайвастагии ионии NaF. Натрий (Na) як электронро ба фтор (F) медиҳад. Азбаски Na як электрон зарядноки манфиро (e-) гум кардааст, он заряди +1 (-1 x -1 = +1) дорад. Фтор заряди -1 дорад, зеро он электронро гирифтааст.

Машқи C: Диаграммаҳои нуқтаи Люис

Ба реактивии химиявӣ асосан аз шумораи атомҳои электронии валентӣ таъсир мерасонад. Электронҳои орбиталҳои дохилӣ одатан бениҳоят устувор ва ғайрифаъол мебошанд. Баръакс, электронҳо дар орбитаи беруна (орбитали валентӣ) бо дигар атомҳо фаъолона вокуниш нишон медиҳанд. Диаграммаҳои нуқтаи Люис ҳамчун роҳи содда кардани модели Бор барои ба таври муассир тасаввур кардани таъсири мутақобилаи электронҳои валентӣ таҳия карда шуданд.

Расми 6. Диаграммаи нуқтаи Люис азот. Нитроген панҷ электрони валентӣ дорад. Ду электрони валентӣ бо ҳамдигар ҷуфт мешаванд ва дар пайванди ковалентӣ реактивӣ надоранд. Се электронҳои дигари валентии ҷудонашуда бо атомҳои дигар дар пайванди ковалентӣ реаксия хоҳанд кард.

Барои сохтани диаграммаи нуқтаи Люис, шумораи электронҳои валентии атомро муайян кунед. Масалан, нитроген (N) панҷ электронҳои валентӣ дорад. Шумо метавонед инро тавассути ҷойгир кардани нитроген дар ҷадвали даврӣ (рақами атомии 7) ба осонӣ муайян кунед. Дар се давраи аввали ҷадвал, дар давраи ҷойгиршавии нитроген аз чап ба рост ҳисоб кунед. Нитроген унсури панҷум дар давраи дуввум аст. Аз ин рӯ, нитроген панҷ электронҳои валентӣ дорад.

Барои унсурҳои се давраи аввал (ва ҳамаи унсурҳои гурӯҳҳои 1-2 ва амп 13-18), электронҳо дар орбитал одатан дар сурати мавҷуд будани зиёда аз чор электронҳои валентӣ ҷуфт мешаванд. Дар мисоли нитроген, ду электрон ҷуфт мешаванд ва ғайрифаъоланд ва се электронро бо реаксия бо атомҳои ҳамсоя мегузоранд. Барои диаграммаи нуқтаҳои Люис, мо ин падидаро тавассути ҷуфт кардани ду электрон дар як тарафи аломати химиявӣ (нишон додани реактивии ин электронҳо) ва ҷойгир кардани се электрони реактивии дигарро дар се тарафи дигари рамзи химиявӣ диаграмма мекунем.

Машқи D: Вомбаргҳои ковалентӣ

Вомбаргҳои ковалентӣ мубодилаи ҷуфтҳои электронро дар байни атомҳо дар бар мегиранд, вақте ки ҷалби нисбатан баробар бо сабаби электроманфияти шабеҳ байни атомҳо вуҷуд дорад. Ин баробарии нисбӣ дар ҷалби электромагнитӣ ба ин атомҳо имкон медиҳад, ки электронҳоро байни атомҳо тақсим кунанд ва онҳоро бо ҳам пайванданд. Атомҳо дар молекулаҳои ковалентӣ барои ба итмом расонидани қабати валентии худ миқдори зиёди электронҳоро тақсим мекунанд.

Расми 7. Истифодаи диаграммаи нуқтаҳои Люис барои тасаввур кардани он, ки чӣ гуна об (H2O) тавассути пайванди ковалентӣ ба вуҷуд меояд. Ду молекулаи гидроген дар орбитали валентии худ як электрон реактивӣ доранд ва ҳар як электронро бо як атоми оксиген тақсим мекунанд. Оксиген шаш электронҳои валентӣ дорад, ки ду ҷуфташон ғайрифаъоланд. Ду электрони боқимонда бо атомҳои гидроген реаксия мекунанд, ки байни атоми оксиген ва гидрогенҳо пайвандҳои ягонаи ковалентӣ ташкил медиҳанд.

Тасвири 8. Сохтори устухони об. Вомбаргҳои ягона, ки дар онҳо ду электрон дар байни атомҳо тақсим карда мешаванд, ҳамчун як хати ягонаи байни атомҳо тасаввур карда мешаванд.

Вомбаргҳои ягона

Азбаски гидроген дар қабати якуми валентӣ танҳо як электрон дорад, барои анҷом додани қабати валентии он танҳо як электронро аз як атом мубодила кардан лозим аст. Қабати аввал метавонад танҳо ба ду электрон мувофиқ бошад. Унсурҳое, ки дар давраҳои 2 ва 3 ковалентӣ мепайванданд (гурӯҳҳои 13-16) бояд барои пур кардани снарядҳои валентии худ, яъне ҳашт электрон, электронҳои кофӣ дошта бошанд. Атоми оксиген худ аз худ 6 электронҳои валентӣ дорад ва бояд ду электронро аз атомҳои ҳамсоя тақсим кунад. Ҳар як атоми гидроген электронии худро бо яке аз электронҳои оксиген мубодила мекунад ва ҷуфт карда, як пайванди ковалентиро ба вуҷуд меорад, ки маъмулан як пайванди ягона номида мешавад. Дар сохтори нуқтаи Льюис, ин пайванд бо ду нуқтаи байни H ва O тасвир карда мешавад. Чаҳор электрони оксиген ҷуфт шудаанд ва реактив нестанд, ки онро ду нуқтаи боло ва поёни О нишон медиҳанд. Сохтори нуқтаи Льюис метавонад тавассути сохтори пайвандҳои байни атомҳои молекула ба як сохтори скелет содда карда шудааст, ки барои ҳар ду электрон як пайванди ягона дорад. Электронҳои ғайрифаъолро дар сохтори скелетӣ нишон додан мумкин аст, аммо одатан онҳо партофта мешаванд (аммо хулоса бароварда мешавад).

Пайвастшавии дукарата

Баъзе молекулаҳо метавонанд зиёда аз ду электронро байни атомҳо тақсим кунанд. Вақте ки ин ҳодиса рӯй медиҳад, вомбаргҳои дугона ё сегона ба вуҷуд меоянд. Оксиген (O2) як мисоли пайванди дугона аст. Ҳар як атоми оксиген барои пур кардани электронии валентии худ бояд ду электронашро тақсим кунад. Агар ҳар як атоми оксиген ду электронҳои худро бо ду электронҳои дигари оксиген мубодила кунад (чаҳор электронҳои реактивии умумии муштарак), дар маҷмӯъ пӯстҳои валентии онҳо пурра мебошанд. Ин намунаи вомбаргҳои дугона аст. Сохтори устухони O2 (Расми 9) дар байни атомҳои оксиген ду хат дорад, ки ду ҷуфт электронро дар байни ду атом оксиген тақсим мекунанд. Сохтори нуқтаи Люис O2 як пайванди дугона бо чор нуқта дар байни атомҳои оксигенро ифода мекунад, ки чаҳор электронҳои муштаракро ифода мекунанд.

Расми 9. Сохтори Люис ва сохтори скелетии O2. а) Сохтори Люис аз O2. Як атоми оксиген 6 электрони валентӣ дорад. Дар O2, ду ҷуфт электронҳои валентӣ байни ду атомҳои оксиген тақсим карда шуда, пайванди дугона ташкил медиҳанд. Дар сохтори Люис, пайванди дугона ҳамчун чор нуқта дар байни ду оксиген тасаввур карда мешавад. Ҳар як оксиген дорои ду ҷуфт электронҳои реактивӣ мебошад, ки ҳамчун нуқтаҳое нишон дода шудаанд, ки дар байни ду атом ҳамсоя нестанд. б) Сохтори устухони O2. О2 одатан ҳамчун як сохтори скелетӣ тасаввур карда мешавад, ки ду Ос бо ду хат пайваст карда шудаанд, ки пайванди дугонаро ифода мекунанд. Одатан ҷуфтҳои электронии реактивӣ нишон дода намешаванд.

Машқи E: Вомбаргҳои гидроген

Тасвири 10. Сохтори се андоза молекулаи об. Об як молекулаи қутбӣ аст, бинобар тақсимоти нобаробарии зичии электрон. Оксиген дар об заряди қисман манфӣ (δ-) дорад, зеро тақсимоти нобаробар байни ҷуфтҳои электронҳои оксиген ва гидроген ва оксиген электронҳои муштаракро нисбат ба гидроген бештар нигоҳ медорад. Баръакси ин, гидроген қисман зарядҳои мусбат дорад (δ+). Ин зарядҳои қисман дар дохили як молекулаи об барои пайванди гидроген байни молекулаҳои об ва дигар молекулаҳо низ масъуланд.

Об (H2O) воқеан як молекулаи хамида аст. Оксиген ду ҷуфт электронҳои танҳо дорад, ки бо ягон атом пайваст нестанд. Азбаски об як молекулаи тетраэдралӣ аст (дар бораи тӯби стирофамӣ фикр кунед, ки аз он чор дандоншӯяк дар масофаи баробар аз ҳамдигар мебароянд), ҷуфтҳои электронии ягона бояд ба ҳам наздик бошанд. Вақте ки ин ҳодиса рӯй медиҳад, ҷуфтҳои танҳо ба ҳамдигар қувваи бозгардонандаро дар 121,5˚ тела медиҳанд. Ҳар як ҷуфти электронии танҳо аз молекулаи ҳамсояаш 121,5˚ аст. Ин табиати хамида дар молекулаи об қутбӣ ва сохтори хамидаро ба вуҷуд меорад.

Электронегативӣ

Ҳангоме ки як молекулаи об тавассути пайвандҳои ковалентӣ ташаккул меёбад, мубодилаи нобаробари электронҳо дар байни атомҳои оксиген ва атомҳои гидроген вуҷуд дорад. Азбаски оксиген шаш электронҳои валентӣ дорад ва гидроген танҳо як электрон дорад, оксиген назар ба гидроген ба электронҳо қавитар аст. Ин ҷалби атомҳо ҳамчун электронегативӣ маълум аст.

Атомҳои оксиген хеле электроманфӣ мебошанд, ки электронҳоро нисбат ба гидроген ба он сахттар ҷалб мекунанд ва минтақаро дар наздикии оксиген нисбат ба минтақаҳои атрофи ду атоми гидроген каме манфӣтар мекунанд. Ба таври муассир ин оксигенро қисман манфӣ мекунад (δ-). Ба ибораи дигар, атоми оксиген нисбат ба гидроген электронҳоро бештар нигоҳ медорад. Электронегативии пасти гидроген аз сабаби қобилияти нисбии нигоҳ доштани электронҳои худ дар ҳузури оксиген ба он қисман мусбат (δ+) медиҳад. Ин тафовут дар қутбнокии об бисёр хосиятҳои беназири онро медиҳад. Пайвастагии гидроген дар байни гидроген ва унсурҳои зерини электронегативии зерин сурат мегирад: оксиген (O), нитроген (N) ва фтор (F).

Пайвастшавии гидроген дар об

In water, hydrogen bonds form between the partially negative (δ-) oxygen atoms of one water molecule with the partially positive (δ+) hydrogen atoms of another water molecule. In liquid water, hydrogen bonding occurs between molecules, but hydrogen bonds are easily broken because they are weak. Therefore, water molecules are continually bonding and detaching. In ice, water molecules bond with neighboring molecules, but they do not detach. Due to the bent structure of the water molecule, the molecular structure of ice forms a lattice network that is more spread out than liquid water.

Расми 11. Hydrogen bonding in liquid water. The electronegativity of a water molecule is responsible for the liquid nature of water. Hydrogen bonds form between adjacent O atoms and H atoms of different H20 molecules. These molecules readily form and detach. Liquid water molecules are randomly assorted and continually attaching and detaching, giving the property of liquid water a fluid state. Liquid water is much denser than ice, because its molecules are more compact (dense) than the crystalline lattice of ice.

Расми 12. Hydrogen bonding in solid water, or ice. Ice is a solid at a molecular level because hydrogen bonds form among all the water molecules forming a lattice structure. This lattice structure (or crystalline structure) is more spread out than liquid water, due to the polarity (and bent shape) of the water molecule. Molecules that are more spread out generate substances that have lower density. This is why ice floats on water.


Atomic Number and Mass

Atoms of each element contain a characteristic number of protons and electrons. The number of protons determines an element’s atomic number and is used to distinguish one element from another. The number of neutrons is variable, resulting in isotopes, which are different forms of the same atom that vary only in the number of neutrons they possess. Together, the number of protons and the number of neutrons determine an element’s mass number, as illustrated in Figure 3. Note that the small contribution of mass from electrons is disregarded in calculating the mass number. This approximation of mass can be used to easily calculate how many neutrons an element has by simply subtracting the number of protons from the mass number. Since an element’s isotopes will have slightly different mass numbers, scientists also determine the массаи атом, which is the calculated mean of the mass number for its naturally occurring isotopes. Often, the resulting number contains a fraction. For example, the atomic mass of chlorine (Cl) is 35.45 because chlorine is composed of several isotopes, some (the majority) with atomic mass 35 (17 protons and 18 neutrons) and some with atomic mass 37 (17 protons and 20 neutrons).

Амал

Carbon has an atomic number of six, and two stable isotopes with mass numbers of twelve and thirteen, respectively. Its atomic mass is 12.11.


Electrons

Electron Shells and the Bohr Model

It should be stressed that there is a connection between the number of protons in an element, the atomic number that distinguishes one element from another, and the number of electrons it has. In all electrically neutral atoms, the number of electrons is the same as the number of protons. Thus, each element, at least when electrically neutral, has a characteristic number of electrons equal to its atomic number.

An early model of the atom was developed in 1913 by Danish scientist Niels Bohr (1885–1962). In this model, electrons exist within principal shells. An electron normally exists in the lowest energy shell available, which is the one closest to the nucleus. Energy from a photon of light can bump it up to a higher energy shell, but this situation is unstable, and the electron quickly decays back to the ground state. In the process, a photon of light is released.

The Bohr model shows the atom as a central nucleus containing protons and neutrons, with the electrons in circular orbitals at specific distances from the nucleus, as illustrated in Figure 4. These orbits form electron shells or energy levels, which are a way of visualizing the number of electrons in the outermost shells. These energy levels are designated by a number and the symbol “n.” For example, 1n represents the first energy level located closest to the nucleus.

Electrons fill orbitals in a consistent order: they first fill the orbitals closest to the nucleus, then they continue to fill orbitals of increasing energy further from the nucleus. If there are multiple orbitals of equal energy, they will be filled with one electron in each energy level before a second electron is added. The electrons of the outermost energy level determine the energetic stability of the atom and its tendency to form chemical bonds with other atoms to form molecules.

Under standard conditions, atoms fill the inner shells first, often resulting in a variable number of electrons in the outermost shell. The innermost shell has a maximum of two electrons but the next two electron shells can each have a maximum of eight electrons. Ин ҳамчун octet rule, which states, with the exception of the innermost shell, that atoms are more stable energetically when they have eight electrons in their valence shell, the outermost electron shell. Examples of some neutral atoms and their electron configurations are shown in Figure 5. Notice that in this figure, helium has a complete outer electron shell, with two electrons filling its first and only shell. Similarly, neon has a complete outer 2n shell containing eight electrons. In contrast, chlorine and sodium have seven and one in their outer shells, respectively, but theoretically they would be more energetically stable if they followed the octet rule and had eight.

Саволи амалӣ

Figure 5. Bohr diagrams for hydrogen, helium, lithium, carbon, fluorine, neon, sodium, silicon, chlorine, and argon.

Bohr diagrams indicate how many electrons fill each principal shell. Group 18 elements (helium, neon, and argon are shown in Figure 5) have a full outer, or valence, shell. A full valence shell is the most stable electron configuration. Elements in other groups have partially filled valence shells and gain or lose electrons to achieve a stable electron configuration.

An atom may give, take, or share electrons with another atom to achieve a full valence shell, the most stable electron configuration. Looking at this figure, how many electrons do elements in group 1 need to lose in order to achieve a stable electron configuration? How many electrons do elements in groups 14 and 17 need to gain to achieve a stable configuration?

Understanding that the organization of the periodic table is based on the total number of protons (and electrons) helps us know how electrons are distributed among the outer shell. The periodic table is arranged in columns and rows based on the number of electrons and where these electrons are located. Take a closer look at the some of the elements in the periodic table’s far right column in Figure 3.

The group 18 atoms helium (He), neon (Ne), and argon (Ar) all have filled outer electron shells, making it unnecessary for them to share electrons with other atoms to attain stability they are highly stable as single atoms. Their non-reactivity has resulted in their being named the inert gasesnoble gases). Compare this to the group 1 elements in the left-hand column. These elements, including hydrogen (H), lithium (Li), and sodium (Na), all have one electron in their outermost shells. That means that they can achieve a stable configuration and a filled outer shell by donating or sharing one electron with another atom or a molecule such as water. Hydrogen will donate or share its electron to achieve this configuration, while lithium and sodium will donate their electron to become stable. As a result of losing a negatively charged electron, they become positively charged ионҳо. Group 17 elements, including fluorine and chlorine, have seven electrons in their outmost shells, so they tend to fill this shell with an electron from other atoms or molecules, making them negatively charged ions. Group 14 elements, of which carbon is the most important to living systems, have four electrons in their outer shell allowing them to make several covalent bonds (discussed below) with other atoms. Thus, the columns of the periodic table represent the potential shared state of these elements’ outer electron shells that is responsible for their similar chemical characteristics.

Electron Orbitals

Although useful to explain the reactivity and chemical bonding of certain elements, the Bohr model of the atom does not accurately reflect how electrons are spatially distributed surrounding the nucleus. They do not circle the nucleus like the earth orbits the sun, but are found in electron orbitals. These relatively complex shapes result from the fact that electrons behave not just like particles, but also like waves. Mathematical equations from quantum mechanics known as wave functions can predict within a certain level of probability where an electron might be at any given time. The area where an electron is most likely to be found is called its orbital.

Тасвири 6. Барои тасвири калонтар клик кунед. Дар с subshells are shaped like spheres. Both the 1n and 2n principal shells have an с orbital, but the size of the sphere is larger in the 2n orbital. Each sphere is a single orbital. саҳ subshells are made up of three dumbbell-shaped orbitals. Principal shell 2n has a саҳ subshell, but shell 1 does not.

Recall that the Bohr model depicts an atom’s electron shell configuration. Within each electron shell are subshells, and each subshell has a specified number of orbitals containing electrons. While it is impossible to calculate exactly where an electron is located, scientists know that it is most probably located within its orbital path. Subshells are designated by the letters с, саҳ, г, ва е. Дар с subshell is spherical in shape and has one orbital. Principal shell 1n has only a single с orbital, which can hold two electrons. Principal shell 2n has one с ва як саҳ subshell, and can hold a total of eight electrons. Дар саҳ subshell has three dumbbell-shaped orbitals, as illustrated in Figure 6. Subshells г ва е have more complex shapes and contain five and seven orbitals, respectively. These are not shown in the illustration. Principal shell 3n has с, саҳ, ва г subshells and can hold 18 electrons. Principal shell 4n has с, саҳ, г ва е orbitals and can hold 32 electrons. Moving away from the nucleus, the number of electrons and orbitals found in the energy levels increases. Progressing from one atom to the next in the periodic table, the electron structure can be worked out by fitting an extra electron into the next available orbital.

The closest orbital to the nucleus, called the 1с orbital, can hold up to two electrons. This orbital is equivalent to the innermost electron shell of the Bohr model of the atom. It is called the 1с orbital because it is spherical around the nucleus. The 1с orbital is the closest orbital to the nucleus, and it is always filled first, before any other orbital can be filled. Hydrogen has one electron therefore, it has only one spot within the 1с orbital occupied. This is designated as 1с 1 , where the superscripted 1 refers to the one electron within the 1с orbital. Helium has two electrons therefore, it can completely fill the 1с orbital with its two electrons. This is designated as 1с 2 , referring to the two electrons of helium in the 1с orbital. On the periodic table Figure 6, hydrogen and helium are the only two elements in the first row (period) this is because they only have electrons in their first shell, the 1с orbital. Hydrogen and helium are the only two elements that have the 1с and no other electron orbitals in the electrically neutral state.

The second electron shell may contain eight electrons. This shell contains another spherical с orbital and three “dumbbell” shaped саҳ orbitals, each of which can hold two electrons, as shown in Figure 6. After the 1с orbital is filled, the second electron shell is filled, first filling its 2с orbital and then its three саҳ orbitals. When filling the саҳ orbitals, each takes a single electron once each саҳ orbital has an electron, a second may be added. Lithium (Li) contains three electrons that occupy the first and second shells. Two electrons fill the 1с orbital, and the third electron then fills the 2с orbital. он electron configuration 1 астс 2 2с 1 . Neon (Ne), on the other hand, has a total of ten electrons: two are in its innermost 1с orbital and eight fill its second shell (two each in the 2с and three саҳ orbitals) thus, it is an inert gas and energetically stable as a single atom that will rarely form a chemical bond with other atoms. Larger elements have additional orbitals, making up the third electron shell. While the concepts of electron shells and orbitals are closely related, orbitals provide a more accurate depiction of the electron configuration of an atom because the orbital model specifies the different shapes and special orientations of all the places that electrons may occupy.

Watch this visual animation to see the spatial arrangement of the саҳ ва с orbitals. Note that this video has no audio.

Баррасии видео

This video gives another overview of the electron: