Строение вещества. Ядерная модель строения атома. Состояние электрона в атоме. Заполнение электронами орбиталей, принцип наименьшей энергии, правило Клечковского, принцип Паули, правило Хунда

Ядерная модель строения атома:

• В центре атома находится положительно заряженное ядро, которое занимает ничтожную часть пространства (объема) внутри атома. Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в ядре. Вокруг ядра по замкнутым орбитам движутся электроны (отрицательно заряженные частицы). Их число равно положительному заряду ядра.
• Химический элемент по определению - это вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Заряд атома химического элемента равен его порядковому номеру.

• Ядро атома состоит из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (нейтральных частиц). Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента.
• Массовое число А - общее число протонов Z и нейтронов N в ядре.

• Изотопы - разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разные массовые числа.

Состояние электрона в атоме:

• Электронная оболочка - совокупность всех электронов атома.
• Электронная орбиталь - область пространства вокруг ядра, в пределах которой наиболее вероятно нахождение электрона.
• Энергетический уровень - совокупность электронов с близкими значениями энргии. Потенциальная энергия E увеличивается при удалении от ядра.
• Главное кванотовое чило n - определяет энергию электрона, указывает номер энергетического подуровня.
• Орбитальное квантовое число  l - определяет подуровень данного энергетического уровня и форму электронной орбитали: l=0, 1, ..., n-1.
  • s, p, d, f... - орбитали см. рис. справа
• Магнитное квантовое число  m - определяет пространственное расположение орбитали: m=-l,...,l.
• Спиновое квантовое число  s - определяет два возможных направления вращения электрона вокруг оси:
  • .

Заполнение электронами орбиталей, принцип наименьшей энергии, правило Клечковского, принцип Паули, правило Хунда:

• На энергетическом уровне n находится n подуровней.
• На подуровне l находится 2l+1 орбиталь.
• На одной орбитали может находится максимум два электрона, обладающих противоположным спином:
  • 

• Максимальное число электронов на энергетическом уровне: N=2n²
• На внешнем энергетическом уровне может находится не более 8 электронов.

• Завершенный энергетический уровень содержит максимально возможное количество электронов.
• Незавершенный энергетический уровень содержит электроны, но их число меньше максимально возможного.

• Принцип наименьшей энергии. Электрон в атоме занимает такое положение, чтобы его энергия была максимальна.
• Правило Клечковского.  Заполнение электронами орбиталей происходит так, чтобы n+l (главное квантовое чило n плюс орбитальное квантовое число l) было минимально.
  • 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 6f
• s- (p-, d-, f-) элементы - элементы, у которых происходит заполнение электронами s- ( p-, d-, f-) подуровня соответственно.

• Принцип Паули. В атоме не может быть электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел.

• Принцип Хунда. Наименьшей энергией обладает электронная конфигуряция с максимальным спином.