Строение атома и электронная конфигурация

Атом — это мельчайшая электронейтральная частица из которой состоят все химические элементы

Разберёмся со строением атома более детально:

В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно (-) заряженные электроны.

Ядро любого атома состоит из протонов (p) и нейтронов (n), причём протоны имеют положительный заряд (+), а нейтроны имеют заряд (0).

Отсюда выходит, что ядро имеет положительный заряд — Z, который равен кол-ву протонов.

Также в составе атома имеются отрицательное заряженные частицы — электроны (-), которые вращаются вокруг ядра.

Поскольку в целом атом электронейтрален т.е. его заряд равен 0, это означает что кол-во протонов (+) совпадает с количеством электронов (-), чтобы суммарно получился заряд 0.

Также атом имеет свою массу и в основном она сосредоточена именно в ядре, поэтому суммарное кол-во протонов и нейтронов называют массовым числом:

Теперь перейдём к химическим элементам из таблицы Менделеева и на примере углерода (C) более детально с ними разберёмся:

Что мы здесь можем с вами увидеть?

Во-первых, порядковый номер говорит нам о суммарном кол-ве электронов данного элемента (т.е. у углерода их всего 6), а следовательно о кол-ве протонов и заряде ядра атома данного элемента.

Также мы можем увидеть атомную массу данного элемента — 12, 01

Какую ещё информацию по таблице Менделеева мы можем получить?

Углерод находится во 2 периоде, 4 группе (периоды располагаются слева, группы сверху)

Также для элементов главных (А) подгрупп кол-во электронов на внешнем уровне равняется номеру группы, получается у углерода на внешнем энергетическом уровне будет 4 электрона (т.к он находится в 4 группе главной подгруппе)

Теперь более подробно поговорим об электрочниках – (отрицательно заряженных частицах), которые вращаются вокруг ядра атома.

· Именно электронами уделяется в ЕГЭ больше всего внимания!

Электроны в составе атома располагаются не хаотично, у них есть определённое местоположение, которое называется — электронным слоем, или энергетическим уровнем.

В свою очередь энергетические уровни подразделяются на подуровни (орбитали), именно здесь и будут располагаться наши электроники.

ВАЖНО! Номер уровня = количество подуровней

К примеру на 1 энергетическом уровне может быть только один подуровень, на втором два и так далее.

Теперь осталось разобраться что за подуровни и зачем они вообще нужны?

Здесь очень хорошо помогает лайфак с многоэтажным домом, т.е. по сути электроники находятся на этажах (это их электронные слои или энергетические уровни), а на каждом этаже имеются квартиры это по сути и есть подуровни (орбитали) в которых размещаются наши электроники.

На различных подуровнях (орбиталях) может находиться различное кол-во электроников, по аналогии с квартирами, в однокомнатной квартире поместится меньше человек чем, например, в двухкомнатной и т.д.

Теперь более детально про подуровни (орбитали), для ЕГЭ вам понадобятся следующие:

1. s — орбиталь представляет из себя одну ячейку (одну комнату), в которой может располагаться только 2 электрочника.
2. p — орбиталь представляет из себя 3 ячейки (3 комнаты), в которых может располагаться всего 6 электрочников.
3. d — орбиталь представляет из себя 5 ячеек (пять комнат) в которых может расположиться всего 10 электрочников.

Теперь необходимо разобраться с порядком заполнения этих орбиталей нашими электрончиками.

· На 1 уровне у нас есть только одна s — орбиталь (один подуровень), поэтому здесь мы можем расположить всего 2 электрончика.
· На 2 уровне уже две орбитали (два подуровня), одна s — орбиталь и p — орбиталь, поэтому суммарно здесь уже может расположиться 8 электрончиков.
· На 3 уровне три орбитали (3 подуровня), одна s — орбиталь, p — орбиталь и появляется d — орбиталь, поэтому суммарно здесь уже может расположиться 18 электрончиков.

Пример заполнения орбиталей у углерода

Углерод имеет порядковый номер 6, следовательно, у него всего 6 электронов. Располагается он во 2 периоде - значит имеет 2 энергетических уровня. Давайте теперь попытаемся правильно расположить эти 6 электрончиков на наших уровнях и подуровнях.
 

· На 1 уровне имеется только одна s-орбиталь, туда мы можем поместить всего 2 электрона, остаётся распределить 4 (т.к. суммарно у нас их 6)
· На 2 уровне мы помним, что у нас уже 2 орбитали, s и p, сначала полностью заполняем 2 электрончиками s-орбиталь, у нас остаётся в p-орбитали 3 пустые ячейки, а свободных электронов осталось всего два, как правильно их расположить?

Здесь есть 2 случая!
 

Правильный вариант показан на 2 картинке – необходимо добавлять по 1 электрончику в каждую ячейку, а уже затем (в случае если остаются свободные электрончики) добавлять их к уже имеющимся.

Примеры заполнения атомных орбиталей у фтора и магния