Budowa atomu

Cząstki elementarne i podstawowe informacje

Każdy atom składa się z trzech rodzajów cząstek elementarnych. Elektrony mają ładunek ujemny i masę 1/1840 u - są niesamowicie lekkie w porównaniu do reszty atomu.

Protony niosą ładunek dodatni i mają masę 1 u, a neutrony są obojętne elektrycznie i też ważą 1 u. Oba znajdują się w jądrze atomu.

Na przykładzie sodu (Na): masa atomowa to 23 u, liczba porządkowa to 11. To oznacza 11 protonów, 11 elektronów i 12 neutronów (23-11=12). Elektrony rozmieszczają się na powłokach K, L, M w konfiguracji 2e⁻, 8e⁻, 1e⁻.

Wskazówka: Liczba porządkowa zawsze równa się liczbie protonów i elektronów w obojętnym atomie!

Powłoki i bloki energetyczne

Powłoki elektronowe mają określone maksymalne pojemności: K(2), L(8), M(18), N(32). W rzeczywistości wykorzystuje się: 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2 elektronów.

Elektrony walencyjne to te na zewnętrznej powłoce - one decydują o właściwościach chemicznych. Pierwiastki z grup 3-12 mają elektrony walencyjne na dwóch ostatnich powłokach.

Istnieją cztery bloki energetyczne: blok s $grupy 1-2$, blok p $grupy 13-18$, blok d $grupy 3-12$ oraz blok f (lantanowce i aktynowce). Każdy blok ma charakterystyczne orbitale: s², p⁶, d¹⁰, f¹⁴.

Pamiętaj: Blok w układzie okresowym mówi ci, jakie orbitale zapełniają się jako ostatnie!

Konfiguracja elektronowa

Konfigurację elektronową zapisujesz według wzrastającej energii orbitalii: 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s¹, 3d¹⁰. Zwróć uwagę, że 4s zapełnia się przed 3d!

Dla ułatwienia możesz używać zapisu z gazem szlachetnym. Na przykład krzem (Si): [Ne] 3s² 3p² zamiast pełnego zapisu 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p².

Przykład miedzi (Cu) pokazuje, że czasami elektrony "przeskakują" między orbitalami dla większej stabilności - dlatego ma konfigurację [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ zamiast oczekiwanej [Ar] 4s² 3d⁹.

Uwaga: Gazy szlachetne (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) mają kompletnie zapełnione powłoki zewnętrzne!

Reguły zapełniania orbitali

Reguła Hunda mówi, że elektrony najpierw zajmują osobne orbitale w danej podpowłoce, dopiero potem się parują. Dzięki temu maksymalizujesz liczbę elektronów niesparowanych.

Zakaz Pauliego to fundamentalna zasada: w atomie nie mogą istnieć dwa identyczne elektrony. Muszą się różnić przynajmniej jedną liczbą kwantową, dlatego w jednym orbitalu mogą być maksymalnie dwa elektrony z przeciwnymi spinami (↑↓).

Te reguły tłumaczą, dlaczego na przykład w orbitalu p₃ masz najpierw ↑ ↑ ↑, a dopiero potem ↑↓ ↑↓ ↑↓.

Zapamiętaj: Najpierw "jeden elektron na pokój", potem dopiero "współlokatorzy"!