Форма облака и заполнение орбитали
Переключай форму. Ползунок показывает, как на одной орбитали размещаются один или два электрона.
Два электрона на одной орбитали имеют противоположные спины.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Ядро и электронная оболочка
Атом имеет маленькое положительно заряженное ядро и окружающую его электронную оболочку. Почти вся масса сосредоточена в ядре. Размер области, занимаемой электронами, значительно больше размера ядра.
Опыт с рассеянием α-частиц показал: большинство проходило через тонкую фольгу, но немногие сильно отклонялись. Это согласуется с сосредоточением положительного заряда в малой области, а не с его равномерным распределением по атому.
Большинство α-частиц
Проходит через фольгу почти прямо.
Редкие сильные отклонения
Указывают на малую плотную заряженную область.
Вывод
В атоме есть компактное ядро.
Положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в ядре. Электронная оболочка занимает значительно большую область.
Массовое число считает нуклоны
Массовое число A равно сумме протонов и нейтронов ядра: A = Z + N. Это целое число частиц, а не точная масса атома в граммах. Протоны и нейтроны вместе называют нуклонами.
Электроны не входят в массовое число. Их масса мала по сравнению с массой ядра, но определение A основано именно на числе нуклонов. Для углерода-12: 6 протонов и 6 нейтронов дают A = 12. Для ядра с семью протонами и семью нейтронами A равно 14; это азот-14, потому что элемент задают семь протонов.
Число протонов
Z
Число нейтронов
N
Массовое число
A = Z + N
Массовое число равно числу нуклонов ядра. Оно является целым числом и не включает электроны.
Электронные уровни натрия
Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.
Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Периодическая система химических элементов
В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.
Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Электрон не движется по нарисованной дорожке
Круги вокруг ядра помогают считать электроны по уровням, но не являются реальными орбитами. В квантовом описании говорят о вероятности обнаружить электрон в определённой области пространства. Электронное облако изображает распределение этой вероятности.
Более плотная часть рисунка соответствует большей вероятности обнаружения. Это не облако из множества маленьких электронов: один электрон тоже описывается таким распределением. Размер и форма рисунка зависят от состояния электрона.
Круговая школьная схема
Удобна для счёта уровней и электронов.
Электронное облако
Передаёт пространственное распределение вероятности.
Электронное облако описывает вероятность обнаружения электрона. Его нельзя понимать как точную траекторию частицы.
Орбиталь и её граница
Атомная орбиталь — состояние электрона, связанное с определённым распределением в пространстве. На рисунке часто показывают область, внутри которой вероятность обнаружения составляет, например, 90 %. Это условная граница изображения.
За нарисованной поверхностью вероятность не обрывается мгновенно до нуля. Поэтому оболочка рисунка не является стенкой, удерживающей электрон. Процент относится к вероятности обнаружения, а не к доле объёма атома. Энергия электрона в связанном атоме принимает определённые значения. Переход на более высокий уровень требует поглощения энергии, на более низкий может сопровождаться испусканием фотона. s-орбиталь сферически симметрична, p-орбиталь имеет две области по разные стороны от ядра; две области относятся к одной орбитали, а не к двум электронам.
Распределение вероятности
Плавно меняется в пространстве.
Выбранная доля
Например, 90 % вероятности.
Поверхность рисунка
Условная граница выбранной области.
Граница орбитали на рисунке выбирается условно. За ней вероятность обнаружения электрона не обязана равняться нулю.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 10 класс», § 1. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 10 класс. Химия — § 01. Строение атома.pdf. Учтены границы структурных моделей, влияние среды реакции и различия между составом и строением.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Organic Chemistry · OpenStax: реакции моносахаридов