ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 8 класс · § 36
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 36. Состояние электронов в атоме. Электронное облако. Атомная орбиталь

Что показывает электронное облако вместо привычной круговой орбиты?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Что показывает электронное облако вместо привычной круговой орбиты?

Исследуем вместе

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.

01

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.

02

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.

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.

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.

Схема рассеяния частиц в опыте Резерфорда

Большинство частиц проходит почти прямо, немногие сильно отклоняются. Это помогает объяснить наличие компактного ядра; исходные подписи на французском.

Pradana Aumars · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.

03

s- и p-орбитали

s-орбиталь имеет сферически симметричное распределение. p-орбитали изображают как две противоположные области, напоминающие гантель. Три p-орбитали одного подуровня ориентированы по трём взаимно перпендикулярным направлениям.

Цвета двух частей p-орбитали обычно обозначают знак волновой функции, а не положительный и отрицательный электрические заряды. Электрон в любой части сохраняет отрицательный заряд. В упрощённой модели достаточно различать форму и ориентацию.

Признак / объектЧто означаетПояснение
sСферическая симметрияОдна орбиталь на s-подуровне
pДве основные областиТри ориентации на p-подуровне

Форма орбитали зависит от типа электронного состояния. Три p-орбитали различаются пространственной ориентацией.

04

В одной орбитали не более двух электронов

Орбиталь может содержать максимум два электрона с противоположными спинами. В клеточной схеме орбиталь изображают клеткой, электроны — стрелками. Одна стрелка означает неспаренный электрон, две противоположные — пару.

Спин — собственное квантовое свойство электрона, а не буквальное вращение маленького шарика. Стрелки помогают различать два состояния и соблюдать правило заполнения. В химии число неспаренных электронов полезно для первых моделей связи.

Заполнение клеткиСмысл
ПустаяЭлектронов нет
↑Один неспаренный электрон
↑↓Два электрона с противоположными спинами

На одной орбитали размещаются не более двух электронов. Клеточная схема различает пары и неспаренные электроны.

Соберём главное

Шесть выводов

01Электронное облако описывает вероятность обнаружения электрона. Его нельзя понимать как точную траекторию частицы.
02Граница орбитали на рисунке выбирается условно. За ней вероятность обнаружения электрона не обязана равняться нулю.
03Форма орбитали зависит от типа электронного состояния. Три p-орбитали различаются пространственной ориентацией.
04На одной орбитали размещаются не более двух электронов. Клеточная схема различает пары и неспаренные электроны.
05Число орбиталей и число электронов различают. Одна орбиталь может быть пустой, одиночно занятой или заполненной парой.
06Стрелки клеточной схемы передают спиновые состояния. Они не изображают движение электронов по нарисованным линиям.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Электронное облако показывает…
2. Круги школьной схемы атома — …
3. Граница области с вероятностью 90 % означает…
4. За этой границей вероятность…
5. Какую симметрию имеет s-орбиталь?
6. Сколько p-орбиталей на одном p-подуровне?
7. Две части p-орбитали означают…
8. Максимум электронов на одной орбитали — …
9. Как изображают пару электронов в клетке?
10. Спин следует понимать как…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 36. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 36. Состояние электронов в атоме.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…