Что означает в химии стрелка вверх

Что означает в химии стрелка вверх

Кто же будет жить в нашем квантовом доме? Ну конечно, электроны!

Каждый электрон будем обозначать стрелочкой, направленной вверх или вниз, и заодно сразу договоримся, что в "квартире" — квантовой ячейке можно поместить самое большее два электрона со стрелками, направленными в разные стороны, вот так:

Свободная квартира Квартира, заселенная наполовину
Квартира, тоже заселенная наполовину Квартира, полностью заселенная электронами

Чтобы ответить на этот вопрос не наобум, а правильно и точно, надо вспомнить один из главных законов природы.

В соответствии с этим законом сами по себе, без принуждения извне (самопроизвольно) идут те процессы, при которых высвобождается энергия.

Например, сама по себе остывает вода в горячем чайнике — выделяется энергия (теплота) в окружающую среду.

Сама по себе в грозу ударяет молния, и при этом выделяется электрическая энергия.

Сами по себе несут спортсменов со снежной горы лыжи, да при этом еще сильно разгоняются — выделяется кинетическая энергия.

Так и в атоме. Сами по себе будут заполняться электронные орбитали — квантовые ячейки, если при этом будет выделяться хоть какая-то (большая или не очень) энергия.

Все электронные уровни и подуровни, которые мы только что изображали в виде диаграмм, характеризуются определенной энергией.
И самое главное: для всех электронов в атоме эта "определенная энергия" имеет отрицательное значение (меньше 0), причем она тем более отрицательна, чем ближе орбиталь к ядру.
Следовательно, энергетическую диаграмму атома более правильно надо было бы рисовать не как многоэтажный дом, а скорее как подземный многоярусный гараж или просто яму.
Земля, которую кидают лопатой сверху в заранее вырытую яму, падает на дно и постепенно заполняет яму доверху.
Заполнение ямы от дна до краев, а не наоборот, тоже идет самопроизвольно: ведь нельзя закопать верхнюю половину ямы, не заполнив нижнюю.
Значит, это тоже процесс, протекающий с высвобождением энергии!
Читайте также:  Как перекинуть контакты с ios на android

А где же по отношению к вырытой яме должен находиться совершенно свободный электрон, не связанный с атомом? Отвечаем: его место — на уровне "земли", где-то рядом с "ямой".

Перемещая электрон из свободного пространства в квантовые ячейки атома, мы получим выигрыш энергии.
Этот выигрыш тем больше, чем ниже опустится в яму электрон, чем ниже находится на энергетической диаграмме орбиталь — "квартира", в которой ему предстоит поселиться.

В первую очередь заполняется самый выгодный первый энергетический уровень, а уже потом второй, третий и так далее. Причем в пределах одного и того же уровня сначала заполняется тот подуровень, у которого энергия ниже. Например, сначала два электрона попадут в "квартиры" 2s-подуровня, а потом — 2р-подуровня; сначала 3s-, а потом 3р-подуровня.
А вот дальше начинается путаница: после 4s заполняется не 4р, а 3d-подуровень. Но это только на первый взгляд. На самом деле здесь все по правилам, ведь энергия 3d-подуровня ниже, чем 4р. Поэтому он и заселяется электронами раньше.

Задание 17. Энергетические уровни и подуровни

Если заряд ядра большой и электронов в атоме много, в результате получается "многонаселенный дом". Но электронные "жильцы" нижних этажей энергетической диаграммы совсем не участвуют в химической жизни атомного "дома": они находятся очень близко к ядру атома, и химические воздействия никак их не затрагивают.
Главные химики — электроны внешние, те, которые находятся близко к "поверхности" атома и могут либо от него оторваться и сменить "хозяина", либо пригласить к себе "в гости" электроны из других атомов.
Эти электроны — большие мастера образовывать химические связи, поэтому их называют еще валентными электронами.
А вот сколько их и какие они, можно узнать, продолжив нашу игру в "химический конструктор" и заселяя электронами имеющиеся в атомах квартиры и этажи по всем правилам и с учетом заряда ядра.

Читайте также:  Беспроводное зарядное устройство схема

Творческое задание "Химический театр"

Опубликовано 12.06.2017 по предмету Химия от Гость >>

Ответ оставил Гость

Выпадение осадка, выделение газов.

Нельзя всё время учиться. А для развлечения мы рекомендуем вам поиграть в отличную игру:

Статьи, новости, советы

Вместимость орбиталей
Электроны распределяются по орбиталям согласно определенным правилам. Первым рассмотрим правило, определяющее число электронов, которое может содержать одна орбиталь: на каждой орбитали максимально могут разместиться два электрона, которые имеют одинаковую энергию, но отличаются особым свойством — спином.
Спин электрона — это его внутреннее свойство, характеризующее отношение электрона к магнитному полю. Наглядно это свойство
можно представить как возможность вращения электрона вокруг своей оси. Если два электрона вращаются вокруг собственной оси в одном направлении, то говорят, что их спины параллельны, а если в разных направлениях — то их спины антипараллельны (рис. 13.1).

Таким образом, одна орбиталь может содержать только такие два электрона, спины которых являются антипараллельными. Это правило называют принципом запрета Паули:
На одной орбитали могут находиться не более двух электронов, причем их спины должны быть антипараллельными.
Графически орбиталь изображают в виде квадрата, а электроны — в виде стрелок, направленных вверх или вниз, показывающих направление спина электрона. Стрелки, направленные в противоположные стороны, обозначают электроны с противоположными спинами:

Австрийский и швейцарский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1945 г. Еще школьником прочитал труд Эйнштейна о теории относительности. В 20 лет написал статью об общей и специальной теории относительности, которую одобрил сам Эйнштейн. Работал ассистентом у Нильса Бора. Высказал предположение, что электронам присуще свойство, которое позднее назвали спином. Сформулировал закон, известный как принцип запрета Паули, который является фундаментальным для понимания строения атомов, атомных ядер, свойств металлов и других физических явлений. За его личностные качества и склонность к беспощадному критическому анализу коллеги называли его «совестью физики».
Принцип наименьшей энергии
Все химические свойства веществ определяются строением электронных оболочек атомов. Для того чтобы описать электронное строение атома, необходимо знать, как именно распределены электроны по его орбиталям. Давайте рассмотрим, как электроны заполняют электронные орбитали атомов.
Электроны занимают орбитали последовательно, начиная с первого энергетического уровня, в порядке возрастания энергии уровней.
Сначала «заселяется» первый энергетический уровень, затем — второй, третий и т. д. Этот принцип называют принципом наименьшей энергии.
Число энергетических уровней, заполняемых в атоме элемента, определяют по номеру периода Периодической системы, в котором расположен этот химический элемент.
Так, в атомах химических элементов первого периода заполняется только первый энергетический уровень, в атомах элементов второго периода — первые два энергетических уровня, третьего — три и т. д.
Например, Гидроген расположен в первом периоде под номером 1. Это означает, что в электронной оболочке его атомов имеется только один электрон, который находится на первом энергетическом уровне на единственной s-орбитали.
Графически строение электронной оболочки атомов Гидрогена записывают следующим образом:

Читайте также:  Как подключить беспроводной маршрутизатор tp link

Кроме графического изображения строения электронной оболочки используют также ее запись в виде электронной формулы (электронной конфигурации), в которой приводят все занятые энергетические подуровни с указанием числа электронов на каждом из них.
Электронная формула Гидрогена выглядит так:

Гелий также расположен в первом периоде, следовательно, в электронной оболочке его атомов также заполняется первый энергетический уровень, который состоит из одной s-орбитали. Но на этой орбитали уже находится два электрона, так как порядковый номер Гелия — 2. Согласно принципу Паули, на одной орбитали эти электроны имеют антипараллельные спины:

Ссылка на основную публикацию
Что можно делать с айфоном
Не отвлекать оповещениями, когда вы смотрите кино или отдыхаете. Не беспокоить. Вы можете включить режим «Не беспокоить» одним касанием. И...
Хрипит динамик на телефоне при прослушивании
Одной из самых распространенных поломок мобильных аппаратов является выход из строя динамика. Любой пользователь мобильных телефонов знает, что сейчас производители...
Хэнкок из какой вселенной комиксов
Хэнкок Общая информацияЖанр Научная фантастика Драма Комедия Страна производстваСШАКиностудия Columbia Pictures РежиссёрПитер БергАвтор сценария Винс Джиллиган Винсент Нго Когда вышел2008...
Что можно сделать из перебойника от компьютера
Всем привет! В общем валялся у меня в гараже ненужный компьютерный безперебойник, сначала хотел его выбросит. но потом разобрав я...
Adblock detector