Kimyo · Atom tuzilishi va davriy qonun · 8-sinf

Elektron qavatlar va orbitallar

Nega natriy tuzi alangani sariq, mis tuzi esa ko‘k-yashil rangga bo‘yaydi?

Vaziyat

Bayram kechasi osmonda salyut otiladi: qip-qizil, yam-yashil, sap-sariq va ko‘k yulduzchalar. Bu ranglarni bo‘yoq emas, kimyoviy elementlar beradi: stronsiy — qizil, bariy — yashil, natriy — sariq, mis — ko‘k. Kimyo xonasida ham shunday: tuz tekkizilgan sim gorelka alangasiga kiritilsa, alanga bo‘yaladi. Nega har bir element o‘z rangini beradi va bu atomdagi elektronlarning qanday joylashganiga qanday bog‘liq?

Mavzu

Elektron qavatlar va orbitallar. Bayram salyuti va alanga rangi: stronsiy qizil, natriy sariq, mis ko‘k-yashil — elektronlar qavat va orbitallarda qanday joylashgan

Asosiy tushunchalar

Qavat va pog‘onacha
Klechkovskiy qoidasi
Alanga rangi

Formulalar

N_{\max} = 2 n^{2}

$n$ -qavatga (energetik pog‘onaga) sig‘adigan elektronlar: K — 2, L — 8, M — 18, N — 32.

N_{pog‘onacha} = 2 (2 l + 1)

s — 2, p — 6, d — 10, f — 14 elektron ( $l$ = 0, 1, 2, 3; orbitallar soni $2 l + 1$ ).

1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 3 d 4 p 5 s 4 d 5 p 6 s 4 f 5 d 6 p 7 s 5 f 6 d 7 p

Klechkovskiy qoidasi: avval $n + l$ kichigi, teng bo‘lsa $n$ kichigi to‘ladi.

E_{foton} = h ν = \frac{h c}{λ}, λ [nm] = \frac{1239,8}{E [eV]}

Elektron yuqori sathdan pastki sathga tushganda chiqqan nur: natriy 589 nm ↔ 2,10 eV.

Nazariya

Elektron qavatlar (energetik pog‘onalar)

Atomdagi elektronlar yadrodan turli uzoqlikdagi qavatlarda — energetik pog‘onalarda joylashadi: $n$ = 1, 2, 3 … (K, L, M, N …). $n$ -qavatga ko‘pi bilan $2 n^{2}$ ta elektron sig‘adi: 2, 8, 18, 32. Qavatlar soni elementning davr raqamiga teng, A guruhcha elementlarida tashqi qavatdagi elektronlar soni — guruh raqamiga. Kichik davr atomlarida (1–3-davr: H … Ar) qavatlar ketma-ket to‘ladi: Na — 2 · 8 · 1, Cl — 2 · 8 · 7. Katta davrlarda (4-davrdan) tashqi qavatda 8 tadan ortiq elektron bo‘lmaydi: kaliyda M qavat hali 8 ta elektron bilan turganda 19-elektron N qavatga o‘tadi (2 · 8 · 8 · 1). Sababi — qavatlar ichida pog‘onachalar bor.

Pog‘onachalar, orbitallar va kvant sonlar

Elektronning holati to‘rtta kvant soni bilan beriladi. Bosh kvant soni $n$ — qavat (energiya va o‘lcham). Orbital kvant soni $l$ = 0 … $n - 1$ — pog‘onacha va orbital shakli: s ( $l$ = 0, sferik), p (1, «gantel»), d (2, to‘rt yaproqli), f (3). Magnit kvant soni $m_{l}$ = $- l$ … $+ l$ — orbitalning fazodagi yo‘nalishi: s da 1 ta, p da 3 ta ( $p_{x}, p_{y}, p_{z}$ ), d da 5 ta, f da 7 ta orbital. Spin kvant soni $m_{s}$ = +½ yoki −½. Har bir orbitalga ko‘pi bilan 2 ta elektron sig‘adi, shuning uchun pog‘onacha sig‘imi $2 (2 l + 1)$ , $n$ -qavatda $n^{2}$ ta orbital va $2 n^{2}$ ta elektron.

To‘ldirish qoidalari

Pauli prinsipi: atomda to‘rtala kvant soni bir xil bo‘lgan ikki elektron bo‘lmaydi — bir orbitalda ko‘pi bilan 2 ta, qarama-qarshi spinli (↑↓) elektron. Hund qoidasi: pog‘onacha orbitallariga elektronlar avval bittadan, bir xil spin bilan joylashadi, keyin juftlashadi (kislorod 2p⁴: ↑↓ ↑ ↑ — 2 ta juftlashmagan elektron). Klechkovskiy qoidasi: pog‘onachalar $n + l$ yig‘indisi ortib borishi tartibida to‘ladi, yig‘indi teng bo‘lsa — $n$ kichigi avval: 4s ( $n + l$ = 4) 3d dan (5) oldin. Ba’zi atomlarda istisno bor: Cr — [Ar] 3d⁵ 4s¹ (kutilgani 3d⁴ 4s²), Cu — [Ar] 3d¹⁰ 4s¹: yarim to‘lgan va to‘lgan d-pog‘onacha energetik jihatdan qulayroq.

Katta davr elementlari

4-davrda K va Ca da 4s to‘ladi (s-elementlar), keyin Sc dan Zn gacha o‘nta elementda ichki 3d pog‘onacha to‘ladi — bular d-elementlar (o‘tish metallari): tashqi qavatida odatda 2 ta (Cr va Cu da 1 ta) elektron, shuning uchun hammasi metall. Ga dan Kr gacha 4p to‘ladi (p-elementlar). 6- va 7-davrlarda 4f va 5f to‘ladi — lantanoidlar va aktinoidlar (f-elementlar). Element oilasi oxirgi to‘layotgan pog‘onacha bilan aniqlanadi; Fe: [Ar] 3d⁶ 4s² — d-element.

Alanga rangi (laboratoriya)

Gorelka alangasida tuz bug‘lanadi, atomlar qiziydi va tashqi elektron yuqori sathga o‘tadi; u qaytib tushganda energiya farqi bitta foton bo‘lib chiqadi: $λ = h c / Δ E$ . Natriyda 3p → 3s: 589 nm (2,10 eV) — sariq; litiyda 2p → 2s: 670,8 nm — to‘q qizil; kaliyda 766,5 nm (ko‘z deyarli sezmaydi) va 404,4 nm — och binafsha. Kalsiy, stronsiy, bariy va misning rangini asosan alangada hosil bo‘ladigan molekulalar beradi: CaOH (zarg‘aldoq-qizil), SrCl (qizil, 617–646 nm), BaCl (yashil, 511–533 nm), CuCl (ko‘k, 403–456 nm) — salyut yulduzchalari ham shu moddalardan. Ish tartibi: nixrom simni HCl da yuvib, alangada toza bo‘lguncha qizdiring, so‘ng namunaga botirib, alanganing chetiga kiriting. Natriy aralashmasining kuchli sariq rangi kaliyni yashiradi — kobalt (ko‘k) shisha sariq nurni yutadi va kaliyning qirmizi-binafsha rangi ko‘rinadi. Shu usul bilan mineral o‘g‘itlarni ajratish mumkin: kaliyli (KCl — O‘zbekistonda Dehqonobod kaliy zavodida silvinitdan olinadi), natriyli va kalsiyli selitralar rang beradi, ammiakli selitra esa alangani bo‘yamaydi (ammoniy ishqor bilan qizdirilib aniqlanadi).

Xavfsizlik va model

Xavfsizlik: himoya ko‘zoynagi taqing, sochni yig‘ing, gorelkani qarovsiz qoldirmang; bariy va mis tuzlari zaharli — qo‘l bilan ushlamang, tatib ko‘rmang; simni yuvadigan xlorid kislota bilan ehtiyot bo‘ling. Model: Bor modelidagi halqalar — sxema: elektron aniq orbita bo‘ylab aylanmaydi. Orbitallar burchak qismi $| Y_{l m} |^{2}$ shaklida ko‘rsatilgan, o‘lchami sxematik, radial tugunlar ko‘rsatilmagan (ular fizika bo‘limidagi «Vodorod atomi orbitallari» tajribasida). Energiya sathlari va chiziqlar — NIST ma’lumotlari; molekulyar polosalar va chiziqlarning nisbiy yorqinligi taxminiy (alanga va tuzga bog‘liq). Alanga rangi — sifat tahlili jadvallaridagi ko‘rinish; kobalt shisha orqali kaliydan boshqa ranglar shunchaki xiralashtirilgan.

Bilasizmi?

Seziy va rubidiy alanga spektridan kashf qilingan: 1860–1861-yillarda R. Bunzen va G. Kirxgof spektroskopda yangi chiziqlarni ko‘rishgan. Nomlari ham shundan: lotincha caesius — «havorang», rubidus — «to‘q qizil».
Geliy avval Quyosh spektrida topilgan: 1868-yili Quyosh tutilishi paytida sariq chiziq (≈ 587,6 nm) kuzatilgan; Yerda geliy faqat 1895-yilda ajratib olingan.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Atom tuzilishi va izotoplar — 7-sinf
Elementlar va davriy jadval — 7-sinf