كانت بنية المواد مثيرة للاهتمام للناس منذ ظهور الفرصة لعدم القلق بشأن الطعام ودراسة العالم من حولنا. ظواهر مثل الجفاف ، الفيضانات ، البرق ، رعب البشرية. أدى الجهل بتفسيراتهم إلى الإيمان بالعديد من الآلهة الشريرة التي تتطلب تضحيات. لهذا السبب بدأ الناس في دراسة الظواهر الطبيعية ، والسعي للتنبؤ بها ، والتعمق في بنية المواد. درسوا بنية الذرة وقدموا المفهومين المهمين التاليين في الكيمياء: مستوى الطاقة والمستوى الفرعي.
متطلبات اكتشاف أصغر المواد الكيميائية
خمن الإغريق القدماء الجسيمات الصغيرة التي تتكون منها المواد. لقد توصلوا إلى اكتشاف غريب: الخطوات الرخامية ، التي مر عليها كثير من الناس على مدى عدة عقود ، غيرت شكلها! أدى ذلك إلى استنتاج مفاده أن سفح الماضي تأخذ معها قطعة من الحجر. هذه الظاهرة بعيدة كل البعد عن فهم وجود مستوى طاقة في الكيمياء ، ولكن على وجه التحديد معبدأ كل شيء. بدأ العلم يتطور تدريجياً ويتعمق في بنية العناصر الكيميائية ومركباتها.
بداية دراسة هيكل الذرة
تم اكتشاف الذرة في بداية القرن العشرين من خلال تجارب الكهرباء. تم اعتباره محايدًا كهربائيًا ، ولكن كان يحتوي على جزيئات مكونة موجبة وسالبة. أراد العلماء معرفة توزيعها داخل الذرة. تم اقتراح العديد من النماذج ، حتى أن أحدها كان يحمل اسم "كعكة الزبيب". أجرى الفيزيائي البريطاني إرنست رذرفورد تجربة أظهرت أن النواة الموجبة تقع في مركز الذرة ، والشحنة السالبة في الإلكترونات الصغيرة التي تدور حولها.
كان اكتشاف مستوى الطاقة في الكيمياء طفرة كبيرة في دراسة بنية المواد والظواهر.
مستوى الطاقة
أثناء دراسة خصائص المواد الكيميائية ، اتضح أن كل عنصر له مستوياته الخاصة. على سبيل المثال ، يحتوي الأكسجين على مخطط هيكل واحد ، في حين أن للنيتروجين مخططًا مختلفًا تمامًا ، على الرغم من أن أعداد ذراتهم تختلف باختلاف فقط. إذن ما هو مستوى الطاقة؟ هذه طبقات إلكترونية تتكون من إلكترونات تتشكل نتيجة اختلاف قوة انجذابها إلى نواة الذرة. بعضها أقرب والبعض الآخر أبعد. أي أن الإلكترونات العليا "تضغط" على الإلكترونات السفلية.
عدد مستويات الطاقة في الكيمياء يساوي عدد الفترة في الجدول الدوري لـ D. I. Mendeleev. يتم تحديد أكبر عدد من الإلكترونات الموجودة في مستوى طاقة معين بالصيغة التالية: 2n2، حيث n هو رقم المستوى.وبالتالي ، لا يمكن وضع أكثر من إلكترونين في مستوى الطاقة الأول ، ولا يزيد عن ثمانية في المستوى الثاني ، وثمانية عشر في المستوى الثالث ، وهكذا.
كل ذرة لها مستوى أبعد من نواتها. إنه أقصى أو أخير ويسمى مستوى الطاقة الخارجي. عدد الإلكترونات الموجودة عليه لعناصر المجموعات الفرعية الرئيسية يساوي رقم المجموعة.
لإنشاء رسم تخطيطي للذرة ومستويات طاقتها في الكيمياء ، عليك اتباع هذه الخطة:
- تحديد عدد كل إلكترونات ذرة عنصر معين ، والتي تساوي رقمها التسلسلي ؛
- تحديد عدد مستويات الطاقة حسب رقم الفترة ؛
- تحديد عدد الإلكترونات في كل مستوى من مستويات الطاقة.
انظر أدناه للحصول على أمثلة على مستويات الطاقة لبعض العناصر.
المستويات الفرعية للطاقة
في الذرات ، بالإضافة إلى مستويات الطاقة ، هناك أيضًا مستويات فرعية. في كل مستوى ، اعتمادًا على عدد الإلكترونات الموجودة عليه ، يتم ملء بعض المستويات الفرعية. من كيفية تعبئة المستوى الفرعي ، يتم تمييز أربعة أنواع من العناصر:
- عناصر S. تمتلئ المستويات الفرعية s ، والتي لا يمكن أن تحتوي على أكثر من إلكترونين. وتشمل هذه العناصر الأولين من كل فترة ؛
- عناصر ف. في هذه العناصر ، لا يمكن أن يكون هناك أكثر من ستة إلكترونات موجودة في المستوى الفرعي p ؛
- عناصر د. وتشمل هذه عناصر الفترات الكبيرة (عقود) الواقعة بين s- وف العناصر ؛
- عناصر F. يحدث ملء المستوى الفرعي f في الأكتينيدات واللانثانيدات الموجودة في الفترتين السادسة والسابعة.
