§ 9. Стан електронів в атомі

Опрацювавши параграф, ви дізнаєтеся:

що електрон має властивості і частинки, і хвилі;
що таке орбіталь.

У хімічних реакціях ядра атомів не змінюються. Що ж тоді відбувається? Чому речовини, які містять одні і ті ж елементи, наприклад, натрій гідроксид та натрій хлорид, суттєво відрізняються за властивостями, але в той же час подібні до речовин, утворених іншими елементами: натрій гідроксид має подібні властивості із калій гідроксидом?

Учені встановили, що всі хімічні властивості речовин визначаються будовою електронних оболонок атомів.

Завдяки надзвичайно малій масі (приблизно в 1837 разів меншій, ніж маса протона і нейтрона), електрон має унікальні властивості — він одночасно виявляє властивості і частинки, і хвилі. Подібно до інших частинок, електрон має певну масу та заряд. Водночас, електрон, що рухається, виявляє хвильові властивості. Хвиля відрізняється від частинки тим, що її положення в просторі на даний момент не можна точно визначити. Коли ви розмовляєте, то звук, що утворюється при цьому (звукові хвилі) чутно не в конкретній точці, а у всьому оточуючому вас просторі. Так і електрон перебуває не в одній визначеній точці, а утворює електронну хмару.

Електронні хмари, що утворені окремими електронами, утворюють загальну електронну хмару атома.

Орбіталь — це частина простору в атомі з найвірогіднішим перебуванням електрона.

Схематично орбіталь зображена на мал. 4.

Мал. 4. Електронна хмара і атомна орбіталь

Кожна орбіталь має певну форму. Якщо електрон створює електронну хмару такої самої форми, то вважають, що електрон міститься в даній орбіталі або займає орбіталь.

Орбіталі різної форми позначають буквами: s, p, d і f. s-орбіталі мають форму сфери, інакше кажучи, електрон, що міститься в такій орбіталі (його називають s-електроном), більшу частину часу проводить всередині сфери,

p-орбіталі мають форму об'ємної вісімки (мал. 5). Як видно з малюнка 5, р-орбіталі розміщені в просторі уздовж осей x, y, z, тому їх іще називають р_х, р_у, p_z-орбіталями. Форми d- і f-орбіталей набагато складніші.

Мал. 5. Форма s- і р-орбіталей

Схематично орбіталь позначають квадратом □.

Якщо в орбіталі немає електронів, то орбіталь вважають вільною.

Електрон в орбіталі позначають стрілкою ⍐. Один електрон в орбіталі називають неспареним.

Електрони в атомі мають певну енергію. В кожній орбіталі можуть розміститись два електрони, що мають однакову енергію, але протилежно направлені спіни: ⇅. (Спін електрона — обертання електрона навколо своєї осі. Один із двох електронів обертається за годинниковою стрілкою, інший — проти годинникової стрілки, тому ці електрони зображують у вигляді двох протилежно направлених стрілок).

Якщо в орбіталі містяться два електрони, то орбіталь називають заповненою, а електрони у ній — спареними.

ВИСНОВКИ

• Електрон має властивості і частинки, і хвилі.

• Орбіталь — це частина простору в атомі з найвірогіднішим перебуванням електрона.

• Орбіталі мають форму сфери, об'ємної вісімки та інші.

• Орбіталь може бути вільною, містити один (неспарений) електрон або два (спарені) електрони.

Початковий рівень