АТОМНЕ ЧИСЛО: ПРЕДСТАВЛЕННЯ, КОНФІГУРАЦІЯ ЕЛЕКТРОНІВ, ПРИКЛАД - ФІЗИЧНІ - 2025

Атомний номер хімічного елемента вказує число протонів , що містяться в атомному ядрі цього елемента. У випадку, якщо це був нейтральний атом, то атомне число збігатиметься з кількістю електронів зазначеного елемента.

Як відомо, атомне ядро ​​складається з протонів і нейтронів. Протони позитивно заряджені, і їх значення збігається з абсолютним значенням негативного заряду електрона, яке становить 1,6 х 10 ^-19 кулонів в одиницях Міжнародної системи.

Рисунок 1. Схема атома гелію (He). Кількість протонів - атомне число. Кількість нейтронів плюс кількість протонів - це масове число. Джерело: Wikimedia Commons.

Оскільки вони є частинками атомного ядра, протони та нейтрони відомі як нуклони. Саме ці частинки практично визначають масу атома, оскільки нуклони приблизно в дві тисячі разів масивніші, ніж електрони атома. З цієї причини кількість нуклонів в атомі називається масовим числом.

Однак атомне число - це те, що визначає хімічну спорідненість атомних елементів, оскільки в нейтральних атомах це число збігається з кількістю електронів.

Представлення атомного числа

У періодичній таблиці символ X хімічного елемента супроводжується в нижній лівій частині цифрою Z, яка позначає атомний номер зазначеного елемента, тоді як у верхній лівій частині хімічного символу елемента вказується масове число ДО.

На наступному малюнку показано це позначення:

Малюнок 2. Атомне число Z хімічного елемента X та масове число A хімічного елемента X, згідно з умовами, використаними в періодичній таблиці. Джерело: Wikimedia Commons.

Далі в таблиці 1 наведено кілька прикладів хімічних елементів з їх відповідними позначеннями та атомними та масовими числами:

Таблиця 1

Стихія	Позначення	Атомне число Z	Масове число А
Водень	1 1 Н	один	один
Вуглець	12 6 С	6	12
Кисень	16 8 О	8	16
Уран	238 92 U	92	238

Атомне число та порядок елементів у періодичній таблиці

Періодична таблиця хімічних елементів дозволяє послідовно розташовувати елементи і в порядку їх збільшення, відповідно до значення їх атомного числа.

Відомо щонайменше 118 з них, починаючи з водню до досягнення елемента 118, який є оганезоном, який раніше називався унаноктиєм, хімічним символом якого є Ог, а масове число 294.

Перші 10 хімічних елементів зі збільшенням порядку в атомній кількості набагато знайоміші. Так, наприклад, ми маємо найвідоміші:

1. Водень, Н
2. Гелій, Він
3. Літій, Лі
4. Берилій, Бе
5. Бор, Б
6. Вуглець, С
7. Азот, N
8. Кисень, О
9. Фтор, F
10. Неон, Не

Малюнок 3. Спрощена періодична таблиця із символами хімічних елементів та їх атомним номером. Джерело: Pixabay.

Електронна конфігурація

Атомне число вказує на кількість протонів в атомному ядрі хімічного елемента, і кожен протон, як ми вже говорили, має елементарний позитивний заряд 1,602 х 10 ^-19 С.

Якщо атом нейтральний, то кількість електронів з елементарним негативним зарядом -1.602 x10 ^-19 C має дорівнювати атомному числу. Отже, знаючи числове положення хімічного елемента в періодичній таблиці, також відома його кількість електронів.

В атомі ці електрони займають області, які називаються орбіталями, які залежать від енергії та імпульсу кута електрона. У свою чергу і енергія, і імпульс кутів електронів в атомі квантуються. Це означає, що вони можуть приймати лише деякі дискретні значення.

Тепер орбіталі заселяються електронами від нижчої до вищої енергії, дотримуючись певних правил, що визначають електронну конфігурацію.

Таким чином, кількість електронів на найбільш віддалених орбіталях або рівнях атома встановлює зв’язки, які він може утворити з іншими атомами, утворюючи молекули. Це число залежить від конфігурації електронів та атомного числа.

Квантові числа

Енергія електрона в атомі визначається його основним квантовим числом n, яке може приймати цілі значення 1, 2, 3 …

Кутовий імпульс електрона в атомі визначається вторинним квантовим числом l (літера еле) і його значення залежать від n.

Наприклад, для n = 2 вторинне квантове число приймає значення від 0 до n-1, тобто: 0 і 1. Аналогічно, для n = 1, який є найнижчим рівнем енергії, вторинним квантовим числом l воно приймає лише значення 0.

Вторинні квантові числа 0, 1, 2, 3 по черзі позначаються літерами s, p, d і f. S орбіталі кулясті, а p орбіталі кульові.

Є ще два квантові числа:

• Магнітне квантове число мл, яке приймає значення від -l до + l через нуль.
• Спінове квантове число s, яке приймає лише значення + ½ і ½ і є характеристикою електрона.

Нарешті, існує принцип виключення Паулі, який стверджує, що два електрони не можуть мати усі чотири однакові квантові числа. Як наслідок цього принципу, орбіталь може мати не більше двох електронів із протилежним спіном.

Діаграма конфігурації електронів

Діаграма конфігурації електронів використовується для того, щоб знати порядок заповнення електронів від орбіталей найнижчої енергії до найвищої енергії, коли буде відомий атомний номер хімічного елемента. На рисунку 4 представлена ​​ця схема:

Малюнок 4. Електронна конфігурація. Джерело: Wikimedia Commons.

Ідея, викладена там, полягає в наступному: перше число вказує головне квантове число, потім літера вказує вторинне квантове число, і, нарешті, число пропису вказує на максимальну кількість можливих електронів у цій орбіталі.

Приклад

Електронна конфігурація вуглецю та кремнію

Як зазначено вище, вуглець має атомне число 6, що означає, що він має 6 електронів, які розподіляються так: 1s2 2s2 2p2 . Зі свого боку, кремній має атомне число 14, а його електрони розподіляються таким чином: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 .

Обидва елементи знаходяться в одному стовпчику періодичної таблиці, оскільки, хоча вони мають різні атомні номери, вони мають однакову електронну конфігурацію в самій зовнішній орбіталі.

Список літератури

1. Коннор, Н. Що таке нуклеон - структура атомного ядра - визначення. Відновлено з: periodic-table.org.
2. Народний саміт. Атомне число: що це таке, як воно представлене. Оновлено з: cumbrepuebloscop20.org
3. Ліфедер. Що таке хімічна періодичність? Відновлено з: lifeder.com
4. Вікіпедія. Електронна конфігурація. Відновлено з: es.wikipedia.com
5. Вікіпедія. Атомне число. Відновлено з: es.wikipedia.com