Yn fyr am y cymhleth: strwythur cregyn electronau atomau

Agorodd yr athro cemeg daleithiol John Dalton yn 1803 y "Law of Multiple Relations". Mae'r theori hon yn dweud, os gall elfen gemegol benodol ffurfio cyfansoddion ag elfennau eraill, yna bydd gan bob rhan o'r màs ran o fàs sylwedd arall, a bydd y berthynas rhyngddynt yr un fath â rhwng integrerau bach. Hwn oedd yr ymgais gyntaf i egluro strwythur cymhleth y mater. Yn 1808, awgrymodd yr un gwyddonydd, gan geisio esbonio'r gyfraith a ddarganfuwyd ganddo, fod mewn gwahanol elfennau yn gallu cael masau gwahanol.

Crewyd model cyntaf yr atom ym 1904. Mae strwythur electronig yr atom yn y model hwn yn wyddonwyr o'r enw "pwdin â rhesins." Credir mai atom yw corff sydd â chost bositif, lle mae ei gydrannau'n gymysg yn gyfartal. Ni allai theori o'r fath ateb cwestiwn a yw etholwyr atom yn symud neu'n gorffwys. Felly, bron ar yr un pryd â theori "pwdin", cynigiodd y Nagaoka Japanaidd ddamcaniaeth lle roedd strwythur cragen electron atom yn debyg i'r system solar. Fodd bynnag, gan gyfeirio at y ffaith y mae'n rhaid i gydrannau golli ynni wrth gylchdroi o amgylch atom, ac nid yw hyn yn cyfateb i gyfreithiau electrodynameg, gwrthododd Vin y ddamcaniaeth blanedol.

Fodd bynnag, ar ôl darganfod yr electron, daeth yn amlwg bod strwythur yr atom yn fwy cymhleth na'i ddychmygu. Cododd cwestiynau: beth yw electron? Sut caiff ei drefnu? A oes gronynnau isatomig eraill?

Erbyn dechrau'r ugeinfed ganrif, mabwysiadwyd y ddamcaniaeth blanedol yn derfynol. Daeth yn amlwg bod gan bob electron, sy'n symud ar hyd orbit y cnewyllyn fel planed o gwmpas yr Haul, ei thraith ei hun.

Ond mae arbrofion ac astudiaethau pellach wedi gwrthod y farn hon. Mae'n ymddangos nad oes gan yr electronau eu taith eu hunain, fodd bynnag, mae'n bosib rhagfynegi'r rhanbarth lle mae'r gronyn hon yn ymddangos yn fwyaf aml. Gan gylchdroi o amgylch y cnewyllyn, mae'r electronau yn ffurfio orbit, a elwir yn gregyn electron. Nawr roedd angen ymchwilio i strwythur cregyn electronau atomau. Roedd gan y ffisegwyr ddiddordeb yn y cwestiynau: pa mor union yw'r electronau'n symud? A oes trefn yn y symudiad hwn? Efallai bod y symudiad yn anhrefnus?

Mae cynhyrchydd ffiseg atomig N. Bohr a nifer o'r un gwyddonwyr mawr wedi profi: mae electronau'n cylchdroi haenau cregyn, ac mae eu symudiad yn cwrdd â rhai deddfau. Roedd angen astudio strwythur cregyn electronau atomau yn ddwys ac yn fanwl.

Mae'n arbennig o bwysig gwybod y strwythur hwn ar gyfer cemeg, oherwydd bod priodweddau'r sylwedd, yr oedd eisoes yn glir, yn dibynnu ar y ddyfais ac ymddygiad yr electronau. O'r safbwynt hwn, ymddygiad yr electron-orbitals yw nodwedd bwysicaf y gronyn hon. Canfuwyd mai yr electronau sy'n agosach at gnewyllyn yr atom, po fwyaf o ymdrech y mae'n ei gymryd i dorri'r bond electron-niwclews. Mae'r electronau a leolir wrth ymyl y cnewyllyn â'r cysylltiad mwyaf ag ef, ond yr isafswm wrth gefn ynni. Mewn electronau allanol, ar y llaw arall, mae'r cysylltiad â'r cnewyllyn yn gwanhau, ac mae'r gronfa wrth gefn yn cynyddu. Felly, o gwmpas yr atom, ffurfir haenau electronig. Daeth strwythur cregyn electronau atomau yn gliriach. Mae'n troi allan bod y lefelau egni (haenau) yn ffurfio gronynnau sy'n agos at gronfeydd ynni.

Erbyn heddiw mae'n hysbys bod y lefel egni yn dibynnu ar n (y rhif cwantwm hwn ) ac yn cyfateb i gyfanrifau o 1 i 7. Pennir strwythur cregyn electronau atomau a'r nifer fwyaf o electronau ar bob lefel gan fformiwla N = 2n2.

Mae'r llythyr mawr yn y fformiwla hon yn dynodi'r nifer fwyaf o electronau ym mhob lefel, ac mae'r un bach yn nodi nifer ordinal y lefel honno.

Mae strwythur cragen electron atomau yn sefydlu na ellir bod yn fwy na dau atom yn y gragen cyntaf, ac yn y pedwerydd - dim mwy na 32. Mae'r lefel allanol, wedi'i chwblhau, yn cynnwys dim mwy nag 8 electron. Ystyrir bod yr haenau, lle mae'r electronau'n llai, yn anghyflawn.