Ismerkedés az atomok elektronszerkezetével

Egy korábbi videóban már megismerkedtünk az atompálya fogalmával, azzal, hogy az elektronok nem úgy keringenek a mag körül, mint egy bolygó a csillag körül. Ha le akarjuk írni, mikor hol tartózkodik az elektron, valószínűségekben kell gondolkodnunk: hol találjuk meg az elektront nagyobb, illetve kisebb eséllyel. Az atompálya ezeknek a valószínűségeknek a leírása. Ez az ábra az atomokban a különböző héjakon és azon belül alhéjakon található pályákat mutatja meg. Van az s-alhéj, a p-alhéj, három különböző pályával, a d-alhéj, egy, kettő, három, négy, öt különböző pályával, és végül az f-alhéjak. Minden pályán maximum két elektron lehet. Ha az alhéjakat vesszük: az s-alhéjon két elektron fér el, a p-alhéjon 6, a d-alhéjon 10, az f-alhéjon pedig 14. Minden pályán kettő. Ebben a videóban az atomok elektronszerkezetéről fogunk beszélni. Ebben segítségünkre lesz az elemek periódusos rendszere. Kezdjük azzal, hogy megnézzük a legegyszerűbb atom elektronszerkezetét! Ha a semleges hidrogénatomról van szó, ennek a rendszáma 1, ami alapján 1 protonja van, és ha semleges, akkor 1 elektron tartozik hozzá. Hol lesz az az egy elektron? A legalacsonyabb energiaszinten kell lennie, azaz az első héjon, melynek csak egy alhéja van, és egyetlen atompályája. Kizárólag s-alhéja van, így az elektron a semleges hidrogénatomban erre a pályára kerül. Ezt úgy mondjuk, hogy az elektronszerkezete 1s¹, azaz az 1. héjon, mely csak s-alhéjat tartalmaz, van egy elektron. Mi történik, ha továbblépünk a héliumra? A semleges héliumatomnak két elektronja van. Egy elektron helyett az első héjra kettőt is el tudunk helyezni. Tehát az elektronszerkezete 1s². Mit gondolsz, mi történik a lítiumnál? A semleges lítiumatomnak három elektronja van. Az első kettő mehet az első energiaszintre, az első héjra, tehát 1s² lesz, a harmadik elektron viszont kénytelen a második héjra menni. A második héjon először az s-alhéjat töltik be. Az elektron tehát a 2. héj s-alhéjára megy. Látod? Két elektron van az első héjon, és egy a másodikon. Mi a helyzet a berilliumnál? Hasonlítani fog a lítiumra, de már 4 elektronnal. Kettő megy az első héjra, 1s², a következő kettő pedig a második héj s-alhéját tölti fel. Ezt 2s²-vel jelöljük. Összesen tehát 4 elektron van a semleges berilliumatomban. Nézzük a bórt! Kezd érdekes lenni. A semleges bóratomban 5 elektron van. Az első kettő megy az első héjra, 1s², a következő kettő a második héj s-alhéjára: 2s², ezután pedig a p-alhéjat kezdjük tölteni. Egy elektronunk van még, tehát 2p¹. Egy elektron kerül az egyik p-pályára. Mi lesz a szén esetében? Hasonló lesz a bórhoz, de eggyel több elektronja van: a semleges szénatom 6 elektront tartalmaz. Az újabb elektron ismét a 2. héj p-alhéjára kerül, hiszen ott elfér akár 6 elektron is. Az első héjra megy 2 elektron, a 2s alhéjra is 2 elektron, és van még 2 elektron a 2p alhéj számára. Talán már sejted, hogy ahogy egyre nagyobb atomok jönnek, egyre több elektronnal, mennyire összetett lesz ez. Gyakran használják a nemesgázszerkezettel történő jelölést, ahol ahelyett, hogy kiírnák a szén teljes elektronszerkezetét, azt mondják, hogy a szénnek ugyanolyan a szerkezete, mint a héliumnak. Ne feledd: a nemesgázok a 8. főcsoport elemei, a héliummal egyező elektronszerkezete lesz, ezt látjuk itt, és ezen felül lesz 2s², valamint 2p². Egyszerűen vesszük a hélium elektronszerkezetét, betesszük ide, és megkapjuk, amit korábban is írtunk.