Как найти число электронов в атоме?

Узнайте, как определить число электронов в атоме и понять его структуру. Число электронов в атоме равно числу протонов и зависит от порядкового номера элемента. В этой статье мы рассмотрим методы определения числа электронов в атоме и предоставим подробное объяснение каждого шага.

Атом - это наименьшая частица химического элемента, состоящая из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Число электронов в атоме равно числу протонов и определяется порядковым номером элемента. В этой статье мы рассмотрим методы определения числа электронов в атоме и предоставим подробное объяснение каждого шага.

Структура атома

Атом состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро содержит нейтроны (нейтрально заряженные частицы) и протоны (положительно заряженные частицы). Электроны, имеющие отрицательный заряд, вращаются вокруг ядра на энергетических уровнях.

Число электронов и порядковый номер элемента

Число электронов в атоме равно числу протонов и определяется порядковым номером элемента. Порядковый номер можно найти в периодической таблице химических элементов. Например, порядковый номер кислорода (O) равен 8, что означает, что в атоме кислорода содержится 8 электронов.

Число нейтронов и массовое число

Массовое число (A) - это сумма протонов и нейтронов в ядре атома. Число нейтронов (N) можно рассчитать с помощью формулы N = A - Z, где N - общее число нейтронов, A - массовое число, Z - порядковый номер элемента. Например, для кислорода массовое число равно приблизительно 16, а порядковый номер - 8. Подставив значения в формулу, мы получаем N = 16 - 8 = 8. Значит, в атоме кислорода содержится 8 нейтронов.

Число электронов на энергетическом уровне

Число электронов на каждом энергетическом уровне определяется номером периода. Например, в первом периоде находится только один энергетический уровень, на втором - два, на третьем - три и т.д. Важно отметить, что внешний энергетический уровень называется валентным уровнем и имеет наибольшую энергию.

Максимальное число электронов на каждом энергетическом уровне можно рассчитать с помощью формулы N = 2 * n^2, где N - общее число электронов на уровне, n - номер уровня. Например, на первом уровне (n = 1) может находиться максимум 2 электрона (N = 2 * 1^2), на втором уровне (n = 2) - 8 электронов (N = 2 * 2^2), на третьем уровне (n = 3) - 18 электронов (N = 2 * 3^2) и так далее.

Число электронов на внешнем уровне

Число электронов на внешнем энергетическом уровне равно номеру группы, к которой принадлежит элемент. Например, элемент барий (Ba) принадлежит II группе, поэтому на его внешнем уровне находятся 2 электрона. Фосфор (P), принадлежащий V группе, имеет 5 электронов на внешнем уровне.

Формула заполнения электронных оболочек

Электроны заполняют электронные оболочки по порядку, начиная с наименьшей энергии. Пример заполнения электронных оболочек:

• 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s

Например, для углерода (C) элемента второго периода, оболочки заполняются следующим образом: 1s2 2s2 2p2. Для хлора (Cl) элемента третьего периода: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5.

Геометрия орбиталей

Орбитали, в которых вращаются электроны, имеют определенную геометрию. Существуют 4 типа орбиталей: s, p, d и f. Каждый энергетический уровень имеет разное количество орбиталей. Например, на первом уровне есть только одна s-орбиталь, на втором - одна s-орбиталь и три p-орбитали, на третьем - одна s-орбиталь, три p-орбитали и пять d-орбиталей, и так далее.

Заключение

Зная порядковый номер элемента, можно определить число электронов в атоме. Число протонов равно порядковому номеру элемента, число нейтронов можно рассчитать по формуле N = A - Z, где N - общее число нейтронов, A - массовое число, Z - порядковый номер. Число электронов на энергетическом уровне определяется номером периода и может быть вычислено с помощью формулы N = 2 * n^2. Число электронов на внешнем уровне равно номеру группы, к которой принадлежит элемент. Формула заполнения электронных оболочек помогает определить последовательность заполнения орбиталей.

Надеемся, что данная статья помогла вам понять, как найти число электронов в атоме и разобраться в структуре атома.

Что нам скажет Википедия?

Электронная оболочка атома — область пространства наиболее вероятного нахождения электронов, имеющих одинаковое значение главного квантового числа n и, как следствие, располагающихся на близких энергетических уровнях. Число электронов в каждой электронной оболочке не может превышать определенного максимального значения.

Порядок заполнения электронных оболочек (орбиталей с одинаковым значением главного квантового числа n) определяется правилом Клечковского, порядок заполнения электронами орбиталей в пределах одного подуровня (орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа n и орбитального квантового числа l) определяется правилом Хунда.

Электронные оболочки обозначаются буквами K, L, M, N, O, P, Q или цифрами от 1 до 7. Подуровни оболочек обозначаются буквами s, p, d, f, g, h, i или цифрами от 0 до 6. Электроны внешних оболочек обладают большей энергией, и, по сравнению с электронами внутренних оболочек, находятся дальше от ядра, что делает их более важными в анализе поведения атома в химических реакциях и в роли проводника, так как их связь с ядром слабее и легче разрывается.

Количество электронов в каждой оболочке вычисляется по формуле:

2*(номер подуровня)^2

Каждая оболочка состоит из одного или нескольких подуровней, каждый из которых состоит из атомных орбиталей. Например, первая оболочка (K) состоит из одного подуровня «1s». Вторая оболочка (L) состоит из двух подуровней, 2s и 2p. Третья оболочка (M) — из «3s», «3p» и «3d». Четвертая (N) - из «4s», «4p», «4d», «4f».

Валентная оболочка — самая внешняя оболочка атома. Электроны этой оболочки зачастую неверно называют валентными электронами, то есть электронами, определяющими поведение атома в химических реакциях. С точки зрения химической активности, наименее активными считаются атомы, в которых валентная оболочка окончательно заполнена (инертные газы). Наибольшей химической активностью обладают атомы, в которых валентная оболочка состоит всего из одного электрона (щелочные металлы), и атомы, в которых для окончательного заполнения оболочки не хватает одного электрона (галогены).

Есть и другое объяснение. Поведение атома в химических реакциях определяют электроны, обладающие большей энергией, то есть те электроны, которые расположены дальше от ядра. Электроны внутренних подуровней оболочек имеют меньшую энергию, чем электроны внешних подуровней. Несмотря на то, что электроны подуровня оболочки 3d могут не принадлежать к так называемой валентной оболочке, они могут иметь энергию большую, чем электроны подуровня оболочки 4s, что делает их валентными электронами.