Aineiden rakenne on kiinnostanut ihmisiä siitä lähtien, kun tilaisuus olla välittämättä ruoasta ja tutkia ympäröivää maailmaa. Sellaiset ilmiöt kuin kuivuus, tulvat, salamat, kauhistuttivat ihmiskuntaa. Tietämättömyys heidän selityksistään sai aikaan uskoa erilaisiin uhrauksia vaativiin pahoihin jumaliin. Siksi ihmiset alkoivat tutkia luonnonilmiöitä, pyrkiä ennustamaan niitä ja syventymään aineiden rakenteeseen. He tutkivat atomin rakennetta ja esittelivät seuraavat kaksi tärkeää kemian käsitettä: energiataso ja alataso.
Edellytykset pienimpien kemikaalien löytämiselle
Muinaiset kreikkalaiset arvasivat pienistä hiukkasista, jotka muodostavat aineita. He tekivät kummallisen löydön: marmoriportaat, joita monet ihmiset ovat kulkeneet useiden vuosikymmenten aikana, ovat muuttaneet muotoaan! Tämä johti siihen johtopäätökseen, että menneisyyden jalka vie mukanaan jonkin verran kiveä. Tämä ilmiö on kaukana energiatason olemassaolon ymmärtämisestä kemiassa, mutta juuri sen kanssase kaikki alkoi. Tiede alkoi asteittain kehittyä ja syventyä kemiallisten alkuaineiden ja niiden yhdisteiden rakenteeseen.
Atomin rakenteen tutkimuksen alku
Atom löydettiin 1900-luvun alussa sähkökokeiden kautta. Sitä pidettiin sähköisesti neutraalina, mutta siinä oli positiivisia ja negatiivisia ainehiukkasia. Tiedemiehet halusivat selvittää niiden jakautumisen atomin sisällä. Useita malleja ehdotettiin, joista yhdellä oli jopa nimi "rusina pulla". Brittiläinen fyysikko Ernest Rutherford suoritti kokeen, joka osoitti, että positiivinen ydin sijaitsee atomin keskustassa ja negatiivinen varaus on sen ympärillä pyörivissä pienissä elektroneissa.
Energiatason löytäminen kemiassa oli suuri läpimurto aineiden ja ilmiöiden rakenteen tutkimuksessa.
Energitaso
Kemikaalien ominaisuuksia tutkittaessa kävi ilmi, että jokaisella alkuaineella on omat tasonsa. Esimerkiksi hapella on yksi rakennekaavio, kun taas typellä on täysin erilainen, vaikka niiden atomien lukumäärä eroaa vain yhdellä. Joten mikä on energiataso? Nämä ovat elektronisia kerroksia, jotka koostuvat elektroneista, jotka muodostuvat johtuen niiden vetovoiman erilaisesta voimakkuudesta atomin ytimeen. Jotkut ovat lähempänä, kun taas toiset ovat kauempana. Eli ylemmät elektronit "puristavat" alempia.
Kemiassa energiatasojen lukumäärä on yhtä suuri kuin D. I. Mendelejevin jaksollisen taulukon jakso. Suurin määrä elektroneja, jotka ovat tietyllä energiatasolla, määritetään seuraavalla kaavalla: 2n2, missä n on tason numero. Näin ollen korkeintaan kaksi elektronia voi sijaita ensimmäisellä energiatasolla, enintään kahdeksan toisella, kahdeksantoista kolmannella ja niin edelleen.
Jokaisella atomilla on taso, joka on kauimpana ytimestään. Se on äärimmäinen tai viimeinen, ja sitä kutsutaan ulkoiseksi energiatasoksi. Siinä olevien elektronien määrä pääalaryhmien elementeille on yhtä suuri kuin ryhmän numero.
Jos haluat rakentaa kaavion atomista ja sen energiatasoista kemiassa, sinun on noudatettava tätä suunnitelmaa:
- määritä tietyn alkuaineen atomin kaikkien elektronien lukumäärä, joka on yhtä suuri kuin sen sarjanumero;
- määritä energiatasojen lukumäärä jaksonumeron mukaan;
- määritä elektronien lukumäärä kullakin energiatasolla.
Katso alta esimerkkejä joidenkin elementtien energiatasoista.
Energian alatasot
Atomeissa on energiatasojen lisäksi myös alatasoja. Jokaisella tasolla, riippuen siinä olevien elektronien määrästä, tietyt alatasot täyttyvät. Alitason täytön perusteella erotetaan neljä elementtityyppiä:
- S-elementit. S-alatasot ovat täytettyinä, jotka voivat sisältää enintään kaksi elektronia. Nämä sisältävät kunkin jakson kaksi ensimmäistä kohdetta;
- P-elementit. Näissä alkuaineissa p-alatasolla voi olla enintään kuusi elektronia;
- D-elementit. Näihin kuuluu elementtejä suurista ajanjaksoista (vuosikymmenistä), jotka sijaitsevat välillä s- jap-elementit;
- F-elementit. F-alatason täyttyminen tapahtuu aktinideissa ja lantanideissa, jotka sijaitsevat kuudennessa ja seitsemännessä jaksossa.
