היערכות אלקטרונים


היערכות אלקטרונים

היערכות אלקטרונים

היערכות אלקטרונים

 

במשך שנים רבות הגדירו את האלקטרון כחלקיק. כלומר ייחסו לו מסה, מטען חשמלי ותכונות נוספות. אבל במאה הקודמת גילו שלעתים האלקטרון מתנהג כגל ולא כחלקיק. כמו גלים בים שיש להם גובה מסוים ותדירות הופעה (מחזוריות), כך גם האלקטרון, בניסויים מסוימים, מגלה תכונות האופייניות לגלים .

בפרק זה נדון באלקטרון כחלקיק ולא נייחס לו תכונות גליות. התכונות הגליות יילמדו בהמשך הנושאים בעיקר בכיתה י"ב.

נגדיר את האלקטרון באופן הבא: אלקטרון הוא חלקיק בעל מסה הקטנה בערך פי אלפיים ממסת הפרוטון ומטען חשמלי שלילי. לצורך חישובי מסה בהמשך נזניח את מסת האלקטרון. נניח שהיא שווה ל-0 מכיוון שהיא קטנה מאוד יחסית למסת הפרוטון או הניוטרון.

האלקטרונים מצויים מסביב לגרעין ברמות אנרגיה האופייניות לאטום.

בתוך רמות האנרגיה הראשיות שיש לכל אטום ישנם גם תת רמות ומבנה של אורביטאלים . לא נרחיב בפרק זה על התת רמות האנרגיה ועל האורביטאלים בהם נמצאים האלקטרונים רק נציין ש:

אורביטל הוא אזור מסוים באטום שבו יש הסתברות למצוא אלקטרונים.

ישנן צורות שונות לאורביטלים, מצורה כדורית ועד למבנים מורכבים מאוד.

את המבנים האלו מקבלים מפונקציות מתמטיות מורכבות (חומר שנלמד ברמה אוניברסיטאית).

מספר האלקטרונים באטום ניטרלי כלומר באטום שאינו טעון במטען חשמלי, שווה למספר הפרוטונים הנמצאים בגרעינו של אותו האטום .

לדוגמה:      2512Mg

לאיזוטופ הנתון של מגנזיום יש 12 פרוטונים ולכן גם 12 אלקטרונים ו-13 ניוטרונים (מספר מסה 25 = 12 פרוטונים + 13 ניוטרונים, כפי שלמדנו בשיעור הקודם).

האלקטרונים מסביב לגרעין נמצאים ברמות האנרגיה האופיניות ליסוד.

לכל רמת אנרגיה ישנו ערך אנרגטי שונה. בהמשך נלמד שניתן לעבור מרמה אחת לשנייה בעזרת שינויי אנרגיה:  קבלת אנרגיה או שחרור אנרגיה .

ככל שהאלקטרון מרוחק יותר מהגרעין, הוא יימצא ברמת אנרגיה גבוהה יותר ( כל עוד הוא נמצא בתוך האטום) .

בפרק זה נלמד לרשום היערכות אלקטרונית של אטומים ויונים רק ברמות אנרגיה ראשיות, על-אף שלכל רמת אנרגיה ישנן תת-רמות ומבנים של אורביטלים שבהם מאוכלסים האלקטרונים.

כללים להיערכות אלקטרונים

  1. בכל רמת אנרגיה יכולים להיכנס עד 2n2  אלקטרונים, כאשר n הוא מספר רמה האנרגיה.
    מספר הרמה (n) מספר אלקטרונים מקסימלי
    1 2
    2 8
    3 18
    4 32
    5 50
    6 72
    7 98
  1. אם הרמה הראשונה היא גם האחרונה יהיו בה מקסימום 2 אלקטרונים לל היותר.
  2. הרמה החיצונית, האחרונה שמאוכלסת באלקטרונים, יכולה להכיל 1-8 אלקטרונים בלבד .
  3. יש למלא את הרמות האלקטרוניות בערכים 2 , 8 , 18 , 32 מלבד הרמה החיצונית (לפי כלל 3), תוך שימוש בערך הגדול ביותר שניתן. (לא ניכנס להסבר מעמיק מדוע נקבעו הערכים 2, 8, 18 ו- 32. רק נציין שההסבר קשור להיערכות בתוך תת-הרמות (האורביטלים) ויכולת האכלוס בהם. נושא זה אינו נדרש  ל -5 יחידות כימיה).

נשמע מורכב? אז זהו… ממש לא. בואו ניגש לעבודה ונראה איך הכללים עוזרים לנו .

דוגמאות

רשמו את היערכות האלקטרונים ברמות האנרגיה באטום המימן (H).

לאטום המימן מספר אטומי אחד כלומר שיש לו פרוטון אחד. במצב ניטרלי, כשהוא אינו טעון במטען חשמלי, מספר הפרוטונים שלו שווה למספר האלקטרונים ולכן יש לו אלקטרון אחד.

H )1e‾

 

הקשת מציינת את רמת האנרגיה הראשונה. בה יש לאטום המימן אלקטרון אחד.
האלקטרון הבודד של אטום המימן ממוקם ברמת האנרגיה הראשונה .

 

המשך התוכן בעמוד זה למנויים (חודשי/שנתי) בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

אם אין ברשותך מנוי אנא בדוק/בדקי את תוכניות מנויים