Электронная оболочка
Электронная оболочка атома — область пространства вероятного местонахождения электронов, характеризующихся одинаковым значением главного квантового числа n и, как следствие, располагающихся на близких энергетических уровнях. Число электронов в каждой электронной оболочке не превышает 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.
Оболочки
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
Данное количество вычисляется по формуле:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Итого |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 (K) | 2 | 2 | ||||
| 2 (L) | 2 | 6 | 8 | |||
| 3 (M) | 2 | 6 | 10 | 18 | ||
| 4 (N) | 2 | 6 | 10 | 14 | 32 | |
| 5 (O) | 2 | 6 | 10 | 14 | 18 | 50 |
Подуровни оболочек
Каждая оболочка состоит из одного или нескольких подуровней, каждый из которых состоит из атомных орбиталей. К примеру, 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». Возможные варианты подуровней оболочек приведены в следующей таблице:
| Обозначение подуровня | l | Макс. кол-во электронов | Содержание в оболочках | Историческое наименование |
|---|---|---|---|---|
| s | 0 | 2 | В каждой | sharp |
| p | 1 | 6 | Во всех, начиная со 2 | principal |
| d | 2 | 10 | Во всех, начиная с 3 | diffuse |
| f | 3 | 14 | Во всех, начиная с 4 | fundamental |
| g | 4 | 18 | Во всех, начиная с 5 | |
| h | 5 | 22 | Во всех, начиная с 6 | |
| i | 6 | 26 | Во всех, начиная с 7 |
Валентные оболочки
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 одного электрона не хватает для окончательного заполнения оболочки (галогены).
На самом деле всё немного иначе. 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 т. н. валентной оболочке, они могут иметь энергию большую, чем электроны подуровня оболочки 4s, что делает их валентными электронами.