Elektronski omotač atoma

Teoriju o građi atoma postavio je Niels Bohr. Elektroni u atomu gibaju po određenim putanjama, tj. energetskim razinama ili ljuskama. Energergetski nivoi (ljuske), n, u atomu označavaju se brojevima od 1 do 7 ili velikim slovima K, L, M, N, O P, Q. Postoji upravo 7 ljusaka zato što je to broj perioda u PSE (ljuska=perioda).

Unutar jedne ljuske, elektroni se raspoređuju u podljuske koje se prikazuju orbitalama. Postoje četiri orbitale: s, p, d, f orbitala. U s orbitalu najviše je moguće smjestiti 2 elektrona, u p orbitalu najviše je moguće smjestiti 6 elektrona, u d orbitalu najviše je moguće smjestiti 10 elektrona i u f orbitalu najviše je moguće smjestiti 14 elektrona.

Najveći broj elektrona u ljusci računa se prema formuli, gdje je n broj ljuske.

Elektroni se u zadnjoj, valentnoj ljusci, nazivaju valentni elektroni. To su elektroni koji sudjeluju u stvaranju veza i određuju svojstva elemenata. Atomi elemenata koji se nalaze u istoj periodi imaju jednak broj ljusaka, a atomi iste skupine elemenata imaju isti broj valentnih elektrona. Broj valentnih elektrona elemenata može se odrediti za metale prve i druge skupine i za elemente 13.-18. skupine. Broj valentnih elektrona prve i druge skupine jednak je broju skupine, dok se broj valentnih elektrona 13.-18. skupine određuje tako da se od broja skupine oduzme broj 10.

Pr. Odredimo broj valentinih elektrona atoma sumpora.

Rapored elektrona u elektronskom omotaču – konfiguracija

Elektroni u atomu imaju različitu energiju osnovnog (stacionarnog stanja) i ona definira njihov smještaj u elektronskom omotaču. Broj periode u kojem se atom nalazi u PSE kazuje broj ljusaka u elektronskom omotaču atoma. Što se atom nalazi u periodi s većim brojem, to ima više elektrona. Energija i stabilnost pojedinog elektrona ovise o udaljenosti elektrona od jezgre. Što je elektron bliže jezgri, to je on stabilniji te mu je energija niža. Kako raste udaljenost elektrona od jezgre, tako mu se stabilnost smanjuje, a energija povećava.

Atomi elemenata 1. periode imaju jednu ljusku i u njoj 1 (atom H) odnosno 2 elektrona (atom He).

Atomi elemenata 2. periode imaju dvije ljuske. U prvoj ljusci imaju 2 elektrona, a u drugoj maksimalno 8 elektrona (2 elektrona iz s orbitale i 6 elektrona iz p orbitale).

Atomi elemenata 3. periode imaju tri ljuske. U 1. ljusci imaju 2 elektrona (s orbitala), u 2. ljusci 8 elektrona (2 elektrona iz s orbitale i 6 elektrona iz p orbitale), a u trećoj maksimalno 18 elektrona (2 elektrona iz s orbitale, 6 elektrona iz p orbitale i 10 elektrona iz d orbitale).

Atomi elemenata 4. periode imaju četiri ljuske, a u 4. ljusci maksimalno 32 elektrona. Atomi metala 5. periode imaju pet ljusaka, a u 5. maksimalno 50 elektrona.

Budući da se konfiguracija temelji na 3 pravila, pravilo dijagonale, Hundovo pravilo i Paulijev princip, redoslijed popunjavanja ljusaka kod prijelaznih elemenata (3. do 12. skupina) zahtjeva poštivanje tih zakonitosti.

Posebno bitno je pravilo dijagonale koje nam govori o redosljedu popunjavanja orbitala. Nakon što se popuni s orbitala u 1. ljusci, popunjava se s orbitala u 2. ljusci. Zatim se popunjava p orbitala u 2. ljusci, a nakon toga s pa p orbitala u 3. ljusci. Kako s orbitala u 4. ljusci ima manju energiju od d orbitale u 3. ljusci, prvo se popunjava s orbitala iz 4. ljuske, a zatim d orbitala iz 3. ljuske. Potom se popunjava p orbitala iz 4. ljuske te s orbitala iz 5. I tako se popunjava do kraja kao što je pokazano na slici.

Pr. Kako ćemo zapisati elektronsku konfiguraciju atoma željeza?

Postoje iznimke u PSE. Te iznimke su primjenjive na elemente 6. i 11. skupine koje slijede Hundovo pravilo.

Pr. Kako ćemo zapisati elektronsku konfiguraciju atoma bakra?