La struttura delle sostanze è stata interessante per le persone da quando si è presentata l'opportunità di non preoccuparsi del cibo e di studiare il mondo che ci circonda. Fenomeni come siccità, inondazioni, fulmini, terrorizzavano l'umanità. L'ignoranza delle loro spiegazioni ha dato origine alla credenza in vari dei malvagi che richiedevano sacrifici. Ecco perché le persone hanno iniziato a studiare i fenomeni naturali, sforzandosi di prevederli e approfondire la struttura delle sostanze. Hanno studiato la struttura dell'atomo e introdotto i seguenti due concetti importanti in chimica: livello di energia e sottolivello.
Prerequisiti per la scoperta delle sostanze chimiche più piccole
Gli antichi greci indovinavano le piccole particelle che compongono le sostanze. Hanno fatto una strana scoperta: i gradini di marmo, che molte persone hanno superato in diversi decenni, hanno cambiato forma! Ciò ha portato alla conclusione che il piede del passato porta con sé qualche pezzo di pietra. Questo fenomeno è lontano dal comprendere l'esistenza di un livello energetico in chimica, ma proprio contutto è iniziato. La scienza iniziò a svilupparsi progressivamente e ad approfondire la struttura degli elementi chimici e dei loro composti.
L'inizio dello studio della struttura dell'atomo
Atom è stato scoperto all'inizio del 20° secolo attraverso esperimenti con l'elettricità. Era considerato elettricamente neutro, ma aveva particelle costituenti positive e negative. Gli scienziati volevano scoprire la loro distribuzione all'interno dell'atomo. Furono proposti diversi modelli, uno dei quali aveva addirittura il nome di "panino all'uvetta". Il fisico britannico Ernest Rutherford ha condotto un esperimento che ha mostrato che un nucleo positivo si trova al centro dell'atomo e la carica negativa è nei piccoli elettroni che ruotano attorno ad esso.
La scoperta del livello di energia in chimica è stata una grande svolta nello studio della struttura delle sostanze e dei fenomeni.
Livello energetico
Durante lo studio delle proprietà delle sostanze chimiche, è emerso che ogni elemento ha i suoi livelli. Ad esempio, l'ossigeno ha uno schema strutturale, mentre l'azoto ne ha uno completamente diverso, sebbene il numero dei loro atomi differisca solo di uno. Allora, cos'è un livello di energia? Si tratta di strati elettronici, costituiti da elettroni, che si formano a causa della diversa forza della loro attrazione sul nucleo di un atomo. Alcuni sono più vicini, mentre altri sono più lontani. Cioè, gli elettroni superiori “premono” su quelli inferiori.
Il numero dei livelli di energia in chimica è uguale al numero del periodo nella tavola periodica di D. I. Mendeleev. Il maggior numero di elettroni che si trovano in un dato livello di energia è determinato dalla seguente formula: 2n2, dove n è il numero del livello. Pertanto, non più di due elettroni possono trovarsi sul primo livello di energia, non più di otto sul secondo, diciotto sul terzo e così via.
Ogni atomo ha un livello più lontano dal suo nucleo. È l'estremo, o l'ultimo, ed è chiamato il livello di energia esterna. Il numero di elettroni su di esso per gli elementi dei sottogruppi principali è uguale al numero del gruppo.
Per costruire un diagramma di un atomo e dei suoi livelli di energia in chimica, devi seguire questo piano:
- determina il numero di tutti gli elettroni di un atomo di un dato elemento, che è uguale al suo numero di serie;
- determina il numero di livelli di energia in base al numero del periodo;
- determina il numero di elettroni in ogni livello di energia.
Vedi sotto per esempi di livelli energetici di alcuni elementi.
Sottolivelli energetici
Negli atomi, oltre ai livelli di energia, ci sono anche sottolivelli. Ad ogni livello, a seconda del numero di elettroni su di esso, vengono riempiti alcuni sottolivelli. Da come viene riempito il sottolivello, si distinguono quattro tipi di elementi:
- Elementi S. Vengono riempiti i sottolivelli s, che non possono contenere più di due elettroni. Questi includono i primi due elementi di ogni periodo;
- Elementi P. In questi elementi, non possono esserci più di sei elettroni situati al sottolivello p;
- Elementi D. Questi includono elementi di grandi periodi (decenni) situati tra s- ep-elementi;
- Elementi F. Il riempimento del sottolivello f avviene negli attinidi e nei lantanidi situati nel sesto e nel settimo periodo.
