Электрон как обозначается в химии

Содержание

Элитная школа пансион «Ольгино» при престижном ВУЗе СПБ Гимназия «Ольгино» Международная гимназия «Ольгино» с пансионом и полупансионом для учащихся 8-11 классов была создана при Санкт-Петербургском Гуманитарном университете профсоюзов в 1999 году. Авторство концепции заведения, которая позволяет вырастить востребованного профессионала с широчайшим кругозором, принадлежит ректору СПбГУП, академику Александру Запесоцкому и первому директору Гимназии Марине Хмыровой.

Официальный сайт: https://evroinstroy.ru

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

n — (индекс) порядковый номер;

с — скорость света, со — скорость света в вакууме;

е — обозначение электрона;

ео, mо* — заряд и эффективная масса электрона;

nо — концентрация свободных электронов в материале;

Еn — энергетические уровни (энергетические состояния);

e n,n+1 — разность энергий между энергетическими состояниями;

t n — время жизни электрона на энергетическом уровне;

h n — энергия фотона;

n n — обозначения колебательных мод;

nn — квантовые числа колебательных мод;

Еg — ширина запрещенной зоны;

Vc — критическая средняя скорость накачки.

n c — частота столкновений, при котором происходит изменение импульса;

n э.ф — частота электрон-фотонных столкновений;

n э.э — частота электрон-электронных столкновений;

n э.и — частота электрон-ионных столкновений;

n и.и — частота ион-ионных столкновений;

t р, t э — время разогрева кристаллической решетки и электронов проводимости.

l г — длина генерируемой волны;

l и — длина волны излучения или импульса излучения;

l n — набор длин волн белого светового излучения.

f — частота волны;

fг — частота генерируемой волны;

D fг — частотный диапазон спектра линии генерации (ширина линии генерации);

t и — длительность импульса излучения;

g — степень когерентности излучения;

t к — время когерентности излучения;

Lк , Sк — длина и область когерентности излучения;

qо , qн — насыщенный и ненасыщенный коэффициент усиления;

Emax, Emin — максимальная и минимальная интенсивности освещенности интерференционных полос;

Q — потери в резонаторе;

l, D — длина и диаметр резонатора (активной среды);

D l — флуктуация линейного размера резонатора (активной среды);

t и.л — длительность светового импульса лампы накачки.

I — интенсивность волны;

Iо — интенсивность излучения;

Iг — интенсивность генерируемой волны;

Iн — насыщенная интенсивность излучения;

Iо, Iо1,2,3 — плотность и критические плотности излучения;

I(z) — распределение интенсивности излучения по глубине материала;

I(o) — интенсивность излучения на поверхности материала;

kI — коэффициент распределения интенсивности по сечению пучка излучения;

W — мощность волны;

Wи — мощность импульса излучения;

Как решать 1 задание из ЕГЭ по химии «Электронная конфигурация атома»

Wл — выходная мощность непрерывного излучения лазера;

Wс — средняя выходная мощность импульсного лазерного излучения;

Е — энергия волны;

Еи — энергия излучения;

Q — расходимость волны;

Q d — расходимость пучка излучения диаметром do;

Q c — расходимость излучения, обусловленная дифракцией;

Q г — расходимость излучения при его телескопическом расширении.

a , R — коэффициенты поглощения и отражения света;

А — поглощающая способность материала;

n — коэффициент преломления света;

Y — преломляющий угол призмы, бипризмы;

Ф — фокусное расстояние;

Фг — фокусное расстояние для генерируемой волны;

Фn — фокусные расстояния для отдельной монохроматической волны;

Г — увеличение телескопической системы;

do — диаметр пучка излучения, диаметр выфрезерованного отверстия лазерным излучением;

dг, rг — диаметр и радиус пятна сфокусированного лазерного (генерированного) излучения;

dо г — диаметр телескопически расширенного пучка;

dсп — диаметр светового пучка на поверхности обрабатываемого материала;

d s — диаметр сфокусированного белого света;

с n — теплоемкость;

x — коэффициент температуропроводности;

c — коэффициент теплопроводности;

c э, c ф, c л — коэффициенты электронной, фононной и лучевой теплопроводности;

То — температура окружающей среды;

Тп, Ти и Тк — температуры плавления, испарения и кипения;

Тип — температура испаряющейся поверхности;

Тс — установившаяся температура;

Тпдл, Тэ — температуры подложки и эпитаксии;

Lи — удельная теплота испарения.

z — глубина воздействия излучения; zпр — глубина прогретого слоя;

zп и zи — глубина плавления и испарения (глубина проделанного отверстия за счет испарения);

t — время излучения;

tп, tк и tи — время воздействия, достаточное для установления температуры плавления кипения и испарения;

u о — скорость перемещения лазерного пучка;

u t — скорость распространения тепла.

Еа — энергия активации процесса;

Ei — энергия частиц (ионов);

Ip — ток тлеющего разряда;

U — приложенное электрическое напряжение;

p — давление газа или остаточных газов в вакууме;

P — вес материала;

D P — испарившаяся часть материала;

r , g — плотность, удельный вес материала;

lс.п — длина свободного пробега частиц (атомов);

h — толщина осажденного слоя (пленки);

u и, u п — скорости испарения материала и осаждения пленки;

u п о — мгновенная скорость осаждения пленки при импульсном испарении.

Атомы и электроны

Мы приступаем к изучению химии — мира молекул и атомов. В этой статье мы рассмотрим базисные понятия и разберемся с электронными формулами элементов.

Атом (греч. а — отриц. частица + tomos — отдел, греч. atomos — неделимый) — электронейтральная частица вещества микроскопических размеров и массы, состоящая из положительно заряженного ядра (протонов) и отрицательно заряженных электронов (электронные орбитали).

Описываемая модель атома называется «планетарной» и была предложена в 1913 году великими физиками: Нильсом Бором и Эрнестом Резерфордом

Протон (греч. protos — первый) — положительно заряженная (+1) элементарная частица, вместе с нейтронами образует ядра атомов элементов. Нейтрон (лат. neuter — ни тот, ни другой) — нейтральная (0) элементарная частица, присутствующая в ядрах всех химических элементов, кроме водорода.

Электрон (греч. elektron — янтарь) — стабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом (-1), заряд атома — порядковый номер в таблице Менделеева — равен числу электронов (и, соответственно, протонов).

Запомните, что в невозбужденном состоянии атом содержит одинаковое число электронов и протонов. Так у кальция (порядковый номер 20) в ядре находится 20 протонов, а вокруг ядра на электронных орбиталях 20 электронов.

Я еще раз подчеркну эту важную деталь. На данном этапе будет отлично, если вы запомните простое правило: порядковый номер элемента = числу электронов. Это наиболее важно для практического применения и изучения следующей темы.

Электронная конфигурация атома

Электроны атома находятся в непрерывном движении вокруг ядра. Энергия электронов отличается друг от друга, в соответствии с этим электроны занимают различные энергетические уровни.

Состоит из s-подуровня: одной «1s» ячейки, в которой помещаются 2 электрона (заполненный электронами — 1s 2 )

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (2s 2 ) и p-подуровня: трех «p» ячеек (2p 6 ), на которых помещается 6 электронов

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (3s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (3p 6 ) и d-подуровня: пяти «d» ячеек (3d 10 ), в которых помещается 10 электронов

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (4s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (4p 6 ), d-подуровня: пяти «d» ячеек (4d 10 ) и f-подуровня: семи «f» ячеек (4f 14 ), на которых помещается 14 электронов

Зная теорию об энергетических уровнях и порядковый номер элемента из таблицы Менделеева, вы должны расположить определенное число электронов, начиная от уровня с наименьшей энергией и заканчивая к уровнем с наибольшей. Чуть ниже вы увидите несколько примеров, а также узнаете об исключении, которое только подтверждает данные правила.

Подуровни: «s», «p» и «d», которые мы только что обсудили, имеют в определенную конфигурацию в пространстве. По этим подуровням, или атомным орбиталям, движутся электроны, создавая определенный «рисунок».

S-орбиталь похожа на сферу, p-орбиталь напоминает песочные часы, d-орбиталь — клеверный лист.

Правила заполнения электронных орбиталей и примеры

Сперва следует заполнить орбитали с наименьшей энергией, и только после переходить к энергетически более высоким
На орбитали (в одной «ячейке») не может располагаться более двух электронов
Орбитали заполняются электронами так: сначала в каждую ячейку помещают по одному электрону, после чего орбитали дополняются еще одним электроном с противоположным направлением
Порядок заполнения орбиталей: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s

Должно быть, вы обратили внимание на некоторое несоответствие: после 3p подуровня следует переход к 4s, хотя логично было бы заполнить до конца 4s подуровень. Однако природа распорядилась иначе.

Запомните, что, только заполнив 4s подуровень двумя электронами, можно переходить к 3d подуровню.

Без практики теория мертва, так что приступает к тренировке. Нам нужно составить электронную конфигурацию атомов углерода и серы. Для начала определим их порядковый номер, который подскажет нам число их электронов. У углерода — 6, у серы — 16.

Теперь мы располагаем указанное количество электронов на энергетических уровнях, руководствуясь правилами заполнения.

Обращаю ваше особе внимание: на 2p-подуровне углерода мы расположили 2 электрона в разные ячейки, следуя одному из правил. А на 3p-подуровне у серы электронов оказалось много, поэтому сначала мы расположили 3 электрона по отдельным ячейкам, а оставшимся одним электроном дополнили первую ячейку.

Углерод — 1s 2 2s 2 2p 2
Серы — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

Внешний уровень и валентные электроны

Углерод — 2s 2 2p 2 (4 валентных электрона)
Сера -3s 2 3p 4 (6 валентных электронов)

Неспаренные валентные электроны способны к образованию химической связи. Их число соответствует количеству связей, которые данный атом может образовать с другими атомами. Таким образом неспаренные валентные электроны тесно связаны с валентностью — способностью атомов образовывать определенное число химических связей.

Углерод — 2s 2 2p 2 (2 неспаренных валентных электрона)
Сера -3s 2 3p 4 (2 неспаренных валентных электрона)

Тренировка

Потренируйтесь и сами составьте электронную конфигурацию для магния и скандия. Определите число электронов на внешнем (валентном) уровне и число неспаренных электронов. Ниже будет дано наглядное объяснение этой задаче.

Магний — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
Скандий — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1

Блиц-опрос по теме Атомы и электроны

Электронная конфигурация атома

Для изображения строения электронных слоев атома (электронной конфигурации) пользуются условной записью.

Удобно представлять атомные орбитали в виде ячеек, в которых располагаются два электрона, их обозначаем в виде двух стрелочек, первая направлена вверх, а вторая — вниз. Это называется принципом Паули.

Он гласит, что два электрона не могут иметь одинаковые спины. Спин — характеристика электрона, проще всего его можно представить как вращение электрона по часовой стрелке и против часовой, поэтому в ячейке они расположены в противоположном направлении (то есть +1/2 и -1/2).

При заполнении этих ячеек удобно пользоваться правилом Хунда (или правилом «трамвайного вагона»):

В нашем с вами примере студентов заселяют по одному в комнату пока это возможно.

Важное замечание: в комнате не больше двух студентов — атомная орбиталь вмещает максимально два электрона.

Например, на изображении представлена электронно-графическая формула атома углерода. Стрелочками обозначены электроны, которые занимают атомные орбитали. Несколько атомных орбиталей на одном энергетическом уровне образуют подуровни.

Можно составить общую табличку с информацией о том, как распределяются электроны по энергетическим уровням и подуровням электронно-графической формулы:

Да, проанализировав таблицу, мы увидим, что на s-подуровне (блоке) может находиться не больше двух электронов, на p-подуровне — не больше шести электронов, на d-подуровне — не больше десяти электронов, на f-подуровне — не больше четырнадцати электронов.

Электроны, как и студенты, стремятся занять более комфортные места, так система стремится к минимуму энергии. Порядок заполнения подуровней в атомах химических элементов следующий:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → …

Схематично порядок заполнения энергетических подуровней электронно-графической формулы представлен на картинке:

После того, как мы расположили все электроны по своим местам, мы можем составить электронную конфигурацию атома, которая будет отражать порядок заполнения электронов по подуровням в текстовом виде.

Потренируемся в написании электронной конфигурации на примере атомов хлора и титана.

Химический элемент титан располагается в IVB группе IV периода, имеет порядковый номер, равный 22. Исходя из этого, мы можем сказать, что в его атоме:

— четыре энергетических уровня (IV период), из которых первый и второй уровни полностью заполнены;
— четыре электрона на внешнем энергетическом уровне и предвнешнем подуровне;
— всего двадцать два электрона (порядковый номер).

В соответствии с порядком заполнения орбиталей распределим электроны:

22Ti 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2 — как мы видим, сначала заполняется 4s-подуровень, а затем 3d-подуровень, это соответствует порядку заполнения орбиталей, описанному выше.

Проверим себя. В сумме все верхние цифры (обозначающие число электронов на подуровне), должны образовать ровно 22: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 2 = 22, следовательно, электронная конфигурация атома хлора составлена верно.

К счастью, с биологией у атомов химических элементов мало общего, иначе, представьте, что в качестве домашнего питомца у вас был бы атом хлора, а в зоопарке бы показывали семью атомов золота. Что-то из области фантастики, не так ли?

Однако, да, химические элементы разделяют на семейства по строению их электронных оболочек. Таких семейств выделяют четыре:

Таким образом, мы с вами узнали, что электроны располагаются в атомах химических элементов в определенном порядке и выявили связь между положением химического элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева и строением его атома. Теперь для нас не составит труда описать строение атома любого химического элемента.

Фактчек

Электроны располагаются на электронных уровнях, причем их число определяется положением элемента в Периодической системе (по номеру периода).
Энергетические уровни, в свою очередь, состоят из подуровней.
Энергетические подуровни состоят из атомных орбиталей, которые для удобства обозначаются ячейками.
По принципу Паули на каждой атомной орбитали могут располагаться максимально два электрона, причем их спины должны быть противонаправлены.
Электроны располагаются по подуровням так, чтобы энергия системы была минимальна.
Химические элементы делятся на s-, p-, d- и f-семейства по тому, на какой подуровень пишем последний электрон при составлении электронной конфигурации атома.

Задание 1.
Сколько электронов может максимально располагаться на орбитали?