Прежде чем говорить об оболочках, обратимся к истории и вспомним, что слово атом имеет греческие корни и в переводе означает «неделимый». Да-да, еще со времен Древней Греции люди предполагали, что все вокруг состоит из мельчайших частиц. Но к финальным доказательствам этой теории удалось прийти только в начале 20 века. Тогда ученые смогли показать строение атома и предложили «планетарную» модель.

Согласись, возникает ассоциация с космосом, когда смотришь на атом. Будто вокруг какой-то планеты по орбитам двигаются спутники. Вот и ученые так решили. Но из чего состоит эта «планета» и что за отрицательные спутники вокруг нее летают?

Итак, наша крошечная частица состоит из ядра и электронных оболочек. Внутри ядра размещаются элементарные частицы: протоны (положительно заряженные «+») и нейтроны (нейтральные). Электронные оболочки состоят из отрицательно заряженных элементарных частиц — электронов («-»), которые непрерывно двигаются вокруг ядра.

Строение электронных оболочек атомов элементов включает орбитали — то есть пространства, где наиболее вероятно могут располагаться электроны. Они имеют уровни, которые обозначают цифрами (1, 2, 3, 4,..) и подуровни, которые различаются по форме.

Есть 4 вида подуровней, которые отличаются формой орбиталей: s, p, d, f.

s — 1 обиталь, p — 3 орбитали, d — 5 орбиталей, f — 7 орбиталей.

Электроны имеют некую энергию, которую химики описывают четырьмя квантовыми числами:

1. главное квантовое целое число n показывает энергию электронов на энергетическом уровне;
2. орбитальное число l описывает тип орбитали;
3. квантовое число m описывает направление орбитали;
4. спиновое квантовое число s учитывает собственное движение электрона (значения: +½ и -½).

И вот как раз орбитали, которые имеют одинаковое значение n, располагаются на одной электронной оболочке. 

Электроны заполняют энергетические уровни по принципу минимальной энергии: то есть сначала заполняются ближайшие к ядру низкие уровни и подуровни и далее по возрастающей (начиная с 1s орбитали и далее).

Итак, мы уже поняли, что наши подвижные отрицательные частицы распределены по энергетическим уровням, называемым оболочками. 

Электронная конфигурация — это по сути формула, которая описывает строение электронных оболочек атомов элементов, то есть то, как расположены электроны. 

Есть несколько правил, по которым определяется конфигурация:

— низшие энергетические уровни заполняются первыми;

— на орбитали может находиться не более 2 электронов с разными спиновыми квантовыми числами;

— сначала орбитали заполняются одиночными электронами с одинаковыми спинами.

А теперь немного отдохнем от формул и вернемся к самому началу. Поговорим о характеристиках составляющих атома: протонов, нейтронов и электронов. 

Напоминаем, протоны и нейтроны находятся в ядре и называются ядерными частицами. Протоны имеют положительный заряд, а нейтроны не имеют заряда, они нейтральны. 

Электроны, как мы уже узнали, движутся вокруг ядра и имеют отрицательный заряд. Совокупность этих частиц создает уникальные химические свойства каждого элемента.

Посмотрим в таблице, какими важными характеристиками обладают наших новые друзья.

Довольно долго ученые считали, что масса всех атомов элемента одинакова. Но в том же начале 20 века выяснилось, что один элемент в своем составе может иметь атомы с разной массой. Ядра таких атомов содержат одинаковое количество протонов и разное количество нейтронов. Такие варианты одного элемента называются изотопами. 

Например, у водорода H существует несколько изотопов: дейтерий и тритий, — у которых разное количество нейтронов в ядре.

Если в составе вещества имеются изотопы, то физические свойства таких веществ могут отличаться от тех, в которых их нет.

Помнишь, как выглядит состав воды? Элементарно: H2O.

Если в состав молекул входит протий, то такая вода закипает при 100 °С. А вот если в молекулу прокрался дейтерий D2O, температура кипения повышается до 101,42 °С.

Из каких элементарных частиц состоит ядро атома?

– нейтроны и электроны;

– нейтроны и протоны;

– протоны и электроны.

Что такое изотопы?

– варианты элементов с атомами разной массы и разным количеством протонов в ядре;

– варианты элементов с атомами разных зарядов и разным количеством нейтронов в ядре;

– варианты элементов с атомами разной массы и разным количеством нейтронов в ядре.

Сколько электронов максимально может находиться на одной орбитали?

– 3;

– 5;

– 2.