اهمیت عملی این نسبت در این واقعیت نهفته است که دانستن μ ، که اندازه گیری آن نسبتاً آسان است ، می توان D را تعیین کرد ،

که تعیین مستقیم آن بسیار دشوار است.

انتشار دوقطبی

هر دو الکترون و یون در پلاسمای تخلیه گاز منتشر می شوند. روند انتشار به شرح زیر است. الکترون های با تحرک بالاتر سریعتر از یون ها پخش می شوند. به همین دلیل ، یک میدان الکتریکی بین الکترونها و یونهای مثبت تأخیری ایجاد می شود. این میدان از انتشار بیشتر الکترون ها جلوگیری می کند و بالعکس ، انتشار یون ها را تسریع می کند. وقتی یونها به الکترونها جذب می شوند ، میدان الکتریکی مشخص شده ضعیف می شود و الکترونها دوباره از یونها جدا می شوند. این روند ادامه دارد. این انتشار را انتشار آمپولار می نامند که ضریب آن برابر است

بنابراین D amb ≈ 2D u. چنین انتشار به عنوان مثال در ستون مثبت تخلیه درخشان صورت می گیرد.

1.6 تحریک و یونیزاسیون اتم ها و مولکول ها

مشخص شده است که یک اتم از یون مثبت و الکترون تشکیل شده است که تعداد آنها با تعداد عنصر موجود در جدول تناوبی D.I تعیین می شود. مندلیف الکترون های یک اتم در سطوح انرژی خاصی قرار دارند. اگر الکترون مقداری انرژی از خارج دریافت کند ، به انرژی بیشتری می رود سطح بالا، که سطح تحریک نامیده می شود.

معمولاً الکترون برای مدت کوتاهی ، در حد تحریک 10-8 ثانیه در سطح تحریک است. هنگامی که الکترون انرژی قابل توجهی دریافت می کند ، با فاصله بسیار زیادی از هسته دور می شود و می تواند ارتباط خود را با آن از دست داده و آزاد شود. حداقل اتصال هسته وجود الکترونهای ظرفیت است که در سطح انرژی بالاتری قرار دارند و بنابراین با سهولت بیشتری از اتم جدا می شوند. به فرآیند جدا شدن الکترون از یک اتم یونیزاسیون گفته می شود.

در شکل 1.3 تصویر انرژی الکترون با ظرفیت در یک اتم را نشان می دهد. در اینجا W o سطح زمین یک الکترون است ، W mst قابل تبدیل است

سطح ، W 1 ، W 2 - سطح تحریک (اول ، دوم ، و غیره).

بخش I. فصل 1. فرآیندهای الکترونیکی و یونی در تخلیه گاز

شکل: 1.3 تصویر انرژی الکترون در یک اتم

W ′ \u003d 0 حالتی است که الکترون پیوند خود را با یک اتم از دست می دهد. مقدار W و \u003d W ′ - W o است

با انرژی یونیزاسیون. مقادیر سطح مشخص شده برای برخی گازها در جدول آورده شده است. 1.3

سطح قابل متغیر با این واقعیت مشخص می شود که انتقال الکترون به و از آن ممنوع است. این سطح با اصطلاح تعامل مبادله ای پر می شود ، هنگامی که یک الکترون از خارج در سطح W mst قرار می گیرد ، و بیش از حد

الکترون از اتم خارج می شود. سطوح قابل تغییر در فرآیندهای رخ داده در پلاسمای تخلیه گاز نقش مهمی دارند در سطح طبیعی تحریک ، الکترون برای 10-8 ثانیه و در سطح قابل تبدیل - 10-2 -2 10-3 ثانیه است.

جدول 1.3

روند تحریک ذرات اتمی نیز یونیزاسیون را از طریق پدیده اصطلاحاً انتشار تشعشع رزونانس تعیین می کند. این پدیده در این واقعیت است که یک اتم برانگیخته ، با عبور از حالت طبیعی ، کوانتومی از نور ساطع می کند ، که اتم بعدی را تحریک می کند و غیره. ناحیه انتشار تابش تشدید توسط میانگین فوتون λ آزاد ، که بستگی دارد ، تعیین می شود

غربال چگالی ذرات اتمی n. بنابراین ، برای n \u003d 1016 cm-3 λ ν \u003d 10-2 ÷ 1

رجوع کنید به پدیده انتشار تابش تشدید نیز با وجود سطوح قابل پخت قابل تعیین است.

یونیزاسیون گام به گام می تواند مطابق با طرح های مختلف رخ دهد: الف) الکترون یا فوتون اول خنثی را تحریک می کند

ذره ، و الکترون دوم یا فوتون انرژی اضافی به الکترون ظرفیت می دهد و باعث یونیزاسیون این ذره خنثی می شود.

بخش I. فصل 1. فرآیندهای الکترونیکی و یونی در تخلیه گاز

اتم ، و در این لحظه اتم هیجان زده به حالت طبیعی می رود و کوانتومی از نور ساطع می کند ، که باعث افزایش انرژی می شود

ج) سرانجام ، دو اتم هیجان زده به هم نزدیک هستند. در این حالت ، یکی از آنها به حالت عادی می رود و کوانتومی از نور ساطع می کند ، که اتم دوم را یونیزه می کند.

لازم به ذکر است که یونیزاسیون گام به گام زمانی موثر واقع می شود که غلظت الکترونهای سریع (با انرژی نزدیک به آن) باشد

تا W و) ، فوتون ها و اتم های تحریک شده به اندازه کافی بزرگ هستند. این هست

این جایی است که یونیزاسیون به اندازه کافی شدید می شود. به نوبه خود ، فوتونهایی که روی اتمها و مولکولها رخ می دهند نیز می توانند باعث تحریک و یونیزاسیون (مستقیم یا گام به گام) شوند. منبع فوتون های موجود در تخلیه گاز ، تابش بهمن الکترون است.

1.6.1 تحریک و یونیزاسیون مولکول ها

برای گازهای مولکولی ، لازم است که احتمال تحریک خود مولکول ها را در نظر بگیرید ، که برخلاف اتم ها ، حرکات چرخشی و ارتعاشی را انجام می دهند. این حرکات نیز کمی می شوند. انرژی پرش در حین حرکت چرخشی 10-3 ÷ 10-1 eV و در هنگام حرکت ارتعاشی - 10-2 ÷ 1 eV است.

در برخورد الاستیک الکترون با اتم ، الکترون غیر

رنیوم یک الکترون با یک مولکول ، الکترون حرکت چرخشی و ارتعاشی مولکول ها را تحریک می کند. در حالت دوم ، الکترون به ویژه تا 10-1 ÷ 1 ولتاژ انرژی قابل توجهی را از دست می دهد. بنابراین ، تحریک حرکات ارتعاشی مولکول ها مکانیسم موثری برای استخراج انرژی از الکترون است. در صورت وجود چنین مکانیزمی ، شتاب الکترون مانع می شود و برای اینکه الکترون انرژی کافی برای یونیزاسیون را بدست آورد ، به میدان قوی تری نیاز است. بنابراین ، برای تجزیه یک گاز مولکولی ، ولتاژ بالاتری نسبت به تجزیه گاز اتمی (بی اثر) در همان فاصله بین الکترود و فشار برابر مورد نیاز است. این با داده های موجود در جدول نشان داده شده است. 1.4 ، که در آن مقایسه مقادیر λ t ، S t و U اتم است

و گازهای مولکولی در فشار جو و d \u003d 1.3 سانتی متر.

بخش I. فصل 1. فرآیندهای الکترونیکی و یونی در تخلیه گاز

از روی میز 1.4 دیده می شود که اگرچه مقاطع حمل و نقل S t برای یک مولکول است

گازها و آرگون قابل مقایسه هستند اما ولتاژ شکست آرگون بسیار کمتر است.

1.7 یونیزاسیون حرارتی

در دمای بالا ، یونیزاسیون گاز می تواند به دلیل افزایش انرژی جنبشی ذرات اتمی ، که یونیزاسیون حرارتی نامیده می شود ، رخ دهد. بنابراین ، برای بخارات Na ، K ، Cs ، یونیزاسیون حرارتی در دمای چند هزار درجه و برای هوا در دمای حدود 104 درجه قابل توجه است. احتمال یونیزاسیون حرارتی با افزایش دما و کاهش پتانسیل یونیزاسیون اتم ها (مولکول ها) افزایش می یابد. در دمای معمولی ، یونیزاسیون حرارتی ناچیز است و عملاً فقط در صورت ایجاد تخلیه قوس می تواند اثر بگذارد.

با این حال ، باید توجه داشت که در اوایل سال 1951 هورنبک و مولنار کشف کردند که وقتی الکترونهای تک انرژی از طریق سرما عبور می کنند گازهای بی اثر تشکیل یونها در انرژی الکترون فقط برای تحریک کافی است ، اما برای یونیزاسیون اتم ها کافی نیست. این فرآیند یونیزاسیون انجمنی نامیده شد.

یونیزاسیون انجمنی گاهی در انتشار امواج یونیزاسیون و تخلیه جرقه در مکانهایی که الکترونهای بسیار کمی وجود دارد ، نقش مهمی دارد. اتمهای هیجان زده در نتیجه جذب کوانتوی نوری که از مناطق یونیزه شده در حال ظهور است تشکیل می شوند. در هوای متوسط \u200b\u200bگرم شده ، در دمای 4000-8000 K ، مولکول ها به اندازه کافی جدا می شوند ، اما هنوز الکترون های کمی برای توسعه بهمن وجود دارد. در این حالت ، مکانیسم اصلی یونیزاسیون واکنشی است که در آن اتم های N و O غیرتحریک شده شرکت می کنند.

یونیزاسیون انجمنی مطابق با طرح زیر N + O + 2. 8 eV ↔ NO + + q پیش می رود. انرژی از دست رفته 2.8 eV از انرژی جنبشی حرکت نسبی اتم ها ناشی می شود.

اکتشافات رادیواکتیویته پیچیدگی ساختار نه تنها اتم ها ، بلکه هسته های آنها را نیز تأیید می کند. در سال 1903 ، E. Rutherford و F. Soddy نظریه پوسیدگی رادیواکتیو را ارائه دادند که دیدگاه های قدیمی در مورد ساختار اتم ها را کاملاً تغییر داد. مطابق با این نظریه ، عناصر رادیواکتیو با انتشار ذرات α- یا β و تشکیل اتم عناصر جدید که از نظر شیمیایی با عناصر اصلی متفاوت هستند ، خود به خود از بین می روند. در این حالت ، پایداری جرم هر دو اتم اولیه و آنهایی که در نتیجه روند فرسایش تشکیل شده اند ، حفظ می شود. E. Rutherford در سال 1919 برای اولین بار تحول مصنوعی هسته ها را بررسی کرد. در هنگام بمباران اتم های نیتروژن با ذرات α ، او هسته های اتم های هیدروژن (پروتون ها) و اتم های نوکلید اکسیژن را آزاد کرد. از آنجا که هسته اتمهای عناصر دیگر از هسته اتمهای یک عنصر بدست می آیند ، چنین تحولاتی را واکنش هسته ای می نامند. واکنش های هسته ای با استفاده از معادلات نوشته می شوند. بنابراین ، واکنش هسته ای مورد بحث در بالا می تواند به شرح زیر باشد:

تعریف پدیده رادیواکتیویته را می توان با استفاده از مفهوم ایزوتوپ ارائه داد: رادیواکتیویته عبارت است از تبدیل هسته های ناپایدار اتمهای یک عنصر شیمیایی به هسته اتمهای عنصر دیگر که همراه با آزاد سازی ذرات بنیادی است. رادیواکتیویته ایزوتوپ عناصری که در نمایشگاه طبیعت وجود دارد رادیواکتیویته طبیعی نامیده می شود. میزان تبدیل رادیواکتیو برای ایزوتوپهای مختلف متفاوت است. مشخصه آن یک ثابت فروپاشی رادیواکتیو است ، که نشان می دهد چند اتم نوکلاید رادیواکتیو در 1 ثانیه تحلیل می رود. مشخص شده است که تعداد اتم های یک نوکلید رادیواکتیو که در واحد زمان تحلیل می رود متناسب با تعداد کل اتم های این نوکلید است و به مقدار ثابت فروپاشی رادیواکتیو بستگی دارد. به عنوان مثال ، اگر در طی یک دوره خاص ، نیمی از تعداد کل اتم های یک نوکلاید رادیواکتیو از بین برود ، در چنین دوره بعدی ، نیمی از باقیمانده از بین می رود ، یعنی نیمی از دوره قبلی و غیره.

طول عمر یک نوکلاید رادیواکتیو با نیمه عمر مشخص می شود ، یعنی چنین مدت زمانی که نیمی از مقدار اولیه این نوکلاید پوسیده می شود. به عنوان مثال ، نیمه عمر رادون 3.85 روز ، رادیوم 1620 سال و اورانوس 4.5 میلیارد سال است. چنین انواع تحولات رادیواکتیو شناخته شده است: شکافت هسته ، α- پوسیدگی ، β- پوسیدگی ، خود به خودی (با خودآرایی). این نوع تبدیل رادیواکتیو با ترشح ذرات α ، الکترون ، پوزیترون ، اشعه γ همراه است. در فرآیند پوسیدگی α ، هسته یک اتم از یک عنصر رادیواکتیو هسته اتمی از هلیوم را آزاد می کند ، در نتیجه آن بار هسته یک اتم از عنصر رادیواکتیو اصلی دو واحد کاهش می یابد ، و تعداد جرم چهار واحد کاهش می یابد. به عنوان مثال ، تبدیلات اتم رادیوم به اتم رادون را می توان با معادله نوشت

واکنش هسته ای β- پوسیدگی ، که همراه با آزاد شدن الکترون ، پوزیترون یا حبوبات الکترون مداری است ، همچنین می تواند توسط معادله نوشته شود.

که در آن الکترون است. hν کوانتوم اشعه γ است. ν o یک آنتی نوترینو است (ذره ای ابتدایی که جرم استراحت و بار آن برابر با صفر است).

احتمال پوسیدگی β با این واقعیت مرتبط است که مطابق با مفاهیم مدرن ، یک الکترون می تواند تحت شرایط خاص به پروتون تبدیل شود ، در حالی که الکترون و آنتی نوترینو آزاد می کند. یک پروتون و یک نوترون دو حالت از یک ذره هسته ای هستند - یک نوکلئون. این روند را می توان با نمودار به تصویر کشید

نوترون -\u003e پروتون + الکترون + آنتی نوترینو

در فرآیند تجزیه β اتمهای یک عنصر رادیواکتیو ، یکی از نوترون ها که بخشی از هسته اتمی است ، الکترون و آنتی نوترینو آزاد می کند و به پروتون تبدیل می شود. در این حالت بار مثبت هسته یکی افزایش می یابد. به این نوع از پوسیدگی رادیواکتیو الکترونی - پوسیدگی (β - پوسیدگی) گفته می شود. بنابراین ، اگر هسته یک اتم از یک عنصر رادیواکتیو یک ذره α آزاد کند ، هسته اتم یک عنصر جدید با یک پروتون شماره دو واحد پایین تر به دست می آید و وقتی یک ذره β آزاد می شود ، یک هسته اتم جدید با یک پروتون شماره یک بیشتر از هسته اصلی است. این اصل قانون جابجایی Soddy-Faience است. هسته های اتمی برخی از ایزوتوپ های ناپایدار می توانند ذراتی را آزاد کنند که بار مثبت آنها 1+ و جرمی نزدیک به الکترون باشد. به این ذره پوزیترون گفته می شود. بنابراین ، تبدیل احتمالی پروتون به نوترون طبق طرح:

پروتون → نوترون + پوزیترون + نوترینو

تبدیل پروتون به نوترون تنها درصورتی مشاهده می شود که بی ثباتی هسته به دلیل محتوای بیش از حد پروتون در آن ایجاد شود. سپس یکی از پروتون ها به نوترون تبدیل می شود و پوزیترون و نوترینو که در این حالت بوجود می آیند از هسته خارج می شوند. بار هسته یک بار کاهش می یابد. به این نوع از پوسیدگی رادیواکتیو ، پوسیترون - پوسیدگی (β + - فروپاشی) گفته می شود. بنابراین ، به دلیل پوسیدگی هسته هسته یک اتم از یک عنصر رادیواکتیو ، اتمی از یک عنصر به دست می آید که از یک عنصر رادیواکتیو اصلی یک مکان به سمت راست (β-پوسیدگی) یا به سمت چپ (β-تخریب) منتقل می شود. کاهش بار هسته ای یک اتم رادیواکتیو توسط یک می تواند نه تنها با تجزیه β + ، بلکه همچنین با کشش الکترون ایجاد شود ، در نتیجه یکی از الکترونهای نزدیکترین توپ الکترون به هسته را تصرف می کند. این الکترون با یکی از پروتون های هسته یک نوترون تشکیل می دهد: e - + p → n

نظریه ساختار هسته اتمی در دهه 30 قرن XX توسعه یافت. دانشمندان اوکراینی D.D. ایواننکو و E.M. گاپون ، و همچنین دانشمند آلمانی د. هایزنبرگ. مطابق با این نظریه ، هسته اتم ها از پروتون های دارای بار مثبت و نوترون های الکتریکی خنثی تشکیل شده اند. جرم نسبی این ذرات بنیادی تقریباً یکسان است (جرم پروتون 1.00728 ، جرم نوترون 1.00866 است). پروتون ها و نوترون ها (نوکلئون ها) توسط هسته های بسیار قوی در هسته وجود دارند. نیروهای هسته ای فقط در فواصل بسیار کم - به ترتیب 10 تا 15 متر - فعالیت می کنند.

انرژی را که هنگام تشکیل هسته از پروتون ها و نوترون ها آزاد می شود ، انرژی اتصال هسته نامیده می شود و پایداری آن را مشخص می کند.

همانطور که قبلاً ذکر شد ، یک جفت الکترون مشترک که پیوند کووالانسی را انجام می دهد می تواند به دلیل جفت نشدن الکترونهای موجود در اتمهای متقابل غیرتحریک شده تشکیل شود. این اتفاق می افتد ، به عنوان مثال ، در طول تشکیل مولکول هایی مانند. در اینجا هر یک از اتمها دارای یک الکترون جفت نشده است. هنگامی که دو اتم متقابل است ، یک جفت الکترون مشترک ایجاد می شود - یک پیوند کووالانسی بوجود می آید.

سه الکترون جفت نشده در اتم نیتروژن تحریک نشده وجود دارد:

در نتیجه ، به دلیل جفت نشدن الکترون ، اتم نیتروژن می تواند در تشکیل سه پیوند کووالانسی شرکت کند. این اتفاق می افتد ، به عنوان مثال ، در مولکول ها یا ، که در آنها کووالانس نیتروژن 3 است.

با این وجود ، تعداد پیوندهای کووالانسی ممکن است از تعداد الکترون های جفت شده موجود در یک اتم غیرتحریک شده بیشتر باشد. بنابراین ، در حالت عادی ، لایه الکترونیکی خارجی اتم کربن ساختاری دارد که توسط نمودار نشان داده شده است:

با توجه به الکترونهای غیر جفتی موجود ، یک اتم کربن می تواند دو پیوند کووالانسی ایجاد کند. در همین حال ، کربن با ترکیباتی مشخص می شود که در آن هر یک از اتمهای آن توسط چهار پیوند کووالانسی (بعنوان مثال و غیره) به اتمهای همسایه پیوند داده می شود. این امر به این دلیل امکان پذیر است که با صرف مقداری انرژی می توان یکی از الکترونهای موجود در اتم را به زیر سطح انتقال داد ، در نتیجه اتم به حالت برانگیخته می رود و تعداد الکترونهای جفت نشده افزایش می یابد. چنین فرآیند تحریک ، همراه با "بخار کردن" الکترون ها ، می تواند با طرح زیر نشان داده شود ، که در آن حالت تحریک شده با علامت ستاره در نماد عنصر مشخص شده است:

اکنون چهار الکترون جفت نشده در لایه الکترون بیرونی اتم کربن وجود دارد. بنابراین ، یک اتم کربن هیجان زده می تواند در تشکیل چهار پیوند کووالانسی شرکت کند. در این حالت ، افزایش تعداد پیوندهای کووالانسی ایجاد شده با آزاد سازی انرژی بیشتر از هزینه صرف انتقال یک اتم به یک حالت برانگیخته همراه است.

اگر تحریک یک اتم ، منجر به افزایش تعداد الکترونهای جفت نشده ، با هزینه های بسیار زیاد انرژی همراه باشد ، پس این هزینه ها با انرژی تشکیل پیوندهای جدید جبران نمی شوند. پس چنین فرآیندی به طور کلی از نظر انرژی نامطلوب است. بنابراین ، اتمهای اکسیژن و فلوئور در لایه الکترون خارجی اوربیتال آزاد ندارند:

در اینجا افزایش تعداد الکترونهای جفت نشده فقط با انتقال یکی از الکترونها به سطح انرژی بعدی ، یعنی به یک حالت امکان پذیر است. با این حال ، چنین انتقالی با مصرف بسیار زیادی انرژی همراه است ، که با انرژی آزاد شده هنگام بوجود آمدن پیوندهای جدید تأمین نمی شود. بنابراین ، به دلیل جفت نشدن الکترون ها ، یک اتم اکسیژن نمی تواند بیش از دو پیوند کووالانسی تشکیل دهد و یک اتم فلوئور - فقط یک. در واقع ، این عناصر با کووالانسی ثابت برابر با دو برای اکسیژن و یک برای فلورین مشخص می شوند.

اتمهای عناصر دوره سوم و بعدی دارای یک سطح فرعی در لایه الکترون خارجی هستند که با تحریک ، الکترونهای s و p لایه خارجی می توانند به آن منتقل شوند. بنابراین ، امکانات اضافی برای افزایش تعداد الکترونهای جفت نشده در اینجا ظاهر می شود. بنابراین ، یک اتم کلر ، که دارای یک الکترون جفت نشده در حالت تحریک نشده است ،

می تواند با هزینه مقداری انرژی به حالت های برانگیخته تبدیل شود که با سه ، پنج یا هفت الکترون جفت نشده مشخص می شوند.

بنابراین ، بر خلاف اتم فلوئور ، اتم کلر می تواند نه تنها یک ، بلکه سه ، پنج یا هفت پیوند کووالانسی نیز تشکیل دهد. بنابراین ، در اسید کلروس ، میزان کلر سه ، در اسید کلریک - پنج و در اسید پرکلریک - هفت است. به همین ترتیب ، یک اتم گوگرد ، که دارای یک زیر سطح β-اشغال نشده نیز است ، می تواند با چهار یا شش الکترون جفت نشده به حالت های برانگیخته منتقل شود و بنابراین ، نه تنها در اکسیژن ، بلکه در چهار یا شش پیوند کووالانسی نیز در تشکیل سه شرکت دارد. این می تواند وجود ترکیباتی را توضیح دهد که گوگرد در آنها کووالانسی چهار یا شش تایی را نشان می دهد.

در بسیاری از موارد ، پیوندهای کووالانسی نیز به دلیل وجود الکترونهای جفت شده در میدان الکترون خارجی اتم بوجود می آیند. به عنوان مثال ، ساختار الکترونیکی یک مولکول آمونیاک را در نظر بگیرید:

در اینجا ، نقاط نشان دهنده الکترونهایی است که در اصل به اتم نیتروژن تعلق داشتند و صلیبها - آنهایی که به اتمهای هیدروژن تعلق داشتند. از هشت الکترون خارجی اتم نیتروژن ، شش عدد سه پیوند کووالانسی تشکیل می دهند و در اتم نیتروژن و اتم هیدروژن مشترک هستند. اما دو الکترون فقط به نیتروژن تعلق دارند و یک جفت الکترون منفرد را تشکیل می دهند. چنانچه در لایه الکترون بیرونی این اتم یک مدار آزاد وجود داشته باشد ، می تواند در تشکیل پیوند کووالانسی با یک اتم دیگر نیز چنین جفتی از الکترون ها شرکت کند. یک اورگانیتال پر نشده وجود دارد ، به عنوان مثال ، در یک هیدروژن غیر ، که به طور کلی فاقد الکترون است:

بنابراین ، هنگامی که یک مولکول با یون هیدروژن تعامل می کند ، پیوند کووالانسی بین آنها بوجود می آید. جفت تنها الکترونهای اتم نیتروژن برای دو اتم مشترک می شود ، در نتیجه یون آمونیوم تشکیل می شود:

در اینجا ، یک پیوند کووالانسی به دلیل یک جفت الکترون ، (جفت الکترون) و مدار آزاد اتم دیگر (پذیرنده یک جفت الکترون) که در اصل متعلق به یک اتم بود (اهدا کننده یک جفت الکترون) ، بوجود آمده است.

به این روش تشکیل پیوند کووالانسی اهداکننده - پذیرنده گفته می شود. در مثالی که در نظر گرفته شد ، یک اتم نیتروژن به عنوان اهدا کننده جفت الکترون و یک اتم هیدروژن به عنوان پذیرنده عمل می کند.

تجربه ثابت کرده است که چهار پیوند موجود در یون آمونیوم از همه لحاظ یکسان هستند. از این نتیجه می شود که پیوندی که با استفاده از روش دهنده-پذیرنده تشکیل می شود ، از نظر خصوصیات با پیوند کووالانسی ایجاد شده توسط الکترونهای غیر جفتی اتمهای متقابل تفاوت ندارد.

مثالی دیگر از یک مولکول که در آن پیوندهایی بوجود آمده است که با استفاده از روش دهنده - پذیرنده ، مولکول اکسید نیتریک است.

پیش از این ، فرمول ساختاری این ترکیب به شرح زیر نشان داده شده بود:

طبق این فرمول ، اتم نیتروژن مرکزی توسط پنج پیوند کووالانسی به اتم های همسایه پیوند می خورد ، به طوری که در لایه الکترون خارجی آن ده الکترون (پنج جفت الکترون) وجود دارد. اما این نتیجه با ساختار الکترونی اتم نیتروژن مغایرت دارد ، زیرا لایه L خارجی آن فقط شامل چهار اوربیتال (یک s و سه اوربیتال p) است و نمی تواند بیش از هشت الکترون داشته باشد. بنابراین ، فرمول ساختاری داده شده را نمی توان صحیح دانست.

ساختار الکترونی اکسید نیتریک را در نظر بگیرید و الکترونهای اتمهای منفرد به طور متناوب با نقاط یا صلیب نشان داده می شوند. اتم اکسیژن که دارای دو الکترون جفت نشده است ، با پیوند اتم مرکزی دو پیوند کووالانسی تشکیل می دهد:

به دلیل باقی ماندن الکترون جفت نشده در اتم نیتروژن مرکزی ، دومی با اتم نیتروژن دوم پیوند کووالانسی تشکیل می دهد:

بنابراین ، لایه های الکترونی بیرونی اتم اکسیژن و اتم مرکزی نیتروژن پر می شوند: در اینجا پیکربندی های هشت الکترون پایدار شکل گرفته است. اما در لایه الکترون بیرونی بیرونی ترین اتم نیتروژن فقط شش الکترون وجود دارد. بنابراین این اتم می تواند پذیرنده یک جفت الکترون دیگر باشد. اتم نیتروژن مرکزی همسایه دارای یک جفت الکترون منفرد است و می تواند به عنوان اهدا کننده عمل کند.

این منجر به تشکیل پیوند کووالانسی دیگری بین اتمهای نیتروژن با استفاده از روش دهنده - پذیرنده می شود:

اکنون ، هر یک از سه اتم سازنده این مولکول دارای یک ساختار هشت الکترون پایدار از لایه خارجی است. اگر پیوند کووالانسی تشکیل شده توسط روش دهنده-پذیرنده ، طبق معمول ، با پیکان هدایت شده از اتم اهدا کننده به اتم گیرنده تعیین شود ، فرمول ساختاری اکسید نیتریک (I) را می توان به شرح زیر نشان داد:

بنابراین ، در اکسید نیتریک ، کووالانس اتم نیتروژن مرکزی چهار ، و یک شدید دو است.

مثالهای در نظر گرفته شده نشان می دهد که اتمها امکانهای مختلفی برای تشکیل پیوندهای کووالانسی دارند. دومی را می توان هم به هزینه الکترونهای جفت نشده یک اتم غیرتحریک شده ایجاد کرد و هم با هزینه الکترونهای جفت نشده ای که در نتیجه تحریک یک اتم ("جفت نشدن" جفت الکترون ها) ظاهر می شوند ، و سرانجام با استفاده از روش دهنده دهنده - پذیرنده ایجاد می شود. با این حال ، تعداد کل پیوندهای کووالانسی که یک اتم معین می تواند تشکیل دهد محدود است. این مقدار توسط تعداد کل اوربیتالهای ظرفیت ، یعنی آن اوربیتالها تعیین می شود ، به نظر می رسد استفاده از آنها برای تشکیل پیوندهای کووالانسی از نظر انرژی مطلوب باشد. محاسبات مکانیکی کوانتومی نشان می دهد که اوربیتال های s و p از لایه الکترون خارجی و مداری از لایه قبلی متعلق به چنین اوربیتال هایی هستند. در بعضی موارد ، همانطور که با مثالهای اتمهای کلر و گوگرد مشاهده کردیم ، از اوربیتالهای ظرفیت نیز می توان در اوربیتالهای لایه خارجی استفاده کرد.

اتمهای تمام عناصر دوره دوم در غیاب اوربیتالهای موجود در لایه قبلی دارای چهار اوربیتال در لایه الکترون خارجی هستند. در نتیجه ، اوربیتالهای ظرفیت این اتمها نمی توانند بیش از هشت الکترون را در خود جای دهند. این بدان معنی است که حداکثر هم افزایی عناصر دوره دوم چهار است.

از اتمهای عناصر دوره سوم و دوره های بعدی می توان برای تشکیل پیوندهای کووالانسی نه تنها s- و بلکه اورجینال نیز استفاده کرد. ترکیبات شناخته شده - عناصری که در آنها تشکیل پیوندهای کووالانسی شامل اوربیتالهای s و p از لایه الکترون خارجی و هر پنج اوربیتال لایه قبلی است. در چنین مواردی ، انسجام عنصر مربوطه به نه می رسد.

به توانایی اتم ها برای شرکت در تشکیل تعداد محدودی پیوند کووالانسی اشباع پیوند کووالانسی گفته می شود.

جریان الکتریکی در گازها.

تخلیه الکتریکی غیر خود پایدار.تجربه نشان می دهد که دو صفحه با بار مخالف ، که توسط یک لایه هوا جدا شده اند ، تخلیه نمی شوند.

معمولاً ماده ای در حالت گازی عایق است ، زیرا اتمها یا مولکولهایی که از آنها تشکیل شده است به همان تعداد بار الکتریکی منفی و مثبت دارند و به طور کلی خنثی هستند.

بیایید شعله کبریت یا چراغ روح را به فضای بین صفحات بیاوریم (شکل 164).

الکترومتر به سرعت شروع به تخلیه می کند. در نتیجه ، هوای تحت تأثیر شعله به یک رسانا تبدیل شد. هنگامی که شعله از فضای بین صفحات برداشته می شود ، تخلیه الکترومتر متوقف می شود. با تابش تابش صفحات با نور قوس الکتریکی ، می توان نتیجه مشابهی گرفت. این آزمایشات ثابت می کند که گاز می تواند به رسانای جریان الکتریکی تبدیل شود.

پدیده عبور جریان الكتریكی از طریق گاز ، كه فقط تحت شرایط برخی از تأثیرات خارجی مشاهده می شود ، تخلیه الكتریكی غیر خود پایدار نامیده می شود.

یونیزاسیون حرارتی.حرارت دادن گاز آن را به یک رسانای جریان الکتریکی تبدیل می کند ، زیرا برخی از اتم ها یا مولکول های گاز به یون های باردار تبدیل می شوند.

برای جدا شدن الکترون از یک اتم ، لازم است که در برابر نیروهای جذب کولن بین یک هسته با بار مثبت و یک الکترون منفی کار کنیم. فرآیند جدا شدن الکترون از یک اتم را یونیزاسیون یک اتم می نامند. حداقل انرژی که باید برای جدا شدن الکترون از یک اتم یا مولکول صرف شود ، انرژی اتصال نامیده می شود.

اگر انرژی جنبشی آنها بیش از انرژی اتصال الکترون باشد ، الکترون می تواند در صورت برخورد دو اتم از اتم جدا شود. انرژی جنبشی حرکت حرارتی اتم ها یا مولکول ها مستقیماً با دمای مطلق متناسب است ؛ بنابراین ، با افزایش دمای گاز ، تعداد برخورد اتم ها یا مولکول های همراه با یونیزاسیون افزایش می یابد.

به روند تشکیل الکترونهای آزاد و یونهای مثبت در نتیجه برخورد اتمها و مولکولهای گاز در دمای بالا ، یونیزاسیون حرارتی گفته می شود.

پلاسماگازی که در آن بخش قابل توجهی از اتم ها یا مولکول ها یونیزه می شوند ، پلاسما نامیده می شود. درجه یونیزاسیون حرارتی پلاسما به دما بستگی دارد. به عنوان مثال ، در دمای 10،000 K کمتر از 10٪ تعداد کل اتم های هیدروژن یونیزه می شود ؛ در دمای بالاتر از 20،000 K ، هیدروژن تقریباً به طور کامل یونیزه می شود.

الکترونها و یونهای پلاسما می توانند تحت تأثیر یک میدان الکتریکی حرکت کنند. بنابراین ، در دمای پایین گاز عایق است ، در دمای بالا به پلاسما تبدیل می شود و به رسانای جریان الکتریکی تبدیل می شود.

فتونیون سازیانرژی مورد نیاز برای جدا شدن الکترون از یک اتم یا مولکول می تواند توسط نور منتقل شود. یونیزاسیون اتم ها یا مولکول ها توسط نور ، فتونیون سازی نامیده می شود.

تخلیه خود برقی... با افزایش قدرت میدان الکتریکی تا یک مقدار مشخص مشخص ، بسته به ماهیت گاز و فشار آن ، یک جریان الکتریکی در گاز ایجاد می شود حتی بدون تأثیر یونیزرهای خارجی. پدیده عبور جریان الکتریکی از گاز ، مستقل از عمل یونیزرهای خارجی ، تخلیه الکتریکی مستقل نامیده می شود.

در هوا در فشار جو ، تخلیه الکتریکی خود پایدار تقریباً با مقاومت میدان الکتریکی اتفاق می افتد

مکانیسم اصلی یونیزاسیون گاز در هنگام تخلیه الکتریکی پایدار ، یونیزاسیون اتم ها و مولکول ها به دلیل تأثیرات الکترون است.

یونیزاسیون تأثیر الکترون.یونیزه شدن توسط تأثیر الکترون وقتی امکان پذیر می شود که الکترون ، در مسیر آزاد ، انرژی جنبشی به دست آورد که بیش از انرژی اتصال W الکترون با اتم است.

انرژی جنبشی Wc الکترون ، به دست آمده توسط یک میدان الکتریکی قدرت ، برابر است با کار نیروهای میدان الکتریکی:

جایی که من مسیر آزاد است.

از این رو ، شرایط تقریبی برای شروع یونیزاسیون توسط تأثیر الکترون شکل دارد

انرژی اتصال الکترون ها در اتم ها و مولکول ها معمولاً در ولتاژهای الکترون (eV) بیان می شود. 1 eV برابر با کاری است که میدان الکتریکی هنگام حرکت الکترون (یا ذره ای دیگر با بار اولیه) بین نقاط میدان انجام می شود ، ولتاژ بین آن 1 ولت است:

به عنوان مثال ، انرژی یونیزاسیون یک اتم هیدروژن 13.6 eV است.

مکانیزم خود تخلیه. توسعه تخلیه الکتریکی پایدار در یک گاز به شرح زیر انجام می شود. یک الکترون آزاد تحت تأثیر یک میدان الکتریکی شتاب می گیرد. اگر قدرت میدان الکتریکی به اندازه کافی زیاد باشد ، الکترون مسیر آزاد انرژی جنبشی را آنقدر افزایش می دهد که در اثر برخورد با مولکول ، آن را یونیزه می کند.

الکترون اول که باعث یونیزاسیون مولکول می شود و الکترون دوم آزاد شده در نتیجه یونیزاسیون ، تحت تأثیر یک میدان الکتریکی ، شتاب را در جهت از کاتد به آند بدست می آورد. در برخورد بعدی هر یک از آنها یک الکترون دیگر آزاد می کند و تعداد کل الکترونهای آزاد برابر با چهار الکترون می شود. سپس ، به همین ترتیب ، به 8 ، 16 ، 32 ، 64 و ... افزایش می یابد. تعداد الکترون های آزاد که از کاتد به آند در حال حرکت هستند مانند بهمن رشد می کند تا زمانی که به آند برسند (شکل 165).

یونهای مثبت تولید شده در گاز تحت تأثیر یک میدان الکتریکی از آند به کاتد حرکت می کنند. وقتی یون های مثبت به کاتد برخورد می کنند و تحت تأثیر نوری که در هنگام تخلیه ساطع می شود ، می توان الکترون های جدیدی از کاتد آزاد کرد. این الکترونها ، به نوبه خود ، توسط میدان الکتریکی تسریع می شوند و بهمنهای جدید یونی الکترون ایجاد می کنند ، بنابراین روند می تواند به طور مداوم ادامه یابد.

با توسعه تخلیه خود پایدار ، غلظت یونها در پلاسما افزایش می یابد و مقاومت الکتریکی شکاف تخلیه کاهش می یابد. قدرت جریان در مدار خود تخلیه معمولاً فقط توسط مقاومت داخلی منبع جریان و مقاومت الکتریکی سایر عناصر مدار تعیین می شود.

تخلیه جرقه رعد و برق.اگر منبع فعلی نتواند تخلیه الکتریکی خود پایدار را برای مدت طولانی حفظ کند ، در این صورت تخلیه خود پایدار رخ داده را جرقه جرقه ای می نامند. تخلیه جرقه در مدت كوتاهی پس از شروع تخلیه در نتیجه كاهش قابل توجه ولتاژ خاتمه می یابد. نمونه هایی از تخلیه جرقه ها جرقه هایی است که هنگام مسواک زدن موها ، جدا کردن ورق های کاغذ یا تخلیه خازن اتفاق می افتد.

رعد و برق مشاهده شده هنگام طوفان نیز بیانگر تخلیه الکتریکی مستقل است. قدرت جریان در کانال صاعقه به 10،000-20،000 A می رسد ، طول پالس جریان چندین ده میکرو ثانیه است. تخلیه الکتریکی مستقل بین ابر و رعد و برق پس از چندین بار صاعقه به خودی خود متوقف می شود ، زیرا بیشتر بارهای الکتریکی اضافی در ابر رعد و برق توسط جریان الکتریکی جریان یافته از کانال پلاسما از رعد و برق خنثی می شود (شکل 166).

با افزایش جریان در کانال صاعقه ، پلاسما تا دمای بیش از 10،000 K گرم می شود. تغییرات فشار در کانال پلاسما از رعد و برق با افزایش قدرت جریان و خاتمه تخلیه باعث ایجاد پدیده های صوتی به نام رعد و برق می شود.

تخلیه درخشان... با کاهش فشار گاز در شکاف تخلیه ، کانال تخلیه گسترده تر می شود و سپس کل لوله تخلیه به طور یکنواخت از پلاسمای درخشان پر می شود. به این نوع تخلیه الکتریکی پایدار در گازها ، تخلیه براق گفته می شود (شکل 167).

قوس الکتریکی.اگر قدرت جریان در تخلیه گاز خود پایدار بسیار زیاد باشد ، در این صورت تأثیر یونهای مثبت و الکترون ها باعث گرم شدن کاتد و آند می شود. الکترون ها از سطح کاتد در دمای بالا ساطع می شوند ، که این امر اطمینان از حفظ تخلیه خود پایدار در گاز را تضمین می کند. تخلیه الکتریکی پایدار و طولانی مدت در گازها که با انتشار ترمیونیک از کاتد حفظ می شود ، تخلیه قوس نامیده می شود (شکل 168).

تخلیه تاج.در میدان های الکتریکی بسیار ناهمگن تشکیل شده ، به عنوان مثال ، بین یک نوک و یک صفحه یا بین یک سیم و یک صفحه (خط برق) ، یک تخلیه جداگانه از یک نوع خاص ، به نام تخلیه تاج ، رخ می دهد. در تخلیه تاج ، یونیزاسیون برخورد الکترون فقط در نزدیکی یکی از الکترودها ، در منطقه ای با قدرت میدان الکتریکی بالا رخ می دهد.

کاربرد تخلیه های الکتریکی. تأثیرات الکترونهایی که توسط یک میدان الکتریکی تسریع می شوند ، نه تنها منجر به یونیزاسیون اتمها و مولکولهای گاز می شوند ، بلکه منجر به تحریک اتمها و مولکول ها می شوند که همراه با انتشار نور است. تابش نور پلاسمای تخلیه الکتریکی خود پایدار به طور گسترده ای در اقتصاد ملی و در زندگی روزمره استفاده می شود. اینها لامپهای فلورسنت و لامپهای تخلیه گاز برای روشنایی خیابان ، قوس الکتریکی در دستگاه پروجکشن سینما و لامپهای جیوه کوارتز هستند که در بیمارستانها و کلینیک ها استفاده می شوند.

دمای بالای پلاسمای تخلیه قوس آن را برای برش و جوشکاری مناسب می کند سازه های فلزی، برای ذوب فلزات. با کمک تخلیه جرقه ، قطعات ساخته شده از سخت ترین مواد پردازش می شوند.

تخلیه الکتریکی در گازها نیز یک پدیده نامطلوب است که باید در فناوری با آن مقابله کرد. به عنوان مثال ، تخلیه تاج از سیم های خطوط برق فشار قوی منجر به تلفات غیر ضروری برق می شود. افزایش این تلفات با افزایش ولتاژ محدودیتی را برای افزایش بیشتر ولتاژ در خط برق ایجاد می کند ، در حالی که به منظور کاهش تلفات انرژی برای گرم کردن سیم ها ، چنین افزایشی بسیار مطلوب است.

ترکیب مجدد

نوترکیبی عکس یونیزاسیون است. این شامل گرفتن یک الکترون آزاد توسط یون است. نوترکیبی منجر به کاهش بار یون یا تبدیل یون به اتم یا مولکول خنثی می شود. ترکیب مجدد الکترون و اتم خنثی (مولکول) نیز ممکن است منجر به تشکیل یون منفی شود و در موارد نادرتر ، ترکیب مجدد یون منفی با تشکیل یون منفی باردار دو یا سه برابر. به جای الکترون ، در بعضی موارد ، ذرات بنیادی دیگر ، به عنوان مثال ، مزون ها ، می توانند عمل کنند و مزواتوم یا مولکول های meso ایجاد کنند. در مراحل اولیه تکامل جهان ، یک واکنش ترکیبی هیدروژن اتفاق افتاد.

نوترکیبی فرآیند معکوس شکستن پیوند شیمیایی است. نوترکیبی به دلیل تقسیم الکترونهای جفت نشده متعلق به ذرات مختلف (اتمها ، رادیکالهای آزاد) با تشکیل یک پیوند کووالانسی معمولی همراه است.

نمونه های ترکیبی:

H + H → H2 + Q ؛

Cl + Cl → Cl2 + Q ؛

CH3 + CH3 → C2H6 + Q و غیره

الکترونهای جفت شده

اگر یک الکترون در مدار باشد ، آنرا فراخوانی می کنند جفت نشده و اگر دو نفر باشد - پس این الکترونهای جفت شده.

چهار عدد کوانتومی n ، l ، m ، m s کاملاً حالت انرژی الکترون را در یک اتم مشخص می کنند.

با توجه به ساختار پوسته الکترون از تعداد زیادی الکترون از عناصر مختلف ، لازم است سه نکته اصلی را در نظر بگیریم:

· اصل پائولی ،

اصل کمترین انرژی ،

قانون گوند.

مطابق با اصل پائولی یک اتم نمی تواند دو الکترون با مقادیر یکسان از هر چهار عدد کوانتومی داشته باشد.

اصل پاولی حداکثر تعداد الکترون ها را در یک مدار ، سطح و زیر سطح تعیین می کند. از آنجا که AO با سه عدد کوانتومی مشخص می شود n, من, متر، پس الکترونهای یک مداری معین فقط در تعداد کوانتوم چرخش می توانند متفاوت باشند اماس... اما عدد کوانتومی چرخشی اماسفقط می تواند دو مقدار + 1/2 و - 1/2 داشته باشد. در نتیجه ، در یک مداری بیش از دو الکترون با مقادیر مختلف تعداد کوانتومی چرخش وجود ندارد.

شکل: 4.6 حداکثر ظرفیت یک اوربیتال 2 الکترون است.

حداکثر تعداد الکترونها در سطح انرژی 2 است n 2 ، و در زیر سطح - به عنوان 2 (2 من + 1) حداکثر تعداد الکترونهای واقع در سطوح و زیر سطحهای مختلف در جدول آورده شده است. 4.1

جدول 4.1

حداکثر تعداد الکترونها در سطوح کوانتومی و زیر سطح

توالی پر کردن اوربیتال ها با الکترون مطابق با آن انجام می شود اصل کمترین انرژی .

طبق اصل کمترین انرژی ، الکترون ها به ترتیب انرژی را افزایش می دهند.

ترتیب پر شدن اوربیتال ها مشخص می شود قانون کلچکوفسکی: افزایش انرژی و بر این اساس ، پر شدن اوربیتالها به ترتیب افزایش مجموع اعداد کوانتومی اصلی و مداری (n + l) ، و برای یک مقدار برابر (n + l) - به ترتیب افزایش تعداد اصلی کوانتومی n اتفاق می افتد.

به عنوان مثال ، انرژی الکترون در زیر سطح 4s کمتر از 3 است د، از آنجا که در حالت اول جمع n + l \u003d 4 + 0 \u003d 4 (یادآوری کنید که برای sمقدار دو برابر عدد کوانتوم مداری من\u003d \u003d 0) ، و در دوم n + l \u003d 3 + 2 \u003d 5 ( د - زیر سطح ، من\u003d 2) بنابراین ، ابتدا زیر سطح 4 پر می شود sو سپس 3 د (شکل 4.8 را ببینید).

در زیر سطح 3 د (n = 3, من = 2) , 4r (n = 4, من \u003d 1) و 5 s (n = 5, من \u003d 0) مجموع مقادیر پ و من در صورت برابر بودن مقادیر مبالغ ، یکسان و برابر با 5 هستند n و منابتدا زیر سطح با حداقل مقدار پر می شود n، یعنی زیر سطح 3 د.

مطابق با قانون کلچکوفسکی ، انرژی اوربیتال های اتمی به ترتیب زیر افزایش می یابد:

1s < 2s < 2r < 3s < 3r < 4s < 3د < 4r < 5s < 4د < 5پ < 6s < 5د »

"4 f < 6پ < 7s….

بسته به اینکه کدام زیر سطح در اتم در آخرین چرخش پر شود ، تمام عناصر شیمیایی به تقسیم می شوند 4 خانواده های الکترونیکی : عناصر s- ، p- ، d- ، f.

4f

4 4d

3 4s

3پ

3s

1 2s

سطح زیر سطح

شکل: 4.8 انرژی اوربیتال های اتمی.

عناصری که آخرین اتمسفر سطح خارجی آن در اتمهای آنها پر شده است ، فراخوانی می شوند عناصر s ... دارند sظرفیت المانها الکترونهای سطح انرژی خارجی هستند.

دارند عناصر p آخرین سطح زیر سطح سطح خارجی است. الکترونهای ظرفیت آنها روی قرار دارد پ- و sزیر سطح سطح خارجی. دارند دآخرین عناصر پر می شوند د-از دو سطح قبل و خارج از سطح خارجی هستند s-الکترون های خارجی و د- الکترونهای سطح انرژی قبل از خارج.

دارند عناصر f آخرین پر شده f- سطح زیرین سطح انرژی سوم خارج.

ترتیب قرارگیری الکترونها در یک زیر سطح مشخص می شود قانون گوند:

در زیر سطح ، الکترونها به گونه ای قرار می گیرند که مجموع اعداد چرخشی کوانتومی آنها حداکثر مقدار مطلق داشته باشد.

به عبارت دیگر ، اوربیتالهای این زیر سطح ابتدا توسط یک الکترون با همان تعداد چرخش کوانتومی و سپس توسط الکترون دوم با مقدار مخالف پر می شوند.

به عنوان مثال ، اگر توزیع 3 الکترون در سه سلول کوانتومی ضروری باشد ، هر یک از آنها در یک سلول جداگانه قرار می گیرند ، یعنی یک مداری جداگانه را اشغال می کند:

∑اماس= ½ – ½ + ½ = ½.

به ترتیب توزیع الکترون ها بر روی سطح انرژی و زیر سطح در پوسته یک اتم ، پیکربندی الکترونیکی آن یا فرمول الکترونیکی گفته می شود. آرایش کردن پیکربندی الکترونیکی عدد سطح انرژی (عدد اصلی کوانتوم) توسط اعداد 1 ، 2 ، 3 ، 4 ... ، زیر سطح (عدد کوانتوم مداری) - با حروف تعیین می شوند s, پ, د, f... تعداد الکترونهای یک زیر سطح با یک عدد نشان داده می شود که در بالای نماد زیر سطح نوشته شده است.

پیکربندی الکترونیکی یک اتم را می توان به اصطلاح تصویر کرد فرمول الکترونیکی - گرافیکی... این نمودار قرار دادن الکترونها در سلولهای کوانتومی است که نمایشی گرافیکی از یک مداری اتمی است. هر سلول کوانتومی نمی تواند حاوی بیش از دو الکترون با مقادیر مختلف از تعداد کوانتوم چرخش باشد.

برای تهیه یک فرمول الکترونیکی یا الکترونیکی-گرافیکی برای هر عنصر ، باید بدانید:

1. عدد ترتیبی عنصر ، یعنی بار هسته آن و تعداد الکترونهای مربوطه در اتم.

2. تعداد دوره ، که تعداد سطوح انرژی اتم را تعیین می کند.

3. اعداد کوانتومی و رابطه بین آنها.

بنابراین ، به عنوان مثال ، یک اتم هیدروژن با شماره سریال 1 دارای 1 الکترون است. هیدروژن یکی از عناصر دوره اول است ، بنابراین تنها الکترون در اولین سطح انرژی قرار دارد sمداری با کمترین انرژی است. فرمول الکترونیکی اتم هیدروژن:

1 H 1 s 1 .

فرمول الکترونیکی و گرافیکی هیدروژن:

فرمول های الکترونیکی و الکترونی-گرافیکی اتم هلیوم:

2 نه 1 s 2

2 نه 1 s

منعکس کننده کامل بودن پوسته الکترونیکی است که ثبات آن را تعیین می کند. هلیوم یک گاز نجیب است که با مقاومت شیمیایی بالا (بی اثر بودن) مشخص می شود.

اتم لیتیوم 3 لی دارای 3 الکترون است ، این عنصری از دوره II است ، به این معنی که الکترونها در 2 سطح انرژی قرار دارند. دو الکترون پر می شود s - زیر سطح اولین انرژی و الکترون 3 در آن قرار دارد s - زیر سطح سطح انرژی دوم:

3 لی 1 s 2 2s 1

والنس من

اتم لیتیوم دارای یک الکترون واقع در 2 است sزیرسطحی ، کمتر از الکترونهای سطح انرژی اول به هسته متصل می شود ، بنابراین ، در واکنشهای شیمیایی یک اتم لیتیوم می تواند به راحتی این الکترون را اهدا کند و به یون Li + تبدیل شود ( و او - ذره دارای بار الکتریکی ) در این حالت ، یون لیتیوم پوسته کاملی پایدار به دست می آورد گاز نجیب هلیوم:

3 لی + 1 s 2 .

لازم به ذکر است که، تعداد الکترونهای جفت نشده (منفرد) را تعیین می کندظرفیت عنصر ، یعنی توانایی آن در ایجاد پیوندهای شیمیایی با عناصر دیگر.

بنابراین ، یک اتم لیتیوم دارای یک الکترون جفت نشده است ، که ظرفیت آن را برابر با یک تعیین می کند.

فرمول الکترونیکی اتم بریلیم:

4 Be 1s 2 2s 2 باشید.

فرمول الکترونی-گرافیکی اتم بریلیم:

2 ظرفیت به طور عمده است

حالت 0 است

بریلیم الکترون های زیر سطح 2 را راحت تر از بقیه از دست می دهد. s 2 ، تشکیل یون Be +2:

می توان خاطر نشان کرد که اتم هلیوم و یونهای لیتیوم 3 Li + و بریلیم 4 Be +2 ساختار الکترونیکی یکسانی دارند ، یعنی مشخص شده توسط ساختار ایزوالکترونیک

خانه » الکترودها » الکترون جفت نشده. ماهیت فرآیندهای یونیزاسیون و تحریک اتم ها فرآیند یونیزاسیون الکترون های جفت نشده