Электронные оболочки атома

Электроны в атоме притягиваются электрическими силами к протонам ядра. Это взаимодействие создает вокруг ядра потенциальную яму, для высвобождения которой требуется подвод внешней энергии к электронам. Чем ближе электрон к ядру, тем больше он притягивается и энергия, необходимая для его отделения от атома, увеличивается. Согласно квантовой механике электроны (как и все частицы) являются одновременно частицами и волнами . Каждый электрон можно описать математической функцией , определяющей вероятность нахождения электрона в определенной области. Для электрона в потенциальной яме эта функция является функцией стоячей волны и называется орбитальной. Набор орбиталей с одинаковым уровнем энергии называется электронной оболочкой , а все оболочки вместе - электронным облаком . Существует определенный небольшой набор стабильных орбиталей вокруг ядра, а все остальные, которые теоретически возможны, быстро распадутся на орбитали этого набора. Эти стабильные орбитали различаются по форме, а также по размеру и ориентации определяемой ими области


Формы пяти простейших орбиталей. Три 2p-орбитали идентичны по форме, различаются только их ориентацией в пространстве.
Каждой орбитали назначен уровень энергии . Электрон может перейти на более высокий энергетический уровень, поглотив фотон соответствующей энергии или получив эту энергию от столкновения с другим атомом или частицей. И наоборот, электрон с более высокого уровня может перейти на более низкий. Создаваемая таким образом избыточная энергия переносится излучаемым фотоном (это называется спонтанным излучением ) или забирается другим атомом (безызлучательный переход). Характерные значения этих энергий, представляющие собой разности энергий отдельных орбиталей, ответственны за наличие спектральных линий в линейных спектрах отдельных элементов.

Энергия, необходимая для отрыва или присоединения электрона - энергия связи электрона - намного меньше энергии связи нуклона. Чтобы отделить электрон в основном состоянии от ядра водорода, требуется около 13,6 эВ , в то время как для извлечения нуклона из ядра дейтерия требуется 2,23 миллиона эВ

Если в атоме одинаковое количество протонов и электронов, он электрически нейтрален. Атомы с избытком или недостатком электронов называются ионами . Электроны на наиболее удаленных от ядра орбиталях могут перемещаться к другим атомам или образовывать орбитали вокруг двух или более атомов одновременно. Таким образом, атомы образуют химические связи друг с другом, объединяясь в химические соединения Офіційний сайт про неймовірні подорожі по Світу.