Электроны в атоме заполняют сначала самые низкие орбиты, а затем более высокие.
Атом водорода устроен достаточно просто: один электрон вращается по орбите вокруг ядра, состоящего из одного протона. Принцип Aufbau (от немецкого Aufbau — «строительство, сборка») помогает нам понять, как изменяется атомная структура при переходе от простейшего атома водорода к все более сложным атомам. Он исходит из двух предпосылок — из квантовой механики, которая объясняет, как функционируют электронные оболочки, расположенные вокруг ядра, и из принципа запрета Паули, согласно которому два электрона не могут находиться в одном состоянии. Из этого следует, что количество электронов, которые могут располагаться на одной электронной оболочке атома, ограничено .
Принцип Aufbau работает примерно так: представим, что мы создаем атомные структуры — начиная с водорода мы раз за разом добавляем к ядру по одному протону (и соответствующее количество нейтронов), получая атомы большего размера. Каждый раз, когда мы добавляем к ядру положительно заряженный протон, необходимо добавить и дополнительный электрон. По мере перехода от маленьких атомов к большим свободные места на электронной орбитали заполняются, и мы вынуждены помещать очередной электрон на первую позицию в следующей доступной орбитали (см. Атом Бора). Что-то похожее мы наблюдаем, когда каменщик, строя стену, кирпич за кирпичом выкладывает один ряд и начинает следующий.
Принцип Aufbau непосредственно вытекает из принципа запрета Паули, согласно которому два электрона в атоме не могут находиться в одинаковом состоянии, — хотя эта связь не всегда была очевидна. То есть электроны на атомных орбиталях чем-то напоминают автомобили на парковке — если место уже занято, надо найти себе другое, свободное, место. Точно так же, когда мы строим сложный атом, если места на низших орбитах уже заняты, электроны могут занять место только на более высокой орбите.
Чтобы понять, как работает принцип Aufbau, необходимо знать еще одну вещь — что электроны обладают спином. Представьте, что электроны вращаются вокруг своей оси так же, как Земля вращается вокруг оси, проходящей через ее полюса. При этом электроны часто образуют пары — один вращается по часовой стрелке, другой против.
На следующем уровне сложности после атома водорода находится атом гелия, который в нормальном состоянии имеет в ядре два протона и два нейтрона. Этот второй электрон, который нам нужно добавить, чтобы получить атом гелия, мы можем поместить на ту же орбиталь, что и первый — для этого нам просто нужно придать ему противоположный спин; при этом два электрона будут спарены. Итак, в соответствии с принципом Aufbau, оба электрона в атоме гелия находятся на низшей доступной орбитали, но имеют противоположные спины. Это утверждение было подтверждено экспериментально.
Следующий элемент, литий, имеет в своем ядре три протона (и обычно четыре нейтрона), значит, в его атом должно быть три электрона. Однако низшая электронная оболочка уже заполнена, поэтому дополнительный электрон должен занять место на один уровень выше. У бериллия (четыре протона) дополнительный электрон будет спарен с третьим электроном, — тем самым, который участвовал в образовании лития.
Так мы можем продолжать заполнять вторую оболочку, где есть место для четырех пар электронов. (Элемент с десятью электронами, двумя на низшем уровне и восемью на следующем уровне, — неон.) Теперь можно перейти на третий электронный уровень. Атом с одним электроном на этом уровне — натрий, а когда уровень заполнится, мы получим атом аргона. После этого, в соответствии с положениями квантовой механики, орбитали становятся несколько сложнее — на третьей оболочке, например, могут располагаться девять пар электронов, а на четвертой и на высших уровнях еще больше. Тем не менее выполняется все тот же основной принцип. На каждой оболочке есть место только для определенного количества электронных пар, и как только уровень заполняется, принцип Aufbau говорит нам, что надо передвигаться на следующий.
Принцип Aufbau также объясняет регулярность химических свойств элементов, открытую Дмитрием Менделеевым и упорядоченную им в его периодической системе.
Другие работы по теме:
Принципы казначейского исполнения бюджета
1. Принцип исполнения бюджета через органы федерального казначейства означает, что регистрация поступлений, регулирование объемов и сроков принятия бюджетных обязательств, совершение разрешительной подписи на право осуществления расходов в рамках выделенных лимитов бюджетных обязательств, осуществление платежей от имени бюджетополучателей возлагается на центральные и территориальные ОФК.
«Бритва Оккама»
Методологический принцип, сформулированный средневековым англ. философом и логиком У. Оккамом и требующий устранения из науки всех понятий, не являющихся интуитивно очевидными и не поддающихся проверке в опыте.
Формы и методы научного познания
Познавательная деятельность человека в философии изучается гносеологией. Термин “гносеология” происходит от греческих слов “qnosis” - знание и “loqos”- понятие, учение и означает “понятие о знании”, “учение о знании”. Как одна из дисциплин, изучающая познавательную деятельность человека, она имеет свою специфику.
Принципы обучения
Принцип научности. Принцип системности. Принцип доступности. Принцип прочности обучения.
Принципы психологии
Работа по психологии. Балеева Анита, ГМУ-52 Принцип детерминизма (от лат. determino — определяю) состоит в том, что объяснение какого-либо феномена или события строится на раскрытии его причинно-следственных связей с другими феноменами или событиями и анализе закономерного взаимодействия эмпирически установленных факторов, обуславливающих его возникновение.
Литературный герой ВЕРТЕР
Вертер нем. Werther герой романа И. В. Гете Страдания молодого. Вертера Современники писателя считали что в образе В. он изобразил самого себя в период жизни в городе. Вецларе когда им овладело любовное увлечение невестой alignjustifyвертер нем Werther герой романа.
Принципы организации производственного процесса
В целях рациональной организации производственного процесса необходимо соблюдение ряда принципов, т.е. тех исходных положений, на основе которых осуществляются построение, функционирование и развитие производства.
Функция планирования
Планирование - это систематическая подготовка принятия решений о целях, средствах и действиях путем целенаправленной сравнительной оценки различных альтернативных действий в ожидаемых условиях.
Основные направления организации труда и их содержание
Разработка и внедрение рациональных форм разделения и кооперации труда работников с учетом роста их профессионального уровня. Создание системы организации нормирования труда на предприятии. Соответствие нормы труда конечным результатам производства.
Основы теории относительности
Важнейшими постулатами классической механики, основы которой были заложены Галилеем и Ньютоном, являются принцип изотропности и однородности пространства и времени, три закона Ньютона, а также закон сложения скоростей Галилея.
Музеус, Иоганн Карл Август
Введение 1 Биография и творческий путь 1.1 Молодые годы 1.2 Веймар 2 Литературная деятельность 2.1 Грандисон второй 2.2 Физиогномические странствия
Публий Теренций Афр
Пьесы Теренция отличаются от пьес Плавта тем, что в них почти нет карнавального веселья Сатурналий, сквернословия или поношения, римской энергичности и напора. Теренций варьирует общечеловеческие и вечные гуманистические идеи Менандра.
Метод наложения
Принцип наложения. Основным свойством линейной электрической цепи является принцип наложения (принцип суперпозиции): реакция линейной электрической цепи на совокупность воздействий равна сумме реакций, вызываемых в той же цепи каждым из воздействий в отдельности. На этом принципе основан метод расчёта сложных цепей – метод наложения.
Цифровые компараторы
Принцип действия цифрового компаратора. Фиксация входного напряжения на уровнях, совместимых с логическими уровнями транзисторно-логических микросхем. Схема компаратора на операционном усилителе. Структура логического элемента одноразрядного компаратора.
Безъядерная Новая Зеландия
Безъя́дерная Но́вая Зела́ндия (англ. Nuclear-free New Zealand) — принцип внутренней и внешней политики Новой Зеландии, накладывающий полный запрет на использование ядерной энергии в стране, а равно запрет на постоянное или временное присутствие в стране ядерного оружия и ядерных энергетических установок.
Liberum veto
«Свободное вето» (лат. Liberum veto) — принцип парламентского устройства в Речи Посполитой, который позволял любому депутату сейма прекратить обсуждение вопроса в сейме и работу сейма вообще, выступив против.
Красные тори
Кра́сный то́ри (англ. Red Tory) в канадской политике — сторонник консерваторов, разделяющий также прогрессивные экономические (или социальные) идеи и поддерживающий принцип государства-покровителя.
Контркультура 2
Введение 1 Возникновение 2 Принцип образования контркультуры Список литературы Введение Контркульту́ра — специфический вид субкультуры. С точки зрения культурологии, контркультура — это течение, которое отрицает ценности доминирующей культуры.
Марксистско-ленинская философия
Марксистско-ленинская философия (МЛФ) — философское учение, развившее и последовательно проводящее материалистический принцип в понимании объективного мира и мышления, дополнив его диалектическим воззрением. Построившее, по словам В. Ленина[1], диалектическую логику как «учение не о внешних формах мышления, а о законах развития „всех материальных, природных и духовных вещей“, то есть развития всего конкретного содержания мира и познания его, то есть итог, сумма, вывод истории познания мира».
Декларация Бальфура 1926 года
Деклара́ция Ба́льфура 1926 го́да (англ. Balfour Declaration of 1926) — заключительный отчёт конференции стран Британской империи, состоявшейся в 1926 году. Документ получил своё название по имени лорда Артура Бальфура, первого графа Бальфурского.
Принцип действия мыши
Принцип действия Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно — на участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения.
Aufbau der Gerichtsbarkeit
Fьr die Bestimmung der Zustandigkeit der Gerichte ist von den grundlegenden Begriffen der „bьrgerlichen" und „цffentlich-rechtlichen" Streitigkeit auszugeben. Erstere erцffnet, vergrцbend gesehen, den Rechtsweg zu den ordentlichen Gerichten oder den Arbeitsgerichten, letztere zu den Verwaltungsgerichten, Finanzgerichten oder Sozialgerichten.
Основные принципы международной политики 2
Работа студентки Группа 7-6-2 Реферат по теме “Основные принципы международной политики” Принципы международного права выполняют две функции: способствуют стабилизации международных отношений, ограничивая их определенными нормативными рамками, и закрепляют все новое, что появляется в практике международных отношений, и таким образом способствуют их развитию,