Aatomi elektronkate

10. klass > Keemia > 1. Keemia alused

Kuna keemilistes protsessides aatomituum ei muutu, vaid nendes osalevad elektronid, siis seetõttu ongi elektronkatte ehitus keema seisukohalt väga oluline. Elektronid paiknevad ümber aatomituuma ruumiosades, mida nimetatakse orbitaalideks. Orbitaal on ruumiosa, kus elektroni leidumise tõenäosus on kõige suurem. Täpsuse huvides on mõistlik neid orbitaale nimetata aatomorbitaalideks kuna keemilistes ühendites tekivad teist liiki orbitaalid – molekulorbitaalid.  Aatomorbitaalide kuju sõltub sellest, millised elektronid neil paiknevad.

Aatomorbitaalide (s,p,d) kujud

Aatomorbitaalide (s,p,d) kujud

Elektronid paiknevad elektronkihtidel ning iga elektrokiht jaguneb omakorda veel alakihtideks. Alakihte tähistatakse tähtedega (s, p, d, f). Iga alakiht koosneb kindlast arvust orbitaalidest (vt tabel) ning igal orbitaalil saab maksimaalselt olla kaks elektronikaks erineva spinniga elektroni.

8

Igale elektronile aatomituumas vastab kindel energiatase. Mida lähemal tuumale on elektronid, seda madalamal energiatasemel (elektronkihil) nad paiknevad. Elektronid paigutuvad ümber aatomituuma põhimõttel, et kõigepealt täituvad madalama energiaga elektronkihid (alakihid) ning seejärel suurema energiaga kihid. Kõige madalama energiatasemega on 1s alakiht, siis tulevad teise elektronkihi alakihid ning kolmanda elektronkihi kaks esimest alakihti (2s, 2p,2s,3p). Järgmisel energiatasemel on 4s alakiht, mille energiatase on madalam kui 3d alakihil. Seega esimeste alakihtide energiatase kasvab järgmiselt

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p

Lihtne on meelde jätta alakihtide energiatasemete järjekorda järgmise tabeli abil.

9

Elektronide paigutust aatomis kajastatakse elektronvalemitega. Elektronvalem näitab ära, millistel elektronkihtidel elektronid paiknevad ning mitu elektroni igal elektronkihil on. Elektronide summa kõikidel alakihtidel peab olema võrdne tuumalaenguga, kuna elektronide arv ja prootonite arv aatomis on võrdne.

Näiteks kaltsiumi elektronvalem näeb välja järgmine

Ca +20|  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Ülaindeksid elektronvalemis näitavad seda, mitu elektroni antud alakihil on. Elektronide üldarv kaltsiumil on 2+2+6+2+6+2=20 elektroni. Alakihid täituvad põhimõttel, et esimesed alakihid täituvad täielikult ning viimane alakiht võib jääda osaliselt täidetuks. Näiteks väävli elektronvalem on järgmine

S +16 |  1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Viimane alakiht on väävlil osaliselt täidetud (maksimaalselt saaks p alakihil olla 6 elektroni), viimasel alakihil on ainult neli elektroni, kuna 3s alakihini on alakihtidel kokku 12 elektroni ning väävli aatomis tervikuna on 16 elektroni, siis jääbki viimasele 3p alakihile neli elektroni.

Elektronide paigutust aatomis saab kajastada ka ruutskeemidega. Ruutskeemil kujutatakse alakihte kastikestena, kus üks kastike tähistab ühte orbitaali ning elektrone neis kujutatakse nooltega. Kuna ühel orbitaalil on kaks erineva spinniga elektroni, siis joonistatakse ka nooled üks ülespoole ja teine allapoole (vt tabel).

10

Ruutskeemid annavad parema ülevaate elektronide paigutusest kui elektronvalem, kuna ruutskeemides on näha, kuidas elektronid alakihil paiknevad. Elektronid paigutuvad ühes alakihis põhimõttel, et kõigepealt läheb igale orbitaalile üks elektron ning seejärel alles teine elektron. Väävli aatomi ruutskeem näeb välja järgmine.

11

Väävli aatomi ruutskeemilt on ilusti näha, et väliskihil (3s ja 3p alakihid) on kaks elektronpaari, üks elektronpaar 3s alakihil ning teine 3p alakihil. Lisaks elektronpaaridele on väävli aatomis veel kaks paardumata elektroni 3p alakihil (kahel orbitaalil on ainult üks elektron).

 

VIDEOD:

Elektronkonfiguratsioon (ing)

youtube_video

Aatomorbitaalid (ing)

youtube_video

Elektronkonfiguratsioon (ing)

youtube_video

 

Näita lisainfot
Peida lisainfo