Ηλεκτρονιακή Δομή
Ενεργειακές Στιβάδες
Τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται τυχαία γύρω από τον πυρήνα, αλλά καταλαμβάνουν συγκεκριμένες ενεργειακές στιβάδες (ή φλοιούς).
Οι στιβάδες συμβολίζονται με τα γράμματα K, L, M, N... ή με τους αριθμούς n = 1, 2, 3, 4...
| Στιβάδα | n | Μέγιστος αριθμός e⁻ | Τύπος |
|---|---|---|---|
| K | 1 | 2 | 2×1² = 2 |
| L | 2 | 8 | 2×2² = 8 |
| M | 3 | 18 | 2×3² = 18 |
| N | 4 | 32 | 2×4² = 32 |
Κανόνες Ηλεκτρονιακής Κατανομής
Για να κατανείμουμε τα ηλεκτρόνια στις στιβάδες, ακολουθούμε τους εξής κανόνες:
- Κανόνας 1: Τα ηλεκτρόνια συμπληρώνουν πρώτα τις εσωτερικές στιβάδες (χαμηλότερη ενέργεια)
- Κανόνας 2: Κάθε στιβάδα έχει μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων (2n²)
- Κανόνας 3: Η εξωτερική στιβάδα δεν μπορεί να έχει περισσότερα από 8 ηλεκτρόνια
Ηλεκτρονιακές Δομές Στοιχείων
Η ηλεκτρονιακή δομή δείχνει πώς κατανέμονται τα ηλεκτρόνια στις στιβάδες.
| Στοιχείο | Ζ | K | L | M | N | Ηλεκτρονιακή Δομή |
|---|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1 | - | - | - | (1) |
| He | 2 | 2 | - | - | - | (2) |
| Li | 3 | 2 | 1 | - | - | (2,1) |
| C | 6 | 2 | 4 | - | - | (2,4) |
| N | 7 | 2 | 5 | - | - | (2,5) |
| O | 8 | 2 | 6 | - | - | (2,6) |
| Ne | 10 | 2 | 8 | - | - | (2,8) |
| Na | 11 | 2 | 8 | 1 | - | (2,8,1) |
| Mg | 12 | 2 | 8 | 2 | - | (2,8,2) |
| Al | 13 | 2 | 8 | 3 | - | (2,8,3) |
| Cl | 17 | 2 | 8 | 7 | - | (2,8,7) |
| Ar | 18 | 2 | 8 | 8 | - | (2,8,8) |
| K | 19 | 2 | 8 | 8 | 1 | (2,8,8,1) |
| Ca | 20 | 2 | 8 | 8 | 2 | (2,8,8,2) |
Ηλεκτρόνια Σθένους
Τα ηλεκτρόνια σθένους είναι τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. Αυτά καθορίζουν τις χημικές ιδιότητες του στοιχείου.
Παραδείγματα
Λύση
• Na (2,8,1): 1 ηλεκτρόνιο σθένους
• Mg (2,8,2): 2 ηλεκτρόνια σθένους
• O (2,6): 6 ηλεκτρόνια σθένους
• Cl (2,8,7): 7 ηλεκτρόνια σθένους
• Ne (2,8): 8 ηλεκτρόνια σθένους (ευγενές αέριο)
Ευγενή Αέρια - Σταθερή Δομή
Τα ευγενή αέρια (He, Ne, Ar, Kr, Xe) έχουν πλήρη εξωτερική στιβάδα (8 ηλεκτρόνια, εκτός του He που έχει 2). Γι' αυτό είναι χημικά αδρανή.
| Ευγενές Αέριο | Ζ | Ηλεκτρονιακή Δομή | e⁻ σθένους |
|---|---|---|---|
| He (Ήλιο) | 2 | (2) | 2 |
| Ne (Νέον) | 10 | (2,8) | 8 |
| Ar (Αργό) | 18 | (2,8,8) | 8 |
Κανόνας της οκτάδας: Τα στοιχεία τείνουν να αποκτήσουν την ηλεκτρονιακή δομή του πλησιέστερου ευγενούς αερίου (8 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα).
Σύνοψη
- Στιβάδες: K, L, M, N... ή n = 1, 2, 3, 4...
- Χωρητικότητα στιβάδας: 2n² ηλεκτρόνια
- Εξωτερική στιβάδα: Μέχρι 8 ηλεκτρόνια
- Ηλεκτρόνια σθένους: Τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας
- Ευγενή αέρια: Πλήρης εξωτερική στιβάδα → χημικά αδρανή
Ασκήσεις Εξάσκησης
Γράψτε την ηλεκτρονιακή δομή των: S (Ζ=16), P (Ζ=15), Si (Ζ=14)
Λύση
• S (16): K=2, L=8, M=6 → (2,8,6)
• P (15): K=2, L=8, M=5 → (2,8,5)
• Si (14): K=2, L=8, M=4 → (2,8,4)
Πόσα ηλεκτρόνια σθένους έχουν τα: K (Ζ=19), Br (Ζ=35), Ba (Ζ=56)?
Λύση
• K (2,8,8,1): 1 ηλεκτρόνιο σθένους
• Br (2,8,18,7): 7 ηλεκτρόνια σθένους
• Ba (2,8,18,18,8,2): 2 ηλεκτρόνια σθένους
Ποιος ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων στη στιβάδα Ν (n=4);
Λύση
Μέγιστος = 2n² = 2 × 4² = 2 × 16 = 32 ηλεκτρόνια
Ένα στοιχείο έχει ηλεκτρονιακή δομή (2,8,7). Ποιο είναι και πόσα ηλεκτρόνια σθένους έχει;
Λύση
• Συνολικά ηλεκτρόνια = 2+8+7 = 17 → Ζ = 17 → Χλώριο (Cl)
• Ηλεκτρόνια σθένους = 7