L'estructura de les substàncies ha estat interessant per a la gent des que va sorgir l'oportunitat de no preocupar-se pel menjar i estudiar el món que ens envolta. Fenòmens com les sequeres, les inundacions, els llamps van espantar la humanitat. La ignorància de les seves explicacions va donar lloc a la creença en diversos déus malvats que requerien sacrificis. És per això que la gent va començar a estudiar els fenòmens naturals, esforçant-se per predir-los i aprofundir en l'estructura de les substàncies. Van estudiar l'estructura de l'àtom i van introduir els següents dos conceptes importants en química: nivell d'energia i subnivell.
Requisits previs per al descobriment de les substàncies químiques més petites
Els antics grecs van endevinar sobre les petites partícules que formen les substàncies. Van fer un descobriment estrany: els graons de marbre, que molta gent ha passat durant diverses dècades, han canviat de forma! Això va portar a la conclusió que el peu del passat s'emporta algun tros de pedra. Aquest fenomen dista molt de comprendre l'existència d'un nivell energètic en química, però precisament ambtot va començar. La ciència va començar a desenvolupar-se progressivament i a aprofundir en l'estructura dels elements químics i els seus compostos.
El començament de l'estudi de l'estructura de l'àtom
Atom es va descobrir a principis del segle XX mitjançant experiments amb electricitat. Es considerava elèctricament neutre, però tenia partícules constitutives positives i negatives. Els científics volien esbrinar la seva distribució dins de l'àtom. Es van proposar diversos models, un dels quals fins i tot portava el nom de "passa de panses". El físic britànic Ernest Rutherford va dur a terme un experiment que va demostrar que un nucli positiu es troba al centre de l'àtom i que la càrrega negativa es troba en els electrons petits que giren al seu voltant.
El descobriment del nivell d'energia a la química va suposar un gran avenç en l'estudi de l'estructura de les substàncies i els fenòmens.
Nivell d'energia
Durant l'estudi de les propietats dels productes químics, va resultar que cada element té els seus propis nivells. Per exemple, l'oxigen té un esquema d'estructura, mentre que el nitrogen en té un de completament diferent, encara que el nombre dels seus àtoms només difereix en un. Aleshores, què és un nivell d'energia? Es tracta de capes electròniques, formades per electrons, que es formen a causa de la diferent força de la seva atracció cap al nucli d'un àtom. Alguns estan més a prop, mentre que altres estan més lluny. És a dir, els electrons superiors "premen" els inferiors.
El nombre de nivells d'energia en química és igual al nombre del període de la taula periòdica de D. I. Mendeleiev. El nombre més gran d'electrons que es troben en un nivell d'energia donat ve determinat per la fórmula següent: 2n2, on n és el nombre de nivell. Així, no es poden localitzar més de dos electrons al primer nivell d'energia, no més de vuit al segon, divuit al tercer, etc.
Cada àtom té el nivell més allunyat del seu nucli. És l'extrem, o l'últim, i s'anomena nivell d'energia exterior. El nombre d'electrons dels elements dels subgrups principals és igual al nombre del grup.
Per construir un diagrama d'un àtom i els seus nivells d'energia en química, heu de seguir aquest pla:
- determina el nombre de tots els electrons d'un àtom d'un element determinat, que és igual al seu número de sèrie;
- determina el nombre de nivells d'energia segons el número de període;
- determina el nombre d'electrons a cada nivell d'energia.
Vegeu a continuació exemples de nivells d'energia d'alguns elements.
Subnivells energètics
En els àtoms, a més dels nivells d'energia, també hi ha subnivells. A cada nivell, depenent del nombre d'electrons que hi ha, s'omplen determinats subnivells. A partir de com s'omple el subnivell, es distingeixen quatre tipus d'elements:
- S-elements. S'omplen els subnivells s, que no poden contenir més de dos electrons. Aquests inclouen els dos primers elements de cada període;
- P-elements. En aquests elements, no hi pot haver més de sis electrons situats al subnivell p;
- D-elements. Aquests inclouen elements de grans períodes (dècades) situats entre s- ielements p;
- F-elements. L'ompliment del subnivell f es produeix en actínids i lantànids situats en els períodes sisè i setè.
