Основні поняття хімії
Розглянемо електронну конфігурацію атома четвертого періоду 19ДО. Перші 18 електронів заповнюють наступні орбитали: 1s22s22р63s23р6. Здавалося б, що дев'ятнадцятий електрон атома калію 19До повинний потрапити на подуровень Зd, якому відповідають п = 3 і l = 2. Однак насправді валентний електрон атома калію розташовується на орбитали 4s. Подальше заповнення оболонок після 18-го елемента відбувається не в такій послідовності, як у двох перших періодах. Електрони в атомах розташовуються відповідно до принципу Паули і правилом Гунда, але так, щоб їхня енергія була найменшою.
6. Принцип найменшої енергіїВ атомі кожен електрон розташовується так, щоб його енергія була мінімальною (що відповідає найбільшого його зв'язку з ядром).
Енергія електрона в основному визначається головним квантовим числом п і побічним квантовим числом l, тому спочатку заповнюються ті подуровни, для яких сума значень квантових чисел п и l є найменшої. Наприклад, енергія електрона на подуровне 4s менше, ніж на подуровне Зd, тому що в першому випадку n + l = 4 + 0 = 4,аво другому n + l = 3 + 2 = 5; на подуровне 5s (n + l = 5 + 0 = 5) енергія менше, ніж на 4d (n + l = 4 + 2 = 6); на 5р (n + l = 5 + 1 = 6) енергія менше, ніж на 4f (n + l = 4 + 3 = 7) і т.д.
В. М. Клечковский сформулював загальне положення, що говорить, що електрон займає в основному стані рівень не з мінімально можливим значенням n, а з найменшим значенням суми n + l.
У тому випадку, коли для двох подуровней суми значень n і l рівні, спочатку йде заповнення подуровня з меншим значенням n. Наприклад, на подуровнях Зd, 4р, 5s сума значень n і l дорівнює 5. У цьому випадку відбувається спочатку заповнення підрівнів з меншими значеннями n, тобто Зd-4р-5s і т.д.
Принцип найменшої енергії справедливий тільки для основних станів атомів. У збуджених станах електрони можуть знаходитися на будь-яких орбиталях атомів, якщо при цьому не порушується принцип Паули.
7. Хімічний елемент
Визначений вид атомів, що характеризується однаковим зарядом ядра, називається хімічним елементом.
Кожен елемент має своя назва і свій символ, наприклад елементи гелій Не, мідь Сu, фосфор Р и т. д. (див. періодичну таблицю).
Молекула. Наступної, більш складної після атома часткою може розглядатися молекула.
Молекула — це електронейтральная найменша сукупність атомів, що утворять визначену структуру за допомогою хімічних зв'язків. Молекула — це найменша частка даної речовини, що володіє його хімічними властивостями. Хімічні властивості молекули визначаються її сполукою і хімічною будівлею.
Хімічна формула. Найменування і символи елементів — хімічна абетка, що дозволяє описати сполуку будь-якої речовини хімічною формулою.
Речовина. Молекули можуть містити атоми тільки одного елемента, наприклад молекула кисню містить два атоми кисню й описується формулою ПРО2, молекула озону складається з трьох атомів кисню — ПРО3, молекула білого фосфору — з чотирьох атомів фосфору Р4, молекула брому — із двох атомів Br2 і т.д.; такі речовини називають простими речовинами.
Речовини, молекули яких складаються з атомів різних елементів, називають складними чи речовинами хімічними сполуками, наприклад оксид водню (вода) Н2ПРО, азотна кислота HNO3, глюкоза З6Н12ПРО6 і т.д.
Відповідно до сучасних представлень з молекул складаються речовини в газоподібному і пароподібному стані. У твердому стані з молекул складаються лишь речовини, кристалічні ґрати яких має молекулярну структуру. Наприклад, органічні речовини, неметали (за невеликим винятком), оксид вуглецю (IV), вода. Більшість же твердих неорганічних речовин не має молекулярної структури: їхні ґрати складається не з молекул, а з інших часток (іонів, атомів); вони існують у виді макротіл (кристал хлориду натрію, друза кварцу, шматок міді й ін.). Не мають молекулярної структури солі, оксиди металів, алмаз, кремній, метали.