Az atom felépítése 2. - Az elektronburok szerkezete

szeptember 02, 2022

Az atom felépítése 2. - Az elektronburok szerkezete

Ebben a videóban az elektronfelhő kiépülésének szabályait tárgyaljuk át. Már egy korábbi videóban szó volt arról, hogy az atom pozitív atommagból (melyet pozitív protonok és semleges neutronok alkotnak) és negatív töltésű elektronfelhőből, vagy más néven elektronburokból áll.

Az elektronok nem akárhol tartózkodhatnak az elektronfelhőn belül. Elektronhéjakon, azon belül elektron-alhéjakon keringenek, melyeket atompályák alkotnak.

Az elektronburok szerkezete héjas szerkezetű. Az atommaghoz legközelebb lévő héj az 1-es vagy K-héj, ettől távolabb a 2-es, majd 3-as, 4-es, 5-ös... héj helyezkedik el, de K,L,M,N,O... héjnak is szokták nevezni őket. Az elektronhéjak alhéjakra tagolódnak. Az 1-es héj 1 (s) a 2-es héj 2 (s,p), a 3-as héj 3 (s, p, d), a 4. héj 4 (s, p, d, f) alhéjra tagolódik. Ezeket atompályák alkotják. Az s-alhéjat s, a p-t p, a d-alhéjat d, az f-alhéjat f-pályák alkotják.

Mit is jelent ez, hogyan képzelhetjük el?

Az s-pályák gömb alakúak, azaz szférikusak. (spheric = gömbölyű angol nyelven, de használjuk ezt a magyar nyelvben is, pl "atmoszféra") körül ölelik az atommagot. Az s alhéjat mindig egy s-pálya alkotja. Ezt egy négyzettel szoktuk jelölni. Minden atompályán két elektron fér el. Ez a két elektron abban különbözik egymástól, hogy a tengelyük körül eltérő irányba forognak. Azaz eltér a spinjük. (Szerintem ezt is könnyű megjegyezni, gondolj a spinning kerékpárra - azt is pörgetni kell.) Ezért az s-pálya négyzetébe egy lefele és egy felfele mutató nyilat rajzolunk (vagy fél nyilat) - ez jelzi az ellentétes spint, pördületet. Tehát az elektronok nem csak keringenek az atommag körül, hanem forognak is saját tengelyük körül - egy atompályán belül ellentétes spinnel.

A p-pályák piskóta alakúak (a babapiskótára gondolj), és 3 van belőlük a p-alhéjakon. A tér három (x, y, z) irányába mutatnak. 3 egymás mellé rajzolt négyzettel jelöljük, és mivel minden pályán 2 elektron fér el, de p-pályából 3 van, itt 6 elektron fér el.

A d-pályák dupla piskóta alakúak. Öt darab d-pálya lehet a d-alhéjon, így a d-alhéjon maximálisan 10 elektron tartózkodhat.

Az f-pályák alakja már nagyon bonyolult. Fogalmazhatnék úgy is, hogy a "franc se tudja milyen". Én biztosa nem. Könnyű kitalálni, ha az s-alhéj 1 db s, a p-alhéj 3 db p, a d-alhéj 5 db d-pályából áll, akkor az f-alhéj 7 pályából áll össze. Ezen 7 x 2 azaz 14 db elektron fér el.

A videóban átbeszéljük azt is, hogyan épül fel egy neon atom elektronhéja. A neon a 10. helyet foglalja el a periódusos rendszerben. Azaz 10-es a rendszáma, tehát 10 protonja (általában 10 neutronja is) van. Mivel az atom semleges, a 10 pozitív töltésű protont az atommagban 10 negatív töltésű elektron semlegesíti, melyek az elektronfelhőben keringenek. Elektronjai megpróbálnak a maghoz legközelebb lévő pályákra beépülni. 2 elektron az 1. héj s-alhéjára (s-pályájára) épül, azonban itt több hely nincs. A maradék elektronok kénytelenek a 2. héjon helyet foglalni. Itt először a 2 s, majd a 2 p-pályák telnek meg. A 2 s-pályára 2, míg a 2 p-pályákra 3x2, azaz 6 elektron fér. Az elektronok egyesével épülnek be a p-pályákra. Csak ha már nincs üres pálya, akkor kezdik megtölteni a félig betöltött pályákat, és párosodni a páratlan elektronokkal.