LICZBA ATOMOWA: REPREZENTACJA, KONFIGURACJA ELEKTRONÓW, PRZYKŁAD - FIZYCZNY - 2025

Liczba atomowa pierwiastka chemicznego wskazuje liczbę protonów zawartych w jądrze atomowym tego pierwiastka. W przypadku, gdy był to atom obojętny, liczba atomowa będzie się zgadzać z liczbą elektronów tego pierwiastka.

Jak wiadomo, jądro atomowe składa się z protonów i neutronów. Protony są naładowane dodatnio, a ich wartość pokrywa się z bezwzględną wartością ujemnego ładunku elektronu, która wynosi 1,6 x ^10-19 kulomba w jednostkach International System.

Rysunek 1. Schemat atomu helu (He). Liczba protonów to liczba atomowa. Liczba neutronów plus liczba protonów to liczba masowa. Źródło: Wikimedia Commons.

Ponieważ są to cząsteczki jądra atomowego, protony i neutrony nazywane są nukleonami. To właśnie te cząstki praktycznie określają masę atomu, ponieważ nukleony są około dwa tysiące razy bardziej masywne niż elektrony atomu. Z tego powodu liczba nukleonów w atomie nazywana jest liczbą masową.

Jednak to liczba atomowa określa powinowactwo chemiczne pierwiastków atomowych, ponieważ w atomach obojętnych liczba ta pokrywa się z liczbą elektronów.

Reprezentacja liczby atomowej

W układzie okresowym symbolowi X pierwiastka chemicznego towarzyszy po lewej stronie u dołu liczba Z, która reprezentuje liczbę atomową tego pierwiastka, natomiast w lewej górnej części symbolu chemicznego pierwiastka wskazana jest liczba masowa DO.

Poniższy rysunek przedstawia ten zapis:

Rysunek 2. Liczba atomowa Z pierwiastka X i liczba masowa A pierwiastka X, zgodnie z konwencją stosowaną w układzie okresowym. Źródło: Wikimedia Commons.

A następnie tabela 1 pokazuje kilka przykładów pierwiastków chemicznych z ich odpowiednią notacją oraz liczbami atomowymi i masowymi:

Tabela 1

Element	Notacja	Liczba atomowa Z	Numer masowy A
Wodór	1 1 H	jeden	jeden
Węgiel	12 6 C	6	12
Tlen	16 8 O	8	16
Uran	238 92 U	92	238

Liczba atomowa i kolejność pierwiastków w układzie okresowym

Układ okresowy pierwiastków chemicznych pozwala na sekwencyjne ułożenie pierwiastków w rosnącym porządku, zgodnie z wartością ich liczby atomowej.

Znanych jest co najmniej 118 z nich, począwszy od wodoru, aż do pierwiastka 118, którym jest oganeson - wcześniej nazywany ununoctium -, którego symbol chemiczny to Og, a liczba masowa to 294.

Pierwsze 10 pierwiastków chemicznych o rosnącym porządku w liczbie atomowej jest znacznie bardziej znanych. Na przykład mamy najbardziej znane:

1. Wodór, H.
2. Hel, On
3. Lit, Li
4. Beryl, Be
5. Bor, B.
6. Węgiel, C
7. Azot, N
8. Tlen, O
9. Fluor, F.
10. Neon, Ne

Rysunek 3. Uproszczony układ okresowy przedstawiający symbole pierwiastków chemicznych i ich liczbę atomową. Źródło: Pixabay.

Elektroniczna Konfiguracja

Liczba atomowa wskazuje liczbę protonów w jądrze atomowym pierwiastka chemicznego, a każdy proton, jak powiedzieliśmy, ma pierwiastkowy ładunek dodatni wynoszący 1602 x ^10-19 C.

Gdy atom jest obojętny, wówczas ilość elektronów z pierwiastkowego ujemny ładunek -1.602 x10 ^-19 C musi być równa liczbie atomowej. Tak więc, znając numeryczne położenie pierwiastka chemicznego w układzie okresowym, znana jest również jego liczba elektronów.

W atomie elektrony te zajmują obszary zwane orbitali, które zależą od energii i momentu pędu elektronu. Z kolei zarówno energia, jak i moment pędu elektronów w atomie są kwantowane. Oznacza to, że mogą przyjmować tylko niektóre dyskretne wartości.

Teraz orbitale są wypełnione elektronami o energii od niższej do wyższej, zgodnie z pewnymi regułami określającymi konfigurację elektroniczną.

W ten sposób liczba elektronów na najbardziej zewnętrznych orbitali lub poziomach atomu ustala wiązania, które może on tworzyć z innymi atomami, tworząc cząsteczki. Liczba ta zależy od konfiguracji elektronów i liczby atomowej.

Liczby kwantowe

Energię elektronu w atomie określa jego główna liczba kwantowa n, która może przyjmować wartości całkowite 1, 2, 3 …

Moment pędu elektronu w atomie jest określony przez wtórną liczbę kwantową l (litera ele), a jego wartości zależą od n.

Na przykład dla n = 2 wtórna liczba kwantowa przyjmuje wartości od 0 do n-1, czyli: 0 i 1. Podobnie, dla n = 1, który jest najniższym poziomem energii, drugorzędna liczba kwantowa l przyjmuje tylko wartość 0.

Drugorzędne liczby kwantowe 0, 1, 2, 3 są na przemian oznaczane literami s, p, d i f. Orbitale s są kuliste, a orbitale p są płatkowe.

Są jeszcze dwie liczby kwantowe:

• Magnetyczna liczba kwantowa ml, która przyjmuje wartości od -l do + l do zera.
• Spinowa liczba kwantowa s, która przyjmuje tylko wartości + ½ i -½ i jest charakterystyczna dla elektronu.

Wreszcie istnieje zasada wykluczenia Pauliego, która mówi, że dwa elektrony nie mogą mieć wszystkich czterech identycznych liczb kwantowych. W konsekwencji tej zasady orbital może mieć co najwyżej dwa elektrony o przeciwnym spinie.

Schemat konfiguracji elektronów

Diagram konfiguracji elektronów służy do poznania kolejności wypełniania elektronów od orbitali o najniższej energii do orbitali o najwyższej energii, gdy znana jest liczba atomowa pierwiastka chemicznego. Rysunek 4 przedstawia ten schemat:

Rysunek 4. Konfiguracja elektroniczna. Źródło: Wikimedia Commons.

Przedstawiona tam idea jest następująca: pierwsza liczba wskazuje główną liczbę kwantową, następnie litera oznacza drugorzędną liczbę kwantową, a na końcu liczba w indeksie górnym wskazuje maksymalną liczbę elektronów możliwą na tej orbicie.

Przykład

Elektroniczna konfiguracja węgla i krzemu

Jak wskazano powyżej, węgiel ma liczbę atomową 6, co oznacza, że ​​ma 6 elektronów, które są rozmieszczone w następujący sposób: 1s2 2s2 2p2 . Z kolei krzem ma liczbę atomową 14, a jego elektrony są rozłożone w inny sposób: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 .

Oba pierwiastki znajdują się w tej samej kolumnie układu okresowego, ponieważ chociaż mają różne liczby atomowe, mają tę samą konfigurację elektroniczną na najbardziej zewnętrznej orbicie.

Bibliografia

1. Connor, N. Co to jest Nucleon - struktura jądra atomowego - definicja. Odzyskane z: periodic-table.org.
2. Szczyt Ludów. Liczba atomowa: co to jest, jak jest reprezentowana. Odzyskany z: cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder. Co to jest okresowość chemiczna? Odzyskany z: lifeder.com
4. Wikipedia. Elektroniczna Konfiguracja. Odzyskany z: es.wikipedia.com
5. Wikipedia. Liczba atomowa. Odzyskany z: es.wikipedia.com