Semua formula atom elektronik jadual berkala. Formula elektronik atom dan gambar rajah

Mari kita lihat bagaimana atom dibina. Perlu diingat bahawa kami akan bercakap secara eksklusif mengenai model. Dalam amalan, atom adalah struktur yang lebih kompleks. Tetapi terima kasih kepada perkembangan moden, kami dapat menerangkan dan juga berjaya meramalkan sifat (walaupun tidak semua). Jadi apakah struktur atom? Ia diperbuat daripada apa?

Model planet atom

Ia pertama kali dicadangkan oleh ahli fizik Denmark N. Bohr pada tahun 1913. Ini adalah teori pertama struktur atom berdasarkan fakta saintifik. Di samping itu, ia meletakkan asas untuk istilah tematik moden. Di dalamnya, zarah elektron menghasilkan pergerakan putaran mengelilingi atom mengikut prinsip yang sama seperti planet mengelilingi Matahari. Bohr mencadangkan bahawa mereka boleh wujud secara eksklusif dalam orbit yang terletak pada jarak yang ditentukan dengan ketat dari nukleus. Para saintis tidak dapat menjelaskan mengapa ini berlaku, dari sudut saintifik, tetapi model sedemikian telah disahkan oleh banyak eksperimen. Nombor integer digunakan untuk menetapkan orbit, bermula dengan satu, yang bernombor paling hampir dengan nukleus. Semua orbit ini juga dipanggil tahap. Atom hidrogen hanya mempunyai satu tahap, di mana satu elektron berputar. Tetapi atom kompleks juga mempunyai tahap. Mereka dibahagikan kepada komponen yang menggabungkan elektron dengan potensi tenaga yang serupa. Jadi, yang kedua sudah mempunyai dua subperingkat - 2s dan 2p. Yang ketiga sudah mempunyai tiga - 3s, 3p dan 3d. Dan sebagainya. Pertama, subperingkat yang lebih dekat dengan teras adalah "berpenduduk", dan kemudian yang jauh. Setiap daripada mereka hanya boleh memegang bilangan elektron tertentu. Tetapi ini bukan penamat. Setiap sublevel dibahagikan kepada orbital. Mari kita buat perbandingan dengan kehidupan biasa. Awan elektron atom adalah setanding dengan bandar. Tahap adalah jalan-jalan. Subperingkat - sebuah rumah persendirian atau apartmen. Orbital - bilik. Setiap daripada mereka "hidup" satu atau dua elektron. Mereka semua mempunyai alamat tertentu. Ini adalah gambar rajah pertama struktur atom. Dan akhirnya, mengenai alamat elektron: mereka ditentukan oleh set nombor yang dipanggil "kuantum".

Model gelombang atom

Tetapi dari masa ke masa, model planet telah disemak semula. Teori kedua tentang struktur atom telah dicadangkan. Ia lebih maju dan membolehkan anda menerangkan hasil eksperimen praktikal. Yang pertama digantikan oleh model gelombang atom, yang dicadangkan oleh E. Schrödinger. Kemudian ia telah ditetapkan bahawa elektron boleh menampakkan dirinya bukan sahaja sebagai zarah, tetapi juga sebagai gelombang. Apakah yang dilakukan oleh Schrödinger? Dia menggunakan persamaan yang menerangkan gerakan gelombang dalam Oleh itu, seseorang tidak boleh mencari trajektori elektron dalam atom, tetapi kebarangkalian pengesanannya pada titik tertentu. Apa yang menyatukan kedua-dua teori ialah zarah asas terletak pada tahap, subperingkat dan orbital tertentu. Di sinilah persamaan antara model berakhir. Izinkan saya memberi anda satu contoh: dalam teori gelombang, orbit ialah kawasan di mana elektron boleh ditemui dengan kebarangkalian 95%. Selebihnya ruang menyumbang 5%. Tetapi pada akhirnya ternyata ciri-ciri struktur atom digambarkan menggunakan model gelombang, walaupun pada hakikatnya istilah yang digunakan adalah biasa.

Konsep kebarangkalian dalam kes ini

Mengapakah istilah ini digunakan? Heisenberg merumuskan prinsip ketidakpastian pada tahun 1927, yang kini digunakan untuk menggambarkan pergerakan zarah mikro. Ia berdasarkan perbezaan asas mereka daripada badan fizikal biasa. Apa itu? Mekanik klasik mengandaikan bahawa seseorang boleh memerhati fenomena tanpa mempengaruhinya (pemerhatian benda angkasa). Berdasarkan data yang diperoleh, adalah mungkin untuk mengira di mana objek akan berada pada satu masa tertentu. Tetapi dalam mikrokosmos perkara semestinya berbeza. Jadi, sebagai contoh, kini tidak mungkin untuk memerhati elektron tanpa mempengaruhinya kerana fakta bahawa tenaga alat dan zarah tidak dapat dibandingkan. Ini menyebabkan lokasinya berubah zarah asas, keadaan, arah, kelajuan pergerakan dan parameter lain. Dan tidak masuk akal untuk bercakap tentang ciri-ciri yang tepat. Prinsip ketidakpastian itu sendiri memberitahu kita bahawa adalah mustahil untuk mengira trajektori tepat elektron di sekeliling nukleus. Anda hanya boleh menunjukkan kebarangkalian mencari zarah di kawasan ruang tertentu. Ini adalah keanehan struktur atom unsur kimia. Tetapi ini harus diambil kira secara eksklusif oleh saintis dalam eksperimen praktikal.

Komposisi atom

Tetapi mari kita menumpukan perhatian kepada keseluruhan subjek. Jadi, sebagai tambahan kepada kulit elektron yang dianggap baik, komponen kedua atom ialah nukleus. Ia terdiri daripada proton bercas positif dan neutron neutral. Kita semua biasa dengan jadual berkala. Bilangan setiap unsur sepadan dengan bilangan proton yang terkandung di dalamnya. Bilangan neutron adalah sama dengan perbezaan antara jisim atom dan bilangan protonnya. Mungkin terdapat penyelewengan dari peraturan ini. Kemudian mereka mengatakan bahawa isotop unsur itu ada. Struktur atom adalah sedemikian rupa sehingga ia "dikelilingi" oleh kulit elektron. selalunya sama dengan bilangan proton. Jisim yang terakhir adalah kira-kira 1840 kali lebih besar daripada yang pertama, dan kira-kira sama dengan berat neutron. Jejari nukleus adalah kira-kira 1/200,000 diameter atom. Ia sendiri mempunyai bentuk sfera. Ini, secara umum, adalah struktur atom unsur kimia. Walaupun terdapat perbezaan dalam jisim dan sifat, mereka kelihatan lebih kurang sama.

Orbit

Apabila bercakap tentang gambar rajah struktur atom, seseorang tidak boleh berdiam diri mengenainya. Jadi, terdapat jenis ini:

1. s. Mereka mempunyai bentuk sfera.
2. hlm. Ia kelihatan seperti angka lapan tiga dimensi atau gelendong.
3. d dan f. Mereka mempunyai bentuk yang kompleks yang sukar untuk digambarkan dalam bahasa formal.

Satu elektron bagi setiap jenis boleh didapati dengan kebarangkalian 95% dalam orbital yang sepadan. Maklumat yang disampaikan mesti dilayan dengan tenang, kerana ia agak abstrak model matematik, bukannya realiti fizikal keadaan. Tetapi dengan semua ini, ia mempunyai kuasa ramalan yang baik mengenai sifat kimia atom dan juga molekul. Lebih jauh tahap terletak dari nukleus, lebih banyak elektron boleh diletakkan di atasnya. Oleh itu, bilangan orbital boleh dikira menggunakan formula khas: x 2. Di sini x sama dengan bilangan tahap. Dan kerana sehingga dua elektron boleh diletakkan dalam orbital, akhirnya formula untuk carian berangka mereka akan kelihatan seperti ini: 2x 2.

Orbit: data teknikal

Jika kita bercakap tentang struktur atom fluorin, ia akan mempunyai tiga orbital. Mereka semua akan diisi. Tenaga orbital dalam satu sublevel adalah sama. Untuk menetapkannya, tambahkan nombor lapisan: 2s, 4p, 6d. Mari kita kembali kepada perbualan tentang struktur atom fluorin. Ia akan mempunyai dua s- dan satu p-subperingkat. Ia mempunyai sembilan proton dan bilangan elektron yang sama. Satu peringkat s pertama. Itu dua elektron. Kemudian tahap s kedua. Dua elektron lagi. Dan 5 mengisi tahap-p. Ini adalah strukturnya. Selepas membaca subtajuk berikut, anda boleh melakukan langkah-langkah yang perlu sendiri dan pastikan perkara ini. Jika kita bercakap tentang fluorin yang mana juga, perlu diperhatikan bahawa mereka, walaupun dalam kumpulan yang sama, sama sekali berbeza dalam ciri-ciri mereka. Oleh itu, takat didihnya berjulat dari -188 hingga 309 darjah Celsius. Jadi mengapa mereka bersatu? Semua terima kasih sifat kimia. Semua halogen, dan fluorin pada tahap yang paling besar, mempunyai keupayaan pengoksidaan tertinggi. Mereka bertindak balas dengan logam dan boleh menyala secara spontan pada suhu bilik tanpa sebarang masalah.

Bagaimanakah orbit diisi?

Dengan peraturan dan prinsip apakah elektron disusun? Kami mencadangkan agar anda membiasakan diri dengan tiga yang utama, kata-kata yang telah dipermudahkan untuk pemahaman yang lebih baik:

1. Prinsip tenaga paling sedikit. Elektron cenderung untuk mengisi orbital mengikut urutan peningkatan tenaga.
2. prinsip Pauli. Satu orbital tidak boleh mengandungi lebih daripada dua elektron.
3. Peraturan Hund. Dalam satu subperingkat, elektron mula-mula mengisi orbital kosong, dan hanya kemudian membentuk pasangan.

Struktur atom akan membantu dalam mengisinya dan dalam kes ini ia akan menjadi lebih mudah difahami dari segi imej. Oleh itu, apabila bekerja secara praktikal dengan pembinaan gambar rajah litar, adalah perlu untuk menyimpannya di tangan.

Contoh

Untuk meringkaskan semua yang telah diperkatakan dalam rangka artikel, anda boleh membuat sampel bagaimana elektron atom diedarkan di antara tahap, subperingkat dan orbitalnya (iaitu, konfigurasi tahap). Ia boleh digambarkan sebagai formula, rajah tenaga, atau rajah lapisan. Terdapat ilustrasi yang sangat baik di sini, yang, apabila diperiksa dengan teliti, membantu memahami struktur atom. Jadi, tahap pertama diisi terlebih dahulu. Ia hanya mempunyai satu sublevel, di mana hanya terdapat satu orbital. Semua peringkat diisi secara berurutan, bermula dengan yang terkecil. Pertama, dalam satu subperingkat, satu elektron diletakkan dalam setiap orbital. Kemudian pasangan dicipta. Dan jika ada yang percuma, pertukaran kepada subjek pengisian lain berlaku. Dan kini anda boleh mengetahui sendiri apakah struktur atom nitrogen atau fluorin (yang dianggap lebih awal). Ia mungkin agak sukar pada mulanya, tetapi anda boleh menggunakan gambar untuk membimbing anda. Untuk kejelasan, mari kita lihat struktur atom nitrogen. Ia mempunyai 7 proton (bersama-sama dengan neutron yang membentuk nukleus) dan bilangan elektron yang sama (yang membentuk kulit elektron). Tahap s pertama diisi terlebih dahulu. Ia mempunyai 2 elektron. Kemudian datang tahap s kedua. Ia juga mempunyai 2 elektron. Dan tiga yang lain diletakkan pada tahap p, di mana setiap daripada mereka menduduki satu orbital.

Kesimpulan

Seperti yang anda lihat, struktur atom bukanlah topik yang sukar (jika anda mendekatinya dari perspektif kursus kimia sekolah, sudah tentu). Dan faham topik ini tidak sukar. Akhir sekali, saya ingin memberitahu anda tentang beberapa ciri. Sebagai contoh, bercakap tentang struktur atom oksigen, kita tahu bahawa ia mempunyai lapan proton dan 8-10 neutron. Dan kerana segala-galanya di alam semula jadi cenderung untuk mengimbangi, dua atom oksigen membentuk molekul, di mana dua elektron tidak berpasangan membentuk ikatan kovalen. Satu lagi molekul oksigen yang stabil, ozon (O3), terbentuk dengan cara yang sama. Mengetahui struktur atom oksigen, anda boleh membuat formula dengan betul untuk tindak balas oksidatif di mana bahan yang paling biasa di Bumi mengambil bahagian.

Komposisi atom.

Atom terdiri daripada nukleus atom Dan kulit elektron.

Nukleus atom terdiri daripada proton ( p+) dan neutron ( n 0). Kebanyakan atom hidrogen mempunyai nukleus yang terdiri daripada satu proton.

Bilangan proton N(p+) adalah sama dengan cas nuklear ( Z) dan nombor ordinal unsur dalam siri semula jadi unsur (dan dalam jadual unsur berkala).

N(hlm +) = Z

Jumlah neutron N(n 0), dilambangkan hanya dengan huruf N, dan bilangan proton Z dipanggil nombor jisim dan ditetapkan oleh surat itu A.

A = Z + N

Kulit elektron atom terdiri daripada elektron yang bergerak mengelilingi nukleus ( e -).

Bilangan elektron N(e-) dalam petala elektron atom neutral adalah sama dengan bilangan proton Z pada terasnya.

Jisim proton adalah lebih kurang sama dengan jisim neutron dan 1840 kali jisim elektron, jadi jisim atom hampir sama dengan jisim nukleus.

Bentuk atom adalah sfera. Jejari nukleus adalah kira-kira 100,000 kali lebih kecil daripada jejari atom.

Unsur kimia- jenis atom (pengumpulan atom) dengan cas nuklear yang sama (dengan bilangan proton yang sama dalam nukleus).

Isotop- himpunan atom unsur yang sama dengan bilangan neutron yang sama dalam nukleus (atau sejenis atom dengan bilangan proton yang sama dan bilangan neutron yang sama dalam nukleus).

Isotop yang berbeza berbeza antara satu sama lain dalam bilangan neutron dalam nukleus atomnya.

Penetapan atom atau isotop individu: (E - simbol unsur), contohnya: .

Struktur kulit elektron atom

Orbital atom- keadaan elektron dalam atom. Simbol untuk orbital ialah . Setiap orbital mempunyai awan elektron yang sepadan.

Orbital atom sebenar dalam keadaan tanah (tidak teruja) terdiri daripada empat jenis: s, hlm, d Dan f.

Awan elektronik- bahagian ruang di mana elektron boleh ditemui dengan kebarangkalian 90 (atau lebih) peratus.

Catatan: kadangkala konsep "orbital atom" dan "awan elektron" tidak dibezakan, memanggil kedua-dua "orbital atom".

Kulit elektron atom adalah berlapis. Lapisan elektronik dibentuk oleh awan elektron dengan saiz yang sama. Orbital satu lapisan terbentuk tahap elektronik ("tenaga"), tenaga mereka adalah sama untuk atom hidrogen, tetapi berbeza untuk atom lain.

Orbital jenis yang sama dikelompokkan ke dalam elektronik (tenaga) subperingkat:
s-sublevel (terdiri daripada satu s-orbital), simbol - .
hlm-sublevel (terdiri daripada tiga hlm
d-sublevel (terdiri daripada lima d-orbital), simbol - .
f-sublevel (terdiri daripada tujuh f-orbital), simbol - .

Tenaga orbital sublevel yang sama adalah sama.

Apabila menetapkan subperingkat, bilangan lapisan (peringkat elektronik) ditambahkan pada simbol subperingkat, contohnya: 2 s, 3hlm, 5d bermakna s-subperingkat peringkat kedua, hlm-subperingkat peringkat ketiga, d-subperingkat peringkat kelima.

Jumlah bilangan subperingkat pada satu peringkat adalah sama dengan nombor peringkat n. Jumlah bilangan orbital pada satu tahap adalah sama dengan n 2. Sehubungan itu, jumlah bilangan awan dalam satu lapisan juga sama dengan n 2 .

Penetapan: - orbital bebas (tanpa elektron), - orbital dengan elektron tidak berpasangan, - orbital dengan pasangan elektron (dengan dua elektron).

Urutan elektron mengisi orbital atom ditentukan oleh tiga hukum alam (rumusan diberikan dalam istilah yang dipermudahkan):

1. Prinsip tenaga paling sedikit - elektron mengisi orbital mengikut urutan peningkatan tenaga orbital.

2. Prinsip Pauli - tidak boleh ada lebih daripada dua elektron dalam satu orbital.

3. Peraturan Hund - dalam subperingkat, elektron mula-mula mengisi orbital kosong (satu demi satu), dan hanya selepas itu mereka membentuk pasangan elektron.

Jumlah bilangan elektron dalam tahap elektronik (atau lapisan elektron) ialah 2 n 2 .

Taburan subperingkat mengikut tenaga dinyatakan seperti berikut (mengikut urutan tenaga bertambah):

1s, 2s, 2hlm, 3s, 3hlm, 4s, 3d, 4hlm, 5s, 4d, 5hlm, 6s, 4f, 5d, 6hlm, 7s, 5f, 6d, 7hlm ...

Urutan ini dinyatakan dengan jelas oleh gambar rajah tenaga:

Taburan elektron atom merentasi peringkat, subperingkat dan orbital (konfigurasi elektronik atom) boleh digambarkan sebagai formula elektron, rajah tenaga, atau, lebih mudah, sebagai rajah lapisan elektron ("rajah elektron").

Contoh struktur elektronik atom:

Elektron valensi- elektron atom yang boleh mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan kimia. Untuk mana-mana atom, ini adalah semua elektron luar ditambah dengan elektron pra-luar yang tenaganya lebih besar daripada elektron luar. Contohnya: atom Ca mempunyai 4 elektron terluar s 2, mereka juga valensi; atom Fe mempunyai 4 elektron terluar s 2 tetapi dia mempunyai 3 d 6, oleh itu atom besi mempunyai 8 elektron valens. Formula elektronik valensi atom kalsium ialah 4 s 2, dan atom besi - 4 s 2 3d 6 .

Jadual berkala unsur kimia oleh D. I. Mendeleev
(sistem semula jadi unsur kimia)

Undang-undang berkala unsur kimia(rumusan moden): sifat unsur kimia, serta bahan mudah dan kompleks yang dibentuk olehnya, secara berkala bergantung pada nilai cas nukleus atom.

Jadual berkala- ungkapan grafik undang-undang berkala.

Siri semula jadi unsur kimia- satu siri unsur kimia yang disusun mengikut peningkatan bilangan proton dalam nukleus atomnya, atau, apa yang sama, mengikut peningkatan cas nukleus atom-atom ini. Nombor atom unsur dalam siri ini adalah sama dengan bilangan proton dalam nukleus mana-mana atom unsur ini.

Jadual unsur kimia dibina dengan "memotong" siri semula jadi unsur kimia tempoh(baris mendatar jadual) dan pengelompokan (lajur menegak jadual) unsur dengan struktur elektronik atom yang serupa.

Bergantung pada cara anda menggabungkan elemen ke dalam kumpulan, jadual mungkin jangka masa panjang(elemen dengan bilangan dan jenis elektron valens yang sama dikumpulkan ke dalam kumpulan) dan jangka masa pendek(elemen dengan bilangan elektron valens yang sama dikumpulkan dalam kumpulan).

Kumpulan jadual jangka pendek dibahagikan kepada subkumpulan ( utama Dan sebelah), bertepatan dengan kumpulan jadual tempoh panjang.

Semua atom unsur dalam tempoh yang sama mempunyai bilangan lapisan elektron yang sama, sama dengan nombor tempoh.

Bilangan unsur dalam tempoh: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Kebanyakan unsur tempoh kelapan diperoleh secara buatan; Semua kala kecuali yang pertama bermula dengan unsur pembentuk logam alkali (Li, Na, K, dsb.) dan berakhir dengan unsur pembentuk gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, dll.).

Dalam jadual jangka pendek terdapat lapan kumpulan, setiap satunya dibahagikan kepada dua subkumpulan (utama dan menengah), dalam jadual jangka panjang terdapat enam belas kumpulan, yang dinomborkan dalam angka Rom dengan huruf A atau B, untuk contoh: IA, IIIB, VIA, VIIB. Kumpulan IA jadual tempoh panjang sepadan dengan subkumpulan utama kumpulan pertama jadual tempoh pendek; kumpulan VIIB - subkumpulan sekunder kumpulan ketujuh: selebihnya - sama.

Ciri-ciri unsur kimia secara semula jadi berubah dalam kumpulan dan tempoh.

Dalam tempoh (dengan peningkatan nombor siri)

• cas nuklear meningkat
• bilangan elektron luar bertambah,
• jejari atom berkurangan,
• kekuatan ikatan antara elektron dan nukleus meningkat (tenaga pengionan),
• keelektronegatifan meningkat,
• sifat pengoksidaan bahan mudah dipertingkatkan ("bukan logam"),
• sifat mengurangkan bahan mudah melemahkan ("metallicity"),
• melemahkan sifat asas hidroksida dan oksida yang sepadan,
• sifat asid hidroksida dan oksida yang sepadan meningkat.

Dalam kumpulan (dengan peningkatan nombor siri)

• cas nuklear meningkat
• jejari atom bertambah (hanya dalam kumpulan A),
• kekuatan ikatan antara elektron dan nukleus berkurangan (tenaga pengionan; hanya dalam kumpulan A),
• keelektronegatifan berkurangan (hanya dalam kumpulan A),
• sifat pengoksidaan bahan mudah melemahkan ("bukan logam"; hanya dalam kumpulan A),
• sifat pengurangan bahan mudah dipertingkatkan ("kemetalan"; hanya dalam kumpulan A),
• sifat asas hidroksida dan oksida yang sepadan meningkat (hanya dalam kumpulan A),
• melemahkan sifat berasid hidroksida dan oksida yang sepadan (hanya dalam kumpulan A),
• kestabilan sebatian hidrogen berkurangan (aktiviti pengurangannya meningkat; hanya dalam kumpulan A).

Tugasan dan ujian mengenai topik "Topik 9. "Struktur atom. Undang-undang berkala dan sistem berkala unsur kimia oleh D. I. Mendeleev (PSHE) "."

• Undang-undang berkala - Undang-undang berkala dan struktur atom gred 8–9
  Anda mesti tahu: hukum mengisi orbital dengan elektron (prinsip tenaga paling sedikit, prinsip Pauli, peraturan Hund), struktur jadual berkala elemen.

  Anda mesti boleh: menentukan komposisi atom dengan kedudukan unsur dalam jadual berkala, dan, sebaliknya, mencari unsur dalam sistem berkala, mengetahui komposisinya; lukis gambar rajah struktur, konfigurasi elektronik atom, ion, dan, sebaliknya, menentukan kedudukan unsur kimia dalam PSHE; mencirikan unsur dan bahan yang terbentuk mengikut kedudukannya dalam PSCE; tentukan perubahan dalam jejari atom, sifat unsur kimia dan bahan yang terbentuk dalam satu tempoh dan satu subkumpulan utama sistem berkala.

  Contoh 1. Tentukan bilangan orbital dalam tahap elektron ketiga. Apakah orbital ini?
  Untuk menentukan bilangan orbital, kami menggunakan formula N orbital = n 2 di mana n- nombor peringkat. N orbital = 3 2 = 9. Satu 3 s-, tiga 3 hlm- dan lima 3 d-orbital.

  Contoh 2. Tentukan atom unsur yang mempunyai formula elektronik 1 s 2 2s 2 2hlm 6 3s 2 3hlm 1 .
  Untuk menentukan unsur itu, anda perlu mengetahui nombor atomnya, yang sama dengan jumlah bilangan elektron atom. DALAM dalam kes ini: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Ini adalah aluminium.

  Selepas memastikan semua yang anda perlukan telah dipelajari, teruskan untuk menyelesaikan tugasan. Kami doakan anda berjaya.

  
  Bacaan yang disyorkan:
  • O. S. Gabrielyan dan lain-lain kelas 11 Kimia. M., Bustard, 2002;
  • G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Kimia darjah 11. M., Pendidikan, 2001.

Konfigurasi elektronik atom ialah formula yang menunjukkan susunan elektron dalam atom mengikut tahap dan subperingkat. Selepas mempelajari artikel itu, anda akan belajar di mana dan bagaimana elektron terletak, berkenalan dengan nombor kuantum dan dapat membina konfigurasi elektronik atom dengan nombornya di hujung artikel terdapat jadual unsur.

Mengapa mengkaji konfigurasi elektronik unsur?

Atom adalah seperti set pembinaan: terdapat beberapa bahagian, mereka berbeza antara satu sama lain, tetapi dua bahagian dari jenis yang sama adalah sama. Tetapi set pembinaan ini jauh lebih menarik daripada yang plastik dan inilah sebabnya. Konfigurasi berubah bergantung pada siapa yang berdekatan. Contohnya, oksigen di sebelah hidrogen Mungkin bertukar menjadi air, apabila berhampiran natrium ia bertukar menjadi gas, dan apabila berhampiran besi ia sepenuhnya mengubahnya menjadi karat. Untuk menjawab persoalan mengapa ini berlaku dan meramalkan kelakuan atom di sebelah yang lain, adalah perlu untuk mengkaji konfigurasi elektronik, yang akan dibincangkan di bawah.

Berapakah bilangan elektron dalam atom?

Atom terdiri daripada nukleus dan elektron berputar di sekelilingnya; Dalam keadaan neutral, setiap atom mempunyai bilangan elektron yang sama dengan bilangan proton dalam nukleusnya. Bilangan proton ditentukan oleh nombor atom unsur, sebagai contoh, sulfur mempunyai 16 proton - unsur ke-16 dalam jadual berkala. Emas mempunyai 79 proton - unsur ke-79 dalam jadual berkala. Oleh itu, sulfur mempunyai 16 elektron dalam keadaan neutral, dan emas mempunyai 79 elektron.

Di mana hendak mencari elektron?

Dengan memerhatikan kelakuan elektron, corak-corak tertentu diterangkan dengan nombor kuantum, jumlahnya ada empat:

• Nombor kuantum utama
• Nombor kuantum orbital
• Nombor kuantum magnetik
• Putar nombor kuantum

Orbital

Selanjutnya, daripada perkataan orbit, kita akan menggunakan istilah "orbital";

N - peringkat
L - cangkerang
M l - nombor orbit
M s - elektron pertama atau kedua dalam orbital

Nombor kuantum orbit l

Hasil daripada kajian awan elektron, didapati bahawa bergantung kepada tahap tenaga, awan mempunyai empat bentuk asas: bola, dumbbell dan dua bentuk lain yang lebih kompleks. Untuk meningkatkan tenaga, bentuk ini dipanggil s-, p-, d- dan f-shell. Setiap cangkerang ini boleh mempunyai 1 (pada s), 3 (pada p), 5 (pada d) dan 7 (pada f) orbital. Nombor kuantum orbit ialah cangkang di mana orbital berada. Nombor kuantum orbit untuk orbital s,p,d dan f masing-masing mengambil nilai 0,1,2 atau 3.

Terdapat satu orbital pada kulit-s (L=0) - dua elektron
Terdapat tiga orbital pada kulit p (L=1) - enam elektron
Terdapat lima orbital pada kulit d (L=2) - sepuluh elektron
Terdapat tujuh orbital pada kulit-f (L=3) - empat belas elektron

Nombor kuantum magnetik m l

Terdapat tiga orbital pada kulit p, ia ditetapkan dengan nombor dari -L hingga +L, iaitu, untuk kulit p (L=1) terdapat orbital "-1", "0" dan "1" . Nombor kuantum magnetik dilambangkan dengan huruf m l.

Di dalam cangkang, lebih mudah bagi elektron untuk ditempatkan dalam orbital yang berbeza, jadi elektron pertama mengisi satu dalam setiap orbital, dan kemudian sepasang elektron ditambahkan pada setiap satu.

Pertimbangkan d-shell:
Kulit d sepadan dengan nilai L=2, iaitu, lima orbital (-2,-1,0,1 dan 2), lima elektron pertama mengisi kulit dengan mengambil nilai M l =-2, M l =-1, M l =0 , M l =1,M l =2.

Putaran nombor kuantum m s

Putaran ialah arah putaran elektron di sekeliling paksinya, terdapat dua arah, jadi nombor kuantum putaran mempunyai dua nilai: +1/2 dan -1/2. Satu sublevel tenaga hanya boleh mengandungi dua elektron dengan putaran bertentangan. Nombor kuantum putaran dilambangkan m s

Nombor kuantum utama n

Nombor kuantum utama ialah tahap tenaga pada masa ini tujuh diketahui tahap tenaga, setiap satu ditetapkan dengan angka Arab: 1,2,3,...7. Bilangan cengkerang pada setiap peringkat adalah sama dengan nombor tahap: terdapat satu cangkerang pada tahap pertama, dua pada tahap kedua, dsb.

Nombor elektron

Jadi, mana-mana elektron boleh diterangkan dengan empat nombor kuantum, gabungan nombor ini adalah unik untuk setiap kedudukan elektron, ambil elektron pertama, tahap tenaga terendah ialah N = 1, pada tahap pertama terdapat satu kulit, cangkerang pertama pada mana-mana peringkat mempunyai bentuk bola (s -shell), i.e. L=0, nombor kuantum magnet boleh mengambil hanya satu nilai, M l =0 dan putaran akan sama dengan +1/2. Jika kita mengambil elektron kelima (dalam apa jua atom itu), maka nombor kuantum utama untuknya ialah: N=2, L=1, M=-1, putaran 1/2.

Ia ditulis dalam bentuk formula elektronik yang dipanggil. Dalam formula elektronik, huruf s, p, d, f menandakan subperingkat tenaga elektron; Nombor di hadapan huruf menunjukkan tahap tenaga di mana elektron tertentu terletak, dan indeks di bahagian atas sebelah kanan ialah bilangan elektron dalam subperingkat tertentu. Untuk menyusun formula elektronik atom mana-mana unsur, cukup untuk mengetahui bilangan unsur ini dalam jadual berkala dan mengikut prinsip asas yang mengawal pengagihan elektron dalam atom.

Struktur kulit elektron atom juga boleh digambarkan dalam bentuk rajah susunan elektron dalam sel tenaga.

Untuk atom besi, skema ini mempunyai bentuk berikut:

Rajah ini jelas menunjukkan pelaksanaan peraturan Hund. Pada subperingkat 3d, bilangan maksimum sel (empat) diisi dengan elektron tidak berpasangan. Imej struktur kulit elektron dalam atom dalam bentuk formula elektronik dan dalam bentuk rajah tidak menggambarkan dengan jelas sifat gelombang elektron.

Perkataan undang-undang berkala seperti yang dipinda YA. Mendeleev : harta benda badan sederhana, serta bentuk dan sifat sebatian unsur secara berkala bergantung pada magnitud berat atom unsur.

Rumusan moden Undang-undang Berkala: sifat unsur, serta bentuk dan sifat sebatiannya, secara berkala bergantung pada magnitud cas nukleus atomnya.

Oleh itu, cas positif nukleus (bukan jisim atom) ternyata menjadi hujah yang lebih tepat di mana sifat unsur dan sebatiannya bergantung.

Valence- Ini ialah bilangan ikatan kimia yang mana satu atom disambungkan kepada yang lain.
Keupayaan valens atom ditentukan oleh bilangan elektron tidak berpasangan dan kehadiran orbital atom bebas di peringkat luar. Struktur tahap tenaga luar atom unsur kimia terutamanya menentukan sifat atomnya. Oleh itu, tahap ini dipanggil tahap valens. Elektron tahap ini, dan kadangkala tahap pra-luaran, boleh mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan kimia. Elektron sedemikian juga dipanggil elektron valens.

Valensi stoikiometrik unsur kimia - ini ialah bilangan setara yang atom tertentu boleh melekat pada dirinya sendiri, atau bilangan setara dalam atom.

Setara ditentukan oleh bilangan atom hidrogen yang terikat atau diganti, jadi valens stoikiometri adalah sama dengan bilangan atom hidrogen yang berinteraksi dengan atom tertentu. Tetapi tidak semua unsur berinteraksi secara bebas, tetapi hampir kesemuanya berinteraksi dengan oksigen, jadi valens stoikiometri boleh ditakrifkan sebagai dua kali ganda bilangan atom oksigen yang melekat.

Sebagai contoh, valens stoikiometri sulfur dalam hidrogen sulfida H 2 S ialah 2, dalam oksida SO 2 - 4, dalam oksida SO 3 -6.

Apabila menentukan valens stoikiometri unsur menggunakan formula sebatian binari, seseorang harus dipandu oleh peraturan: jumlah valens semua atom satu unsur mestilah sama dengan jumlah valens semua atom unsur lain.

Keadaan pengoksidaan Juga mencirikan komposisi bahan dan sama dengan valensi stoikiometrik dengan tanda tambah (untuk logam atau unsur yang lebih elektropositif dalam molekul) atau tolak.

1. Dalam bahan ringkas, keadaan pengoksidaan unsur ialah sifar.

2. Keadaan pengoksidaan fluorin dalam semua sebatian ialah -1. Baki halogen (klorin, bromin, iodin) dengan logam, hidrogen dan unsur lain yang lebih elektropositif juga mempunyai keadaan pengoksidaan -1, tetapi dalam sebatian dengan unsur lebih elektronegatif mereka mempunyai keadaan pengoksidaan positif.

3. Oksigen dalam sebatian mempunyai keadaan pengoksidaan -2; pengecualian adalah hidrogen peroksida H 2 O 2 dan derivatifnya (Na 2 O 2, BaO 2, dsb., di mana oksigen mempunyai keadaan pengoksidaan -1, serta oksigen fluorida OF 2, di mana keadaan pengoksidaan oksigen ialah +2.

4. Unsur alkali(Li, Na, K, dsb.) dan unsur subkumpulan utama kumpulan kedua Jadual Berkala (Be, Mg, Ca, dsb.) sentiasa mempunyai keadaan pengoksidaan bersamaan dengan nombor kumpulan, iaitu, +1 dan +2, masing-masing.

5. Semua unsur kumpulan ketiga, kecuali talium, mempunyai keadaan pengoksidaan yang tetap sama dengan nombor kumpulan, i.e. +3.

6. Keadaan pengoksidaan tertinggi unsur adalah sama dengan nombor kumpulan Jadual Berkala, dan yang paling rendah ialah perbezaan: nombor kumpulan ialah 8. Contohnya, keadaan pengoksidaan tertinggi nitrogen (ia terletak dalam kumpulan kelima) ialah +5 (dalam asid nitrik dan garamnya), dan yang paling rendah adalah sama dengan -3 (dalam garam ammonia dan ammonium).

7. Keadaan pengoksidaan unsur-unsur dalam sebatian membatalkan satu sama lain supaya jumlah mereka untuk semua atom dalam molekul atau unit formula neutral adalah sifar, dan untuk ion ia adalah casnya.

Peraturan ini boleh digunakan untuk menentukan keadaan pengoksidaan yang tidak diketahui bagi unsur dalam sebatian jika keadaan pengoksidaan yang lain diketahui, dan untuk membina formula untuk sebatian berbilang unsur.

Keadaan pengoksidaan (nombor pengoksidaan) — nilai konvensional tambahan untuk merekodkan proses pengoksidaan, pengurangan dan tindak balas redoks.

Konsep keadaan pengoksidaan sering digunakan dalam kimia tak organik bukannya konsep valens. Keadaan pengoksidaan atom adalah sama dengan nilai berangka cas elektrik, diberikan kepada atom di bawah andaian bahawa pasangan elektron ikatan adalah berat sebelah sepenuhnya terhadap lebih banyak atom elektronegatif (iaitu, di bawah andaian bahawa sebatian itu hanya terdiri daripada ion).

Nombor pengoksidaan sepadan dengan bilangan elektron yang mesti ditambah kepada ion positif untuk mengurangkannya kepada atom neutral, atau ditolak daripada ion negatif untuk mengoksidakannya kepada atom neutral:

Al 3+ + 3e − → Al
S 2− → S + 2e − (S 2− − 2e − → S)

Sifat unsur, bergantung pada struktur kulit elektron atom, berbeza mengikut tempoh dan kumpulan sistem berkala. Oleh kerana dalam satu siri elemen analog, struktur elektronik hanya serupa, tetapi tidak serupa, maka apabila bergerak dari satu elemen dalam kumpulan ke yang lain, tidak pengulangan mudah sifat diperhatikan untuk mereka, tetapi perubahan semula jadi yang lebih kurang jelas dinyatakan. .

Sifat kimia sesuatu unsur ditentukan oleh keupayaan atomnya untuk kehilangan atau memperoleh elektron. Keupayaan ini dikira dengan nilai tenaga pengionan dan pertalian elektron.

Tenaga pengionan (E dan) dipanggil jumlah minimum tenaga yang diperlukan untuk pengasingan dan penyingkiran lengkap elektron daripada atom dalam fasa gas pada T = 0

K tanpa memindahkan tenaga kinetik kepada elektron yang dibebaskan dengan perubahan atom menjadi ion bercas positif: E + Ei = E+ + e-. Tenaga pengionan adalah kuantiti positif dan mempunyai nilai terkecil untuk atom logam alkali dan yang terbesar untuk atom gas mulia (lengai).

Pertalian elektron (Ee) ialah tenaga yang dibebaskan atau diserap apabila elektron ditambah kepada atom dalam fasa gas pada T = 0

K dengan perubahan atom menjadi ion bercas negatif tanpa memindahkan tenaga kinetik ke zarah:

E + e- = E- + Ee.

Halogen, terutamanya fluorin, mempunyai pertalian elektron maksimum (Ee = -328 kJ/mol).

Nilai Ei dan Ee dinyatakan dalam kilojoule per mol (kJ/mol) atau dalam volt elektron per atom (eV).

Keupayaan atom terikat untuk mengalihkan elektron ikatan kimia ke arah dirinya sendiri, meningkatkan ketumpatan elektron di sekelilingnya dipanggil keelektronegatifan.

Konsep ini diperkenalkan ke dalam sains oleh L. Pauling. Keelektronegatifandilambangkan dengan simbol ÷ dan mencirikan kecenderungan atom tertentu untuk menambah elektron apabila ia membentuk ikatan kimia.

Menurut R. Maliken, keelektronegatifan atom dianggarkan oleh separuh jumlah tenaga pengionan dan pertalian elektron atom bebas = (Ee + Ei)/2

Dalam tempoh ada Trend umum tenaga pengionan dan keelektronegatifan meningkat dengan peningkatan cas nukleus atom dalam kumpulan, nilai-nilai ini berkurangan dengan peningkatan nombor atom unsur.

Perlu ditekankan bahawa unsur tidak boleh diberikan nilai keelektronegatifan malar, kerana ia bergantung kepada banyak faktor, khususnya pada keadaan valens unsur, jenis sebatian di mana ia dimasukkan, dan bilangan dan jenis atom jiran. .

Jejari atom dan ionik. Saiz atom dan ion ditentukan oleh saiz kulit elektron. Menurut konsep mekanik kuantum, kulit elektron tidak mempunyai sempadan yang ditentukan dengan ketat. Oleh itu, jejari atom atau ion bebas boleh diambil sebagai jarak yang dikira secara teori dari nukleus ke kedudukan maksimum utama ketumpatan awan elektron luar. Jarak ini dipanggil jejari orbit. Dalam amalan, jejari atom dan ion dalam sebatian biasanya digunakan, dikira berdasarkan data eksperimen. Dalam kes ini, jejari kovalen dan logam bagi atom dibezakan.

Kebergantungan jejari atom dan ionik pada cas nukleus atom unsur adalah bersifat berkala.. Dalam tempoh, apabila nombor atom bertambah, jejari cenderung berkurangan. Penurunan terbesar adalah tipikal untuk unsur-unsur tempoh yang singkat, kerana tahap elektronik luarnya diisi. Dalam tempoh yang besar dalam keluarga unsur-d dan f, perubahan ini kurang tajam, kerana di dalamnya pengisian elektron berlaku pada lapisan pra-luar. Dalam subkumpulan, jejari atom dan ion daripada jenis yang sama secara amnya meningkat.

Jadual berkala unsur adalah contoh jelas manifestasi pelbagai jenis berkala dalam sifat unsur, yang diperhatikan secara mendatar (dalam tempoh dari kiri ke kanan), secara menegak (dalam kumpulan, contohnya, dari atas ke bawah), secara menyerong, i.e. beberapa sifat atom bertambah atau berkurang, tetapi periodicity kekal.

Dalam tempoh dari kiri ke kanan (→) oksidatif dan bukan oksidatif meningkat sifat logam unsur, dan sifat penurunan dan logam berkurangan. Jadi, daripada semua unsur tempoh 3, natrium akan menjadi logam yang paling aktif dan agen penurunan terkuat, dan klorin akan menjadi agen pengoksidaan terkuat.

Ikatan kimia- Ini adalah sambungan bersama atom dalam molekul, atau kekisi kristal, akibat tindakan daya tarikan elektrik antara atom.

Ini adalah interaksi semua elektron dan semua nukleus, yang membawa kepada pembentukan sistem poliatomik yang stabil (radikal, ion molekul, molekul, kristal).

Ikatan kimia dilakukan oleh elektron valens. Menurut konsep moden, ikatan kimia adalah bersifat elektronik, tetapi ia dijalankan dengan cara yang berbeza. Oleh itu, terdapat tiga jenis utama ikatan kimia: kovalen, ionik, logam.Timbul antara molekul ikatan hidrogen, dan berlaku interaksi van der Waals.

Ciri-ciri utama ikatan kimia termasuk:

- panjang sambungan - Ini ialah jarak internuklear antara atom yang terikat secara kimia.

Ia bergantung kepada sifat atom yang berinteraksi dan pada kepelbagaian ikatan. Apabila kepelbagaian bertambah, panjang ikatan berkurangan dan, akibatnya, kekuatannya meningkat;

- kepelbagaian ikatan ditentukan oleh bilangan pasangan elektron yang menghubungkan dua atom. Apabila kepelbagaian bertambah, tenaga pengikat meningkat;

- sudut sambungan- sudut antara garis lurus khayalan yang melalui nukleus dua atom jiran yang saling berkaitan secara kimia;

Tenaga ikatan E SV - ini ialah tenaga yang dibebaskan semasa pembentukan ikatan tertentu dan dibelanjakan untuk pemecahannya, kJ/mol.

Ikatan kovalen - Ikatan kimia yang terbentuk dengan berkongsi sepasang elektron antara dua atom.

Penjelasan tentang ikatan kimia dengan kemunculan pasangan elektron yang dikongsi antara atom membentuk asas teori spin valensi, alat yang kaedah ikatan valensi (MVS) , ditemui oleh Lewis pada tahun 1916. Untuk penerangan mekanikal kuantum tentang ikatan kimia dan struktur molekul, kaedah lain digunakan - kaedah orbital molekul (MMO) .

Kaedah ikatan valensi

Prinsip asas pembentukan ikatan kimia menggunakan MBC:

1. Ikatan kimia terbentuk oleh elektron valens (tidak berpasangan).

2. Elektron dengan putaran antiselari kepunyaan dua atom berbeza menjadi biasa.

3. Ikatan kimia terbentuk hanya jika, apabila dua atau lebih atom mendekati satu sama lain, jumlah tenaga sistem berkurangan.

4. Daya utama yang bertindak dalam molekul adalah elektrik, asal Coulomb.

5. Semakin kuat sambungan, semakin banyak awan elektron yang berinteraksi bertindih.

Terdapat dua mekanisme untuk pembentukan ikatan kovalen:

Mekanisme pertukaran. Ikatan terbentuk dengan berkongsi elektron valens dua atom neutral. Setiap atom menyumbang satu elektron tidak berpasangan kepada jumlah keseluruhan pasangan elektron:

nasi. 7. Mekanisme pertukaran untuk pembentukan ikatan kovalen: A- bukan kutub; b- kutub

Mekanisme penderma-penerima. Satu atom (penderma) menyediakan pasangan elektron, dan atom lain (penerima) menyediakan orbital kosong untuk pasangan itu.

sambungan, berpendidikan mengikut mekanisme penderma-penerima, milik sebatian kompleks

nasi. 8. Mekanisme penderma-penerima pembentukan ikatan kovalen

Ikatan kovalen mempunyai ciri-ciri tertentu.

Ketepuan - sifat atom untuk membentuk bilangan ikatan kovalen yang ditentukan dengan ketat. Oleh kerana tepu ikatan, molekul mempunyai komposisi tertentu.

Directivity - t . e. sambungan terbentuk mengikut arah pertindihan maksimum awan elektron . Berkenaan dengan garis yang menghubungkan pusat-pusat atom yang membentuk ikatan, ia dibezakan: σ dan π (Rajah 9): ikatan-σ - terbentuk dengan pertindihan AO di sepanjang garis yang menghubungkan pusat-pusat atom yang berinteraksi; Ikatan π ialah ikatan yang berlaku mengikut arah paksi yang berserenjang dengan garis lurus yang menghubungkan nukleus atom. Arah ikatan menentukan struktur spatial molekul, iaitu, bentuk geometrinya. Hibridisasi - ia adalah perubahan dalam bentuk beberapa orbital apabila membentuk ikatan kovalen untuk mencapai pertindihan orbit yang lebih cekap. Ikatan kimia yang terbentuk dengan penyertaan elektron orbital hibrid adalah lebih kuat daripada ikatan dengan penyertaan elektron orbital s dan p bukan hibrid, kerana lebih banyak pertindihan berlaku. Jenis hibridisasi berikut dibezakan (Rajah 10, Jadual 31): penghibridan sp - satu orbital s dan satu orbital p bertukar menjadi dua orbital "hibrid" yang sama, sudut antara paksi mereka ialah 180°. Molekul di mana sp-hibridisasi berlaku mempunyai geometri linear (BeCl 2).

penghibridan sp 2- satu orbital s dan dua orbital p bertukar menjadi tiga orbital "hibrid" yang sama, sudut antara paksinya ialah 120°. Molekul di mana penghibridan sp 2 berlaku mempunyai geometri rata (BF 3, AlCl 3).

sp 3-penghibridan- satu orbital s dan tiga orbital p berubah menjadi empat orbital "hibrid" yang sama, sudut antara paksinya ialah 109°28". Molekul di mana penghibridan sp 3 berlaku mempunyai geometri tetrahedral (CH 4 , NH 3).

nasi. 10. Jenis hibridisasi orbital valens: a - sp-hibridisasi orbital valens; b - sp 2 - penghibridan orbital valens; V - sp 3-hibridisasi orbital valens

Mana-mana bahan terdiri daripada zarah yang sangat kecil dipanggil atom . Atom ialah zarah terkecil unsur kimia yang mengekalkan semua sifat cirinya. Untuk membayangkan saiz atom, cukup untuk mengatakan bahawa jika mereka boleh diletakkan berdekatan antara satu sama lain, maka satu juta atom akan menempati jarak hanya 0.1 mm.

Perkembangan selanjutnya dalam ilmu struktur jirim menunjukkan bahawa atom juga mempunyai struktur yang kompleks dan terdiri daripada elektron dan proton. Ini adalah bagaimana teori elektronik struktur jirim timbul.

Pada zaman dahulu didapati terdapat dua jenis elektrik: positif dan negatif. Jumlah elektrik yang terkandung di dalam badan kemudian dipanggil caj. Bergantung pada jenis elektrik yang dimiliki oleh badan, cas boleh positif atau negatif.

Ia juga telah ditubuhkan secara eksperimen bahawa cas seperti menolak, dan tidak seperti cas menarik.

Mari kita pertimbangkan struktur elektronik atom. Atom terdiri daripada zarah yang lebih kecil daripada mereka sendiri, dipanggil elektron.

DEFINISI:Elektron ialah zarah terkecil jirim yang mempunyai cas elektrik negatif terkecil.

Elektron mengorbit mengelilingi nukleus pusat yang terdiri daripada satu atau lebih proton Dan neutron, dalam orbit sepusat. Elektron ialah zarah bercas negatif, proton bercas positif, dan neutron adalah neutral (Rajah 1.1).

DEFINISI:Proton ialah zarah terkecil jirim yang mempunyai cas elektrik positif terkecil.

Kewujudan elektron dan proton tidak diragukan lagi. Para saintis bukan sahaja menentukan jisim, cas dan saiz elektron dan proton, malah menjadikannya berfungsi dalam pelbagai peranti kejuruteraan elektrik dan radio.

Didapati juga bahawa jisim elektron bergantung kepada kelajuan pergerakannya dan elektron itu bukan sahaja bergerak ke hadapan dalam ruang, tetapi juga berputar mengelilingi paksinya.

Struktur yang paling mudah ialah atom hidrogen (Rajah 1.1). Ia terdiri daripada nukleus proton dan elektron yang berputar pada kelajuan tinggi mengelilingi nukleus, membentuk kulit luar (orbit) atom. Atom yang lebih kompleks mempunyai beberapa cangkang di mana elektron berputar.

Cangkang ini diisi dengan elektron secara berurutan daripada nukleus (Rajah 1.2).

Sekarang mari kita lihat . Cangkang terluar dipanggil valens, dan bilangan elektron yang terkandung di dalamnya dipanggil valens. Semakin jauh dari intinya cangkang valensi oleh itu, semakin kurang daya tarikan yang dialami setiap elektron valens daripada nukleus. Oleh itu, atom meningkatkan keupayaan untuk melekatkan elektron pada dirinya sendiri sekiranya petala valensi tidak terisi dan terletak jauh dari nukleus, atau kehilangannya.
Elektron kulit luar boleh menerima tenaga. Jika elektron dalam petala valens menerima tahap yang diperlukan tenaga daripada kuasa luar, mereka boleh melepaskan diri daripadanya dan meninggalkan atom, iaitu, menjadi elektron bebas. Elektron bebas dapat bergerak secara rawak dari satu atom ke atom. Bahan-bahan yang mengandungi sejumlah besar elektron bebas dipanggil konduktor .

Penebat , adalah bertentangan dengan konduktor. Mereka menghalang aliran arus elektrik. Penebat adalah stabil kerana elektron valens beberapa atom mengisi cangkerang valensi atom lain, bergabung dengan mereka. Ini menghalang pembentukan elektron bebas.
Menduduki kedudukan pertengahan antara penebat dan konduktor semikonduktor , tetapi kita akan bercakap tentang mereka kemudian
Mari kita pertimbangkan sifat-sifat atom. Atom yang mempunyai bilangan elektron dan proton yang sama adalah neutral secara elektrik. Atom yang memperoleh satu atau lebih elektron menjadi bercas negatif dan dipanggil ion negatif. Jika atom kehilangan satu atau lebih elektron, ia menjadi ion positif, iaitu, ia menjadi bercas positif.