Хүмүүс хоол хүнсэндээ санаа зовохгүй байж, бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг судлах боломж гарснаас хойш бодисын бүтэц нь сонирхолтой болсон. Ган, үер, аянга цахилгаан гэх мэт үзэгдлүүд хүн төрөлхтнийг айдаст автуулжээ. Тэдний тайлбарыг үл тоомсорлох нь золиослол шаарддаг янз бүрийн бузар бурхдад итгэх итгэлийг төрүүлэв. Тийм ч учраас хүмүүс байгалийн үзэгдлийг судалж, урьдчилан таамаглахыг эрмэлзэж, бодисын бүтцийг судалж эхлэв. Тэд атомын бүтцийг судалж, энергийн түвшин ба дэд түвшин гэсэн хоёр чухал ойлголтыг химийн шинжлэх ухаанд нэвтрүүлсэн.
Хамгийн жижиг химийн бодисыг илрүүлэх урьдчилсан нөхцөл
Эртний Грекчүүд бодисыг бүрдүүлдэг жижиг хэсгүүдийн талаар таамаглаж байсан. Тэд хачирхалтай нээлт хийв: олон хүний хэдэн арван жилийн турш туулсан гантиг шатууд хэлбэрээ өөрчилсөн! Энэ нь өнгөрсөн үеийн хөл зарим нэг чулууг авч явдаг гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Энэ үзэгдэл нь хими дэх энергийн түвшин байдгийг ойлгохоос хол, гэхдээ ягэнэ бүхэн эхэлсэн. Шинжлэх ухаан аажмаар хөгжиж, химийн элементүүд болон тэдгээрийн нэгдлүүдийн бүтцийг судалж эхэлсэн.
Атомын бүтцийг судлах эхлэл
Атомыг 20-р зууны эхээр цахилгаантай хийсэн туршилтаар нээсэн. Энэ нь цахилгаан саармаг гэж тооцогддог боловч эерэг ба сөрөг бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй байв. Эрдэмтэд атомын доторх тархалтыг олж мэдэхийг хүссэн. Хэд хэдэн загварыг санал болгосон бөгөөд тэдгээрийн нэг нь "үзэмний талх" нэртэй байсан. Английн физикч Эрнест Рутерфорд атомын төвд эерэг цөм, түүнийг тойрон эргэлдэх жижиг электронуудад сөрөг цэнэг байдгийг харуулсан туршилт хийжээ.
Хими дэх энергийн түвшинг нээсэн нь бодис, үзэгдлийн бүтцийг судлахад томоохон нээлт болсон.
Эрчим хүчний түвшин
Химийн бодисын шинж чанарыг судлах явцад элемент бүр өөрийн гэсэн түвшинтэй болох нь тогтоогдсон. Жишээлбэл, хүчилтөрөгч нь нэг бүтцийн схемтэй байдаг бол азот нь тэс өөр бүтэцтэй байдаг ч атомын тоо нь зөвхөн нэгээр ялгаатай байдаг. Тэгэхээр энергийн түвшин гэж юу вэ? Эдгээр нь атомын цөмд таталцлын янз бүрийн хүч чадлын улмаас үүсдэг электронуудаас бүрдэх электрон давхаргууд юм. Зарим нь илүү ойрхон байхад зарим нь хол байдаг. Өөрөөр хэлбэл, дээд электронууд доод электронууд дээр "дардаг".
Химийн энергийн түвшний тоо нь Д. И. Менделеевийн үелэх систем дэх үеийн тоотой тэнцүү байна. Өгөгдсөн энергийн түвшинд байгаа хамгийн олон электроныг дараах томъёогоор тодорхойлно: 2n2, энд n нь түвшний тоо юм. Тиймээс эхний энергийн түвшинд хоёроос илүүгүй электрон, хоёрдугаарт наймаас илүүгүй, гуравдугаарт арван наймаас илүүгүй электрон байрлаж болохгүй.
Атом бүр өөрийн цөмөөсөө хамгийн алслагдсан түвшинтэй. Энэ нь туйлын буюу сүүлчийнх бөгөөд гаднах энергийн түвшин гэж нэрлэгддэг. Үндсэн дэд бүлгүүдийн элементүүдийн дээрх электронуудын тоо нь бүлгийн дугаартай тэнцүү байна.
Хими дэх атом ба түүний энергийн түвшний диаграммыг бүтээхийн тулд та дараах төлөвлөгөөг дагах хэрэгтэй:
- өгөгдсөн элементийн атомын серийн дугаартай тэнцүү бүх электроны тоог тодорхойлох;
- энергийн түвшний тоог үеийн тоогоор тодорхойлох;
- энергийн түвшин бүрийн электроны тоог тодорхойлно.
Зарим элементийн энергийн түвшний жишээг доороос харна уу.
Эрчим хүчний дэд түвшин
Атомд энергийн түвшнээс гадна дэд төвшин байдаг. Түвшин бүр дээр байгаа электронуудын тооноос хамааран тодорхой дэд түвшнийг дүүргэдэг. Дэд түвшнийг хэрхэн дүүргэж байгаагаас үзэхэд дөрвөн төрлийн элементийг ялгадаг:
- S-элементүүд. Хоёроос илүүгүй электрон агуулж болох s-дэд түвшнийг дүүргэсэн байна. Үүнд үе бүрийн эхний хоёр зүйл багтсан болно;
- P-элементүүд. Эдгээр элементүүдэд p-дэд түвшинд 6-аас илүү электрон байрлаж болохгүй;
- D-элементүүд. Үүнд s- ба хооронд байрлах том хугацааны (арван жил) элементүүд орноp-элементүүд;
- F-элементүүд. f-дэд түвшний дүүргэлт нь зургаа, долдугаар үед байрлах актинид ба лантанидад тохиолддог.
