โครงสร้างของสารเป็นที่สนใจของผู้คนตั้งแต่มีโอกาสไม่ต้องกังวลเรื่องอาหารและศึกษาโลกรอบตัวเรา ปรากฎการณ์ต่างๆ เช่น ภัยแล้ง น้ำท่วม ฟ้าผ่า มนุษยชาติที่น่าสะพรึงกลัว ความไม่รู้ของคำอธิบายทำให้เกิดความเชื่อในเทพเจ้าชั่วร้ายต่าง ๆ ที่ต้องเสียสละ นั่นคือเหตุผลที่ผู้คนเริ่มศึกษาปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ พยายามทำนาย และเจาะลึกถึงโครงสร้างของสาร พวกเขาศึกษาโครงสร้างของอะตอมและนำเสนอแนวคิดที่สำคัญสองประการในวิชาเคมี ได้แก่ ระดับพลังงานและระดับย่อย
ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการค้นพบสารเคมีที่เล็กที่สุด
ชาวกรีกโบราณคาดเดาอนุภาคเล็กๆ ที่ประกอบเป็นสสาร พวกเขาค้นพบสิ่งแปลก ๆ: ขั้นบันไดหินอ่อนซึ่งหลายคนผ่านไปหลายสิบปีได้เปลี่ยนรูปร่างของพวกเขา! สิ่งนี้นำไปสู่ข้อสรุปว่าเชิงของอดีตนั้นนำหินก้อนหนึ่งไปด้วย ปรากฏการณ์นี้อยู่ไกลเกินกว่าจะเข้าใจถึงการมีอยู่ของระดับพลังงานในวิชาเคมี แต่อย่างแม่นยำด้วยทุกอย่างเริ่มต้นขึ้น วิทยาศาสตร์เริ่มพัฒนาและเจาะลึกถึงโครงสร้างขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบของพวกมันอย่างค่อยเป็นค่อยไป
จุดเริ่มต้นของการศึกษาโครงสร้างของอะตอม
อะตอมถูกค้นพบเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 จากการทดลองไฟฟ้า ถือว่าเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่มีอนุภาคที่เป็นบวกและลบ นักวิทยาศาสตร์ต้องการหาการแจกแจงภายในอะตอม มีการเสนอแบบจำลองหลายรุ่นซึ่งหนึ่งในนั้นมีชื่อว่า "ขนมปังลูกเกด" นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ได้ทำการทดลองที่แสดงให้เห็นว่านิวเคลียสบวกตั้งอยู่ใจกลางอะตอม และประจุลบจะอยู่ในอิเล็กตรอนขนาดเล็กที่หมุนรอบตัวมัน
การค้นพบระดับพลังงานในวิชาเคมีเป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในการศึกษาโครงสร้างของสารและปรากฏการณ์
ระดับพลังงาน
ระหว่างการศึกษาคุณสมบัติของสารเคมี ปรากฏว่าแต่ละธาตุมีระดับของมันเอง ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนมีโครงสร้างแบบเดียว ในขณะที่ไนโตรเจนมีโครงสร้างที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง แม้ว่าจำนวนอะตอมจะต่างกันเพียงตัวเดียว ดังนั้นระดับพลังงานคืออะไร? เหล่านี้เป็นชั้นอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนซึ่งเกิดขึ้นจากแรงดึงดูดที่แตกต่างกันไปยังนิวเคลียสของอะตอม บางคนอยู่ใกล้ในขณะที่คนอื่นอยู่ไกลออกไป นั่นคืออิเล็กตรอนตัวบน "กด" ที่ตัวล่าง
จำนวนระดับพลังงานในวิชาเคมีเท่ากับจำนวนงวดในตารางธาตุของ D. I. Mendeleev จำนวนอิเล็กตรอนที่ใหญ่ที่สุดในระดับพลังงานที่กำหนดถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้: 2n2 โดยที่ n คือจำนวนระดับดังนั้นอิเล็กตรอนในระดับพลังงานแรกจะไม่เกิน 2 อิเล็กตรอน ไม่เกินแปดในวินาที สิบแปดในสาม และอื่นๆ
แต่ละอะตอมมีระดับห่างจากนิวเคลียสมากที่สุด สุดขั้วหรือสุดท้ายเรียกว่าระดับพลังงานภายนอก จำนวนอิเล็กตรอนสำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักเท่ากับหมายเลขกลุ่ม
ในการสร้างไดอะแกรมของอะตอมและระดับพลังงานในวิชาเคมี คุณต้องทำตามแผนนี้:
- กำหนดจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดของอะตอมของธาตุที่กำหนด ซึ่งเท่ากับเลขลำดับของมัน
- กำหนดจำนวนระดับพลังงานตามจำนวนช่วงเวลา
- กำหนดจำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงาน
ดูตัวอย่างระดับพลังงานขององค์ประกอบบางอย่างด้านล่าง
ระดับย่อยของพลังงาน
ในอะตอม นอกจากระดับพลังงานแล้ว ยังมีระดับย่อยอีกด้วย ในแต่ละระดับ ระดับย่อยบางระดับจะเต็ม ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอน จากการเติมระดับย่อย องค์ประกอบสี่ประเภทมีความโดดเด่น:
- S-องค์ประกอบ. s-sublevels ถูกเติม ซึ่งสามารถมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกินสองตัว ซึ่งรวมถึงสองรายการแรกจากแต่ละช่วงเวลา
- P-องค์ประกอบ. ในองค์ประกอบเหล่านี้ มีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 6 ตัวที่ระดับ p-sub;
- D-องค์ประกอบ ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบของช่วงเวลาขนาดใหญ่ (ทศวรรษ) ซึ่งอยู่ระหว่าง s- และp-องค์ประกอบ;
- เอฟ-เอเลเมนต์. การเติม f-sublevel เกิดขึ้นในแอคติไนด์และแลนทาไนด์ที่อยู่ในช่วงที่หกและเจ็ด