Struktura látek je pro lidi zajímavá od té doby, co se naskytla příležitost nestarat se o jídlo a studovat svět kolem nás. Takové jevy jako sucha, záplavy, blesky, vyděšené lidstvo. Neznalost jejich vysvětlení dala vzniknout víře v různé zlé bohy vyžadující oběti. Proto lidé začali studovat přírodní jevy, snažili se je předvídat a pronikali do struktury látek. Studovali strukturu atomu a zavedli následující dva důležité pojmy v chemii: energetická úroveň a podúroveň.
Předpoklady pro objev těch nejmenších chemikálií
Staří Řekové hádali o malých částicích, které tvoří látky. Učinili zvláštní objev: mramorové schody, kterými mnoho lidí prošlo za několik desetiletí, změnily svůj tvar! To vedlo k závěru, že noha minulosti si s sebou bere kus kamene. Tento jev má daleko k pochopení existence energetické úrovně v chemii, ale právě svšechno to začalo. Věda se začala postupně vyvíjet a ponořit se do struktury chemických prvků a jejich sloučenin.
Začátek studia struktury atomu
Atom byl objeven na začátku 20. století prostřednictvím experimentů s elektřinou. Byl považován za elektricky neutrální, ale měl kladné a záporné částice. Vědci chtěli zjistit jejich rozložení uvnitř atomu. Bylo navrženo několik modelů, z nichž jeden měl dokonce název „rozinková buchta“. Britský fyzik Ernest Rutherford provedl experiment, který ukázal, že kladné jádro se nachází ve středu atomu a záporný náboj je v malých elektronech, které se kolem něj otáčejí.
Objev energetické hladiny v chemii byl velkým průlomem ve studiu struktury látek a jevů.
Úroveň energie
Během studia vlastností chemikálií se ukázalo, že každý prvek má své vlastní úrovně. Například kyslík má jedno strukturní schéma, zatímco dusík má úplně jiné, ačkoli počet jejich atomů se liší pouze o jeden. Co je tedy energetická hladina? Jedná se o elektronické vrstvy, skládající se z elektronů, které vznikají v důsledku různé síly jejich přitažlivosti k jádru atomu. Někteří jsou blíž, jiní zase dál. To znamená, že horní elektrony „tlačí“na ty spodní.
Počet energetických hladin v chemii se rovná počtu period v periodické tabulce D. I. Mendělejeva. Největší počet elektronů, které jsou v dané energetické hladině, je určen následujícím vzorcem: 2n2, kde n je číslo hladiny. Na první energetické úrovni tedy nemohou být umístěny více než dva elektrony, na druhé ne více než osm, na třetí osmnáct a tak dále.
Každý atom má úroveň nejdále od svého jádra. Je to krajní neboli poslední a nazývá se vnější energetická hladina. Počet elektronů na něm pro prvky hlavních podskupin se rovná číslu skupiny.
Chcete-li sestavit diagram atomu a jeho energetických hladin v chemii, musíte postupovat podle tohoto plánu:
- určete počet všech elektronů atomu daného prvku, který se rovná jeho sériovému číslu;
- určete počet úrovní energie podle čísla období;
- určete počet elektronů v každé energetické hladině.
Příklady energetických hladin některých prvků naleznete níže.
Energetické podúrovně
V atomech existují kromě energetických úrovní také podúrovně. Na každé úrovni, v závislosti na počtu elektronů na ní, jsou naplněny určité dílčí úrovně. Podle způsobu naplnění podúrovně se rozlišují čtyři typy prvků:
- S-prvky. Jsou naplněny s-podúrovně, které mohou obsahovat maximálně dva elektrony. Patří sem první dvě položky z každého období;
- P-prvky. V těchto prvcích nemůže být více než šest elektronů umístěných na podúrovni p;
- D-prvky. Patří sem prvky velkých období (dekády) nacházející se mezi s- ap-prvky;
- F-prvky. K naplnění podúrovně f dochází v aktinidech a lanthanoidech lokalizovaných v šestém a sedmém období.
