למה האלקטרונים נחשבים "יצורים"? (4)

שלום לכל החנונים המגניבים,

במסגרת סידרת הכימיה שלנו היום אנחנו נדבר על ״רמות אנרגיה באטום״. מה זה? למה הם הופכים את האטום לכל כך מיוחד? את זה תגלו בפוסט היום.

אז, זוכרים את האלקטרונים?

הם למעשה, יצורים מיוחדיים מאוד. בניגוד לפרוטונים והניוטרונים, הם מאוד פעילים ונעים כל הזמן סביב לאטום במסלולים מוגדרים.

אך, ישנם עוד גופים בעולם שנעים, מה הופך את האלקטרון ל"יצור" מיוחד כל כך? למה הוא נע רק במסלולים מוגדרים?

בעולם הכימיה, אוהבים להשוות את האלקטרון לתנועת המטוס.

מטוס נמשך לאדמה בכוח המשיכה והוא יכול להימצא בכל מרחק מעל האדמה עד המרחק המקסימלי.

מה שקובע את האנרגיה שלו הוא: המרחק מהאדמה והמהירות שלו.

נוכל לתת כל ערך של אנרגיה שנרצה למטוס בכך שנשנה את לפחות 1 מהפרמטרים האלה.

לעומת זאת, האלקטרונים-נמשכים לגרעין בכוח משיכה חשמלי והם יכולים להימצא רק במרחקים ובמקומות מסוימים מהגרעין.

האלקטרונים, לא יכולים לקבל כל ערך של אנרגיה שנרצה כמו עם המטוס. ישנם ערכי אנרגיה ספציפיים בהם האלקטרונים יכולים להימצא, להם קוראים "רמות אנרגיה" או "מעטפות אלקטרונים" (אורביטלים).

רמות האנרגיה האלו יהיו מסומנות באות וערכן יכול להיות מספר שלם: 3,2,1 וכך עד אין סוף (1+2).

כל רמת אנרגיה יכולה להכיל מספר מסוים של אלקטרונים.

הרמה הראשונה יכולה להכיל עד 2 אלקטרונים.

הרמה השניה יכולה להכיל עד 8 אלקטרונים.

הרמה השלישית יכולה להכיל עד 18 אלקטרונים.

הרמה הרביעית יכולה להכיל 32 אלקטרונים וכך הלאה.

(3+4).

*דיאגרמת רמות אנרגיה

תהליך סידור האלקטרונים ברמות האנרגיה נעשה מרמת האנרגיה הנמוכה לגבוהה (5).

הרמה החיצונית ביותר באטום נקראת "מעטפת ערכיות". אטומים רוצים שמעטפת הערכיות שלהם תהיה מלאה, שכך הם יהיו "יציבים"-הם לא יצטרכו ליצור עם אטומים אחרים תגובה כימית.

אך לא כל כך מהר! כדי שאטום יהיה יציב הוא צריך ש-

1. הקליפה החיצונית שלו תהיה מלאה לחלוטין

או 

2. שבקליפה החיצונית שלו יהיו 8 אלקטרונים.

*חשוב לי לציין שלא לכל האטומים הרמה החיצונית מלאה. את האמת שאפילו רוב האטומים בטבע הם בעלי רמות אנרגיה לא מלאות לגמרי. יוצאי הדופן הם קבוצת אטומים שנקראת "הגזים האצילים" שאצלם הרמה החיצונית מלאה לחלוטין/מכילה 8 אלקטרונים. שאר האטומים נוטים להימצא בטבע בתור מולקולות.

(6+7).

אולי נתקלתם פעם במושג "אורביטלים". 

כמו שאמרתי, האלקטרון הוא ״יצור״ מאוד פעיל, הוא פעיל כל כך עד שאנחנו לא יכולים לדעת בדיוק איפה הוא נמצא בכל רגע ורגע.

הדרך לתאר את מיקום האלקטרון באטום הוא בעזרת (כמובן) תופים, תופים, תופים…

ה"אורביטלים"! האורביטלים הם אזורים במרחב סביב לגרעין בהם יש סיכוי גבוה למצוא את האלקטרון.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/G_orbital.png

ככל שרמת האנרגיה גדולה יותר, כך האורביטלים גדולים יותר (הסיכוי למצוא את האלקטרון רחוק יותר מהגרעין-גדל) (8).

כל רמת אנרגיה מכילה אורביטל 1/יותר, על פי סדר מסוים בו ככל שרמת האנרגיה גבוהה יותר כך היא כוללת יותר אורביטלים בה. כל אורביטל יכול להכיל עד 2 אלקטרונים (9).

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Orbitals_table.png

תמשיכו להיות חנונים מגניבים, נתראה.

מקורות מידע:

1. מוכנים-רמות אנרגיה ואורביטלים, תחת הכותרת: "מהן רמות אנרגיה? מהי האנרגיה שיש לאלקטרון באטום?"

2. מצגת-רמות אנרגיה באטום, שקופיות 1+2

3. בריינפופ ישראל-קשרים כימיים-סרטון, 01:45-02:02

4. מוכנים-הערכות אלקטרונית של היסודות, תחת הכותרת: "מה זה הערכות אלקטרונית של יסוד?", הטבלה: "טבלת מספר האלקטרונים המקסימלי לפי רמת אנרגיה"

5. מוכנים-הערכות אלקטרונית של היסודות, תחת הכותרת: "מה זה הערכות אלקטרונית של יסוד?", פיסקה 4

6. בריינפופ ישראל-יונים-סרטון, 01:25-01:35

7. בריינפופ ישראל-קשרים כימיים-סרטון, 02:14-03:10

8. מוכנים-רמות אנרגיה ואורביטלים, תחת הכותרת: "מהם אורביטלים? איפה נמצאים האלקטרונים בתוך האטום?"

9. ויקיפדיה-רמת אנרגיה-תחת הכותרת: ״רמות אנרגיה באטומים, פיסקה 1