Niveles de energía 3. Niveles de energía de los átomos

Todas las personas que existen en el mundo se pueden dividir en varios grupos según el nivel de desarrollo energético.

• Nivel 1. El escalón más bajo. Esto incluye a las personas con campos de energía perturbados y debilitados. A menudo, estos son representantes de la humanidad con enfermedades crónicas o temporales.
• Nivel 2. Parte de la población perteneciente a la raza caucásica y que conscientemente no refleja su biocampo.
• Nivel 3. Te da la oportunidad de sentir no solo tu biocampo, sino también la energía de otra persona. A menudo, las personas que pueden hacer esto se llaman psíquicos.
• Nivel 4. Parte de los habitantes del planeta, capaces de concentrar energía para luego dirigirla a los seres vivos (humanos y animales), eventos, objetos circundantes y todo aquello que pueda ser influenciado. Este grupo incluye hechiceros que poseen magia oscura y luminosa (curanderos, curanderos, brujas, chamanes, hechiceros). En los países indios, estas personas se llaman asmers y curanderos. Además, los yoguis principiantes se clasifican como el cuarto nivel.
• Nivel 5. El quinto grupo está formado por personas que son capaces de regenerar y restaurar su cuerpo a nivel celular (excepto las células germinales). En la naturaleza, no hay personas dotadas desde el nacimiento con tal poder. Todos aquellos que tienen la energía del quinto y sexto nivel han hecho un tremendo trabajo de autosuperación y desarrollo de su biocampo.
• Nivel 6-8. El límite de la conciencia del propio campo energético, que es poseído por los yoguis, magos indios de los más altos niveles. Tales personas pueden influir en el destino de una persona y las generaciones posteriores, controlar la psique y producir conscientemente otros cambios serios.

El especialista esotérico G. Landis identificó más de una docena de factores que ayudan a una persona a desarrollar su nivel de energía.

1. Realización de ejercicios que aumentan la fuerza del biocampo.
2. Enfócate en las emociones positivas en lugar de las negativas. Acumulación de las primeras y eliminación de las segundas.
3. Autocontemplación y meditación.
4. Comunicación y contacto constante con personas pertenecientes a un nivel energético superior.
5. El deseo de absorber tanta energía del Universo como sea posible: prana.
6. Cumplimiento de todos sus deberes.
7. Desarrollo de la capacidad del cuerpo para recibir solo energía útil de los alimentos.
8. Aprenda a respirar correctamente para que el intercambio de gases durante la respiración se produzca con mayor intensidad.
9. Desarrollo de la resistencia física.
10. Realización de ejercicios destinados a mejorar la flexibilidad de la columna y las articulaciones.
11. Obtención y almacenamiento de energía biológica durante el sueño.
12. Evitando palabras vacías y acciones que no son beneficiosas.
13. Contacto constante con seres vivos (animales y aves).
14. Cultivo de plantas y hortalizas (cultivo de flores, cultivos de frutas en el jardín)
15. Dedicación al campo del arte como hobby.
16. Vegetarianismo o minimizar el consumo de carne y platos derivados de ella.

Para desarrollar su biocampo, no hay necesidad de cumplir sin cuestionar cada elemento mencionado en la lista. Puede tomar algunos de los consejos anteriores e intentar implementarlos constantemente y al máximo. Esta opción será mejor que tratar de seguir todas las recomendaciones, pero al final trata de mala fe las prescripciones especificadas. Sería bueno ceñirse a los puntos indicados en la primera mitad de la lista, ya que tienen el efecto más fructífero en el desarrollo del nivel de energía.

Hoy te contaremos cuál es el nivel de energía de un átomo, cuándo una persona se encuentra con este concepto y dónde se aplica.

escuela de física

La gente conoce por primera vez las ciencias naturales en la escuela. Y si en el séptimo año de estudio, los niños aún encuentran interesantes los nuevos conocimientos en biología y química, entonces en las clases superiores comienzan a tener miedo. Cuando llega el turno de la física atómica, las lecciones en esta disciplina ya solo inspiran repugnancia por tareas incomprensibles. Sin embargo, vale la pena recordar que todos los descubrimientos que ahora se han convertido en aburridos temas escolares tienen una historia no trivial y todo un arsenal de aplicaciones útiles. Descubrir cómo funciona el mundo es como abrir una caja con algo interesante dentro: siempre quieres encontrar un compartimento secreto y encontrar otro tesoro allí. Hoy hablaremos de una de las físicas básicas, la estructura de la materia.

Indivisible, compuesto, cuántico

Del idioma griego antiguo, la palabra "átomo" se traduce como "indivisible, más pequeño". Esta visión es una consecuencia de la historia de la ciencia. Algunos antiguos griegos e indios creían que todo en el mundo está formado por partículas diminutas.

En la historia moderna, se produjeron mucho antes que la investigación física. Los eruditos de los siglos XVII y XVIII trabajaron principalmente para aumentar el poder militar de un país, rey o duque. Y para crear explosivos y pólvora, era necesario comprender en qué consisten. Como resultado, los investigadores encontraron que algunos elementos no se pueden separar más allá de cierto nivel. Esto significa que existen los portadores más pequeños de propiedades químicas.

Pero estaban equivocados. El átomo resultó ser una partícula compuesta, y su capacidad de cambio es de naturaleza cuántica. Esto también se evidencia por las transiciones de los niveles de energía del átomo.

positivo y negativo

A fines del siglo XIX, los científicos estuvieron cerca de estudiar las partículas más pequeñas de materia. Por ejemplo, estaba claro que un átomo contiene componentes cargados tanto positiva como negativamente. Pero se desconocía: la ubicación, la interacción y la relación de peso de sus elementos seguían siendo un misterio.

Rutherford realizó un experimento sobre la dispersión de partículas alfa delgadas y descubrió que los elementos positivos pesados ​​están ubicados en el centro de los átomos y los negativos muy livianos están ubicados en los bordes. Esto significa que los portadores de diferentes cargas son partículas que no son similares entre sí. Esto explicaba la carga de los átomos: se les podía añadir o quitar un elemento. El equilibrio que mantenía la neutralidad de todo el sistema se rompió y el átomo adquirió carga.

Electrones, protones, neutrones

Más tarde resultó: las partículas negativas ligeras son electrones, y un núcleo positivo pesado consta de dos tipos de nucleones (protones y neutrones). Los protones diferían de los neutrones solo en que los primeros tenían carga positiva y eran pesados, mientras que los últimos solo tenían masa. Cambiar la composición y la carga del núcleo es difícil: requiere energías increíbles. Pero un átomo es mucho más fácil de dividir por un electrón. Hay más átomos electronegativos, que tienen más probabilidades de "quitar" un electrón, y menos electronegativos, que tienen más probabilidades de "regalarlo". Así se forma la carga de un átomo: si hay exceso de electrones, entonces es negativa, y si hay deficiencia, entonces es positiva.

larga vida del universo

Pero esta estructura del átomo desconcertó a los científicos. De acuerdo con la física clásica que prevalecía en ese momento, un electrón, que se movía constantemente alrededor del núcleo, tenía que irradiar continuamente ondas electromagnéticas. Dado que este proceso significa una pérdida de energía, todas las partículas negativas pronto perderían su velocidad y caerían sobre el núcleo. Sin embargo, el universo ha existido durante mucho tiempo y la catástrofe global aún no ha ocurrido. La paradoja de la materia demasiado antigua se estaba gestando.

postulados de bohr

Los postulados de Bohr pudieron explicar la discrepancia. Entonces eran solo afirmaciones, saltos a lo desconocido, que no estaban respaldados por cálculos o teoría. De acuerdo con los postulados, había niveles de energía de electrones en el átomo. Cada partícula cargada negativamente solo podría estar en estos niveles. La transición entre orbitales (los llamados niveles) se realiza mediante un salto, mientras se libera o absorbe un cuanto de energía electromagnética.

Posteriormente, el descubrimiento de Planck del cuanto explicó este comportamiento de los electrones.

Luz y átomo

La cantidad de energía requerida para la transición depende de la distancia entre los niveles de energía del átomo. Cuanto más lejos están uno del otro, más cantidad emitida o absorbida.

Como saben, la luz es el cuanto del campo electromagnético. Por lo tanto, cuando un electrón en un átomo se mueve de un nivel superior a uno inferior, crea luz. En este caso, también se aplica la ley inversa: cuando una onda electromagnética incide sobre un objeto, excita sus electrones y se mueven a un orbital más alto.

Además, los niveles de energía del átomo son individuales para cada tipo de elemento químico. El patrón de distancias entre orbitales es diferente para el hidrógeno y el oro, el tungsteno y el cobre, el bromo y el azufre. Por lo tanto, un análisis de los espectros de emisión de cualquier objeto (incluidas las estrellas) determina sin ambigüedades qué sustancias y en qué cantidad están presentes en él.

Este método se usa increíblemente ampliamente. El análisis espectral se utiliza:

• en criminalística;
• en control de calidad de agua y alimentos;
• en la producción de bienes;
• en la creación de nuevos materiales;
• en la mejora de tecnologías;
• en experimentos científicos;
• en la exploración de las estrellas.

Esta lista solo muestra aproximadamente cuán útil ha sido el descubrimiento de los niveles electrónicos en el átomo. Los niveles electrónicos son los más toscos, los más grandes. Hay niveles de vibración más pequeños e incluso niveles de rotación más finos. Pero solo son relevantes para compuestos complejos: moléculas y sólidos.

Hay que decir que la estructura del núcleo aún no ha sido completamente explorada. Por ejemplo, no hay respuesta a la pregunta de por qué tal número de neutrones corresponde a un cierto número de protones. Los científicos sugieren que el núcleo atómico también contiene algún análogo de los niveles electrónicos. Sin embargo, esto aún no ha sido probado.

Cuanto más cerca del núcleo atómico está la capa de electrones del átomo, más fuerte se atraen los electrones al núcleo y mayor es su energía de enlace con el núcleo. Por lo tanto, la disposición de las capas de electrones se caracteriza convenientemente por niveles y subniveles de energía y la distribución de electrones sobre ellos. El número de niveles de energía electrónica es igual al número del período, en que se encuentra el elemento. La suma de los números de electrones en los niveles de energía es igual al número ordinal del elemento.

La estructura electrónica del átomo se muestra en la fig. 1.9 en forma de diagrama de la distribución de electrones sobre niveles y subniveles de energía. El diagrama consta de celdas electrónicas representadas por cuadrados. Cada celda simboliza un orbital de electrones capaz de aceptar dos electrones con espines opuestos, indicados por las flechas hacia arriba y hacia abajo.

Arroz. 1.9.

El diagrama electrónico de un átomo se construye en la secuencia aumentando el número de nivel de energía. En la misma dirección la energía del electrón aumenta y la energía de su conexión con el núcleo disminuye. Para mayor claridad, podemos imaginar que el núcleo del átomo está "en la parte inferior" del diagrama. El número de electrones en un átomo de un elemento es igual al número de protones en el núcleo, es decir número atómico del elemento en la tabla periódica.

El primer nivel de energía consta de un solo orbital, que se denota con el símbolo s. Este orbital está lleno de electrones de hidrógeno y helio. El hidrógeno tiene un electrón y el hidrógeno es monovalente. El helio tiene dos electrones apareados con espines opuestos, el helio tiene valencia cero y no forma compuestos con otros elementos. La energía de una reacción química no es suficiente para excitar un átomo de helio y transferir un electrón al segundo nivel.

El segundo nivel de energía consta de. "-subnivel y /. (-subnivel, que tiene tres orbitales (celdas). El litio envía el tercer electrón al subnivel 2". Un electrón desapareado hace que el litio sea monovalente. El berilio llena el mismo subnivel con el segundo electrón, por lo tanto, en el estado no excitado, el berilio tiene dos pares de electrones. Sin embargo, una energía de excitación insignificante resulta ser suficiente para transferir un electrón al subnivel ^, lo que hace que el berilio sea bivalente.

El llenado adicional del subnivel 2p procede de manera similar. El oxígeno en los compuestos es bivalente. El oxígeno no presenta valencias más altas debido a la imposibilidad de emparejar electrones de segundo nivel y transferirlos al tercer nivel de energía.

A diferencia del oxígeno, el azufre ubicado debajo del oxígeno en el mismo subgrupo puede exhibir valencias 2, 4 y 6 en sus compuestos debido a la posibilidad de desacoplar electrones de tercer nivel y moverlos al subnivel ^. Tenga en cuenta que también son posibles otros estados de valencia del azufre.

Los elementos cuyo subnivel s está lleno se denominan "-elementos". De manera similar, la secuencia se forma R- elementos. Elementos s- y los subniveles p están incluidos en los subgrupos principales. Los elementos de los subgrupos secundarios son elementos ^ (nombre incorrecto - elementos de transición).

Es conveniente denotar subgrupos por los símbolos de electrones, por lo que se formaron los elementos incluidos en el subgrupo, por ejemplo s"-subgrupo (hidrógeno, litio, sodio, etc.) o //-subgrupo (oxígeno, azufre, etc.).

Si la tabla periódica se construye de tal manera que los números de período aumentan de abajo hacia arriba, y primero se colocan uno y luego dos electrones en cada celda de electrones, se obtendrá una tabla periódica de período largo, similar a un diagrama de distribución de electrones sobre niveles y subniveles de energía.

NIVELES DE ENERGÍA

ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

1. Desarrollo de la teoría de la estructura del átomo. CON

2. El núcleo y la capa de electrones del átomo. CON

3. La estructura del núcleo de un átomo. CON

4. Nucleidos, isótopos, número de masa. CON

5. Niveles de energía.

6. Explicación mecánico-cuántica de la estructura.

6.1. Modelo orbital del átomo.

6.2. Reglas para llenar orbitales.

6.3. Orbitales con electrones s (orbitales s atómicos).

6.4. Orbitales con electrones p (orbitales p atómicos).

6.5. Orbitales con electrones d-f

7. Subniveles de energía de un átomo multielectrónico. números cuánticos.

NIVELES DE ENERGÍA

La estructura de la capa de electrones de un átomo está determinada por las diferentes reservas de energía de los electrones individuales en el átomo. De acuerdo con el modelo de Bohr del átomo, los electrones pueden ocupar posiciones en el átomo, que corresponden a estados de energía definidos con precisión (cuantificados). Estos estados se denominan niveles de energía.

El número de electrones que pueden estar en un nivel de energía separado está determinado por la fórmula 2n 2, donde n es el número del nivel, que se indica con números arábigos 1 - 7. El llenado máximo de los primeros cuatro niveles de energía en. de acuerdo con la fórmula 2n 2 es: para el primer nivel - 2 electrones, para el segundo - 8, para el tercero -18 y para el cuarto nivel - 32 electrones. No se ha logrado el llenado máximo de niveles de energía más altos en átomos de elementos conocidos con electrones.

Arroz. 1 muestra el llenado de los niveles de energía de los primeros veinte elementos con electrones (del hidrógeno H al calcio Ca, círculos negros). Llenando los niveles de energía en el orden indicado, se obtienen los modelos más simples de los átomos de los elementos, respetando el orden de llenado (de abajo hacia arriba y de izquierda a derecha en la figura) de tal manera que el último El electrón apunta al símbolo del elemento correspondiente En el tercer nivel de energía METRO(la capacidad máxima es de 18 mi-) para los elementos Na - Ar contiene solo 8 electrones, entonces el cuarto nivel de energía comienza a acumularse norte- en él aparecen dos electrones para los elementos K y Ca. Los siguientes 10 electrones vuelven a ocupar el nivel METRO(elementos Sc – Zn (no mostrados), y luego continúa el llenado del nivel N con seis electrones más (elementos Ca-Kr, círculos blancos).

Arroz. una

Arroz. 2

Si el átomo está en el estado fundamental, entonces sus electrones ocupan niveles con una energía mínima, es decir, cada electrón subsiguiente ocupa la posición energéticamente más favorable, como en la Fig. 1. Con un impacto externo en un átomo asociado con la transferencia de energía hacia él, por ejemplo, por calentamiento, los electrones se transfieren a niveles de energía más altos (Fig. 2). Este estado del átomo se llama excitado. El lugar desocupado en el nivel de energía más bajo es ocupado (como una posición ventajosa) por un electrón de un nivel de energía más alto. Durante la transición, el electrón desprende cierta cantidad de energía, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ corresponde a la diferencia de energía entre los niveles. Como resultado de las transiciones electrónicas, surge la radiación característica. A partir de las líneas espectrales de la luz absorbida (emitida), se puede llegar a una conclusión cuantitativa sobre los niveles de energía del átomo.

De acuerdo con el modelo cuántico de Bohr del átomo, un electrón que tiene cierto estado de energía se mueve en una órbita circular en el átomo. Los electrones con la misma reserva de energía están a la misma distancia del núcleo, cada nivel de energía corresponde a su propio conjunto de electrones, llamado capa de electrones por Bohr. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, según Bohr, los electrones de una capa se mueven a lo largo de una superficie esférica, los electrones de la siguiente capa a lo largo de otra superficie esférica. todas las esferas están inscritas unas en otras con el centro correspondiente al núcleo atómico.

NIVELES DE ENERGÍA - concepto y tipos. Clasificación y características de la categoría "NIVELES DE ENERGÍA" 2017, 2018.

El conjunto de estados de un electrón en un átomo con el mismo valor norte llamado nivel de energía. El número de niveles en los que los electrones se encuentran en el estado fundamental del átomo coincide con el número del período en el que se encuentra el elemento. Los números de estos niveles se indican con números: 1, 2, 3, ... (con menos frecuencia, con letras k, L, METRO, ...).

Subnivel de energía- un conjunto de estados de energía de un electrón en un átomo, caracterizado por los mismos valores de números cuánticos norte y yo. Los subniveles se indican con letras: s, pags, D, F... El primer nivel de energía tiene un subnivel, el segundo - dos subniveles, el tercero - tres subniveles y así sucesivamente.

Si los orbitales se designan en el diagrama como celdas (marcos cuadrados) y los electrones como flechas (o ↓), entonces puede ver que el número cuántico principal caracteriza el nivel de energía (EU), la combinación del cuántico principal y orbital números - el subnivel de energía (EPL), un conjunto de números cuánticos principales, orbitales y magnéticos - orbital atómico, y los cuatro números cuánticos son un electrón.

Cada orbital corresponde a una determinada energía. La designación del orbital incluye el número del nivel de energía y la letra correspondiente al subnivel correspondiente: 1 s, 3pags, 4D etc Para cada nivel de energía, a partir del segundo, la existencia de tres iguales en energía pags orbitales ubicados en tres direcciones mutuamente perpendiculares. En cada nivel de energía, a partir del tercero, hay cinco D-orbitales con una forma de cuatro hojas más compleja. A partir del cuarto nivel de energía, aparecen formas aún más complejas. F-orbitales; Hay siete en cada nivel. Un orbital atómico con una carga de electrones distribuida sobre él a menudo se denomina nube de electrones.

Pregunta 12.

Periodicidad horizontal

En propiedades físicas como la energía de ionización y la afinidad electrónica, también se manifiesta la periodicidad horizontal, asociada con un cambio periódico en el número de electrones en los últimos subniveles de energía:

Pregunta 13.

Pregunta 14.

Características magnéticas de un átomo.

El electrón tiene su propio momento magnético, que se cuantifica en dirección paralela u opuesta al campo magnético aplicado. Si dos electrones que ocupan el mismo orbital tienen giros opuestos (según el principio de Pauli), entonces se anulan entre sí. En este caso, se dice que los electrones están apareados. Los átomos con solo electrones emparejados son empujados fuera del campo magnético. Tales átomos se llaman diamagnéticos. Los átomos que tienen uno o más electrones desapareados son atraídos por un campo magnético. Se llaman diamagnéticos.

El momento magnético de un átomo, que caracteriza la intensidad de la interacción de un átomo con un campo magnético, es prácticamente proporcional al número de electrones desapareados.

Las características de la estructura electrónica de los átomos de varios elementos se reflejan en características energéticas como la energía de ionización y la afinidad electrónica.

Energía de ionización

Energía (potencial) de ionización de un átomo ei es la energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo hasta el infinito según la ecuación

X = X + + mi− . Sus valores son conocidos para átomos de todos los elementos del sistema Periódico. Por ejemplo, la energía de ionización de un átomo de hidrógeno corresponde a la transición de un electrón de 1 s- subnivel de energía (−1312,1 kJ/mol) al subnivel con energía cero y es igual a +1312,1 kJ/mol.

En el cambio de los primeros potenciales de ionización, correspondientes a la eliminación de un electrón, de los átomos, la periodicidad se expresa claramente con un aumento del número ordinal del átomo:

Al moverse de izquierda a derecha a lo largo del período, la energía de ionización, en términos generales, aumenta gradualmente, mientras que al aumentar el número de serie dentro del grupo, disminuye. Los metales alcalinos tienen los primeros potenciales de ionización mínimos, los gases nobles los máximos.

Para un mismo átomo, las energías de ionización segunda, tercera y posteriores siempre aumentan, ya que el electrón tiene que separarse de un ion cargado positivamente. Por ejemplo, para un átomo de litio, las energías de ionización primera, segunda y tercera son 520,3, 7298,1 y 11814,9 kJ/mol, respectivamente.

La secuencia de desprendimiento de electrones suele ser la inversa de la secuencia de población de orbitales por electrones de acuerdo con el principio de mínima energía. Sin embargo, los elementos que se rellenan D-los orbitales son excepciones - en primer lugar, no pierden D-, a s-electrones.

afinidad electronica

Afinidad de un átomo por un electrón A e - la capacidad de los átomos para unir un electrón adicional y convertirse en un ion negativo. La medida de la afinidad electrónica es la energía liberada o absorbida en el proceso. La afinidad electrónica es igual a la energía de ionización del ion negativo X − : X − = X + mi −

Los átomos de halógeno tienen la mayor afinidad electrónica. Por ejemplo, para un átomo de flúor, la adición de un electrón va acompañada de la liberación de 327,9 kJ/mol de energía. Para varios elementos, la afinidad electrónica es cercana a cero o negativa, lo que significa que no hay un anión estable para este elemento.

Por lo general, la afinidad electrónica por los átomos de varios elementos disminuye en paralelo con un aumento en su energía de ionización. Sin embargo, hay excepciones para algunos pares de elementos:

Se puede dar una explicación a esto en base a los tamaños más pequeños de los primeros átomos y la mayor repulsión electrón-electrón en ellos.

Pregunta 15.

Pregunta 16.

Periodicidad horizontal

La periodicidad horizontal consiste en la aparición de valores máximos y mínimos de las propiedades de sustancias simples y compuestos dentro de cada período. Es especialmente notable para los elementos del grupo VIIIB y los lantánidos (por ejemplo, los lantánidos con números de serie pares son más comunes que aquellos con números impares).

En propiedades físicas como la energía de ionización y la afinidad electrónica, también se manifiesta la periodicidad horizontal, asociada con un cambio periódico en el número de electrones en los últimos subniveles de energía.