रासायनिक तत्वों के परमाणुओं की संरचना। परमाणु नाभिक की संरचना

(लेक्चर नोट्स)

परमाणु की संरचना। परिचय।

रसायन विज्ञान में अध्ययन का उद्देश्य रासायनिक तत्व और उनके यौगिक हैं। रासायनिक तत्वसमान धनावेश वाले परमाणुओं के समूह को कहते हैं। परमाणुएक रासायनिक तत्व का सबसे छोटा कण है जो इसे बरकरार रखता है रासायनिक गुण. एक दूसरे से जुड़कर एक या विभिन्न तत्वों के परमाणु अधिक जटिल कण बनाते हैं - अणुओं. परमाणुओं या अणुओं के संग्रह से रसायन बनते हैं। प्रत्येक व्यक्तिगत रासायनिक पदार्थ को व्यक्तिगत भौतिक गुणों के एक सेट की विशेषता होती है, जैसे कि क्वथनांक और गलनांक, घनत्व, विद्युत और तापीय चालकता, आदि।

1. परमाणु की संरचना और तत्वों की आवर्त प्रणाली

डि मेंडलीव.

तत्वों की आवधिक प्रणाली को भरने के क्रम की नियमितताओं का ज्ञान और समझ डी.आई. मेंडेलीफ हमें निम्नलिखित को समझने की अनुमति देता है:

1. कुछ तत्वों की प्रकृति में अस्तित्व का भौतिक सार,

2. तत्व की रासायनिक संयोजकता की प्रकृति,

3. एक तत्व की क्षमता और "आसानी" किसी अन्य तत्व के साथ बातचीत करते समय इलेक्ट्रॉन देने या प्राप्त करने के लिए,

4. रासायनिक बंधों की प्रकृति जो एक तत्व अन्य तत्वों के साथ बातचीत करते समय बना सकता है, सरल और जटिल अणुओं की स्थानिक संरचना, आदि।

परमाणु की संरचना।

एक परमाणु गति में रहने और एक दूसरे के साथ बातचीत करने का एक जटिल सूक्ष्म तंत्र है। प्राथमिक कण.

19वीं सदी के अंत और 20वीं सदी की शुरुआत में, यह पाया गया कि परमाणु छोटे कणों से बने होते हैं: न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन। अंतिम दो कण आवेशित कण होते हैं, प्रोटॉन में धनात्मक आवेश होता है, इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक होता है। चूंकि जमीनी अवस्था में किसी तत्व के परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, इसका मतलब है कि किसी भी तत्व के परमाणु में प्रोटॉन की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है। परमाणुओं का द्रव्यमान प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के योग से निर्धारित होता है, जिसकी संख्या डी.आई. की आवधिक प्रणाली में परमाणुओं के द्रव्यमान और इसकी क्रम संख्या के बीच के अंतर के बराबर होती है। मेंडेलीव।

1926 में, श्रोडिंगर ने अपने द्वारा व्युत्पन्न तरंग समीकरण का उपयोग करके एक तत्व के परमाणु में माइक्रोपार्टिकल्स की गति का वर्णन करने का प्रस्ताव रखा। हाइड्रोजन परमाणु के लिए श्रोडिंगर तरंग समीकरण को हल करते समय, तीन पूर्णांक क्वांटम संख्याएँ दिखाई देती हैं: एन, ℓ और एम ℓ , जो नाभिक के केंद्रीय क्षेत्र में त्रि-आयामी अंतरिक्ष में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति की विशेषता है। क्वांटम संख्याएं एन, ℓ और एम ℓ पूर्णांक मान लें। तीन क्वांटम संख्याओं द्वारा परिभाषित तरंग फलन एन, ℓ और एम ℓ और श्रोडिंगर समीकरण को हल करने के परिणामस्वरूप प्राप्त किया गया एक कक्षीय कहलाता है। एक कक्षीय अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जिसमें एक इलेक्ट्रॉन पाए जाने की सबसे अधिक संभावना है।एक रासायनिक तत्व के परमाणु से संबंधित। इस प्रकार, हाइड्रोजन परमाणु के लिए श्रोडिंगर समीकरण का समाधान तीन क्वांटम संख्याओं की उपस्थिति की ओर जाता है, जिसका भौतिक अर्थ यह है कि वे तीन अलग-अलग प्रकार के ऑर्बिटल्स की विशेषता रखते हैं जो एक परमाणु के पास हो सकते हैं। आइए प्रत्येक क्वांटम संख्या पर करीब से नज़र डालें।

मुख्य क्वांटम संख्या n कोई भी सकारात्मक पूर्णांक मान ले सकता है: n = 1,2,3,4,5,6,7… यह इलेक्ट्रॉनिक स्तर की ऊर्जा और इलेक्ट्रॉनिक "क्लाउड" के आकार की विशेषता है। यह विशेषता है कि मुख्य क्वांटम संख्या की संख्या उस अवधि की संख्या से मेल खाती है जिसमें दिया गया तत्व स्थित है।

अज़ीमुथल या कक्षीय क्वांटम संख्यापूर्णांक मान ले सकता है ℓ = 0…. n - 1 तक और इलेक्ट्रॉन गति के क्षण को निर्धारित करता है, अर्थात। कक्षीय आकार। के विभिन्न संख्यात्मक मानों के लिए, निम्नलिखित संकेतन का उपयोग किया जाता है: ℓ = 0, 1, 2, 3, और प्रतीकों द्वारा निरूपित किए जाते हैं एस, पी, डी, एफ, क्रमशः के लिए ℓ = 0, 1, 2 और 3. तत्वों की आवर्त सारणी में स्पिन संख्या वाले कोई तत्व नहीं हैं ℓ = 4.

चुंबकीय क्वांटम संख्याएम ℓ इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स की स्थानिक व्यवस्था और इसके परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन के विद्युत चुम्बकीय गुणों की विशेषता है। यह से मान ले सकता है - ℓ करने के लिए + ℓ शून्य सहित।

आकार या, अधिक सटीक रूप से, परमाणु कक्षाओं के समरूपता गुण क्वांटम संख्या पर निर्भर करते हैं ℓ और एम ℓ . "इलेक्ट्रॉनिक क्लाउड", के अनुरूप एस- ऑर्बिटल्स में एक गेंद का आकार होता है (उसी समय ℓ = 0).

चित्र .1। 1s कक्षीय

क्वांटम संख्या = 1 और m = -1, 0 और +1 द्वारा परिभाषित ऑर्बिटल्स को p-ऑर्बिटल्स कहा जाता है। चूँकि m में तीन . हैं विभिन्न मूल्य, तो परमाणु में तीन ऊर्जावान समकक्ष p-कक्षक होते हैं (उनके लिए मुख्य क्वांटम संख्या समान होती है और इसका मान n = 2,3,4,5,6 या 7) हो सकता है। पी-ऑर्बिटल्स में अक्षीय समरूपता होती है और वॉल्यूमेट्रिक आठों का रूप होता है, in बाहरी क्षेत्र x, y और z अक्षों के अनुदिश उन्मुख (चित्र 1.2)। इसलिए प्रतीकों p x , p y और p z की उत्पत्ति।

रेखा चित्र नम्बर 2। पी एक्स, पी वाई और पी जेड -ऑर्बिटल्स

इसके अलावा, पहले ℓ = 2 और m ℓ = -2, -1, 0, +1 और +2 के लिए d- और f-परमाणु कक्षक हैं, अर्थात। पाँच AO, दूसरे = 3 और m ℓ = -3, -2, -1, 0, +1, +2 और +3 के लिए, अर्थात्। 7 एओ.

चौथा क्वांटम एम एस 1925 में गौडस्मिट और उहलेनबेक द्वारा हाइड्रोजन परमाणु के स्पेक्ट्रम में कुछ सूक्ष्म प्रभावों की व्याख्या करने के लिए स्पिन क्वांटम संख्या कहा जाता है। एक इलेक्ट्रॉन का स्पिन एक इलेक्ट्रॉन के आवेशित प्राथमिक कण का कोणीय संवेग है, जिसका अभिविन्यास परिमाणित होता है, अर्थात। कड़ाई से कुछ कोणों तक सीमित। यह अभिविन्यास स्पिन चुंबकीय क्वांटम संख्या (एस) के मूल्य से निर्धारित होता है, जो एक इलेक्ट्रॉन के लिए है ½ , इसलिए, एक इलेक्ट्रॉन के लिए, परिमाणीकरण नियमों के अनुसार एम एस = ± ½. इस संबंध में, तीन क्वांटम संख्याओं के समुच्चय में, क्वांटम संख्या को जोड़ना चाहिए एम एस . हम एक बार फिर जोर देते हैं कि चार क्वांटम संख्याएं उस क्रम को निर्धारित करती हैं जिसमें मेंडेलीफ की तत्वों की आवर्त सारणी का निर्माण किया जाता है और समझाते हैं कि पहली अवधि में केवल दो तत्व क्यों हैं, दूसरे में आठ और तीसरे में, चौथे में 18, और इसी तरह। , परमाणुओं के बहुइलेक्ट्रॉन की संरचना की व्याख्या करने के लिए, जिस क्रम में एक परमाणु का धनात्मक आवेश बढ़ने पर इलेक्ट्रॉनिक स्तर भरे जाते हैं, चार क्वांटम संख्याओं के बारे में एक विचार होना पर्याप्त नहीं है जो इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार को "नियंत्रित" करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स भरते समय, लेकिन आपको कुछ और जानने की जरूरत है सरल नियम, अर्थात्, पाउली का सिद्धांत, गुंड का नियम और क्लेचकोवस्की का नियम।

पाउली सिद्धांत के अनुसार एक ही क्वांटम अवस्था में, चार क्वांटम संख्याओं के कुछ मूल्यों की विशेषता, एक से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते।इसका मतलब यह है कि सिद्धांत रूप में, एक इलेक्ट्रॉन को किसी भी परमाणु कक्षीय में रखा जा सकता है। दो इलेक्ट्रॉन एक ही परमाणु कक्षक में तभी हो सकते हैं जब उनके पास अलग-अलग स्पिन क्वांटम संख्याएं हों।

तीन पी-एओ, पांच डी-एओ और सात एफ-एओ को इलेक्ट्रॉनों से भरते समय, न केवल पाउली सिद्धांत द्वारा बल्कि हुंड नियम द्वारा भी निर्देशित किया जाना चाहिए: जमीनी अवस्था में एक उपकोश के कक्षकों का भरण समान प्रचक्रण वाले इलेक्ट्रॉनों से होता है।

उपकोश भरते समय (पी, डी, एफ) स्पिन के योग का निरपेक्ष मान अधिकतम होना चाहिए.

क्लेचकोवस्की का नियम. क्लेचकोवस्की नियम के अनुसार, भरते समयडी और एफइलेक्ट्रॉनों द्वारा कक्षीय का सम्मान किया जाना चाहिएन्यूनतम ऊर्जा का सिद्धांत। इस सिद्धांत के अनुसार, जमीनी अवस्था में इलेक्ट्रॉन न्यूनतम ऊर्जा स्तरों के साथ कक्षाओं को भरते हैं। सबलेवल ऊर्जा क्वांटम संख्याओं के योग से निर्धारित होती हैएन + = ई .

क्लेचकोवस्की का पहला नियम: पहले उन उपस्तरों को भरें जिनके लिएएन + = ई कम से कम।

क्लेचकोवस्की का दूसरा नियम: समानता के मामले मेंएन + ℓ कई सबलेवल के लिए, सबलेवल जिसके लिएएन कम से कम .

वर्तमान में, 109 तत्व ज्ञात हैं।

2. आयनीकरण ऊर्जा, इलेक्ट्रॉन आत्मीयता और वैद्युतीयऋणात्मकता.

एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं आयनीकरण ऊर्जा (ईआई) या आयनीकरण क्षमता (आईपी) और परमाणु की इलेक्ट्रॉन आत्मीयता (एसई) हैं। आयनन ऊर्जा 0 K: A = पर एक मुक्त परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन के अलग होने की प्रक्रिया में ऊर्जा में परिवर्तन है। + + ē . तत्व की परमाणु संख्या Z पर आयनीकरण ऊर्जा की निर्भरता, परमाणु त्रिज्या के आकार का एक स्पष्ट आवधिक चरित्र है।

इलेक्ट्रॉन आत्मीयता (SE) ऊर्जा में परिवर्तन है जो 0 K: A + = A पर एक ऋणात्मक आयन के गठन के साथ एक पृथक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन के योग के साथ होता है। - (परमाणु और आयन अपनी जमीनी अवस्था में हैं)।इस मामले में, इलेक्ट्रॉन सबसे कम मुक्त परमाणु कक्षीय (LUAO) पर कब्जा कर लेता है यदि VZAO दो इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। SE दृढ़ता से उनके कक्षीय इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पर निर्भर करता है।

ईआई और एसई में परिवर्तन तत्वों और उनके यौगिकों के कई गुणों में परिवर्तन से संबंधित है, जिसका उपयोग ईआई और एसई के मूल्यों से इन गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है। हलोजन में उच्चतम निरपेक्ष इलेक्ट्रॉन बंधुता होती है। तत्वों की आवर्त सारणी के प्रत्येक समूह में, आयनीकरण क्षमता या ईआई बढ़ती तत्व संख्या के साथ घट जाती है, जो परमाणु त्रिज्या में वृद्धि और इलेक्ट्रॉन परतों की संख्या में वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है, और जो वृद्धि के साथ अच्छी तरह से संबंधित है तत्व की कम करने की शक्ति।

तत्वों की आवर्त सारणी की तालिका 1 eV/परमाणु में EI और SE के मान देती है। ध्यान दें कि सटीक एसई मान केवल कुछ परमाणुओं के लिए जाने जाते हैं, उनके मूल्यों को तालिका 1 में रेखांकित किया गया है।

तालिका नंबर एक

आवर्त सारणी में परमाणुओं की पहली आयनीकरण ऊर्जा (EI), इलेक्ट्रॉन आत्मीयता (SE) और इलेक्ट्रोनगेटिविटी )।

χ	0.747 2. 1 0 0, 3 7																	1,2 2
χ	0.54 1. 55	-0.3 1. 1 3											0.2 0. 91	1.2 5	-0. 1 0, 55	1.47 0. 59	3.45 0. 64	1 ,60
χ	0. 7 4 1. 89	-0.3 1 . 3 1 1 . 6 0											0. 6	1.63	0.7	2.07	3.61
χ	2.3 6	- 0 .6						1.26 (α)				-0.9 1 . 39	0. 18	1.2	0. 6	2.07	3.36
χ	2.4 8											-0.6 1 . 56	0. 2			2.2
χ	2.6 7	2, 2 1						हेएस

- पॉलिंग इलेक्ट्रोनगेटिविटी

आर- परमाणु त्रिज्या, ("सामान्य और अकार्बनिक रसायन विज्ञान में प्रयोगशाला और संगोष्ठी कक्षाओं से", एन.एस. अख्मेतोव, एम.के. अज़ीज़ोवा, एल.आई. बदीगिना)

परमाणु- किसी पदार्थ का वह सूक्ष्मतम कण जो रासायनिक रूप से अविभाज्य है। 20वीं सदी में परमाणु की जटिल संरचना को स्पष्ट किया गया था। परमाणु धनावेशित होते हैं नाभिकऔर ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्मित एक कोश। एक मुक्त परमाणु का कुल आवेश शून्य होता है, क्योंकि नाभिक के आवेश और इलेक्ट्रॉन कवचएक दूसरे को संतुलित करें। इस स्थिति में, नाभिक का आवेश आवर्त सारणी में तत्व की संख्या के बराबर होता है ( परमाणु संख्या) और इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या के बराबर है (इलेक्ट्रॉन चार्ज -1 है)।

परमाणु का नाभिक धनावेशित होता है प्रोटानऔर तटस्थ कण - न्यूट्रॉनजिनका कोई चार्ज नहीं है। परमाणु की संरचना में प्राथमिक कणों की सामान्यीकृत विशेषताओं को एक तालिका के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

प्रोटॉन की संख्या नाभिक के आवेश के बराबर होती है, इसलिए परमाणु क्रमांक के बराबर होती है। एक परमाणु में न्यूट्रॉन की संख्या ज्ञात करने के लिए, परमाणु द्रव्यमान (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान का योग) से परमाणु आवेश (प्रोटॉन की संख्या) को घटाना आवश्यक है।

उदाहरण के लिए, सोडियम परमाणु 23 Na में, प्रोटॉन की संख्या p = 11 है, और न्यूट्रॉन की संख्या n = 23 - 11 = 12 है।

एक ही तत्व के परमाणुओं में न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है। ऐसे परमाणु कहलाते हैं आइसोटोप .

परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल की भी एक जटिल संरचना होती है। इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों (इलेक्ट्रॉनिक परतों) पर स्थित होते हैं।

स्तर संख्या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की विशेषता है। यह इस तथ्य के कारण है कि प्राथमिक कण मनमाने ढंग से कम मात्रा में नहीं, बल्कि कुछ भागों में ऊर्जा संचारित और प्राप्त कर सकते हैं - क्वांटा। स्तर जितना अधिक होगा, इलेक्ट्रॉन में उतनी ही अधिक ऊर्जा होगी। चूंकि प्रणाली की ऊर्जा जितनी कम होती है, उतनी ही अधिक स्थिर होती है (एक पहाड़ की चोटी पर एक पत्थर की कम स्थिरता की तुलना करें, जिसमें एक बड़ी संभावित ऊर्जा होती है, और नीचे के मैदान पर उसी पत्थर की स्थिर स्थिति की तुलना करें, जब इसकी ऊर्जा बहुत कम है), कम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा वाले स्तर पहले भरे जाते हैं और उसके बाद ही - उच्च।

एक स्तर द्वारा धारण किए जा सकने वाले इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
एन \u003d 2n 2, जहां एन स्तर में इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या है,
एन - स्तर संख्या।

तब प्रथम स्तर के लिए N = 2 1 2 = 2,

दूसरे एन = 2 2 2 = 8, आदि के लिए।

मुख्य (ए) उपसमूहों के तत्वों के लिए बाहरी स्तर पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या समूह संख्या के बराबर होती है।

अधिकांश आधुनिक आवर्त सारणी में, स्तर द्वारा इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था तत्व के साथ सेल में इंगित की जाती है। बहोत महत्वपूर्णसमझें कि स्तर पढ़े जाते हैं नीचे ऊपर, जो उनकी ऊर्जा से मेल खाती है। इसलिए, सोडियम वाले सेल में संख्याओं का एक कॉलम:
1
8
2

पहले स्तर पर - 2 इलेक्ट्रॉन,

दूसरे स्तर पर - 8 इलेक्ट्रॉन,

तीसरे स्तर पर - 1 इलेक्ट्रॉन
सावधान रहें, एक बहुत ही सामान्य गलती!

स्तरों पर इलेक्ट्रॉनों के वितरण को आरेख के रूप में दर्शाया जा सकता है:
11 ना)))
2 8 1

यदि आवर्त सारणी स्तरों द्वारा इलेक्ट्रॉनों के वितरण को इंगित नहीं करती है, तो आप द्वारा निर्देशित किया जा सकता है:

• इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या: पहले स्तर पर, 2 ई से अधिक नहीं - ,
  2 - 8 ई - पर,
  बाहरी स्तर पर - 8 ई -;
• बाहरी स्तर में इलेक्ट्रॉनों की संख्या (पहले 20 तत्वों के लिए, यह समूह संख्या के समान है)

तब सोडियम के लिए तर्क का क्रम इस प्रकार होगा:

1. इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या 11 है, इसलिए, पहला स्तर भरा हुआ है और इसमें 2 e - हैं;
2. तीसरे, बाहरी स्तर में 1 e - (I समूह) होता है।
3. दूसरे स्तर में शेष इलेक्ट्रॉन होते हैं: 11 - (2 + 1) = 8 (पूरी तरह से भरा हुआ)

* एक मुक्त परमाणु और एक यौगिक में एक परमाणु के बीच स्पष्ट अंतर के लिए, कई लेखकों ने "परमाणु" शब्द का उपयोग केवल एक मुक्त (तटस्थ) परमाणु को संदर्भित करने के लिए, और सभी परमाणुओं को संदर्भित करने के लिए किया है, जिसमें यौगिकों में शामिल हैं, वे "परमाणु कण" शब्द का प्रस्ताव करते हैं। समय बताएगा कि इन शर्तों का भाग्य कैसा होगा। हमारे दृष्टिकोण से, एक परमाणु, परिभाषा के अनुसार, एक कण है, इसलिए, अभिव्यक्ति "परमाणु कण" को एक तनातनी ("मक्खन तेल") के रूप में माना जा सकता है।

2. कार्य। प्रतिक्रिया उत्पादों में से एक के पदार्थ की मात्रा की गणना, यदि प्रारंभिक पदार्थ का द्रव्यमान ज्ञात हो।
उदाहरण:

146 ग्राम वजन वाले हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जिंक की बातचीत के दौरान कितनी मात्रा में हाइड्रोजन पदार्थ निकलेगा?

फेसला:

1. हम प्रतिक्रिया समीकरण लिखते हैं: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2
2. हाइड्रोक्लोरिक एसिड का दाढ़ द्रव्यमान ज्ञात करें: M (HCl) \u003d 1 + 35.5 \u003d 36.5 (g / mol)
   (हम प्रत्येक तत्व के दाढ़ द्रव्यमान को देखते हैं, संख्यात्मक रूप से सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के बराबर, तत्व के संकेत के तहत आवर्त सारणी में और इसे पूर्णांक तक गोल करते हैं, क्लोरीन को छोड़कर, जिसे 35.5 के रूप में लिया जाता है)
3. हाइड्रोक्लोरिक एसिड पदार्थ की मात्रा ज्ञात करें: n (HCl) \u003d m / M \u003d 146 g / 36.5 g / mol \u003d 4 mol
4. हम उपलब्ध डेटा को प्रतिक्रिया समीकरण के ऊपर और समीकरण के तहत लिखते हैं - समीकरण के अनुसार मोल्स की संख्या (पदार्थ के सामने गुणांक के बराबर):
   4 मोल x मोल
   Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2
   2 मोल 1 मोल
5. हम एक अनुपात बनाते हैं:
   4 मोल - एक्सतिल
   2 मोल - 1 मोल
   (या स्पष्टीकरण के साथ:
   हाइड्रोक्लोरिक एसिड के 4 मोल से आपको मिलता है एक्सहाइड्रोजन का मोल
   और 2 mol में से - 1 mol)
6. हम ढूंढे एक्स:
   एक्स= 4 mol 1 mol / 2 mol = 2 mol

जवाब: 2 मोल।

परमाणुएक विद्युत रूप से तटस्थ कण है जिसमें एक धनात्मक आवेशित नाभिक और ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं।

परमाणु नाभिक की संरचना

परमाणुओं के नाभिकदो प्रकार के प्राथमिक कणों से मिलकर बनता है: प्रोटान(पी) और न्यूट्रॉन(एन) एक परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के योग को कहते हैं न्यूक्लिऑन संख्या:
,
कहाँ पे लेकिन- न्यूक्लिऑन संख्या, एन- न्यूट्रॉन की संख्या, जेडप्रोटॉन की संख्या है।
प्रोटॉन का धनात्मक आवेश (+1) होता है, न्यूट्रॉन का कोई आवेश (0) नहीं होता, इलेक्ट्रॉनों का ऋणात्मक आवेश (-1) होता है। एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन के द्रव्यमान लगभग समान होते हैं, उन्हें 1 के बराबर लिया जाता है। एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान एक प्रोटॉन के द्रव्यमान से बहुत कम होता है, इसलिए रसायन विज्ञान में इसकी उपेक्षा की जाती है, यह देखते हुए कि एक परमाणु का संपूर्ण द्रव्यमान अपने नाभिक में केंद्रित है।
नाभिक में धनावेशित प्रोटॉनों की संख्या ऋणावेशित इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है, तो कुल परमाणु विद्युत तटस्थ.
समान परमाणु आवेश वाले परमाणु होते हैं रासायनिक तत्व.
परमाणुओं विभिन्न तत्वबुलाया न्यूक्लाइड.
आइसोटोप- एक ही तत्व के परमाणु, नाभिक में अलग-अलग संख्या में न्यूट्रॉन के कारण अलग-अलग न्यूक्लियॉन संख्या वाले होते हैं।
हाइड्रोजन के समस्थानिक

नाम	ए	जेड	एन
प्रोटियम संख्या	1	1	0
ड्यूटेरियम डी	2	1	1
ट्रिटियम टी	3	1	2

रेडियोधर्मी क्षय

न्यूक्लाइड के नाभिक अन्य तत्वों, साथ ही, या अन्य कणों के नाभिक के गठन के साथ क्षय हो सकते हैं।
कुछ तत्वों के परमाणुओं का स्वतःस्फूर्त क्षय कहलाता है रेडियोधर्मीयू, और ऐसे पदार्थ - रेडियोधर्मीऔर। रेडियोधर्मिता प्राथमिक कणों के उत्सर्जन के साथ होती है और विद्युतचुम्बकीय तरंगें -विकिरणजी।
परमाणु क्षय समीकरण- परमाणु प्रतिक्रियाएं- इस प्रकार लिखा गया है:

किसी दिए गए न्यूक्लाइड के आधे परमाणुओं को क्षय होने में लगने वाला समय कहलाता है हाफ लाइफ.
केवल युक्त तत्व रेडियोधर्मी समस्थानिक, कहा जाता है रेडियोधर्मीएस। ये तत्व 61 और 84-107 हैं।

रेडियोधर्मी क्षय के प्रकार

1) -रोजपासई. -कण उत्सर्जित होते हैं, अर्थात। हीलियम परमाणु के नाभिक। इस मामले में, आइसोटोप की न्यूक्लियॉन संख्या 4 से घट जाती है, और नाभिक का चार्ज 2 यूनिट कम हो जाता है, उदाहरण के लिए:

2) -रोजपासई. एक अस्थिर नाभिक में, एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन में बदल जाता है, जबकि नाभिक इलेक्ट्रॉनों और एंटीन्यूट्रिनो का उत्सर्जन करता है। क्षय के दौरान, न्यूक्लियॉन संख्या नहीं बदलती है, और परमाणु चार्ज 1 से बढ़ जाता है, उदाहरण के लिए:

3) -रोजपासई. एक उत्तेजित नाभिक बहुत कम तरंग दैर्ध्य के साथ किरणों का उत्सर्जन करता है, जबकि नाभिक की ऊर्जा कम हो जाती है, नाभिक की न्यूक्लियॉन संख्या और चार्ज नहीं बदलता है, उदाहरण के लिए:

पहले तीन अवधियों के तत्वों के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों की संरचना

इलेक्ट्रॉन है दोहरा स्वभाव: यह कण और तरंग दोनों की तरह व्यवहार कर सकता है। एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन कुछ प्रक्षेपवक्र के साथ नहीं चलता है, लेकिन परमाणु अंतरिक्ष के आसपास किसी भी हिस्से में स्थित हो सकता है, हालांकि, इसके अंदर होने की संभावना विभिन्न भागयह स्थान समान नहीं है। नाभिक के आस-पास का वह क्षेत्र जहाँ एक इलेक्ट्रॉन के होने की संभावना होती है, कहलाता है कक्षा कायू.
परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन अपने ऊर्जा भंडार के अनुसार नाभिक से एक निश्चित दूरी पर स्थित होता है। कमोबेश समान ऊर्जा वाले इलेक्ट्रान बनते हैं ऊर्जाऔर, या इलेक्ट्रॉनिक परतऔर।
किसी दिए गए तत्व के परमाणु में इलेक्ट्रॉनों से भरे ऊर्जा स्तरों की संख्या उस अवधि की संख्या के बराबर होती है जिसमें वह स्थित होता है।
बाह्य ऊर्जा स्तर में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समूह संख्या के बराबर होती है, inजिसमें तत्व स्थित है।
एक ही ऊर्जा स्तर के भीतर, इलेक्ट्रॉन आकार में भिन्न हो सकते हैं ई बादलऔर, या कक्षा काऔर। ऑर्बिटल्स के ऐसे रूप हैं:
एस-फार्म:
पी-फार्म:
वे भी हैं डी-, एफ-ऑर्बिटल्स और अन्य अधिक जटिल आकार के साथ।
इलेक्ट्रॉन बादल के समान आकार वाले इलेक्ट्रॉन समान बनाते हैं ऊर्जा आपूर्तिऔर: एस-, पी-, डी-, एफ-उपस्तर।
प्रत्येक ऊर्जा स्तर पर उपस्तरों की संख्या इस स्तर की संख्या के बराबर होती है।
एक ही ऊर्जा उपस्तर के भीतर, अंतरिक्ष में कक्षकों का एक भिन्न वितरण संभव है। तो, के लिए एक त्रि-आयामी समन्वय प्रणाली में एसऑर्बिटल्स में केवल एक ही स्थिति हो सकती है:

के लिए आर-ऑर्बिटल्स - तीन:

के लिए डी-ऑर्बिटल्स - पांच, के लिए एफ-ऑर्बिटल्स - सात।
ऑर्बिटल्स प्रतिनिधित्व करते हैं:
एस-उपस्तर-
पी-उपस्तर-
डी-उपस्तर-
आरेख में एक इलेक्ट्रॉन को एक तीर द्वारा इंगित किया जाता है जो इसके स्पिन को इंगित करता है। स्पिन अपनी धुरी के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन का घूर्णन है। यह एक तीर द्वारा इंगित किया गया है: या। एक ही कक्षक में दो इलेक्ट्रॉन लिखे जाते हैं लेकिन नहीं।
एक कक्षक में दो से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं ( पाउली सिद्धांत).
कम से कम ऊर्जा का सिद्धांतवां : एक परमाणु में, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन स्थित होता है ताकि उसकी ऊर्जा न्यूनतम हो (जो नाभिक के साथ अपने सबसे बड़े बंधन से मेल खाती है).
उदाहरण के लिए, क्लोरीन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का वितरणमें:

एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन इस अवस्था में क्लोरीन की संयोजकता निर्धारित करता है - I।
अतिरिक्त ऊर्जा (विकिरण, ताप) की प्राप्ति के दौरान, इलेक्ट्रॉनों (पदोन्नति) को अलग करना संभव है। परमाणु की इस अवस्था को कहते हैं ज़्बुदज़ेनीमी. इस स्थिति में, अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है और तदनुसार, परमाणु की संयोजकता बदल जाती है।
क्लोरीन परमाणु की उत्तेजित अवस्थामें :

तदनुसार, अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या में, क्लोरीन की संयोजकता III, V और VII हो सकती है।

परिभाषा

परमाणुसबसे छोटा रासायनिक कण है।

रासायनिक यौगिकों की विविधता परमाणुओं के एक अलग संयोजन के कारण होती है रासायनिक तत्वअणुओं और गैर-आणविक पदार्थों में। एक परमाणु में प्रवेश करने की क्षमता रासायनिक यौगिक, इसके रसायन और भौतिक गुणपरमाणु की संरचना से निर्धारित होता है। इस दृष्टि से रसायन शास्त्र के लिए यह सर्वोपरि है आंतरिक ढांचापरमाणु और, सबसे पहले, इसके इलेक्ट्रॉन खोल की संरचना।

परमाणु की संरचना के मॉडल

19वीं शताब्दी की शुरुआत में, डी. डाल्टन ने उस समय तक ज्ञात रसायन विज्ञान के मूलभूत नियमों के आधार पर परमाणु सिद्धांत को पुनर्जीवित किया ( रचना की स्थिरता, एकाधिक अनुपात और समकक्ष)। पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए पहले प्रयोग किए गए थे। हालाँकि, की गई खोजों के बावजूद (एक ही तत्व के परमाणुओं में समान गुण होते हैं, और अन्य तत्वों के परमाणुओं में अलग-अलग गुण होते हैं, परमाणु द्रव्यमान की अवधारणा पेश की गई थी), परमाणु को अविभाज्य माना जाता था।

प्रायोगिक साक्ष्य प्राप्त करने के बाद ( देर से XIX 20 वीं शताब्दी की शुरुआत) परमाणु की संरचना की जटिलता (फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, कैथोड और एक्स-रे, रेडियोधर्मिता), यह पाया गया कि परमाणु में नकारात्मक और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कण होते हैं जो एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं।

इन खोजों ने परमाणु की संरचना के पहले मॉडल के निर्माण को गति दी। पहले मॉडलों में से एक प्रस्तावित किया गया था जे थॉमसन(1904) (चित्र 1): परमाणु को "सकारात्मक बिजली के समुद्र" के रूप में प्रस्तुत किया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉन दोलन कर रहे थे।

1911 में α-कणों के साथ प्रयोगों के बाद। रदरफोर्ड ने तथाकथित प्रस्तावित किया ग्रह मॉडलपरमाणु की संरचना (चित्र 1), संरचना के समान सौर प्रणाली. ग्रहीय मॉडल के अनुसार, परमाणु के केंद्र में एक बहुत छोटा नाभिक होता है जिसका आवेश Z e होता है, जिसका आकार लगभग 1,000,000 गुना होता है। छोटे आकारपरमाणु ही। नाभिक में परमाणु का लगभग पूरा द्रव्यमान होता है और इसका धनात्मक आवेश होता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर परिक्रमा करते हैं, जिसकी संख्या नाभिक के आवेश से निर्धारित होती है। इलेक्ट्रॉनों का बाहरी प्रक्षेपवक्र निर्धारित करता है बाहरी आयामपरमाणु। एक परमाणु का व्यास 10 -8 सेमी होता है, जबकि नाभिक का व्यास बहुत छोटा -10 -12 सेमी होता है।

चावल। 1 थॉमसन और रदरफोर्ड के अनुसार परमाणु की संरचना के मॉडल

परमाणु स्पेक्ट्रा के अध्ययन पर प्रयोगों ने अपूर्णता दिखाई ग्रह मॉडलपरमाणु की संरचना, क्योंकि यह मॉडल परमाणु स्पेक्ट्रम की रेखा संरचना का खंडन करता है। रदरफोर्ड मॉडल के आधार पर, आइंस्टीन के प्रकाश क्वांटा के सिद्धांत और क्वांटम सिद्धांततख़्त विकिरण नील्स बोहर (1913)तैयार तत्वों, जिसमें है आणविक सिद्धांत(चित्र 2): एक इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूम सकता है किसी में नहीं, लेकिन केवल कुछ विशिष्ट कक्षाओं (स्थिर) में, ऐसी कक्षा के साथ घूमते हुए, यह विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा, विकिरण (विद्युत चुम्बकीय की मात्रा का अवशोषण या उत्सर्जन) उत्सर्जित नहीं करता है ऊर्जा) एक कक्षा से दूसरी कक्षा में संक्रमण (कूदने जैसा) इलेक्ट्रॉन के दौरान होती है।

चावल। 2. N. Bohr . के अनुसार परमाणु की संरचना का मॉडल

परमाणु की संरचना की विशेषता वाली संचित प्रायोगिक सामग्री ने दिखाया कि इलेक्ट्रॉनों के गुणों के साथ-साथ अन्य सूक्ष्म वस्तुओं को शास्त्रीय यांत्रिकी की अवधारणाओं के आधार पर वर्णित नहीं किया जा सकता है। माइक्रोपार्टिकल्स क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करते हैं, जो बनाने का आधार बने आधुनिक मॉडलपरमाणु संरचना.

क्वांटम यांत्रिकी के मुख्य सिद्धांत:

- ऊर्जा अलग-अलग हिस्सों में निकायों द्वारा उत्सर्जित और अवशोषित होती है - क्वांटा, इसलिए कणों की ऊर्जा अचानक बदल जाती है;

- इलेक्ट्रॉनों और अन्य सूक्ष्म कणों की दोहरी प्रकृति होती है - यह कणों और तरंगों (कण-लहर द्वैतवाद) दोनों के गुणों को प्रदर्शित करता है;

— क्वांटम यांत्रिकीमाइक्रोपार्टिकल्स में कुछ कक्षाओं की उपस्थिति से इनकार करते हैं (गतिशील इलेक्ट्रॉनों के लिए सटीक स्थिति निर्धारित करना असंभव है, क्योंकि वे नाभिक के पास अंतरिक्ष में चलते हैं, कोई केवल अंतरिक्ष के विभिन्न हिस्सों में इलेक्ट्रॉन खोजने की संभावना निर्धारित कर सकता है)।

नाभिक के पास का स्थान, जिसमें इलेक्ट्रॉन के मिलने की प्रायिकता पर्याप्त रूप से अधिक (90%) होती है, कहलाती है कक्षा का.

क्वांटम संख्याएं। पाउली सिद्धांत। क्लेचकोवस्की के नियम

एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति को चार . का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है क्वांटम संख्याएं.

एनप्रमुख क्वांटम संख्या है। एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की कुल ऊर्जा और ऊर्जा स्तर की संख्या को दर्शाता है। n 1 से तक पूर्णांक मान लेता है। n=1 पर इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा सबसे कम होती है; बढ़ती हुई n-ऊर्जा के साथ। किसी परमाणु की वह अवस्था, जब उसके इलेक्ट्रॉन ऐसे ऊर्जा स्तरों पर होते हैं कि उनकी कुल ऊर्जा न्यूनतम होती है, जमीनी अवस्था कहलाती है। अधिक वाले राज्य उच्च मूल्यउत्तेजित कहा जाता है। ऊर्जा के स्तर को n के मान के अनुसार अरबी अंकों द्वारा दर्शाया जाता है। इलेक्ट्रॉनों को सात स्तरों में व्यवस्थित किया जा सकता है, इसलिए, वास्तव में, n 1 से 7 तक मौजूद है। मुख्य क्वांटम संख्या इलेक्ट्रॉन बादल के आकार को निर्धारित करती है और निर्धारित करती है। औसत त्रिज्याएक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन ढूँढना।

मैंकक्षीय क्वांटम संख्या है। यह सबलेवल में इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा आरक्षित और कक्षीय (तालिका 1) के आकार की विशेषता है। 0 से n-1 तक पूर्णांक मान स्वीकार करता है। एल एन पर निर्भर करता है। यदि n=1, तो l=0, जिसका अर्थ है कि पहले स्तर पर पहला उप-स्तर है।

मुझेचुंबकीय क्वांटम संख्या है। अंतरिक्ष में कक्षीय के उन्मुखीकरण की विशेषता है। -l से 0 से +l तक पूर्णांक मान स्वीकार करता है। इस प्रकार, जब एल = 1 (पी-ऑर्बिटल), एम ई मान -1, 0, 1 लेता है, और कक्षीय का अभिविन्यास भिन्न हो सकता है (चित्र 3)।

चावल। 3. पी-कक्षीय अंतरिक्ष में संभावित झुकावों में से एक

एसस्पिन क्वांटम संख्या है। अक्ष के चारों ओर इलेक्ट्रॉन के स्वयं के घूर्णन की विशेषता है। यह मान -1/2(↓) और +1/2 () लेता है। एक ही कक्षक में दो इलेक्ट्रॉनों के समानांतर समानांतर स्पिन होते हैं।

परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की स्थिति निर्धारित होती है पाउली सिद्धांत: एक परमाणु में सभी क्वांटम संख्याओं के समान सेट वाले दो इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। कक्षकों को इलेक्ट्रॉनों से भरने का क्रम किसके द्वारा निर्धारित किया जाता है क्लेचकोवस्की के नियम: इन ऑर्बिटल्स के लिए ऑर्बिटल्स योग (n + l) के आरोही क्रम में इलेक्ट्रॉनों से भरे होते हैं, यदि योग (n + l) समान है, तो n के निम्न मान वाले ऑर्बिटल को पहले भरा जाता है।

हालांकि, एक परमाणु में आमतौर पर एक नहीं, बल्कि कई इलेक्ट्रॉन होते हैं, और एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत को ध्यान में रखते हुए, नाभिक के प्रभावी चार्ज की अवधारणा का उपयोग किया जाता है - बाहरी स्तर का एक इलेक्ट्रॉन एक चार्ज से प्रभावित होता है जो नाभिक के आवेश से कम होता है, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक इलेक्ट्रॉन बाहरी इलेक्ट्रॉनों को स्क्रीन करते हैं।

एक परमाणु की मुख्य विशेषताएं: परमाणु त्रिज्या (सहसंयोजक, धातु, वैन डेर वाल्स, आयनिक), इलेक्ट्रॉन आत्मीयता, आयनीकरण क्षमता, चुंबकीय क्षण।

परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक सूत्र

एक परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉन उसके इलेक्ट्रॉन खोल का निर्माण करते हैं। इलेक्ट्रॉन खोल की संरचना को दर्शाया गया है इलेक्ट्रॉनिक सूत्र, जो ऊर्जा स्तरों और उपस्तरों पर इलेक्ट्रॉनों के वितरण को दर्शाता है। एक सबलेवल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक संख्या द्वारा इंगित की जाती है, जो कि सबलेवल को इंगित करने वाले अक्षर के ऊपरी दाएं भाग में लिखी जाती है। उदाहरण के लिए, एक हाइड्रोजन परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन होता है, जो पहले ऊर्जा स्तर के s-उप-स्तर पर स्थित होता है: 1s 1. दो इलेक्ट्रॉनों वाले हीलियम का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र इस प्रकार लिखा गया है: 1s 2.

दूसरी अवधि के तत्वों के लिए, इलेक्ट्रॉन दूसरे ऊर्जा स्तर को भरते हैं, जिसमें 8 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन एस-सबलेवल को भरते हैं, फिर पी-सबलेवल को। उदाहरण के लिए:

5 बी 1एस 2 2एस 2 2पी 1

आवर्त प्रणाली में तत्व की स्थिति के साथ परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का संबंध

किसी तत्व का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र D.I की आवर्त प्रणाली में उसकी स्थिति से निर्धारित होता है। मेंडेलीव। तो, अवधि की संख्या दूसरी अवधि के तत्वों से मेल खाती है, इलेक्ट्रॉन दूसरे ऊर्जा स्तर को भरते हैं, जिसमें 8 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन भरते हैं दूसरी अवधि के तत्वों में, इलेक्ट्रॉन दूसरे ऊर्जा स्तर को भरते हैं, जिसमें 8 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन एस-सबलेवल को भरते हैं, फिर पी-सबलेवल को। उदाहरण के लिए:

5 बी 1एस 2 2एस 2 2पी 1

कुछ तत्वों के परमाणुओं के लिए, एक बाहरी ऊर्जा स्तर से एक इलेक्ट्रॉन के "रिसाव" की घटना होती है। तांबे, क्रोमियम, पैलेडियम और कुछ अन्य तत्वों के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन पर्ची होती है। उदाहरण के लिए:

24 करोड़ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

ऊर्जा स्तर जिसमें 8 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन एस-सबलेवल को भरते हैं, फिर पी-सबलेवल को। उदाहरण के लिए:

5 बी 1एस 2 2एस 2 2पी 1

मुख्य उपसमूहों के तत्वों के लिए समूह संख्या बाहरी ऊर्जा स्तर में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है, ऐसे इलेक्ट्रॉनों को वैलेंस इलेक्ट्रॉन कहा जाता है (वे एक रासायनिक बंधन के निर्माण में भाग लेते हैं)। पार्श्व उपसमूहों के तत्वों के संयोजकता इलेक्ट्रॉन बाहरी ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉन और अंतिम स्तर के d-उप-स्तर हो सकते हैं। III-VII समूहों के पार्श्व उपसमूहों के तत्वों के समूह की संख्या, साथ ही Fe, Ru, Os के लिए, बाहरी ऊर्जा स्तर के s-उप-स्तर और d-उप-स्तर में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या से मेल खाती है अंतिम स्तर

कार्य:

फास्फोरस, रूबिडियम और जिरकोनियम परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक सूत्र बनाइए। संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की सूची बनाइए।

जवाब:

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 संयोजकता इलेक्ट्रॉन 3s 2 3p 3

37 Rb 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1 संयोजकता इलेक्ट्रॉन 5s 1

40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2 संयोजकता इलेक्ट्रॉन 4d 2 5s 2

चूंकि ए.टी रसायनिक प्रतिक्रियाप्रतिक्रिया करने वाले परमाणुओं के नाभिक अपरिवर्तित रहते हैं (रेडियोधर्मी परिवर्तनों के अपवाद के साथ), तब रासायनिक गुणपरमाणु अपने इलेक्ट्रॉन कोशों की संरचना पर निर्भर करते हैं। लिखित परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचनाक्वांटम यांत्रिकी के तंत्र के आधार पर। इस प्रकार, परमाणु के ऊर्जा स्तरों की संरचना परमाणु नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष में इलेक्ट्रॉनों को खोजने की संभावनाओं की क्वांटम यांत्रिक गणना के आधार पर प्राप्त की जा सकती है ( चावल। 4.5).

चावल। 4.5. उप-स्तरों में ऊर्जा स्तरों के विभाजन की योजना

एक परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के सिद्धांत के मूल सिद्धांतों को निम्नलिखित प्रावधानों में घटाया गया है: एक परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन की स्थिति चार क्वांटम संख्याओं की विशेषता होती है: मुख्य क्वांटम संख्या एन = 1, 2, 3,; कक्षीय (अज़ीमुथ) एल = 0,1,2, एन-1; चुंबकीय एम मैं = -एल, –1,0,1,  मैं; घुमाना एम एस = -1/2, 1/2 .

इसके अनुसार पाउली सिद्धांत, एक ही परमाणु में दो इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं जिनमें चार क्वांटम संख्याओं का एक ही सेट हो एन, एल, एम मैं , एम एस; एक ही प्रमुख क्वांटम संख्या के साथ इलेक्ट्रॉनों के समूह n इलेक्ट्रॉन परतें बनाते हैं, या परमाणु के ऊर्जा स्तर, नाभिक से गिने जाते हैं और के रूप में निरूपित होते हैं के, एल, एम, एन, ओ, पी, क्यू, इसके अलावा, दिए गए मान के साथ ऊर्जा परत में एनसे अधिक नहीं हो सकता 2एन 2 इलेक्ट्रॉन। समान क्वांटम संख्या वाले इलेक्ट्रॉनों के समूह एनऔर मैं,   सबलेवल बनाते हैं, जिन्हें वे कोर से दूर जाने के रूप में निरूपित करते हैं एस, पी, डी, एफ.

परमाणु नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति की संभाव्य खोज हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत से मेल खाती है। क्वांटम यांत्रिक अवधारणाओं के अनुसार, एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन में गति का एक विशिष्ट प्रक्षेपवक्र नहीं होता है और यह नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष के किसी भी हिस्से में स्थित हो सकता है, और इसकी विभिन्न स्थितियों को एक निश्चित नकारात्मक चार्ज घनत्व वाले इलेक्ट्रॉन बादल के रूप में माना जाता है। नाभिक के चारों ओर का वह स्थान जिसमें इलेक्ट्रॉन के पाए जाने की सबसे अधिक संभावना होती है, कहलाता है कक्षा का. इसमें लगभग 90% इलेक्ट्रॉन बादल होते हैं। प्रत्येक उपस्तर 1s, 2s, 2pआदि। एक निश्चित आकार के ऑर्बिटल्स की एक निश्चित संख्या से मेल खाती है। उदाहरण के लिए, 1s- और 2s-कक्षक गोलाकार होते हैं और 2पी-ऑर्बिटल्स ( 2पी एक्स , 2पी आप , 2पी जेड-ऑर्बिटल्स) परस्पर लंबवत दिशाओं में उन्मुख होते हैं और डंबल के आकार के होते हैं ( चावल। 4.6).

चावल। 4.6. इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का आकार और अभिविन्यास।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, परमाणु नाभिक में परिवर्तन नहीं होता है, केवल परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले बदलते हैं, जिसकी संरचना रासायनिक तत्वों के कई गुणों की व्याख्या करती है। परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के सिद्धांत के आधार पर मेंडेलीफ के रासायनिक तत्वों के आवधिक नियम के गहरे भौतिक अर्थ की स्थापना की गई और रासायनिक बंधन के सिद्धांत का निर्माण किया गया।

रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली के सैद्धांतिक औचित्य में परमाणु की संरचना पर डेटा शामिल है, जो रासायनिक तत्वों के गुणों में परिवर्तन की आवधिकता और उनके परमाणुओं के समान प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन की आवधिक पुनरावृत्ति के बीच संबंध के अस्तित्व की पुष्टि करता है।

परमाणु की संरचना के सिद्धांत के आलोक में, मेंडेलीव के सभी तत्वों का सात अवधियों में विभाजन उचित हो जाता है: अवधि की संख्या इलेक्ट्रॉनों से भरे परमाणुओं के ऊर्जा स्तरों की संख्या से मेल खाती है। छोटी अवधि में, परमाणुओं के नाभिक के धनात्मक आवेश में वृद्धि के साथ, बाहरी स्तर में इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है (पहली अवधि में 1 से 2 तक, और दूसरी और तीसरी अवधि में 1 से 8 तक), जो तत्वों के गुणों में परिवर्तन की व्याख्या करता है: अवधि की शुरुआत में (पहले को छोड़कर) क्षार धातु होती है, फिर धातु के गुणों का धीरे-धीरे कमजोर होता है और गैर-धातु में वृद्धि होती है। दूसरी अवधि के तत्वों के लिए इस नियमितता का पता लगाया जा सकता है तालिका 4.2।

तालिका 4.2.

बड़ी अवधियों में, नाभिक के आवेश में वृद्धि के साथ, इलेक्ट्रॉनों के साथ स्तरों को भरना अधिक कठिन होता है, जो छोटी अवधि के तत्वों की तुलना में तत्वों के गुणों में अधिक जटिल परिवर्तन की व्याख्या करता है।

उपसमूहों में रासायनिक तत्वों के गुणों की समान प्रकृति को बाहरी ऊर्जा स्तर की समान संरचना द्वारा समझाया गया है, जैसा कि दिखाया गया है टैब। 4.3क्षार धातुओं के उपसमूहों के लिए ऊर्जा स्तरों के इलेक्ट्रॉन भरने के क्रम को दर्शाता है।

तालिका 4.3।

समूह संख्या, एक नियम के रूप में, एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या को इंगित करती है जो रासायनिक बंधों के निर्माण में भाग ले सकते हैं। यह समूह संख्या का भौतिक अर्थ है। आवर्त सारणी में चार स्थानों पर, तत्व परमाणु द्रव्यमान के आरोही क्रम में नहीं हैं: एआरऔर क,सीओऔर नी,टीइऔर मैं,वांऔर देहात. इन विचलनों को रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी की कमियाँ माना जाता था। परमाणु की संरचना के सिद्धांत ने इन विचलनों की व्याख्या की। परमाणु आवेशों के प्रायोगिक निर्धारण से पता चला कि इन तत्वों की व्यवस्था उनके नाभिक के आवेशों में वृद्धि के अनुरूप है। इसके अलावा, परमाणु नाभिक के आवेशों के प्रायोगिक निर्धारण ने हाइड्रोजन और यूरेनियम के बीच तत्वों की संख्या के साथ-साथ लैंथेनाइड्स की संख्या निर्धारित करना संभव बना दिया। अब आवर्त प्रणाली के सभी स्थान से अंतराल में भरे जाते हैं जेड = 1इससे पहले जेड=114हालांकि, आवर्त सारणी पूर्ण नहीं है, नए ट्रांसयूरेनियम तत्वों की खोज संभव है।