Élvezd a tanulást

A BEKÖLTÖZÉS

Beköltözés… na nem egy újabb valóságshow indul, sőt, nem is emberekről, hanem elektronokról lesz szó. Az előző hetekben megismerhettük a periódusos rendszert, hogyan jött létre,  milyen a szerkezete és mit árul el egy adott elem atomjáról.

Utóbbiból megtudhattuk, hogy az elem rendszáma megegyezik az elektronok számával az adott atomban. Mai „mesém” által pedig remélem sikerül jobban megértenie az Olvasónak, hogy hogyan is helyezkednek el, mozognak ezek az elektronok az atomban. 

https://www.facebook.com/elmenyakemia/?fref=tsAz atom, s ezáltal egy-egy anyag tulajdonságait az elektronszerkezet határozza meg, de ne siessünk ennyire előre. A tudósokat már jó ideje foglalkoztatta az atom szerkezete. Az egyik legismertebb modell Rutherford elméletén alapszik (1911), aki úgy képzelte el az atomot, mint egy miniatűr naprendszert, melyben az elektronok meghatározott pályákon forognak a mag körül, mint a bolygók a nap körül. Ma már tudjuk, hogy ez nem így van. Az elektronok az atom minden pontjában előfordulhatnak, nem pedig meghatározott pályákon mozognak. Ezáltal elektronfelhőt alkotnak a pozitív töltésű atommag körül. 

Akkor miért beszélünk mégis elektronpályákról? Azt a térrészt az atomban, ahol az elektron előfordulásának a valószínűsége a legnagyobb elektronpályának nevezzük. Egy-egy elektron különböző formában mozog. Van olyan elektron, mely mozgása során leginkább gömbformát alkot. Az ilyen pályát s-pályának nevezzük. Van olyan elektron, mely mozgását leginkább súlyzó alakkal írhatjuk körül. Ez a p-pálya. Ebből már 3 fajta létezik, melyek egymásra merőlegesek (mint egy kocka csúcsából kiinduló három él). A d-pálya már bonyolultabb, ebből 5 fajta van, az f-pályának pedig már 7 fajtája létezik. Könnyebb megértés érdekében ajánlom azokat a videókat, melyeken a pályák formái és egy konkrét atom elektronpályái láthatóak.

Egy-egy elektronpályán 2-2 elektron mozoghat, melyek saját tengelyük körül is forognak ellenkező irányba, de erről máskor. Szóval hogyan is kell felírni egy elektronszerkezeti képletet, azaz azt, hogy hogyan helyezkednek el az elektronok az atomban. Az elektronok szinteken (energiaszinteken) mozognak. A Periódusos Rendszer városának meséjét folytatva, vagyis visszatérve a kezdetekhez…

„Mielőtt még minden lakó véglegesen beköltözött volna otthonába, Periódusos Rendszer házai szállodák voltak. Minden elem atomjában annyi elektron költözhetett be, ahányas volt a szálloda rendszáma. Ahogy a múlt héten meséltem, minden házban annyi emelet volt, amelyik sorban helyezkedett el, azaz amelyik periódusban volt. A házak érdekessége még az volt, hogy minden fentebb lévő emelet szélesebb volt. Minden szinten annyi fajta lakás volt, amennyi az emelet száma. (A földszintet 1-es számmal jelölték.) Tehát az első szinten csak 1 fajta lakás, mégpedig az „s” lakás volt. A második szinten „s” és „p” lakás és így tovább.

Mivel a házakban nem volt lift, minden elektron arra törekedett, hogy a legkevesebb energiát kelljen felhasználnia és eszerint költöztek be.

Vegyük például az Kén-szállodát. A Periódusos Rendszerben lévő helyéből fakadóan 3 szinttel rendelkezik, hiszen a 3. periódusban van. Mielőtt elektronjait beköltöztetnénk a szállodába először rajzoljuk meg, hogy milyen lakások is vannak a szállodában. A szobákat kis négyzetekkel jelöljük. Ahhoz, hogy a későbbiekben az elektronok megtalálják a helyüket minden lakásra rá van írva az emelet száma és a lakás fajtája. Tehát az első szinten csak 1 db kis lakás volt: az „s-lakás”. Az ilyen típusú lakások mindig egy szobából állnak.  A második szinten szintén van egy ilyen lakás, de megjelenik a „p-lakás” is. A p-pályának 3 fajtája van, emiatt ez a lakás 3 kis szobából áll, tehát egy téglalapot rajzolunk, melyet 3 négyzetre osztunk. A harmadik emeleten van s-, p- és d-lakás. A d-lakás előteréből már 5 kis szobácska nyílik.

Szóval így néz ki a mi kis szállodánk. Minden szobácskában 2 ágy van, egymásnak ellentétes irányban. Így az s-lakásban maximum 2 elektront, a p-lakásban maximum 6, a d-lakásban maximum 10 elektront tudunk elhelyezni.

Jöhetnek az elektronok! Adott szállodánkba 16 db (mivel a kén rendszáma 16). Az elektronok arra törekszenek, hogy minél kisebb energiát kelljen felhasználniuk, azért először az első szintre mennek: az s-lakásba két elektron. Ezeket felfelé és lefelé nyíllal jelöljük (mesénkben az ágyak, a valóságban az ellentétes mozgás miatt). Második emeleten szépen sorban, először az s-lakásban megy két elektron, aztán p-lakásba 6 elektron. Megyünk a 3. szintre. Az s-lakásba 2 elektron. Eddig 12 elektront helyeztünk el, marad 4. Először 3 elektron megy a p-lakás minden szobájába (mert így kényelmesebb), majd a maradék egy az első szoba szabad helyére. Egyébként többszobás lakásoknál ez mindig így megy, azaz az 1-1 elektron először bemegy a szabad szobákba és csak azután foglalják el a szobák másik ágyát.”

Ezzel fel is rajzoltuk a kén elektronszerkezetének cellás ábrázolását (grafikus elektronképletét), melynél a szobák feliratát átmásolva és a lakásokban lévő elektronok számát minden pályának a felső indexébe írva megvagyunk az elem elektronszerkezetének képletével (elektronképletével). 

Ha a 4. periódus elemeit kezdjük felírni, azt tudnunk kell, hogy a 4. szinten lévő s-pályának kisebb az energiaszintje, mint a harmadikon lévő d-pályának. Fogalmazzunk úgy, hogy „a harmadik emeleten a d-lakás a folyosó végén van, ezért például a kálcium utolsó két elektronjának könnyebb felmenni a 4. szinten a lépcső mellett lévő s-lakásba, mint elfoglalni a 3.-on lévő üres d-szobákat.” Ezek a pályák csak a következő elemeknél, azaz a 4. periódusban lévő mellékcsoportos elemeknél töltődnek. Az hogy melyik szobába könnyebb eljutni, azaz melyiknek kisebb az energiaszintje megnézhetjük itt

Itt ér véget a mese mára. Jövő héten megtudhatjuk, hogy miért van nagy jelentősége annak, ha egy szobában valakinek nincs párja és azt is, mi történik ha a szobatársak „összevesznek”.

A játék pedig most se maradjon el! Gyurma és fogpiszkáló segítségével készítsünk elektronokat (akár kisebb gyerekekkel is) és „költöztessük be” egy-egy elem elektronjait a szállodába.

Sponták Anett - kémia tanárnő,  Munkácsi II. Rákóczi Ferenc Középiskola; 
 
az Élmény a kémia facebook oldal szerkesztője

2016 november 09.

 
 

Kölöknet hozzászólás

aláírás