ATOM je najsitnija čestica nekog elementa koja pokazuje svojstva tog elementa i može kemijski reagirati, to je stabilan neutralan sustav atomske jezgre i elektronskog omotača. 

NUKLID je atom kemijskog elementa za koji je točno poznat ne samo redni ili atomski broj Z, već i ukupan broj nukleona (protona i neutrona) u atomskoj jezgri.

ATOMSKA JEZGRA izgrađena je od pozitivno nabijenih čestica - protona i nenabijenih neutrona.

ELEKTRONSKI OMOTAČ čine negativno nabijeni elektroni.         

PROTON je subatomska čestica mase m = 1,673 x 10-27 kg, naboja Q = + 1,6 x 10-19 C. Nabojni broj protona je 1+.

NEUTRON je neutralna subatomska čestica mase m = 1,675 x 10-27 kg.

ELEKTRONI su čestice čiji je naboj Q = - 1,6 x 10-19 C. Nabojni broj je 1-, a masa zanemarivo mala.

Broj protona u atomskoj jezgri jednak je broju elektrona u elektronskom omotaču. Atom je određen ATOMSKIM (protonskim, rednim) i MASENIM (nukleonskim) brojem.

ATOMSKI BROJ (Z) jednak je broju protona u atomskoj jezgri, odnosno broj elektrona neutralnog atoma. Vrsta atoma određena je atomskim brojem. KEMIJSKI ELEMENT je skup svih atoma s istim atomskim brojem.

MASENI BROJ (A) jednak je zbroju protona i neutrona u atomskoj jezgri. Broj protona u atomskoj jezgri određuje vrstu atoma, a elektroni određuju kemijska svojstva elementa.

Z = N(p+) = N(e-)   Z – atomski broj

N(p+) – broj protonaN(e-) – broj elektrona  

A = N(p+) + N(n) A – maseni broj

N(n) – broj neutrona

 IZOTOPI su atomi istog elementa koji imaju isti broj protona i elektrona, a različit broj neutrona (isti

atomski broja, a različit maseni broj).

Izotopi vodika: 

procij (11H) - u jezgri nema neutrone, već samo jedan proton

deuterij (12H) - jezgra deuterija se sastoji od jednog protona i jednog neutrona

tricij (13H) - u jezgri se nalaze dva neutrona i jedan proton

Izobari su izotopi različitih elemenata s jednakim masenim brojevima (npr. 54Cr i 54Fe, 112Cd i 112Sn).

Bohrov model atoma

Danski fizičar Niels Bohr dokazao je da raspored elektrona u atomu nije slučajan, već da se oni mogu nalaziti oko jezgre samo u točno određenim kvantiziranim putanjima. Takvo stanje atoma se naziva stacionarno stanje (u kojem atom ne apsorbira niti ne emitira energiju).

Energetske razine ili ljuske u kojima se mogu nalaziti elektroni u atomu označavamo brojevima od 1 do 7 ili slovima K, L, M, N, O, P, Q.

Dovođenjem energije atom prelazi u stanje više energije (pobuđeno stanje).Elektron prelazi iz stanja najmanje energije (najbliže jezgri) u stanje više energije. Apsorbirana je energija jednaka razlici energije elektrona na višoj i nižoj elektronskoj razini. Povratkom u stacionarno stanje atom emitira energiju jer se vraća s više energetske razine na nižu. 

Najveći broj elektrona u određenoj ljusci je 2n2.

Unutar ljuske elektroni se raspoređuju u orbitale koje označavamo slovima s, p, d, f. 

Orbitala – dio prostora u kojem je najveća vjerojatnost nalaženja dva elektrona suprotnog spina.

U svakoj orbitali mogu se nalaziti po dva elektrona suprotnog spina:

s orbitala popunjena sa 2 elektrona suprotnog spinaSpin elektrona je svojstvo elektrona, a tumači se kao vrtnja elektrona oko vlastite osi.

Elektroni su u pojedinom nivou razvrstani u jednu s - orbitalu, tri p - orbitale, pet d - orbitala i sedam f - orbitala.

Elektronska konfiguracija nam pokazuje broj elektrona u atomu ili ionu i njihov razmještaj po ljuskama i orbitalama.

Struktura i sve zakonitosti u periodnom sustavu ovise o elektronskoj konfiguraciji atoma elemenata. Svojstva elementa uglavnom ovise o elektronskoj konfiguraciji vanjske ljuske.

Primjer: Elektronska konfiguracija vodika

 

Orbitale se popunjavaju redom od niže prema višoj energiji.

Istovrsne orbitale se uvijek popunjavaju tako da najveći mogući broj elektrona bude nesparen, jer je tada energija atoma najmanja (Hundovo pravilo).  

Paulijev princip U jednom atomu ne mogu dva elektrona imati četiri kvantna broja iste vrijednosti.

Kod popunjavanja jedne ljuske po orbitalama (podljuskama) koristi se tzv. Hundovo pravilo: Istovrsne orbitale uvijek se popunjavaju tako da se prvo popune elektronima istog spina jer je takvo stanje energetski najpovoljnije.

 

Redoslijed popunjavanja orbitala (pravilo dijagonala)

 

Konfiguracija s osam elektrona u vanjskoj ljusci je vrlo stabilna. To je oktetna konfiguracija ili konfiguracija plemenitog plina.Vanjsku ljusku nazivamo valentnom ljuskom, a elektrone u njoj valentni elektroni. Oni se mogu aktivno uključiti u kemijsku promjenu.

Redoslijed popunjavanja orbitala: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s 2 5f14 7p6

   

  

 IZUZETAK Atomi d elemenata koji bi trebalo da imaju elektronske konfiguracije valentnih nivoa: na primjer 4s23d4, 5s24d4, 6s25d4 nemaju takvu konfiguraciju već jedan elektron "prebacuju iz s u d, da bi d-orbitale bile POLUPOPUNJENE (stabilnije su d5 konfiguracije od d4) Njihove konfiguracije su onda 4s13d5, 5s14d5, 6s15d5 

Zato 24Cr nema konfiguraciju 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 već 1s22s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 

Na sličan način i elementi sa 4s2 3d9, 5s2 4d9, 6s2 5d9 prelaze u 4s13d10, 5s1 4d10, 6s15d10 

Tako 29Cu nema konfiguraciju 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 već 1s22s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 

Postoje i druga odstupanja ali to prevazilazi nivo ovog kursa. 

DZ

1. Koje od navedenih čestica imaju više elektrona od neutrona:

A) 40Ca2+ b) 23Na c) 14N3- d) 27Al3+ e) 32S2-

To su čestice označene slovima: ___________________ _____

B) za atom pod b) odredi broj pojedinih subatomskih čestica:

_________________________________________________ _____

1. U TABLICU UPIŠI TRAŽENE PODATKE

Element Simbol A Z N(p+) N(e-) N(n) Br.valentnih elektronaKISIK 17 8

14BARIJ 56

K 19 13 6

1. NAPIŠI ELEKTRONSKE KONFIGURACIJE ZA:

a) element atomskog broja 23 ______________________________

b) ion Ca2+ ___________________________

c) element koji u 3 ljusci ima 2 elektrona ________________________

d) ion S2- ____________________________

11. OD NAVEDENIH ELEMENATA ODABERI IZOTOPE: U nizu: 12 C , 10 B , 16 O , 11 B, 14 N izotopi su_____________

DEFINIRAJ IZOTOPE_________________________________________

13. OD NAVEDENIH ELEMENATA ODABERI IZOBARE: U nizu 12C, 82 Pb, 10B, 31 P, 82 Bi, 13 C, 11B, 30P izobari su______________

IZOBARI SU ELEMENTI __________ATOMSKE VRSTE, IZOBARI SU ELEMENTI __________ ATOMSKE MASE.

5. Prikaži shematski elektronsku konfiguraciju zadnje energijske razine aluminijeva i sulfidnog iona.

8. a) Elementarni magnezij je smjesa triju stabilnih izotopa 24Mg,25Mg, 26Mg. Kolika je prosječna relativna atomska masa magnezija akoje : 

Ar(24Mg)= 23,98504

Ar(25Mg)= 24,98584

Ar(26Mg)= 25,98259

x(24Mg) = 78,70

x(25Mg) = 10,13

x(26Mg) = 11,17