Muundo wa dutu umekuwa wa kufurahisha kwa watu tangu fursa ilipoibuka ya kutokuwa na wasiwasi juu ya chakula na kusoma ulimwengu unaotuzunguka. Matukio kama vile ukame, mafuriko, umeme, wanadamu waliogopa. Kutojua maelezo yao kulitokeza imani katika miungu mbalimbali mibaya iliyohitaji dhabihu. Ndio maana watu walianza kusoma matukio ya asili, wakijitahidi kuyatabiri, na kuzama katika muundo wa vitu. Walichunguza muundo wa atomi na kuanzisha dhana mbili muhimu zifuatazo katika kemia: kiwango cha nishati na kiwango kidogo.
Masharti ya ugunduzi wa kemikali ndogo zaidi
Wagiriki wa kale walikisia kuhusu chembe ndogo zinazounda dutu. Walifanya ugunduzi wa ajabu: hatua za marumaru, ambazo watu wengi wamepita kwa miongo kadhaa, zimebadilisha sura zao! Hii ilisababisha hitimisho kwamba mguu wa zamani unachukua kipande cha jiwe nayo. Jambo hili ni mbali na kuelewa kuwepo kwa kiwango cha nishati katika kemia, lakini kwa usahihiyote yalianza. Sayansi ilianza kukua taratibu na kujikita katika muundo wa elementi za kemikali na misombo yake.
Mwanzo wa utafiti wa muundo wa atomi
Atomu iligunduliwa mwanzoni mwa karne ya 20 kupitia majaribio ya umeme. Ilizingatiwa kuwa haina upande wa umeme, lakini ilikuwa na chembe chanya na hasi. Wanasayansi walitaka kujua usambazaji wao ndani ya atomi. Aina kadhaa zilipendekezwa, moja ambayo hata ilikuwa na jina "bun ya zabibu". Mwanafizikia wa Uingereza Ernest Rutherford alifanya jaribio lililoonyesha kwamba kiini chanya kiko katikati ya atomi, na chaji hasi iko katika elektroni ndogo zinazoizunguka.
Ugunduzi wa kiwango cha nishati katika kemia ulikuwa mafanikio makubwa katika utafiti wa muundo wa dutu na matukio.
Kiwango cha nishati
Wakati wa utafiti wa sifa za kemikali, ilibainika kuwa kila kipengele kina viwango vyake. Kwa mfano, oksijeni ina mpango mmoja wa muundo, wakati nitrojeni ina tofauti kabisa, ingawa idadi ya atomi zao hutofautiana tu kwa moja. Kwa hivyo kiwango cha nishati ni nini? Hizi ni tabaka za elektroniki, zinazojumuisha elektroni, ambazo huundwa kwa sababu ya nguvu tofauti za mvuto wao kwa kiini cha atomi. Wengine wako karibu, na wengine wako mbali zaidi. Hiyo ni, elektroni za juu "bonyeza" kwenye zile za chini.
Idadi ya viwango vya nishati katika kemia ni sawa na idadi ya kipindi katika jedwali la Vipindi la D. I. Mendeleev. Idadi kubwa zaidi ya elektroni zilizo katika kiwango fulani cha nishati hubainishwa na fomula ifuatayo: 2n2, ambapo n ni nambari ya kiwango. Kwa hivyo, si zaidi ya elektroni mbili zinazoweza kuwekwa kwenye kiwango cha nishati ya kwanza, si zaidi ya nane kwa pili, kumi na nane kwa ya tatu, na kadhalika.
Kila chembe ina kiwango cha mbali zaidi kutoka kwa kiini chake. Ni uliokithiri, au mwisho, na inaitwa ngazi ya nje ya nishati. Idadi ya elektroni juu yake kwa vipengele vya vikundi vidogo ni sawa na nambari ya kikundi.
Ili kuunda mchoro wa atomi na viwango vyake vya nishati katika kemia, unahitaji kufuata mpango huu:
- amua nambari ya elektroni zote za atomi ya kipengele fulani, ambacho ni sawa na nambari yake ya mfululizo;
- amua idadi ya viwango vya nishati kwa nambari ya kipindi;
- amua idadi ya elektroni katika kila kiwango cha nishati.
Angalia hapa chini kwa mifano ya viwango vya nishati vya baadhi ya vipengele.
Ngazi ndogo za nishati
Katika atomi, pamoja na viwango vya nishati, pia kuna viwango vidogo. Katika kila ngazi, kulingana na idadi ya elektroni juu yake, sublevels fulani hujazwa. Kutokana na jinsi ngazi ndogo inavyojazwa, aina nne za vipengele vinatofautishwa:
- S-elementi. S-sublevels hujazwa, ambayo inaweza kuwa na si zaidi ya elektroni mbili. Hizi ni pamoja na vitu viwili vya kwanza kutoka kwa kila kipindi;
- P-elements. Katika vipengele hivi, kunaweza kuwa na si zaidi ya elektroni sita zilizo kwenye p-sublevel;
- Vipengele-D. Hizi ni pamoja na vipengele vya vipindi vikubwa (miongo) iko kati ya s- navipengele vya p;
- F-vipengele. Kujazwa kwa f-subblevel hutokea katika actinides na lanthanides zilizo katika kipindi cha sita na saba.
