רמת אנרגיה – הבדלי גרסאות

נוספו 6 בתים ,  לפני 14 שנים
{{שכתוב}}
מ (תיקון קישור למטען)
({{שכתוב}})
{{שכתוב}}
'''רמות [[אנרגיה]]''' הםהן מושג [[פיזיקה|פיזיקלי]] שמתארהמתאר את המצב האנרגטיה[[אנרגיה|אנרגטי]] שבו נמצאת מערכת תחת השפעה של [[פוטנציאל]], כאשר היא ב[[מצב קוונטי]] קשור. המושג נכנס לשימוש בעקבות [[מכניקת הקוונטים]] שהראתה שכאשר מערכת נמצאת תחת פוטנציאל, היא לאאינה יכולה לקבל כל ערך שהוא של אנרגיה, אלא רק ערכים מסוימים. הערכים המותרים של האנרגיה נקבעים על ידי הפרמטרים של המערכת ([[מסה]], [[מטען חשמלי]] וכדומה) וסוג הפוטנציאל הקושר.
 
== תיאור פורמלי ==
 
בהינתן מערכת פיזיקלית עם [[המילטוניאן]]
: <math> \ H = \frac{p^2}{2m} + V(r)</math>
 
== מערכות שיש להן רמות אנרגיה דיסקרטיות ==
 
* [[בור אינסופי]] (חלקיק בקופסה)
* [[אוסצילטור הרמוני קוונטי]]
על-פי התאוריה הנוכחית, מבנה אטום של [[גז אציל|גזים אצילים]] ([[הליום]], [[ניאון]] וכו') הוא הדגם השלם של סידור האלקטרונים ברמות האנרגיה השונות, וזהו המצב אליו שואף כל אטום להגיע.
 
מספר האלקטרונים בכל רמת אנרגיה בכל אטום של גז אציל במצב ניאטרלינייטרלי ניתן לתאור בטבלה הבאה (K היא רמת האנרגיה הנמוכה ביותר):
 
{| class="wikitable" border="1"
|}
 
המספר המירביהמרבי של אלקטרונים בכל רמת אנרגיה ניתן לחישוב על ידי הנוסחההוא 2n<sup>2</sup>.
לכל רמת אנרגיה (מלבד שתי הראשונות) קיימות '''תת-רמות'''. עבור כל רמה, סידור תת-הרמות הוא 2 אלקטרונים בתת-הרמה הראשונה, ולכל רמה מעליה נוספים 4 אלקטרונים (2,6,10,14).
 
סדר האלקטרונים באטום כלשהו מתואר על ידי המספרים שבתרשים (לכל זוג אלקטרונים שני מספרים עוקבים:מעליו ומתחתיו). עבור כל מספר אלקטרונים באטום, קיימים כל האלקטרונים שמספריהם נמוכים ממספר זה, ע"פ הסידור המתואר.
 
בכל אטום מסודרים האלקטרונים כך שהשורות העליונות (בעלות אנרגיה נמוכה) הרלוונטיות לגביו מלאות, ורק השורה התחתונה מבין השורות הרלוונטיות בכל אטום עשויה להיות חסרה.<BR> לדוגמה, לאטום [[פלואור]] (מס' כימי 9) במצבו הנייטרלי 2 אלקטרונים ברמה K (שורה ראשונה), 2 אלקטרונים בתת-הרמה הראשונה של רמה L (שורה שנייה), ו-5 אלקטרונים בתת-הרמה השנייה של רמה L (שורה שלישית).
לדוגמה:
 
בשורה אחרונה שכזו, שבה שתיים או שלוש תת-רמות אנרגיה, סדר המילוי הוא (מימין לשמאל): 2 , 14 , 10. לדוגמה, לאטום [[פלואורזהב]] (מס' כימי 979) במצבו הניאטרליהנייטרלי, רמות K - N מלאות, 2 אלקטרונים ברמהבתת-הרמה Kהראשונה של P (שורה ראשונהעשירית), 2 אלקטרונים בתת-הרמה הראשונה של רמהO L(שורה שמינית), 6 אלקטרונים בתת-הרמה השנייה של O (שורה שנייהתשיעית), ו-59 אלקטרונים בתת-הרמה השנייההשלישית של רמה LO (שורה שלישיתעשירית).
 
כל רמת אנרגיה מורכבת מ'''אורביטלים''' (מסלולים). אורביטלים אלו יכולים להיות לא תפוסים, או תפוסים על ידי אלקטרון אחד או זוג אלקטרונים, ומספרם נקבע ע"פ מספר זוגות האלקטרונים המקסימלי ברמת אנרגיה זו. בכל רמת אנרגיה בה אין אלקטרונים הממלאים את כל תת-רמות האנרגיה, יתפרסו האלקטרונים על מספר רב ככל הניתן של אורביטלים, עד שישלימו את כל תת-רמות האנרגיה הדרושות על מנת לעבור לרמת האנרגיה הבאה. <BR>לדוגמה, באטום [[גופרית]] (מס' אטומי 16) במצבו הנייטרלי, רמות K ו-L מלאות כולן על ידי 10 אלקטרונים. על מנת שהאלקטרונים יעברו לרמה N, יש למלא את תת-הרמות הראשונה והשנייה ברמת האנרגיה M. לפיכך, ששת האלקטרונים הנותרים יתפרסו על ארבעת האורביטלים (2,2,1,1)שבשתי תת-רמות האנרגיה הראשונות של M.
בשורה אחרונה שכזו, בה שתיים או שלוש תת-רמות אנרגיה, סדר המילוי הוא (מימין לשמאל): 2 , 14 , 10.<BR>
לדוגמה:
 
ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר בכל אטום עד 8 אלקטרונים (אף כי זהו אינו בהכרח מספר האלקטרונים המקסימלי באותה רמה) המסודרים בארבעה אורביטלים לכל היותר. בכתיב כימי נהוג לציין רק את מספר האלקטרונים ברמה זו, על-פי האורביטלים שלהם (כל אלקטרון מסומן בנקודה, כל צד של האטום מציין אורביטל).<BR> לדוגמה, אטום [[מימן]] יסומן כך:
לאטום [[זהב]] (מס' כימי 79) במצבו הנייטרלי, רמות K - N מלאות, 2 אלקטרונים בתת-הרמה הראשונה של P (שורה עשירית), 2 אלקטרונים בתת-הרמה הראשונה של O (שורה שמינית), 6 אלקטרונים בתת-הרמה השנייה של O (שורה תשיעית), ו-9 אלקטרונים בתת-הרמה השלישית של O (שורה עשירית).
 
כל רמת אנרגיה מורכבת מ'''אורביטלים''' (מסלולים). אורביטלים אלו יכולים להיות לא תפוסים, או תפוסים על ידי אלקטרון אחד או זוג אלקטרונים, ומספרם נקבע ע"פ מספר זוגות האלקטרונים המקסימלי ברמת אנרגיה זו. בכל רמת אנרגיה בה אין אלקטרונים הממלאים את כל תת-רמות האנרגיה, יתפרסו האלקטרונים על מספר רב ככל הניתן של אורביטלים, עד שישלימו את כל תת-רמות האנרגיה הדרושות על מנת לעבור לרמת האנרגיה הבאה. <BR>
לדוגמה:
 
באטום [[גופרית]] (מס' אטומי 16) במצבו הניאטרלי, רמות K ו- L מלאות כולן על ידי 10 אלקטרונים. על מנת שהאלקטרונים יעברו לרמה N, יש למלא את תת-הרמות הראשונה והשנייה ברמת האנרגיה M. לפיכך, ששת האלקטרונים הנותרים יתפרסו על ארבעת האורביטלים (2,2,1,1)שבשתי תת-רמות האנרגיה הראשונות של M.
 
ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר בכל אטום עד 8 אלקטרונים (אף כי זהו אינו בהכרח מספר האלקטרונים המקסימלי באותה רמה) המסודרים בארבעה אורביטלים לכל היותר. בכתיב כימי נהוג לציין רק את מספר האלקטרונים ברמה זו, על-פי האורביטלים שלהם (כל אלקטרון מסומן בנקודה, כל צד של האטום מציין אורביטל).<BR>
לדוגמה,
 
אטום [[מימן]] יסומן כך:
 
.
אלקטרון מסוגל לעבור בין רמות האנרגיה השונות, וכן לצאת או להיכנס לתחומו של האטום על ידי שינוי במצבו האנרגתי. על מנת שאלקטרון יעבור משורה גבוהה בתרשים לנמוכה (כלומר- מידת האנרגיה האגורה בו תגדל) יש להשקיע אנרגיה. מהתהליך ההפוך משתחררת אנרגיה (מצבו הטבעי של האלקטרון הוא לאגור כמות קטנה ככל הניתן של אנרגיה).
 
אנרגיה המושקעת בהרחקתו של אלקטרון מהאטום נקראת [[אנרגיתאנרגיית יינון]], והיא גדלה ככל שהאלקטרון ממוקם בשורה גבוהה יותר, עבור מספר זהה של פרוטונים.
 
ככל שסביב אטום מסוים יותר רמות אנרגיה בהן יש אלקטרונים, כך [[רדיוס אטומי|רדיוסו האטומי]] גדל.
 
[[הטבלה המחזורית]] של [[מנדלייב]] מבוססת ברובה על סידור האלקטרונים ברמות האנרגיה. מחזור בטבלה זו מוגדר על ידי מספר רמות האנרגיה שיש סביב אטום ניאטרלינייטרלי של כל יסוד במחזור.
 
-------
==ראו גם==
:[[מונחים במבנה האטום]]
*[[מבנה האטום - מונחים]]
 
[[קטגוריה:כימיה פיזיקלית]]
81,966

עריכות