СТРОЕНИЕ АТОМОВ И СВОЙСТВА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Атом – электронейтральная микрочастица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Ядро атома содержит два типа частиц (нуклонов) – протоны и нейтроны. Число протонов в ядре определяет его заряд Z, который совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе (ПС) Д.И. Менделеева.
Основная масса атома сосредоточена в ядре и характеризуется массовым числом А, которое равно сумме числа протонов Z и числа нейтронов N:
А = Z + N, (14)
Атомы с одинаковыми значениями Z, но различными значениями А и N называются изотопами (например изотопы водорода: 
– протий, 
– дейтерий, 
– тритий). Атомы, обладающие одинаковыми N, но различными Z и А, являются изотонами (например: 
, 
, 
). Если же атомы имеют одинаковые значения А, но различаются числами Z и N, то их называют изобарами (например: 
, 
, 
).
А r элемента, указываемая в ПС, является средней величиной массовых чисел его природных изотопов с учетом их распространенности в природе. Например, природный хлор состоит в основном из двух изотопов 
(75,43 % атом.) и 
(24,57 % атом.), поэтому его атомная масса будет равна:
Ar (Cl) = 
Современная теория строения атома основана на законах квантовой механики, согласно которым движущимся микрообъектам присуща двойственная природа: они являются частицами, но имеют волновой характер движения. Математически корпускулярно-волновой дуализм микрообъектов выражается уравнением де Бройля
, (2)
где l - длина волны, м; h – постоянная Планка (h = 6,63×10-34 Дж×с); m – масса микрочастицы, кг; v – скорость движения микрочастицы, м/с.
Из волновых свойств микрообъектов следует принцип неопределенности Гейзенберга:
микрочастица, так же как и волна, не имеет одновременно точных значений координат положения в пространстве и импульса ее движения.
Математически принцип Гейзенберга отражается системой уравнений
(3)
где 
- погрешности определения координаты частицы по соответствующей оси; 
- погрешности определения проекций импульса на соответствующие оси.
Из принципа Гейзенберга вытекает, что чем точнее определяется координата микрочастицы, тем неопределеннее становится информация о скорости ее движения, и наоборот.
Электрон в атоме существует в виде электронного облака – определенной области пространства, которая охватывает» 90 % заряда и массы электрона. Эту область пространства называют орбиталью. Состояние электрона в атоме принято описывать при помощи значений четырех квантовых чисел:
1. Главное квантовое число n характеризует основной запас энергии электрона и размер электронного облака. Оно может принимать только целочисленные значения от 1 до +¥. Чем больше значение n, тем больше размер электронного облака и выше его энергия. Электроны, имеющие одинаковые значения n, образуют электронные слои (иначе энергетические уровни), которые обозначают буквами
| Значение n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Уровень | K | L | M | N | O | Р | Q |
При n = 1 энергия электрона имеет минимальное значение Е 1 = -13,6 эВ. Такое состояние электрона называется основным или нормальным. Состояния с n = 2, 3, 4… называются возбужденными. Энергии, соответствующие им, связаны с Е 1 выражением
(4)
При переходе электрона с одного энергетического уровня на другой поглощается или испускается квант электромагнитной энергии D Е
(5)
где с – скорость света (с = 3×108 м/с); с/ l = n – частота излучения, с-1.
2. Орбитальное (иначе побочное) квантовое число l определяет момент количества движения электрона и характеризует форму электронного облака. l изменяется в пределах от 0 до (n – 1). Каждому значению l соответствует своя форма электронного облака: при l = 0 – сферическая; l = 1 – гантелевидная; l = 2 – две пересекающиеся под прямым углом гантели, l = 3 – три пересекающиеся под прямым углом гантели (см. табл.2)
Электроны одного энергетического уровня, имеющие одинаковые значения l, образуют энергетические подуровни, которые имеют буквенные обозначения (см. табл.2).
Состояние электрона с определенными значениями n и l записывают в виде сочетания цифрового значения n и буквенного l. Например, при n = 3 и l = 1 записывают 3 p, а при n = 4 и l = 3 записывают 4 f.
3. Магнитное квантовое число ml характеризует положение электронного облака в пространстве. ml изменяется в пределах от – l до + l, т.е. всего в каждом подуровне может принимать (2 l + 1) значений, количество которых показывает число возможных положений электронного облака данного типа в пространстве. Все орбитали одного подуровня обладают одинаковой энергией и называются вырожденными.
Состояние электрона в атоме, охарактеризованное значениями квантовых чисел n, l и ml, называется атомной орбиталью (АО) и графически изображается в виде квадрата или в виде черты , которые называют энергетической ячейкой.
4. Спиновое квантовое число ms характеризует собственный механический момент электрона, связанный с вращением его вокруг своей оси. ms может принимать только два значения ms = +½ () и ms = – ½ ().
Таблица 2
