Struktura e substancave ka qenë interesante për njerëzit që kur u krijua mundësia për të mos u shqetësuar për ushqimin dhe për të studiuar botën përreth nesh. Fenomene të tilla si thatësira, përmbytje, rrufe, tmerruan njerëzimin. Injoranca e shpjegimeve të tyre shkaktoi besimin në perëndi të ndryshme të liga që kërkonin sakrifica. Kjo është arsyeja pse njerëzit filluan të studiojnë fenomenet natyrore, duke u përpjekur t'i parashikojnë ato dhe të gërmojnë në strukturën e substancave. Ata studiuan strukturën e atomit dhe prezantuan dy konceptet e mëposhtme të rëndësishme në kimi: niveli i energjisë dhe nënniveli.
Parakushtet për zbulimin e kimikateve më të vogla
Grekët e lashtë hamendësuan për grimcat e vogla që përbëjnë substancat. Ata bënë një zbulim të çuditshëm: shkallët e mermerit, të cilat shumë njerëz i kanë kaluar gjatë disa dekadave, kanë ndryshuar formën e tyre! Kjo çoi në përfundimin se këmba e së kaluarës merr një copë guri me vete. Ky fenomen është larg nga të kuptuarit e ekzistencës së një niveli energjetik në kimi, por pikërisht megjithçka filloi. Shkenca filloi të zhvillohet në mënyrë progresive dhe të thellohet në strukturën e elementeve kimike dhe përbërjeve të tyre.
Fillimi i studimit të strukturës së atomit
Atom u zbulua në fillim të shekullit të 20-të përmes eksperimenteve me energjinë elektrike. Ai konsiderohej elektrikisht neutral, por kishte grimca përbërëse pozitive dhe negative. Shkencëtarët donin të zbulonin shpërndarjen e tyre brenda atomit. U propozuan disa modele, njëra prej të cilave kishte edhe emrin “simite rrushi”. Fizikani britanik Ernest Rutherford kreu një eksperiment që tregoi se një bërthamë pozitive ndodhet në qendër të atomit dhe ngarkesa negative është në elektronet e vogla që rrotullohen rreth tij.
Zbulimi i nivelit të energjisë në kimi ishte një zbulim i madh në studimin e strukturës së substancave dhe fenomeneve.
Niveli i energjisë
Gjatë studimit të vetive të kimikateve, rezultoi se çdo element ka nivelet e veta. Për shembull, oksigjeni ka një skemë strukturore, ndërsa azoti ka një skemë krejtësisht të ndryshme, megjithëse numri i atomeve të tyre ndryshojnë vetëm nga një. Pra, çfarë është një nivel energjie? Këto janë shtresa elektronike, të përbëra nga elektrone, të cilat formohen për shkak të forcës së ndryshme të tërheqjes së tyre ndaj bërthamës së një atomi. Disa janë më afër, ndërsa të tjerët janë më larg. Kjo do të thotë, elektronet e sipërme "shtypin" mbi ato të poshtme.
Numri i niveleve të energjisë në kimi është i barabartë me numrin e periudhës në tabelën periodike të D. I. Mendeleev. Numri më i madh i elektroneve që janë në një nivel të caktuar energjetik përcaktohet nga formula e mëposhtme: 2n2, ku n është numri i nivelit. Kështu, jo më shumë se dy elektrone mund të vendosen në nivelin e parë të energjisë, jo më shumë se tetë në të dytin, tetëmbëdhjetë në të tretën, e kështu me radhë.
Çdo atom ka një nivel më të largët nga bërthama e tij. Është ekstremi, ose i fundit, dhe quhet niveli i jashtëm i energjisë. Numri i elektroneve në të për elementet e nëngrupeve kryesore është i barabartë me numrin e grupit.
Për të ndërtuar një diagram të një atomi dhe nivelet e tij të energjisë në kimi, duhet të ndiqni këtë plan:
- përcaktoni numrin e të gjitha elektroneve të një atomi të një elementi të caktuar, i cili është i barabartë me numrin serial të tij;
- përcaktoni numrin e niveleve të energjisë sipas numrit të periudhës;
- përcaktoni numrin e elektroneve në çdo nivel energjetik.
Shih më poshtë për shembuj të niveleve të energjisë të disa elementeve.
Nënnivelet e energjisë
Në atome, përveç niveleve të energjisë, ka edhe nënnivele. Në çdo nivel, në varësi të numrit të elektroneve në të, plotësohen nënnivele të caktuara. Nga mënyra se si plotësohet nënniveli, dallohen katër lloje elementesh:
- S-elementet. Janë të mbushura nënnivelet s, të cilat mund të përmbajnë jo më shumë se dy elektrone. Këto përfshijnë dy artikujt e parë nga çdo periudhë;
- elementet P. Në këta elementë, nuk mund të ketë më shumë se gjashtë elektrone të vendosura në nënnivelin p;
- D-elementet. Këto përfshijnë elemente të periudhave të mëdha (dekada) të vendosura midis s- dhep-elementet;
- F-elemente. Mbushja e nënnivelit f ndodh në aktinidet dhe lantanidet që ndodhen në periudhën e gjashtë dhe të shtatë.
