Сьогодні розберемося з дуже цікавим питанням – чому атом прагне мати завершений зовнішній енергетичний рівень?
Тобто, чому адміністратор готелю під назвою «Орбіталь» хоче, щоб на найвищому його поверсі не було вільних кімнат, і тому, якщо там мешкає лише один електрон, його хочуть позбутися, а якщо не вистачає одного – прагнуть якомога швидше провести заселення нового мешканця.
Головне правило природи
Справа в тому, що електрони завжди прагнуть зайняти стан із найменшою енергією. Це одне з головних правил природи. Усе у Всесвіті намагається перейти у більш стабільний та енергетично вигідний стан. Камінь падає вниз, гаряче тіло охолоджується, вода тече у низину. І атоми — не виняток.
Найстабільнішими виявились атоми, у яких зовнішній енергетичний рівень повністю заповнений.
Чому саме так?
Коли зовнішній рівень незаповнений, електрони на ньому утримуються слабше. Вони розташовані далі від ядра, а позитивний заряд ядра вже не так сильно їх “тримає”. Такі електрони легше відірвати або, навпаки, атом може “добрати” ще кілька електронів, щоб завершити рівень.
А ось повністю заповнений рівень створює дуже стійку конфігурацію. У такому стані електрони максимально “врівноважені”, а атом має мінімальний запас енергії.
Саме тому благородні гази — гелій, неон, аргон — майже не реагують з іншими речовинами, бо мають повністю заповнений зовнішній енергетичний рівень.
Через це їм майже “нічого не потрібно”. Вони вже стабільні.
Натрій
А тепер поглянемо, наприклад, на натрій. У нього 11 електронів: 2 на першому рівні, 8 на другому, і лише 1 на третьому.
Тобто зовнішній рівень у нього майже порожній. Для натрію набагато “вигідніше” віддати цей один електрон, ніж намагатися дотягнути ще сім для повного рівня. Після втрати одного електрона третій рівень зникає як зовнішній, і зверху залишається вже повністю заповнений другий рівень із вісьмома електронами. Віддавши «не потрібний» йому електрон, натрій стає катіоном Na⁺.
Хлор
У хлора зворотна ситуація. У нього 17 електронів: 2 на першому рівні, 8 на другому, і 7 на третьому. Йому потрібен ще один електрон, щоб повністю заповнити зовнішній енергетичний рівень. Отримавши «зайвий» електрон атом натрію стає аніоном Cl⁻.
NaCl
Як бачимо, натрій і хлор утворюють ідеальну пару. Натрій віддає електрон. Хлор його приймає. Обидва атоми стають більш стабільними. Через різницю зарядів вони починають притягуватись один до одного — і утворюється молекула кухонної солі NaCl.
Вся хімія навколо нас фактично побудована на прагненні атомів до стабільності. Саме тому атоми об’єднуються у молекули, саме тому виникають вода, білки, ДНК, мінерали, метали та навіть саме життя.
Але тут виникає нове дуже важливе запитання. Як саме атоми “розуміють”, кому віддати електрон, а у кого його забрати? Чому одні атоми притягують електрони сильніше за інші? І що таке електричний заряд на рівні атомів?