רמות אנרגיה

מהן רמות אנרגיה? מהי האנרגיה שיש לאלקטרון באטום?

האלקטרונים באטום בעלי אנרגיית תנועה, שכן הם נעים במהירות סביב לגרעין, ואנרגיה פוטנציאלית הקשורה למשיכה החשמלית אל הגרעין החיובי.
הגופים בעולם שאנו חשים (הנקרא העולם המקרוסקופי) כגון כדור ביליארד או מטוס, יכולים לקבל ערכים רציפים של אנרגיית תנועה ואנרגיה פוטנציאלית (אנרגיית כובד) על ידי שינוי רציף של המהירות שלהם או הגובה שלהם.

לעומת זאת, האלקטרונים הקשורים לגרעין באטום לא יכולים לקבל ערכים רציפים של אנרגיה אלא ערכים מוגדרים בלבד הנקראים רמות אנרגיה.
רמות אנרגיה של האלקטרונים באטום מסומלות בעזרת האות n. ערך רמת האנרגיה יכול להיות מספר שלם: 3,2,1 … עד אין סוף.
נתאר ערכים אלה בעזרת שני סוגי תרשימים כפי שמתואר באיור הבא.

דיאגרמות של רמות אנרגיה באטום

בדיאגרמות של רמות אנרגיה מתואר אלקטרון ברמה השלישית

הערות:
1. המעגלים סביב לגרעין מסמל ערכי אנרגיה מוגדרים ולא מסלולים סביב לגרעין. ככל שהאלקטרון בעל אנרגיה גבוהה יותר הסיכוי למצוא אותו רחוק מהגרעין גדל ולכן המעגלים השייכים לרמות אנרגיות גבוההות רחוקים יותר מהגרעין.
2. ככל שרמת האנרגיה גדלה האלקטרון נמצא רחוק יותר מהגרעין
3. רמת אנרגיה n= ∞ (אין סוף) מייצגת מצב שבו האלקטרון מנותק מהאטום

מהם אורביטלים? איפה נמצאים האלקטרונים בתוך האטום?

נניח אלקטרון בעל אנרגיה מסויימת (רמת אנרגיה מסויימת), איפה הוא נמצא בכל רגע ורגע? האם הוא מסתובב סביב לאטום במסלול קבוע בדומה לתנועת הירחסביב כדור הארץ?
התשובה היא בוודאות לא מסתובב במסלול קבוע ויתירה מזו לא ממש יודעים איפה הוא נמצא בדיוק בכל רגע ורגע.
הדרך לתאר את מקום האלקטרון הוא על ידי אורביטלים (בשפה ציורית: “ענני אלקטרונים”) שהם איזורים במרחב סביב לגרעין בהם יש סיכוי גבוה למצוא את האלקטרון.
מה שחשוב לנו לדעת בשלב זה של הלמידה הוא שככל שרמת האנרגיה גדלה האורביטלים גדולים יותר כלומר יש סיכוי גבוה יותר למצוא את האלקטרון רחוק יותר מהגרעין.

תרגול

רשמו את הבחירה הנכונה המתאימה למשפטים הבאים:

א. האלקטרונים באטום נעים סביב לגרעין. ניתן לקבוע /לא ניתן _______ לקבוע בוודאות את מיקום האלקטרון במרחב.

ב. אורביטל הוא אזור / מסלול _________ במרחב  שבו יש סיכוי גבוה למצוא את האלקטרון באטום.

ג. האלקטרון באטום יכול/לא יכול _________  לקבל כל ערך של אנרגיה אפשרי.

ד. רמות אנרגיה הם תחומי אנרגיה / ערכי אנרגיה מוגדרים _______________ שהאלקטרון יכול לקבל כאשר הוא נמצא באטום.

ה. ככל שהאלקטרון קרוב יותר לגרעין, רמת האנרגיה שלו גבוהה / נמוכה __________ יותר.

ו. לכל רמת אנרגיה יכול להיות רק אורביטל אחד / אורביטל אחד או יותר מאחד

ככל שמספר רמת האנרגיהn  גדול יותר, הסיכוי למצוא את האלקטרון רחוק מהגרעין גדל / קטן ___________ .