ระดับพลังงานในตารางธาตุ

ตารางธาตุจัดเป็นคอลัมน์และแถว จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสจะเพิ่มขึ้นเมื่ออ่านตารางธาตุจากขวาไปซ้าย แต่ละแถวแสดงถึงระดับพลังงาน องค์ประกอบในแต่ละคอลัมน์มีคุณสมบัติคล้ายกันและมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวนเท่ากัน วาเลนซ์อิเล็กตรอนคือจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานชั้นนอกสุด

•••Tomasz Wyszoamirski / iStock / Getty Images

จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานจะแสดงในตารางธาตุ จำนวนองค์ประกอบในแต่ละแถวแสดงจำนวนอิเล็กตรอนที่ใช้ในการเติมในแต่ละระดับ ไฮโดรเจนและฮีเลียมอยู่ในแถวแรกหรือคาบในตารางธาตุ ดังนั้นระดับพลังงานแรกสามารถมีอิเล็กตรอนได้ทั้งหมด 2 ตัว ระดับพลังงานที่สองสามารถมีได้แปดอิเล็กตรอน ระดับพลังงานที่สามสามารถมีได้ทั้งหมด 18 อิเล็กตรอน ระดับพลังงานที่สี่สามารถมีได้ 32 อิเล็กตรอน ตามหลักการของ Aufbau อิเล็กตรอนจะเติมระดับพลังงานต่ำสุดก่อน และสร้างในระดับที่สูงขึ้นก็ต่อเมื่อระดับพลังงานก่อนที่จะเต็มเท่านั้น

•••Roman Sigaev / iStock / Getty Images

ระดับพลังงานแต่ละระดับประกอบด้วยพื้นที่ที่เรียกว่าวงโคจร การโคจรเป็นพื้นที่ของความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอน แต่ละระดับพลังงาน ยกเว้นระดับแรก มีวงโคจรมากกว่าหนึ่งวง แต่ละออร์บิทัลมีรูปร่างเฉพาะ รูปร่างนี้ถูกกำหนดโดยพลังงานที่อิเล็กตรอนในวงโคจรมีอยู่ อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้ทุกที่ภายในรูปร่างของวงโคจรโดยสุ่ม คุณลักษณะของแต่ละองค์ประกอบถูกกำหนดโดยอิเล็กตรอนในวงโคจร

•••รูปภาพ Archephoto / iStock / Getty

s-orbital มีรูปร่างเป็นทรงกลม s-orbital จะเติมเป็นครั้งแรกในแต่ละระดับพลังงานเสมอ สองคอลัมน์แรกของตารางธาตุเรียกว่า s-block ซึ่งหมายความว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนสำหรับสองคอลัมน์นี้มีอยู่ใน s-orbital ระดับพลังงานแรกมีเพียง s-orbital ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอน 1 ตัวใน s-orbital ฮีเลียมมีอิเล็กตรอนสองตัวใน s-orbital เติมระดับพลังงาน เนื่องจากระดับพลังงานของฮีเลียมเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน 2 ตัว อะตอมจึงมีความเสถียรและไม่ทำปฏิกิริยา

•••carloscastilla / iStock / Getty Images

p-orbital เริ่มเติมเมื่อ s-orbital ถูกเติมในแต่ละระดับพลังงานแล้ว มี p-orbitals สามตัวต่อระดับพลังงาน แต่ละอันมีรูปร่างเหมือนใบพัด p-orbitals แต่ละตัวมีอิเล็กตรอน 2 ตัว รวมเป็น 6 อิเล็กตรอนใน p-orbitals ตามกฎของ Hund แต่ละ p-orbital ต่อระดับพลังงานจะต้องได้รับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวก่อนที่จะได้รับอิเล็กตรอนตัวที่สอง p-block เริ่มต้นด้วยคอลัมน์ที่มีโบรอนและสิ้นสุดด้วยคอลัมน์ของก๊าซมีตระกูล

•••รูปภาพ agsandrew / iStock / Getty

d- และ f-orbitals นั้นซับซ้อนมาก มีห้าออร์บิทัลต่อระดับพลังงาน เริ่มจากระดับพลังงานที่สาม โลหะทรานซิชันประกอบขึ้นเป็น d-orbitals มีเจ็ด f-orbitals ต่อระดับพลังงานโดยเริ่มจากระดับพลังงานที่ห้า แลนทาไนด์และแอกทิไนด์ประกอบกันเป็นเอฟออร์บิทัล