Планеты не могут переходить с одной орбиты на другую или, покинув солнечную систему, перекочевывать в другие планетные системы. Электроны же под влиянием внешнего воздействия — ударов других частиц материи — могут перескакивать с орбиты на орбиту и даже совсем, покидать атом, превращаясь в «вольных путешественников».

Наконец, атом в 10²² раз меньше солнечной системы. Такая огромная разница в масштабах обусловливает глубочайшие качественные различия между солнечной системой и атомом. Механика атома настолько отличается от механики больших тел, что, в сущности, вообще нельзя говорить об орбитах электронов. Мы можем только сказать, что ядро атома окружено электронным облачком или электронной оболочкой.

Электроны внутри оболочки размещены слоями, на определенных расстояниях или уровнях от ядра атома, и современная физика позволяет только указать, сколько электронов находится в каждом слое электронной оболочки атома данного элемента.

Следует, однако, сказать, что для наглядного объяснения многих явлений можно все же представлять атом в виде ядра, окруженного электронами, движущимися по определенным орбитам. Нужно только помнить, что в действительности атом гораздо сложней такой упрощенной модели.

Устройство электронных оболочек

Самый простой и легкий из атомов — это атом водорода. Водородный атом состоит из ядра, несущего один положительный заряд, и одного единственного электрона. Ядро атома водорода получило особое название — протон, что значит первичный.

Следующий за водородом в системе Менделеева элемент — гелий. Ядро атома гелия примерно вчетверо тяжелее протона. Оно состоит из двух протонов и двух частиц, которые почти равны протонам по массе, но лишены электрического заряда. Такие, не имеющие заряда, нейтральные частицы названы нейтронами.

Вокруг ядра атома гелия движутся два электрона.

Третью клеточку в таблице Менделеева занимает щелочной металл литий. Вокруг его ядра обращаются три электрона.

Элемент № 4 — бериллий. Его ядро содержит четыре положительные заряда, и окружено оно четырьмя электронами.

Если мы возьмем наугад какой-либо элемент из середины менделеевской таблицы, то убедимся, что этот порядок соблюдается везде. У элемента № 6 — углерода — 6 электронов. У азота — 7, у кислорода— 8, у фтора — 9 и у неона — 10. Номер элемента в системе Менделеева, количество положительных зарядов в ядре и количество электронов в оболочке всегда выражается одним и тем же числом. Например, олово: номер — 50, положительных зарядов ядра — 50, электронов в оболочке — 50.

Вот это число, выражающее одновременно и порядковый номер, и количество положительных зарядов, и количество электронов, называется числом Менделеева.

Посмотрим теперь, как располагаются электроны внутри электронных оболочек различных атомов.

Единственный электрон водородного атома обычно находится очень близко от ядра — на минимальном расстоянии, которое возможно по законам атомной механики. Принято называть этот низший уровень первым.

В атоме существует еще несколько определенных уровней, на которых могут находиться электроны.

В атоме гелия на первом уровне два электрона. Оказывается, что два электрона полностью заполняют первый уровень. Больше электронов на нем поместиться не может.

Поэтому у лития два электрона занимают первый уровень, а третий электрон помещается уже на втором уровне.

На втором уровне могут находиться восемь электронов. Поэтому у следующих за литием семи элементов электроны постепенно заполняют, как бы «достраивают» свой второй уровень. У бериллия там 2 электрона, у бора — 3, у углерода — 4, у азота — 5, у кислорода — 6, у фтора — 7, у неона — 8.

У неона второй уровень заполнен, — больше на нем свободной «жилплощади» нет.