Szocialista Nevelés, 1982. szeptember-1983. június (28. évfolyam, 1-10. szám)
1982-11-01 / 3. szám - Simon László: Atomszerkezeti ismeretek a hetedik osztályban (IV)
Az ún. energialétra-modell az elektronokat az energiatartalom szerint csoportosítja. Vagyis az atommagtól számítva a „V“ alakú körcikkbe húzott vonalak az egyes energiaszinteket jelképezik, amelyekhez az elektronok tartoznak. A szemléletességet jobban növeli, ha az egyes energiaszinteket jelképező vonalakat a táblán más-más színű krétával húzzuk meg. Ezek a jelképes vonalak az atommagtól kifelé számítva egyre nagyobb energiát is jelentenek. így az energialétrán az elektronokat elhelyezve azok egyre nagyobb energiával rendelkeznek. Hangsúlyozzuk, hogy a legalacsonyabb energiaállapotokat az atommaghoz legközelebb levő vonalak jelentik. A mindennapi életből vett példákkal rámutatunk, hogy az élettelen világban minden rendszer a számára legmegfelelőbb legalacsonyabb energiaállapotba igyekszik visszajutni, pl. a felhevített tárgyak lehűlnek, a feldobott tárgyak visszahullanak a földre. Ezáltal, habár nem mondjuk ki, tulajdonképpen az energiaminimumra való törekvés elvét tanítjuk meg. A tapasztalatok bizonyítják, hogy a tanulók sokszor nem értik, hogy az egyes energiaszinteken az elektronok száma miért megszabott. Számukra ez a problémakör akkor válhat érthetőbbé, ha megmagyarázzuk, hogy az elektronfelhők azonos töltésük miatt egymást erősen taszítják, vagyis már szóval a részecske- és hullámtermészettel rendelkező elektronoknak az atommag erőterében térbeli igényük van. A maghoz egyre közelebb a tér egyre szűkül, tehát egyre kevesebb elektron számára van hely, az atommagtól távolodva a tér egyre tágul, így az atommag körül az egyes energiaszinteken egyre több elektron lehet. Számuk azonban itt is meghatározott. Ezáltal nyilvánvalóvá válik, hogy miért fér el több elektron a nagyobb energiájú és nagyobb terű héjon. A háromdimenziós térben való gondolkodás és kifejezésmód megalapozására itt igen nagy szükség van. A problémakör magyarázata közben egy látszólagos ellentmondással is találkozunk, amelyet fel kell oldanunk, s ez a következő: ismeretes, hogy a magtól egyre távolabb a pozitív töltésű atommagnak az elektronokra gyakorolt vonzóereje egyre kisebb és mégis egyre nagyobb az elektronok energiája; az energia a protonok és elektronok kölcsönhatásából adódik. Itt hivatkozhatunk például a tömegvonzásra, amely a testek távolságának a növekedésével csökken, és mégis nagyobb az energiája egy magasabban levő testnek. Erre jó hasonlat a vízi erőmű. A magasabban levő víznek nagy az energiája, s ez esés közben a turbinák forgatására használódik fel, miközben a vízzel munkát végeztetünk (kapcsolat a fizikával). Hasonló az atomon belüli helyzet azzal a különbséggel, hogy ott nem gravitációs erők, hanem elektrosztatikus kölcsönhatások uralkodnak. Befejezésképpen a gondolatmenetből az a következtetés vonható le, hogy a kémiai kötés kialakulásakor a magasabb energiával rendelkező elektronok a két atom között a kötést azáltal alakítják ki, hogy energetikailag alacsonyabb helyzetbe kerülnek, az energiakülönbséget pedig fény vagy hő alakjában kisugározzák. *• 75
