Electronii
Conceptul de atom a apărut în lumea antică pentru a desemna particule de materie. Tradus din greacă, atom înseamnă „indivizibil”.
Fizicianul irlandez Stoney, pe baza unor experimente, a ajuns la concluzia că electricitatea este transportată de cele mai mici particule care există în atomii tuturor elementelor chimice. În 1891, Stoney a sugerat numirea acestor particule electroni, care în greacă înseamnă „chihlimbar”. La câțiva ani după ce electronul și-a primit numele, fizicianul englez Joseph Thomson și fizicianul francez Jean Perrin au demonstrat că electronii poartă o sarcină negativă. Aceasta este cea mai mică sarcină negativă, care în chimie este luată ca unitate (-1). Thomson a reușit chiar să determine viteza de mișcare a unui electron (viteza unui electron pe o orbită este invers proporțională cu numărul orbitei n. Razele orbitelor cresc proporțional cu pătratul numărului orbitei. Pe prima orbită a atomului de hidrogen (n = 1; Z = 1), viteza este ≈ 2,2 · 106 m / c, adică de aproximativ o sută de ori mai mică decât viteza luminii c = 3 · 108 m / s .) și masa unui electron (este de aproape 2000 de ori mai mică decât masa unui atom de hidrogen).
Starea electronilor într-un atom
Starea unui electron într-un atom este înțeleasă ca un set de informații despre energia unui anumit electron și spațiul în care se află... Un electron dintr-un atom nu are o traiectorie de mișcare, adică se poate vorbi doar despre probabilitatea de a-l găsi în spațiul din jurul nucleului.
Poate fi situat în orice parte a acestui spațiu care înconjoară nucleul, iar combinația diferitelor sale poziții este considerată ca un nor de electroni cu o anumită densitate de sarcină negativă. Figurat, acest lucru poate fi imaginat astfel: dacă, după sutimi sau milionimi de secundă, ar fi posibil să se fotografieze poziția electronului în atom, ca în foto finish, atunci electronul din astfel de fotografii ar fi reprezentat ca puncte. . Suprapunerea a nenumărate astfel de fotografii ar avea ca rezultat o imagine a norului de electroni cu cea mai mare densitate, acolo unde există cele mai multe dintre aceste puncte.
Spațiul din jurul nucleului atomic, în care electronul este cel mai probabil să se găsească, se numește orbital. Conține aproximativ 90% e-cloud, și asta înseamnă că aproximativ 90% din timp electronul se află în această parte a spațiului. Distingeți în formă 4 tipuri de orbitali cunoscute în prezent, care sunt notate prin latină s, p, d și f... O reprezentare grafică a unor forme de orbitali de electroni este prezentată în figură.
Cea mai importantă caracteristică a mișcării unui electron într-un anumit orbital este energia conexiunii sale cu miezul... Electronii cu valori energetice apropiate formează un singur strat electronic, sau nivel de energie. Nivelurile de energie sunt numerotate începând de la nucleu - 1, 2, 3, 4, 5, 6 și 7.
Numărul întreg n, care indică numărul nivelului de energie, se numește număr cuantic principal. Caracterizează energia electronilor care ocupă un anumit nivel de energie. Cea mai scăzută energie este deținută de electronii din primul nivel de energie, care este cel mai aproape de nucleu.În comparație cu electronii primului nivel, electronii nivelurilor ulterioare se vor caracteriza printr-o cantitate mare de energie. În consecință, electronii de la nivelul exterior sunt cei mai puțin ferm legați de nucleul atomic.
Cel mai mare număr de electroni la nivel de energie este determinat de formula:
N = 2n 2,
unde N este numărul maxim de electroni; n este numărul nivelului sau numărul cuantic principal. În consecință, la primul nivel energetic cel mai apropiat de nucleu nu pot exista mai mult de doi electroni; pe al doilea - nu mai mult de 8; pe a treia - nu mai mult de 18; pe a patra - nu mai mult de 32.
Începând de la al doilea nivel de energie (n = 2), fiecare dintre niveluri este subdivizat în subniveluri (substraturi), diferind puțin unele de altele în energia de legare cu nucleul. Numărul de subniveluri este egal cu valoarea numărului cuantic principal: primul nivel de energie are un subnivel; al doilea - doi; al treilea - trei; al patrulea - patru subniveluri. Subnivelurile, la rândul lor, sunt formate din orbitali. La fiecare valoaren corespunde numărului de orbitali egal cu n.
Se obișnuiește să se desemneze subnivelurile cu litere latine, precum și forma orbitalilor din care sunt compuși: s, p, d, f.
Protoni și neutroni
Atomul oricărui element chimic este comparabil cu sistemul solar minuscul. Prin urmare, se numește un astfel de model al atomului, propus de E. Rutherford planetar.
Nucleul atomic, în care este concentrată întreaga masă a unui atom, este format din două tipuri de particule - protoni si neutroni.
Protonii au o sarcină egală cu sarcina electronilor, dar opus în semn (+1), și o masă egală cu masa unui atom de hidrogen (este luat ca unitate în chimie). Neutronii nu poartă nicio sarcină, sunt neutri și au masa egală cu cea a unui proton.
Protonii și neutronii sunt numiți colectiv nucleoni (din latină nucleus - nucleus). Suma numărului de protoni și neutroni dintr-un atom se numește număr de masă... De exemplu, numărul de masă al unui atom de aluminiu:
13 + 14 = 27
numărul de protoni 13, numărul de neutroni 14, numărul de masă 27
Deoarece masa electronului, care este neglijabilă, poate fi neglijată, este evident că întreaga masă a atomului este concentrată în nucleu. Electronii reprezintă e -.
Din moment ce atomul neutru din punct de vedere electric, este, de asemenea, evident că numărul de protoni și electroni dintr-un atom este același. Este egal cu numărul ordinal al unui element chimic atribuit acestuia în Tabelul Periodic. Masa unui atom este formată din masa de protoni și neutroni. Cunoscând numărul ordinal al elementului (Z), adică numărul de protoni și numărul de masă (A) egal cu suma numerelor de protoni și neutroni, putem găsi numărul de neutroni (N) prin formula:
N = A - Z
De exemplu, numărul de neutroni dintr-un atom de fier este:
56 — 26 = 30
Izotopi
Se numesc o varietate de atomi ai aceluiași element, care au aceeași sarcină nucleară, dar numere de masă diferite izotopi... Elementele chimice care apar în mod natural sunt un amestec de izotopi. Deci, carbonul are trei izotopi cu mase 12, 13, 14; oxigen - trei izotopi cu mase de 16, 17, 18 etc. De obicei, dată în Tabelul periodic, masa atomică relativă a unui element chimic este valoarea medie a maselor atomice ale amestecului natural de izotopi ai unui element dat, luând ţinând cont de abundenţa lor relativă în natură. Proprietățile chimice ale izotopilor majorității elementelor chimice sunt exact aceleași. Cu toate acestea, izotopii de hidrogen diferă foarte mult în proprietăți datorită unei creșteri multiple puternice a masei lor atomice relative; li s-au dat chiar nume individuale și mărci chimice.
Elemente ale primei perioade
Diagrama structurii electronice a atomului de hidrogen:
Diagramele structurii electronice a atomilor arată distribuția electronilor peste straturile electronice (nivelurile de energie).
Formula electronică grafică a atomului de hidrogen (arată distribuția electronilor pe niveluri și subniveluri de energie):
Formulele electronice grafice ale atomilor arată distribuția electronilor nu numai pe niveluri și subniveluri, ci și pe orbiti.
Într-un atom de heliu, primul strat de electroni este complet - sunt 2 electroni în el. Hidrogen și heliu - elemente s; orbitalul s al acestor atomi este umplut cu electroni.
Toate elementele celei de-a doua perioade primul strat de electroni este plin, iar electronii umplu orbitalii s și p ai celui de-al doilea strat de electroni în conformitate cu principiul energiei minime (întâi s și apoi p) și cu regulile Pauli și Hund.
În atomul de neon, al doilea strat de electroni este complet - conține 8 electroni.
Pentru atomii elementelor din a treia perioadă, primul și al doilea strat de electroni sunt completați, prin urmare, al treilea strat de electroni este umplut, în care electronii pot ocupa subnivelurile 3s, 3p și 3d.
La atomul de magneziu, orbitalul 3s-electron este în curs de finalizare. Na și Mg sunt elemente s.
În aluminiu și elementele ulterioare, subnivelul 3p este umplut cu electroni.
Pentru elementele perioadei a treia, orbitalii 3d rămân neumpluți.
Toate elementele de la Al la Ar sunt elemente p. Elementele s și p formează principalele subgrupe din Tabelul Periodic.
Elemente ale perioadei a patra - a șaptea
Atomii de potasiu și calciu au un al patrulea strat de electroni, subnivelul 4s este umplut, deoarece are o energie mai mică decât subnivelul 3d.
K, Ca - s-elemente incluse în principalele subgrupe. În atomii de la Sc la Zn, subnivelul 3d este umplut cu electroni. Acestea sunt elemente 3D. Sunt incluse în subgrupuri laterale, stratul lor electronic pre-extern este umplut, sunt denumite elemente de tranziție.
Acordați atenție structurii învelișurilor de electroni ale atomilor de crom și cupru. În ele, există o „scădere” a unui electron de la nivelul 4s la subnivelul 3d, care se explică prin stabilitatea energetică mai mare a configurațiilor electronice rezultate 3d 5 și 3d 10:
În atomul de zinc, al treilea strat electronic este complet - toate subnivelurile 3s, 3p și 3d sunt umplute în el, cu un total de 18 electroni pe ele. În elementele care urmează zincului, al patrulea strat de electroni, subnivelul 4p, continuă să fie umplut.
Elementele de la Ga la Kr sunt elemente p.
La atomul de cripton, stratul exterior (al patrulea) este complet, are 8 electroni. Dar pot fi 32 de electroni în total în al patrulea strat de electroni; Pentru atomul de cripton, subnivelurile 4d și 4f sunt încă neumplute.Pentru elementele perioadei a cincea, umplerea este efectuată de niveluri în următoarea ordine: 5s - 4d - 5p. Și există și excepții legate de " eșec»Electroni, pentru 41 Nb, 42 Mo, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.
În perioadele a șasea și a șaptea apar elemente f, adică elemente în care sunt umplute subnivelurile 4f și, respectiv, 5f ale celui de-al treilea strat de electroni exterior.
Elementele 4f se numesc lantanide.
Elementele 5f se numesc actinide.
Ordinea de umplere a subnivelurilor electronice în atomii elementelor din perioada a șasea: 55 Cs și 56 Ba - 6s elemente; 57 La… 6s 2 5d x - 5d-element; 58 Ce - 71 Lu - 4f-elemente; 72 Hf - 80 Hg - 5d elemente; 81 Т1 - 86 Rn - 6d-elemente. Dar chiar și aici există elemente în care ordinea de umplere a orbitalilor de electroni este „încălcată”, ceea ce, de exemplu, este asociat cu o stabilitate energetică mai mare a subnivelurilor f jumătate și complet umplute, adică nf 7 și nf 14. În funcție de subnivelul atomului umplut cu electroni, toate elementele sunt împărțite în patru familii electronice sau blocuri:
- s-elemente... Subnivelul s al nivelului exterior al atomului este umplut cu electroni; Elementele s includ hidrogen, heliu și elemente din principalele subgrupe ale grupelor I și II.
- p-elemente... Subnivelul p al nivelului exterior al atomului este umplut cu electroni; Elementele p includ elemente ale principalelor subgrupe ale grupurilor III-VIII.
- d-elemente... Subnivelul d al nivelului pre-exterior al atomului este umplut cu electroni; Elementele d includ elemente ale subgrupurilor secundare ale grupelor I-VIII, adică elemente ale deceniilor inserate de perioade mari situate între elementele s- și p. Se mai numesc și elemente de tranziție.
- elemente f... Subnivelul f al celui de-al treilea nivel exterior al atomului este umplut cu electroni; acestea includ lantanide și antinoide.
Fizicianul elvețian W. Pauli în 1925 a stabilit că într-un atom dintr-un orbital nu pot exista mai mult de doi electroni având spini opuși (antiparaleli) (tradus din engleză - „fus”), adică posedă astfel de proprietăți încât, în mod convențional, poate imagina cum este rotirea unui electron în jurul axei sale imaginare: în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic.
Acest principiu se numește principiul lui Pauli... Dacă există un electron în orbital, atunci se numește nepereche, dacă doi, atunci aceștia sunt electroni perechi, adică electroni cu spini opuși. Figura prezintă o diagramă a împărțirii nivelurilor de energie în subniveluri și succesiunea umplerii acestora.
Foarte des, structura învelișurilor de electroni ale atomilor este descrisă folosind celule de energie sau cuantice - sunt scrise așa-numitele formule electronice grafice. Pentru această notație se folosește următoarea notație: fiecare celulă cuantică este desemnată de o celulă care corespunde unui orbital; fiecare electron este indicat printr-o săgeată corespunzătoare direcției spinului. Când scrieți o formulă electronică grafică, trebuie reținute două reguli: Principiul lui Pauli și regula lui F. Hund, conform căreia electronii ocupă celulele libere mai întâi pe rând și au aceeași valoare de spin și abia apoi se perechează, dar spinii, în acest caz, conform principiului Pauli, vor fi deja direcționați opus.
regula lui Hund și principiul lui Pauli
regula lui Hund- regula chimiei cuantice, care determină ordinea de umplere a orbitalilor unui anumit substrat și se formulează astfel: valoarea totală a numărului cuantic de spin al electronilor unui substrat dat trebuie să fie maximă. Formulat de Friedrich Hund în 1925.
Aceasta înseamnă că în fiecare dintre orbitalii de substrat, primul electron este umplut și numai după ce orbitalul gol a fost epuizat, un al doilea electron este adăugat la acest orbital. În acest caz, într-un orbital există doi electroni cu spini semiîntregi de semn opus, care se perechează (formează un nor cu doi electroni) și, ca urmare, spinul total al orbitalului devine egal cu zero.
O altă formulare: Mai scăzut în energie se află termenul atomic pentru care sunt îndeplinite două condiții.
- Multiplicitatea este maximă
- Când multiplicitățile coincid, momentul unghiular orbital total L este maxim.
Să analizăm această regulă folosind exemplul de umplere a orbitalilor subnivelului p p-elementele perioadei a doua (adică de la bor la neon (în diagrama de mai jos, liniile orizontale indică orbitali, săgețile verticale indică electronii, iar direcția săgeții indică orientarea spinului).
domnia Klechkovsky
regula lui Klechkovsky - pe măsură ce numărul total de electroni din atomi crește (cu creșterea sarcinilor nucleelor lor sau a numerelor ordinale ale elementelor chimice), orbitalii atomici sunt populați în așa fel încât apariția electronilor într-un orbital de energie mai mare depinde numai de numărul cuantic principal n și nu depinde de toate celelalte numere cuantice, inclusiv de la l. Din punct de vedere fizic, aceasta înseamnă că într-un atom asemănător hidrogenului (în absența repulsiei electron-electron) energia orbitală a unui electron este determinată doar de distanța spațială a densității de sarcină a electronului față de nucleu și nu depinde de caracteristicile mișcarea sa în câmpul nucleului.
Regula empirică a lui Klechkovsky și schema de priorități consecventă contrazic oarecum succesiunea energetică reală a orbitalilor atomici doar în două cazuri de același tip: atomi de Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au au un „eșec” de electroni cu s -subnivelul stratului exterior până la subnivelul d al stratului anterior, ceea ce duce la o stare energetic mai stabilă a atomului și anume: după umplerea cu doi electroni a orbitalului 6 s
1. Numerele cuantice (principale, secundare, magnetice, spin).
2. Regularități de umplere a învelișului de electroni a unui atom:
principiul lui Pauli;
Principiul energiei minime;
regula lui Klechkovsky;
regula lui Gund.
3. Definiții de concepte: înveliș de electroni, nor de electroni, nivel de energie, subnivel de energie, strat electronic.
Un atom este format dintr-un nucleu și un înveliș de electroni. Învelișul de electroni a unui atom Este colecția tuturor electronilor dintr-un atom dat. Proprietățile chimice ale unei substanțe chimice date depind direct de structura învelișului de electroni a unui atom. element. Conform teoriei cuantice, fiecare electron dintr-un atom ocupă un orbital specific și se formează nor electronic , care este un set de poziții diferite ale unui electron care se mișcă rapid.
Pentru a caracteriza orbitalii și electronii se folosesc numere cuantice .
Numărul cuantic principal este n. Caracterizează energia și dimensiunea norului orbital și de electroni; preia valorile numerelor întregi de la 1 la infinit (n = 1,2,3,4,5,6 ...). Orbitalii care au aceeași valoare a lui n sunt apropiați ca energie și dimensiune și formează un nivel de energie.
Nivel de energie Este un set de orbitali care au același număr cuantic principal. Nivelurile de energie sunt desemnate fie prin cifre, fie prin litere mari ale alfabetului latin (1-K, 2-L, 3-M, 4-N, 5-O, 6-P, 7-Q). Odată cu creșterea numărului de serie, energia și dimensiunea orbitalilor cresc.
Stratul electronic Este o colecție de electroni la același nivel de energie.
La același nivel energetic, pot exista nori electronici cu diferite forme geometrice.
Numărul cuantic lateral (orbital) - l. Caracterizează forma orbitalilor și norilor; ia valori întregi de la 0 la n-l.
| NIVEL | NUMĂR CUANTIM PRIMAR - n | VALOARE CANTICA INCIDENTALA - l |
| K | 0 (e) | |
| L | 0,1 (s, p) | |
| M | 0,1,2 (s, p, d) | |
| N | 0,1,2,3 (s, p, d, f) |
Orbitalii pentru care l = 0 au forma unei bile (sfere) si se numesc orbitalii s... Ele sunt prezente la toate nivelurile de energie, iar la nivelul K există doar un orbital s. Schițați forma orbitalului s:
Orbitalii pentru care l = 1 au forma unei figuri alungite opt și se numesc R-orbitali... Sunt disponibile la toate nivelurile de energie, cu excepția primului (K). Schițați forma l -orbitali:
Se numesc orbitalii pentru care l = 2 d-orbitali... Umplerea lor cu electroni începe de la al treilea nivel de energie.
Umplere orbitali f, pentru care l = 3, începe de la al patrulea nivel energetic.
Energia orbitalilor situati la acelasi nivel energetic, dar avand forme diferite, nu este aceeasi: E s Subnivelul energetic
Este un set de orbitali care sunt la același nivel de energie și au aceeași formă. Orbitalii unui subnivel au aceleași valori ale numerelor cuantice principale și secundare, dar diferă în direcția (orientarea) în spațiu. Număr cuantic magnetic - m l.
Caracterizează orientarea orbitalilor (norii de electroni) în spațiu și ia valori întregi de la –l la 0 la + l. Numărul de valori m l determină numărul de orbitali la subnivel, de exemplu: s-subnivel: l = 0, m l = 0, - 1 orbital. p-subnivel: l = 1, m l = -1, 0, +1, -3 orbitali d-subnivel: l = 2, m l = -2, -1, 0, +1, +2, - 5 orbitali. Astfel, numărul de orbitali de pe subnivel poate fi calculat ca 2l + 1... Numărul total de orbitali la un nivel de energie = n 2... Numărul total de electroni dintr-un nivel de energie = 2n 2. Grafic, orice orbital este reprezentat ca o celulă ( celulă cuantică
). Schițați celulele cuantice pentru diferite subnivele și semnați pentru fiecare dintre ele valoarea numărului cuantic magnetic: Deci, fiecare orbital și electron situat în acest orbital este caracterizat de trei numere cuantice: principal, secundar și magnetic. Un electron este caracterizat de un alt număr cuantic - a învârti
. Spin număr cuantic, spin
(din engleză. a învârti - a învârti, a roti) - m s. Caracterizează rotația unui electron în jurul axei sale și ia doar două valori: +1/2 și –1/2. Un electron cu spin +1/2 este descris în mod convenţional după cum urmează:; cu spin –1/2: ¯. Umplerea învelișului de electroni a unui atom respectă următoarele legi: principiul Pauli
: un atom nu poate avea doi electroni cu același set de toate cele patru numere cuantice. Faceți seturi de numere cuantice pentru toți electronii atomului de oxigen și asigurați-vă că principiul lui Pauli este adevărat: Principiul energiei minime
: Starea fundamentală (stabilă) a unui atom este una care se caracterizează prin energie minimă. Prin urmare, electronii umplu orbitalii în ordinea creșterii energiei. domnia Klechkovsky
: Electronii umplu subnivelurile de energie în ordinea creșterii energiei lor, care este determinată de valoarea sumei numerelor cuantice principale și secundare (n + l): 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p , 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d. regulile lui Gund
: La un subnivel, electronii sunt localizați astfel încât valoarea absolută a sumei numerelor cuantice de spin (spin total) să fie maximă. Aceasta corespunde stării stabile a atomului. Creați formule grafice electronice pentru magneziu, fier și teluriu: Excepții
sunt atomi de crom și cupru, în care există o alunecare (tranziție) a unui electron de la subnivelul 4s la subnivelul 3d, ceea ce se explică prin stabilitatea ridicată a configurațiilor electronice rezultate 3d 5 și 3d 10. Realizați formulele electrografice ale atomilor de crom și cupru: Pentru a caracteriza structura electronică a atomului, puteți utiliza diagrame de structură electronică, formule electronice și electronic-grafice. Folosind schemele și formulele de mai sus, arată structura atomului de sulf: TEST PE TEMA „STRUCTURA COCHIIULUI ELECTRONIC A ATOMULUI” 1. Un element al cărui atom neexcitat nu conține electroni nepereche este 2. Configurația electronică a ionului Cl + în starea electronică fundamentală (acest ion se formează prin acțiunea radiației ultraviolete asupra clorului puternic încălzit) are forma: 4. Formula oxidului superior al unui anumit element este EO 3. Ce configurație a electronilor de valență poate avea acest element în starea fundamentală? 6. Numărul de electroni nepereche dintr-un atom de crom în stare neexcitată este egal cu: 8. Numărul de electroni d din atomul de sulf în starea maximă excitată este egal cu: 10. Ionii O -2 și K + au următoarele formule electronice, respectiv: CHEIE DE TESTARE PROBLEME PENTRU DETERMINAREA FORMULEI SUBSTANȚEI PRIN PRODUSE DE ARDER 1. Odată cu arderea completă a 0,88 g de substanță, s-au format 0,51 g dioxid de carbon și 1,49 g dioxid de sulf. Determinați cea mai simplă formulă a unei substanțe. (CS 2) 2. Stabiliți adevărata formulă a materiei organice dacă se știe că la arderea a 4,6 g din aceasta s-au obținut 8,8 g dioxid de carbon și 5,4 g apă. Densitatea vaporilor de hidrogen a acestei substanțe este 23. (C 2 H 6 O) 3. La arderea completă a 12,3 g de materie organică, s-au format 26,4 g de dioxid de carbon, 4,5 g de apă și s-au eliberat 1,4 g de azot. Determinați formula moleculară a unei substanțe dacă masa sa molară este de 3,844 ori masa molară a oxigenului. (C6H5NO2) 4. Când se ard 20 ml de gaz combustibil, se consumă 50 ml oxigen și se obțin 40 ml dioxid de carbon și 20 ml vapori de apă. Determinați formula gazului. (C2H2) 5. În timpul arderii a 5,4 g dintr-o substanță necunoscută în oxigen, s-au format 2,8 g azot, 8,8 g dioxid de carbon și 1,8 g apă. Stabiliți formula unei substanțe dacă se știe că este mai ușoară decât aerul. (HCN) 6. În timpul arderii a 3,4 g dintr-o substanță necunoscută în oxigen, s-au format 2,8 g azot și 5,4 g apă. Stabiliți formula unei substanțe dacă se știe că este mai ușoară decât aerul. (NH3) 7. Când 1,7 g dintr-o substanță necunoscută au fost arse în oxigen, s-au format 3,2 g dioxid de sulf și 0,9 g apă. Stabiliți formula unei substanțe dacă se știe că este mai ușoară decât argonul. (H 2 S) 8. O probă dintr-o substanță care cântărește 2,96 g în reacție cu un exces de bariu la temperatura camerei dă 489 ml de hidrogen (T = 298 ° K, presiune normală). Când s-au ars 55,5 mg din aceeași substanță, s-au obținut 99 mg dioxid de carbon și 40,5 mg apă. Odată cu evaporarea completă a unei probe din această substanță care cântărește 1,85 g, vaporii acesteia ocupă un volum de 0,97 litri la 473 ° K și 101,3 kPa. Determinați substanța, dați formulele structurale ale celor doi izomeri ai săi care îndeplinesc condițiile problemei. (C3H6O2) 9. În timpul arderii a 2,3 g de substanță s-au format 4,4 g dioxid de carbon și 2,7 g apă. Densitatea vaporilor acestei substanțe în aer este de 1,59. Determinați formula moleculară a substanței. (C2H6O) 10. Determinați formula moleculară a unei substanțe dacă se știe că 1,3 g din aceasta la ardere formează 2,24 litri de dioxid de carbon și 0,9 g de vapori de apă. Masa de 1 ml din această substanță în condiții normale. egal cu 0,00116 g (C 2 H 2) 11. Când a fost ars un mol dintr-o substanță simplă, s-a format 1,344 m 3 (NU) de gaz, care este de 11 ori mai greu decât heliul. Stabiliți formula substanței arse. (C 60) 12. Când s-au ars 112 ml de gaz, s-au obținut 448 ml de dioxid de carbon (NU) și 0,45 g apă. Densitatea gazului în termeni de hidrogen este 29. Aflați formula moleculară a gazului. (C4H10) 13. La arderea completă a 3,1 g de materie organică, s-au format 8,8 g dioxid de carbon, 2,1 g apă și 0,47 g azot. Găsiți formula moleculară a unei substanțe dacă masa de 1 litru de vapori a acesteia în condiții normale. este 4,15 g (C6H7N) 14. În timpul arderii a 1,44 g materie organică s-au format 1,792 litri de dioxid de carbon și 1,44 g apă. Stabiliți formula unei substanțe dacă densitatea ei relativă în aer este 2,483. (C4H8O) 15. Odată cu oxidarea completă a 1,51 g de guanină, se formează 1,12 litri de dioxid de carbon, 0,45 g apă și 0,56 litri de azot. Deduceți formula moleculară a guaninei. (C5H5N5O) 16. Odată cu oxidarea completă a materiei organice cu o greutate de 0,81 g, se formează 0,336 l dioxid de carbon, 0,53 g carbonat de sodiu și 0,18 g apă. Stabiliți formula moleculară a substanței. (C4H4O4Na2) 17. În timpul oxidării complete a 2,8 g de materie organică s-au format 4,48 litri de dioxid de carbon și 3,6 g de apă. Densitatea relativă a materiei din aer este de 1,931. Stabiliți formula moleculară a unei substanțe date. Ce volum de soluție de hidroxid de sodiu 20% (densitate 1,219 g/ml) este necesar pentru a absorbi dioxidul de carbon eliberat în timpul arderii? Care este fracția de masă a carbonatului de sodiu din soluția rezultată? (C4H8; 65,6 ml; 23,9%) 18. Odată cu oxidarea completă a 2,24 g materie organică se formează 1,792 l dioxid de carbon, 0,72 g apă și 0,448 l azot. Deduceți formula moleculară a unei substanțe. (C4H4N2O2) 19. Odată cu oxidarea completă a materiei organice cu o greutate de 2,48 g, se formează 2,016 litri de dioxid de carbon, 1,06 g de carbonat de sodiu și 1,62 g de apă. Stabiliți formula moleculară a substanței. (C5H9O2Na) Scopul lecției: Să formeze ideile elevilor despre structura învelișului de electroni a unui atom folosind exemplul elementelor chimice 1-3 perioade ale sistemului periodic. Pentru a consolida conceptele de „lege periodică” și „sistem periodic”. Obiectivele lecției: Să învețe cum să compun formulele electronice ale atomilor, să determine elementele prin formulele lor electronice, să determine compoziția atomului. Echipament: Tabel periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev, tablă, proiector multimedia, computer personal, aspect și prezentare „Compilare de formule electronice pentru structura atomilor”. Tip de lecție: combinată Metode: verbale, vizuale. În timpul orelor I. Moment organizatoric. Salutari. Semn absent. Activarea clasei pentru asimilarea unei noi teme. Profesorul pronunță și notează subiectul lecției pe tablă „Structura învelișurilor de electroni ale atomului”. II. Explicația noului material Profesor: La începutul secolului al XX-lea, model planetar al structurii atomului, propus de Rutherford, conform căruia electronii se mișcă în jurul unui nucleu încărcat pozitiv de dimensiuni foarte mici, precum planetele în jurul Soarelui. ( Prezentare.
Slide 1. modelul lui Rutherford). În consecință, există traiectorii în atom de-a lungul cărora electronul se mișcă. Cu toate acestea, studii suplimentare au arătat că nu există traiectorii de electroni în atom. Mișcarea fără traiectorie înseamnă că nu știm cum se mișcă un electron într-un atom, dar putem localiza regiunea în care se găsește cel mai des electronul. Aceasta nu mai este o orbită, ci o orbitală .
Mișcându-se în jurul atomului, electronii se formează în agregatul acestuia carcasa electronica. Să aflăm cum se mișcă electronii în jurul nucleului? Dezordonat sau într-o anumită ordine? Cercetare Niels Bohr- fondatorul fizicii atomice moderne, precum și o serie de alți oameni de știință au făcut posibilă concluzia: electronii din atomi sunt aranjați în anumite straturi - învelișuri și într-o anumită ordine. Structura învelișurilor de electroni ale atomilor are un rol important în chimie, deoarece electronii sunt cei care determină proprietățile chimice ale substanțelor. Cea mai importantă caracteristică a mișcării unui electron într-un anumit orbital este energia legăturii acestuia cu nucleul. Electronii din atom diferă într-o anumită energie și, după cum arată experimentele, unii sunt atrași de nucleu mai puternic, în timp ce alții sunt mai slabi. Acest lucru se explică prin îndepărtarea electronilor de nucleu. Cu cât electronii sunt mai aproape de nucleu, cu atât este mai mare legătura lor cu nucleul, dar cu atât mai puțină energie este stocată. Odată cu distanța de la nucleul atomului, forța de atracție a electronului către nucleu scade, iar stocul de energie crește. Acesta este cum straturi electroniceîn învelișul de electroni a unui atom.Electronii cu energii apropiate formează un singur strat de electroni, sau energic nivel... Energia electronilor dintr-un atom și nivelul de energie sunt determinate de numărul cuantic principal nși ia valori întregi 1, 2, 3, 4, 5, 6 și 7. Cu cât valoarea lui n este mai mare, cu atât energia electronului din atom este mai mare. Numărul maxim de electroni care pot fi la unul sau altul nivel de energie este determinat de formula: Unde N- numărul maxim de electroni la nivel; n este numărul nivelului de energie. S-a stabilit că nu mai mult de doi electroni sunt localizați pe primul înveliș, nu mai mult de opt pe a doua, nu mai mult de 18 pe a treia și nu mai mult de 32 pe a patra. Nu vom lua în considerare umplerea a mai mult scoici îndepărtate. Se știe că la nivelul energiei externe nu pot exista mai mult de opt electroni, se numește efectuat... Se numesc straturi electronice care nu conțin numărul maxim de electroni neterminat. Numărul de electroni la nivelul energetic exterior al învelișului de electroni a unui atom este egal cu numărul de grup pentru elementele chimice ale subgrupurilor principale. După cum am menționat mai devreme, electronul nu se mișcă pe o orbită, ci pe un orbital și nu are traiectorie. Spațiul din jurul miezului unde este cel mai probabil să se găsească. electronul se numește orbital acestui electron sau nor de electroni. Orbitalii sau subnivelurile, după cum sunt numite și ele, pot avea forme diferite, iar numărul lor corespunde numărului nivelului, dar nu depășește patru. Primul nivel de energie are un subnivel ( s), al doilea - doi ( s, p), al treilea - trei ( s, p, d) etc. Electronii de diferite subnivele ale aceluiași nivel au forme diferite ale norului de electroni: sferic (e), gantere (p)și configurație mai complexă (d) și (f). Oamenii de știință au fost de acord să numească orbital atomic sferic s-orbital... Este cel mai stabil și este situat destul de aproape de miez. Cu cât energia electronului din atom este mai mare, cu atât se rotește mai repede, cu atât zona de reședință este mai întinsă și, în cele din urmă, se transformă într-o gantere. p-orbital: Un nor de electroni de această formă poate ocupa într-un atom trei pozitii de-a lungul axelor de coordonate ale spațiului X, yși z... Acest lucru este ușor de explicat: la urma urmei, toți electronii sunt încărcați negativ, prin urmare, norii de electroni se resping reciprocși se străduiesc să se acomodeze cât mai departe unul de celălalt. Asa de, p-orbitalii pot fi trei. Energia lor, desigur, este aceeași, dar locația lor în spațiu este diferită. Întocmește o diagramă de umplere secvențială a nivelurilor de energie cu electroni Acum putem întocmi o diagramă a structurii învelișurilor electronice ale atomilor: Pe s
-subnivelul poate fi unu orbital atomic și pe p-
subnivelul lor poate fi deja Trei - (după cele trei axe de coordonate): Orbitali d–
și f-
subnivelul în atom poate fi deja cinciși Șapte respectiv: Nucleul unui atom de hidrogen are o sarcină de +1, astfel încât doar un electron se mișcă în jurul nucleului său la un singur nivel de energie. Să notăm configurația electronică a atomului de hidrogen Pentru a stabili o legătură între structura unui atom al unui element chimic și proprietățile acestuia, luați în considerare câteva elemente chimice. Următorul element din spatele hidrogenului este heliul. Nucleul unui atom de heliu are o sarcină de +2, deci un atom de heliu conține doi electroni la primul nivel de energie: Deoarece la primul nivel de energie nu pot exista mai mult de doi electroni, este considerat efectuat. Celula # 3 este litiu. Nucleul de litiu are o sarcină de +3, prin urmare, atomul de litiu are trei electroni. Două dintre ele sunt la primul nivel de energie, iar al treilea electron începe să umple al doilea nivel de energie. Mai întâi, orbitalul s al primului nivel este umplut, apoi orbitalul s al celui de-al doilea nivel. Un electron de la al doilea nivel este mai slab legat de nucleu decât ceilalți doi. Pentru un atom de carbon, este deja posibil să presupunem trei scheme posibile de umplere a carcasei electronice în conformitate cu formule electronic-grafice: Analiza spectrului atomic arată că ultima schemă este corectă. Folosind această regulă, nu este dificil să se întocmească o diagramă a structurii electronice pentru atomul de azot: Această schemă corespunde formulei 1s 2 2s 2 2p 3. Apoi începe plasarea perechi a electronilor în orbitalii 2p. Formule electronice ale atomilor rămași din a doua perioadă: La atomul de neon se termină umplerea celui de-al doilea nivel de energie, iar construcția celei de-a doua perioade a sistemului de elemente este finalizată. Găsiți semnul chimic al litiului în tabelul periodic; de la litiu la neon Ne, sarcina nucleelor atomice crește în mod natural. Al doilea strat este umplut treptat cu electroni. Odată cu creșterea numărului de electroni de pe al doilea strat, proprietățile metalice ale elementelor slăbesc treptat și sunt înlocuite cu altele nemetalice. A treia perioadă, ca și a doua, începe cu două elemente (Na, Mg), în care electronii sunt localizați la subnivelul s al stratului exterior de electroni. Urmează apoi șase elemente (de la Al la Ar), în care se formează subnivelul p al stratului exterior de electroni. Structura stratului de electroni exterior al elementelor corespunzătoare din a doua și a treia perioadă se dovedește a fi similară. Cu alte cuvinte, odată cu creșterea sarcinii nucleare, structura electronică a straturilor exterioare ale atomilor se repetă periodic. Dacă elementele au niveluri de energie externă aranjate în mod similar, atunci proprietățile acestor elemente sunt similare. De exemplu, argonul și neonul conțin fiecare opt electroni la nivelul exterior și, prin urmare, sunt inerți, adică intră cu greu în reacții chimice. În formă liberă, argonul și neonul sunt gaze care au molecule monoatomice. Atomii de litiu, sodiu și potasiu conțin un electron la nivelul exterior și au proprietăți similare, prin urmare sunt plasați în aceeași grupă a sistemului periodic. III. Concluzii. 1. Proprietățile elementelor chimice, dispuse în ordinea creșterii sarcinii nucleare, se repetă periodic, deoarece structura nivelurilor energetice exterioare ale atomilor elementelor se repetă periodic. 2. O schimbare lină a proprietăților elementelor chimice într-o perioadă poate fi explicată printr-o creștere treptată a numărului de electroni la nivelul energiei externe. 3. Motivul asemănării proprietăților elementelor chimice aparținând aceleiași familii constă în aceeași structură a nivelurilor energetice externe ale atomilor lor. IV. Asigurarea de material nou. Temă de clasă: 1. Desenați structura atomilor următoarelor elemente: a) sodiu; 2. Comparați structura atomilor de azot și fosfor. 3. Din datele despre distribuția electronilor de valență, găsiți elementul: a) 1s 2 2s 1 4. Folosind prezentarea pe calculator „Compilarea formulelor electronice pentru structura atomilor” alcătuiesc formulele electronice ale atomilor a) azot; b) sulf .
5. Folosind layout-ul „Compilare formule electronice pentru structura atomilor” formule electronice ale atomilor: a) magneziu; b) oxigen. V. Tema pentru acasă: § 8, p. 28-33. Desenați diagrame ale structurii învelișurilor electronice ale atomilor: bor, clor, litiu, aluminiu. Remarcabilul fizician danez Niels Bohr (Fig. 1) a sugerat că electronii dintr-un atom se pot mișca nu în orice, ci în orbite strict definite. În acest caz, electronii din atom diferă în ceea ce privește energia lor. Experimentele arată că unii dintre ei sunt atrași de nucleu mai puternic, în timp ce alții sunt mai slabi. Motivul principal pentru aceasta constă în distanțele diferite ale electronilor față de nucleul atomic. Cu cât electronii sunt mai aproape de nucleu, cu atât sunt mai puternic legați de acesta și cu atât este mai dificil să îi scoți din învelișul electronilor. Astfel, pe măsură ce distanța față de nucleul atomului crește, rezerva de energie a electronului crește. Electronii care se deplasează în apropierea nucleului, parcă, blochează (ecran) nucleul de alți electroni, care sunt atrași de nucleu mai slab și se deplasează la o distanță mai mare de acesta. Așa se formează straturile electronice. Fiecare strat de electroni este format din electroni cu energii similare; prin urmare, straturile electronice sunt numite și niveluri de energie. Nucleul este situat în centrul atomului fiecărui element, iar electronii, care formează învelișul de electroni, sunt plasați în jurul nucleului în straturi. Numărul de straturi electronice dintr-un atom al unui element este egal cu numărul perioadei în care se află acest element. De exemplu, sodiu Na este un element al perioadei a 3-a, ceea ce înseamnă că învelișul său de electroni include 3 niveluri de energie. În atomul de brom Br există 4 niveluri de energie, deoarece bromul este situat în a 4-a perioadă (Fig. 2). Modelul atomului de sodiu: Modelul atomului de brom: Numărul maxim de electroni dintr-un nivel de energie se calculează prin formula: 2n 2, unde n este numărul nivelului de energie. Astfel, numărul maxim de electroni pe: 3 straturi - 18 etc. Pentru elementele subgrupurilor principale, numărul grupului căruia îi aparține elementul este egal cu numărul de electroni exteriori ai atomului. Electronii exteriori se numesc ultimul strat de electroni. De exemplu, în atomul de sodiu există 1 electron exterior (deoarece acesta este un element al subgrupului IA). Atomul de brom are 7 electroni pe ultimul strat de electroni (acesta este un element al subgrupului VIIA). Structura carcaselor electronice ale elementelor de 1-3 perioade În atomul de hidrogen, sarcina nucleară este +1, iar această sarcină este neutralizată de un singur electron (Fig. 3). Următorul element după hidrogen este heliul, tot un element din prima perioadă. În consecință, în atomul de heliu există un nivel de energie în care se află doi electroni (Fig. 4). Acesta este numărul maxim posibil de electroni pentru primul nivel de energie. Celula # 3 este litiu. Atomul de litiu are 2 straturi electronice, deoarece este un element al perioadei a 2-a. Pe 1 strat din atomul de litiu sunt 2 electroni (acest strat este completat), iar pe cel 2 strat este -1 electron. Atomul de beriliu are cu 1 electron mai mult decât atomul de litiu (Fig. 5). În mod similar, puteți reprezenta diagramele structurii atomilor elementelor rămase din a doua perioadă (Fig. 6). În atomul ultimului element din a doua perioadă - neonul - ultimul nivel de energie este complet (are 8 electroni, ceea ce corespunde valorii maxime pentru stratul 2). Neonul este un gaz inert care nu intră în reacții chimice, prin urmare, carcasa sa electronică este foarte stabilă. chimist american Gilbert Lewis a dat o explicație pentru aceasta și a prezentat regula octetului conform căreia stratul de opt electroni este stabil(cu excepția unui strat: deoarece nu pot fi mai mult de 2 electroni pe el, o stare cu doi electroni va fi stabilă pentru acesta). După neon vine elementul perioadei a 3-a - sodiul. Atomul de sodiu are 3 straturi de electroni, pe care se află 11 electroni (Fig. 7). Orez. 7. Diagrama structurii atomului de sodiu Sodiul este în grupa 1, valența sa în compuși este I, ca și în litiu. Acest lucru se datorează faptului că există 1 electron pe stratul exterior de electroni al atomilor de sodiu și litiu. Proprietățile elementelor se repetă periodic deoarece atomii elementelor repetă periodic numărul de electroni de pe stratul exterior de electroni. Structura atomilor elementelor rămase din a treia perioadă poate fi reprezentată prin analogie cu structura atomilor elementelor din a doua perioadă. Structura shell-urilor electronice a 4 elemente de perioadă A patra perioadă include 18 elemente, printre acestea se numără atât elementele principale (A) cât și cele secundare (B). O caracteristică a structurii atomilor elementelor subgrupurilor laterale este că straturile lor electronice pre-externe (interne) și nu externe sunt umplute secvenţial. A patra perioadă începe cu potasiu. Potasiul este un metal alcalin care prezintă în compuși valența I. Acest lucru este în concordanță cu următoarea structură a atomului său. Ca element al perioadei a 4-a, atomul de potasiu are 4 straturi de electroni. Ultimul (al patrulea) strat de electroni de potasiu conține 1 electron, numărul total de electroni din atomul de potasiu este 19 (numărul ordinal al acestui element) (Fig. 8). Orez. 8. Diagrama structurii atomului de potasiu Potasiul este urmat de calciu. Atomul de calciu de pe stratul exterior de electroni va avea 2 electroni, precum beriliul cu magneziu (sunt și elemente din subgrupa II A). Următorul element după calciu este scandiul. Acesta este un element al subgrupului secundar (B). Toate elementele subgrupurilor secundare sunt metale. O caracteristică a structurii atomilor lor este prezența a cel mult 2 electroni pe ultimul strat de electroni, adică. penultimul strat de electroni va fi umplut secvenţial cu electroni. Deci, pentru scandiu, vă puteți imagina următorul model al structurii atomului (Fig. 9): Orez. 9. Schema structurii atomului de scandiu O astfel de distribuție a electronilor este posibilă, deoarece numărul maxim admisibil de electroni pe al treilea strat este 18, adică opt electroni pe al treilea strat este o stare stabilă, dar incompletă a stratului. În zece elemente ale subgrupurilor secundare ale perioadei a 4-a, de la scandiu la zinc, al treilea strat de electroni este umplut secvenţial. Diagrama structurii atomului de zinc poate fi reprezentată astfel: pe stratul exterior de electroni - doi electroni, pe stratul pre-exterior - 18 (Fig. 10). Orez. 10. Diagrama structurii atomului de zinc Următoarele elemente după zinc aparțin elementelor subgrupului principal: galiu, germaniu etc. la kripton. În atomii acestor elemente, al 4-lea strat de electroni (adică exterior) este umplut secvenţial. Într-un atom al unui gaz inert de cripton, va exista un octet pe învelișul exterior, adică o stare stabilă. Rezumatul lecției În această lecție, ați învățat cum funcționează învelișul de electroni a unui atom și cum să explicați fenomenul de periodicitate. Ne-am familiarizat cu modelele structurii învelișurilor electronice ale atomilor, cu ajutorul cărora este posibil să prezicem și să explicăm proprietățile elementelor chimice și ale compușilor acestora. Bibliografie Teme pentru acasă Am aflat că inima unui atom este nucleul său. În jurul ei se află electronii. Ele nu pot fi nemișcate, deoarece ar cădea imediat pe miez. La începutul secolului XX. a fost adoptat un model planetar al structurii atomului, conform căruia electronii se mișcă în jurul unui nucleu pozitiv foarte mic, la fel cum planetele se învârt în jurul soarelui. Cercetările ulterioare au arătat că structura atomului este mult mai complexă. Problema structurii atomului rămâne relevantă pentru știința modernă. Particule elementare, atom, moleculă - toate acestea sunt obiecte ale microcosmosului, pe care nu le observăm. Există legi diferite în el decât în macrocosmos, ale căror obiecte le putem observa fie direct, fie cu ajutorul unor instrumente (microscop, telescop etc.). Prin urmare, discutând în continuare structura învelișurilor electronice ale atomilor, vom înțelege că ne creăm propria reprezentare (model), care corespunde în mare măsură concepțiilor moderne, deși nu este absolut la fel cu cea a unui om de știință-chimist. Modelul nostru a fost simplificat. Electronii, care se deplasează în jurul nucleului unui atom, formează împreună învelișul său de electroni. Numărul de electroni din învelișul unui atom este, după cum știți deja, numărul de protoni din nucleul unui atom; acesta corespunde numărului ordinal, sau atomic, al elementului din tabelul lui D.I.Mendeleev. Deci, învelișul de electroni a unui atom de hidrogen este format dintr-un electron, clor - din șaptesprezece, aur - din șaptezeci și nouă. Cum se mișcă electronii? Haotic, ca muschii din jurul unui bec aprins? Sau într-o anumită ordine? Se dovedește exact într-o anumită ordine. Electronii dintr-un atom diferă prin energia lor. Experimentele arată că unii dintre ei sunt atrași de nucleu mai puternic, în timp ce alții sunt mai slabi. Motivul principal pentru aceasta constă în distanțele diferite ale electronilor față de nucleul atomic. Cu cât electronii sunt mai aproape de nucleu, cu atât sunt mai ferm legați de acesta și cu atât este mai dificil să-i scoți din învelișul de electroni, dar cu cât sunt mai departe de nuclee, cu atât este mai ușor să-i rupi. Evident, pe măsură ce distanța de la nucleul atomului crește, stocul de energie al electronului (E) crește (Fig. 38). Orez. 38. Electronii care se deplasează în apropierea nucleului blochează (ecran) nucleul de alți electroni, care sunt atrași de nucleu mai slab și se deplasează la o distanță mai mare de acesta. Așa se formează straturile electronice în învelișul de electroni a unui atom. Fiecare strat de electroni este format din electroni cu energii apropiate, prin urmare, straturile electronice sunt numite și niveluri de energie. Mai departe vom spune așa: „Electronul este la un anumit nivel de energie”. Numărul de niveluri de energie umplute cu electroni într-un atom este egal cu numărul perioadei din tabelul lui D.I. Mendeleev, în care se află elementul chimic. Aceasta înseamnă că învelișul de electroni a atomilor din prima perioadă conține un nivel de energie, a doua perioadă - doi, a treia - trei etc. De exemplu, în atomul de azot este format din două niveluri de energie, iar în atomul de magneziu - din trei: Numărul maxim (cel mai mare) de electroni la nivelul de energie poate fi determinat prin formula: 2n 2, unde n este numărul nivelului. În consecință, primul nivel de energie este umplut în prezența a doi electroni pe el (2 × 1 2 = 2); al doilea - în prezența a opt electroni (2 × 2 2 = 8); a treia - optsprezece (2 × З 2 = 18), etc. În cursul chimiei claselor 8-9 vom lua în considerare elementele doar din primele trei perioade, prin urmare nu ne vom întâlni cu al treilea nivel de energie finalizat pentru atomi . Numărul de electroni la nivelul energetic extern al învelișului de electroni a atomului pentru elementele chimice ale subgrupurilor principale este egal cu numărul grupului. Acum putem întocmi diagrame ale structurii învelișurilor electronice ale atomilor, ghidați de planul: Nucleul unui atom de hidrogen are o sarcină de +1, adică conține un singur proton, respectiv un singur electron la un singur nivel de energie: Acesta este scris folosind o formulă electronică, după cum urmează: Următorul element al primei perioade este heliul. Nucleul unui atom de heliu are o sarcină de +2. El are deja doi electroni la primul nivel de energie: La primul nivel de energie, doar doi electroni pot încăpea și nimic mai mult - este complet complet. De aceea, perioada 1 a tabelului lui DI Mendeleev este formată din două elemente. Atomul de litiu, un element al perioadei a 2-a, are un alt nivel de energie, la care va „merge” al treilea electron: În atomul de beriliu, încă un electron „ajunge” la al doilea nivel: Atomul de bor de la nivelul exterior are trei electroni, iar atomul de carbon are patru electroni... atomul de fluor are șapte electroni, atomul de neon are opt electroni: Al doilea nivel poate conține doar opt electroni și, prin urmare, este complet în neon. Atomul de sodiu, un element din perioada a 3-a, are un al treilea nivel de energie (notă - atomul elementului din perioada a 3-a conține trei niveluri de energie!), Și există un electron pe el: Atenție: sodiul este un element din grupa I, la nivel de energie externă are un electron! Evident, nu va fi dificil să notăm structura nivelurilor de energie pentru atomul de sulf, elementul VIA din perioada a 3-a: A treia perioadă se termină cu argon: Atomii elementelor din perioada a 4-a au, desigur, un al patrulea nivel, la care atomul de potasiu are un electron, iar atomul de calciu are doi electroni. Acum că ne-am familiarizat cu conceptele simplificate ale structurii atomilor elementelor din perioada 1 și 2 din Tabelul periodic al lui DIMendeleev, putem face perfecționări care să ne apropie de o vedere mai corectă a structurii lui. atomul. Să începem cu o analogie. La fel cum un ac al unei mașini de cusut care se mișcă rapid, străpunge o țesătură, brodează un model pe ea, tot așa un electron care se mișcă nemăsurat mai repede în spațiu în jurul unui nucleu atomic „brodează”, nu doar un model plat, ci un model tridimensional al unui nor de electroni. Deoarece viteza de mișcare a unui electron este de sute de mii de ori mai mare decât viteza de mișcare a unui ac de cusut, ei vorbesc despre probabilitatea de a găsi un electron într-un loc sau altul în spațiu. Să zicem că am reușit, ca la un photo finish sportiv, să stabilim poziția electronului într-un loc din apropierea nucleului și să marchem această poziție cu un punct. Dacă un astfel de „photo finish” se face de sute, mii de ori, atunci obțineți un model de nor electronic. Norii de electroni sunt uneori denumiți ca orbitali. Vom face la fel. Norii de electroni sau orbitalii diferă ca mărime în funcție de energie. Este clar că cu cât energia electronului este mai mică, cu atât este mai puternic atras de nucleu și cu atât orbitalul său este mai mic. Norii de electroni (orbitalii) pot avea forme diferite. Fiecare nivel de energie dintr-un atom începe cu un orbital s sferic. La al doilea și la nivelul următor, după un orbital s, apar orbitalii p cu formă de gantere (Fig. 39). Există trei astfel de orbitali. Orice orbital este ocupat de cel mult doi electroni. În consecință, pot fi doar două dintre ele pe orbital s și șase pe trei orbitali p. Orez. 39. Folosind numere arabe pentru a desemna nivelul și desemnând orbitalii cu literele s și p, precum și numărul de electroni ai unui orbital dat cu un număr arab în colțul din dreapta sus deasupra literei, putem descrie structura atomilor cu electronice mai complete. formule. Să notăm formulele electronice ale atomilor din prima și a doua perioadă: Dacă elementele au niveluri de energie externă similare ca structură, atunci proprietățile acestor elemente sunt similare. De exemplu, argonul și neonul conțin fiecare opt electroni la nivelul exterior și, prin urmare, sunt inerți, adică intră cu greu în reacții chimice. În formă liberă, argonul și neonul sunt gaze ale căror molecule sunt monoatomice. Atomii de litiu, sodiu și potasiu conțin un electron la nivelul exterior și au proprietăți similare, prin urmare sunt plasați în aceeași grupă a Tabelului periodic al lui D.I.Mendeleev. Să facem o generalizare: aceeași structură a nivelurilor de energie externă se repetă periodic, prin urmare proprietățile elementelor chimice se repetă periodic. Acest model este reflectat în numele Tabelului periodic al elementelor chimice al lui DI Mendeleev. Cuvinte și expresii cheie Lucrați cu computerul Întrebări și sarciniA) 1s 2 2s 2 2p 4 B) 1s 2 2s 2 2p 6 B) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 0 D) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
ANUNȚ V V V A G ANUNȚ B V B, C
b) siliciu
b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
d) 1s 2 2s 2 2p 4
e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
Numărul maxim de electroni la un nivel de energie
Forme de orbitali s și p (nori de electroni)
