ПМ-19 хімія 02.12.2020

 Виконану роботу надіслати на електронну пошту

nataliasuhina15@gmail.com 

02.12.2020

Комбіноване заняття (2 год.)

Тема 6.1. Періодичний закон. Електронна будова атома.

Опрацювати: Хімія 11 клас (за посиланням «Підручники»), §§ 1,2, с.5-16.

Виконати (письмово):

Завдання 2, 5, 10 на с. 8-9, 14-18 на с.15:

2. Заповніть таблицю:

Хімічний елемент	N(p+)	N(е–)	N(n0)	Нуклонне число
Na
Р
Mn

5. Назвіть елементи й напишіть їхні символи, якщо заряди ядер атомів цих елементів становлять +26, +53, +80.

10. У якого елемента в кожній парі більш виражений металічний або неметалічний характер:

а) № 3 чи № 19;

б) № 14 чи № 16?

14. В атомі якого елемента 2-го періоду найбільша кількість:

а) спарених електронів;

б) неспарених електронів?

15. Визначте кількість енергетичних рівнів з електронами в атомах елементів, що мають протонні числа 7, 14, 20.

16. Знайдіть у поданому переліку елемент із найбільшою кількістю електронів на зовнішньому енергетичному рівні: F, Mg, S. Запишіть електронну формулу його атома.

17. Назвіть елементи, атоми яких мають наведені нижче електронні формули:

а) [He]2s²2p¹; в) [Ar]4s².

б) [Ne]3s²3p⁵;

18. Складіть електронні формули та їхні графічні варіанти для атомів елементів: Карбону, Сульфуру, Натрію, Хлору, Оксигену, Феруму.

 

Будова атома. Атом — найменша електронейтральна частинка речовини, яка складається із позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів (е^–), що рухаються навколо нього.

В ядрі містяться частинки двох типів — протони (р⁺) і нейтрони (n⁰). Нейтрони не мають заряду, а заряди протона і електрона однакові за величиною, але протилежні за знаком. Кількість протонів визначає заряд ядра атома і дорівнює кількості електронів: N(р⁺) = N(е^–).

? Скільки протонів і електронів в атомі Флуору?

Кількість протонів в атомі називають протонним числом; його вказують нижнім індексом зліва від символу елемента: ₉F. Нуклонне число — сумарна кількість протонів і нейтронів в атомі. Це число позначають верхнім індексом перед символом елемента: ¹⁹F. Кількість нейтронів дорівнює різниці

між нуклонним і протонним числами; в атомі Флуору таких частинок десять (19 – 9).

Нуклонне число 19

                                 F

Протонне число   9

Будь-який вид атомів (¹Н, ¹²C, ²³Na тощо) називають нуклідом. Атоми елемента з різною кількістю нейтронів є ізотопами. Вони мають однакові протонні числа, але різні нуклонні числа: ¹Н, ²Н, ³Н (ізотопи Гідрогену). Ізотопи — це нукліди одного елемента.

Хімічні елементи. Світ речовин утворений більше ніж 100 хімічними елементами. Хімічний елемент — вид атомів із певним зарядом ядра (протонним числом).

Ядра атомів із кількістю протонів понад 83 є нестійкими й розпадаються. Ці види атомів називають радіонуклідами.

Кожна проста речовина утворена одним елементом, а складні речовини, або сполуки, — двома чи більшою кількістю елементів.

Складних речовин набагато більше, ніж простих; їх понад 20 мільйонів.

Хімічні елементи, від яких походять метали, називають металічними, а ті, що утворюють неметали, — неметалічними. Під час хімічних реакцій атоми металічних елементів (у металах) втрачають електрони, а атоми неметалічних елементів (у неметалах) приєднують їх.

Періодичний закон. У неосяжному світі речовин існує певний порядок. Про нього свідчить періодичний закон (або закон періодичності):

властивості хімічних елементів, простих речовин, а також склад і властивості сполук перебувають у періодичній залежності від зарядів ядер атомів (протонних чисел).

Періодичний закон — один з основних і важливих законів природи. Він був відкритий Д. І. Менделєєвим у 1869 р. і спонукав учених до пошуку нових елементів, з’ясування причин періодичності. На основі цього закону Менделєєв передбачив існування в природі трьох невідомих тоді елементів. Він залишив для них порожні клітинки в періодичній системі, вказав орієнтовні значення атомних мас, імовірні властивості простих речовин і найважливіших сполук. Невдовзі ці елементи було відкрито; їх назвали Галієм, Скандієм, Германієм.

Табличним виразом періодичного закону є періодична система хімічних елементів.

Причини відкритої Менделєєвим періодичності були з’ясовані пізніше, коли стало відомо, що атом має складну будову. Тепер ми знаємо, що періодичність у світі хімічних елементів і утворених ними речовин зумовлена електронною будовою атомів.

Електрони в атомі. Електрон — дуже дрібна частинка. Його розміри, траекторію руху визначити неможливо. Вам відомо, що частину простору атома, в якій перебування електрона є найбільш імовірним, називають орбіталлю.

Розрізняють сферичні, або s-орбіталі, гантелеподібні, або р-орбіталі, та складніші за формою d- і f-орбіталі. р-Орбіталі орієнтовані вздовж осей х, у і z; їх позначають з відповідними нижніми індексами: р_х, р_у, р_z.

Орбіталь спрощено зображують маленьким квадратом ↑↓, а електрон у ній — стрілкою: ↑ або ↓.

У кожній орбіталі може перебувати один або два електрони. Ці два електрони різняться за спіном (цю властивість електрона ототожнюють із напрямом його обертання навколо своєї осі: за годинниковою стрілкою чи проти неї); їх позначають протилежно спрямованими стрілками: ↑↓ . Якщо в орбіталі міститься один електрон, його називають неспареним ↑↓, а якщо два — спареними ↑↓.

Чим компактніша орбіталь, у якій рухається електрон, тим його енергія менша.

Енергія електронів. Сучасна модель будови атома враховує енергію електронів, яку можна визначити досить точно. Електрони розміщуються в атомі так, щоб їхня енергія була мінімальною. Це — принцип найменшої енергії; він визначає електронну будову атома.

Електрони в атомі розподіляють за енергетичними рівнями і підрівнями. Кожний енергетичний рівень заповнюють електронами з однаковою чи дуже близькою енергією.

Електрони першого рівня мають найменшу енергію, оскільки рухаються поблизу ядра атома. Другий рівень займають електрони з вищою енергією, третій — зі ще вищою і т. д.

Електрони, які заповнюють останній енергетичний рівень, називають зовнішніми.

Кількість енергетичних рівнів атома, на яких перебувають електрони, збігається з номером періоду, де міститься елемент.

Номер енергетичного рівня вказує на кількість підрівнів у ньому. Так, перший рівень має один підрівень (1s), другий — два (2s, 2p), третій — три (3s, 3p, 3d), четвертий — чотири (4s, 4p, 4d, 4f) і т. д. Позначення кожного підрівня таке саме, що й відповідної орбіталі.

? Які максимальні кількості електронів можуть перебувати на 1-му і 2-му енергетичних рівнях?

Електронна будова атомів. Послідовність заповнення електронами рівнів і підрівнів в атомах узгоджується зі схемою:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → …

Електрони в атомах елементів 1-го періоду Гідрогену і Гелію перебувають в s-орбіталі першого енергетичного рівня. Електронні формули цих атомів — 1s¹ і 1s² відповідно.

Загальна електронна формула атомів елементів 1-го періоду — 1sⁿ (n = 1, 2).

В атомах елементів 2-го періоду з’являються електрони в s- і p-орбіталях другого енергетичного рівня. Загальна електронна формула атомів цих елементів — 1s²2sⁿ2p^m

(n = 1, 2; m = 0, 1, …, 6). Приклад електронної формули атома Нітрогену та її графічний варіант: ₇N 1s²2s²2p³

Звертаємо вашу увагу на те, що кожний із трьох р-електронів «займає» окрему орбіталь, оскільки два електрони в одній орбіталі зазнають взаємного відштовхування.

Часто електронна формула містить символ інертного елемента у квадратних дужках [He]2s²2p³. Це означає, що внутрішня електронна оболонка атома Нітрогену така сама, як і в атома Гелію. У скорочених електронних формулах записують лише зовнішні електрони: …2s²2p³.

Заповнення електронами орбіталей в атомах елементів 3-го періоду відбувається аналогічно; зовнішні електрони розташовуються в s- і p-орбіталях 3-го енергетичного рівня.

? Зобразіть графічний варіант скороченої електронної формули атома Силіцію.

В атомах елементів 4-го періоду Калію і Кальцію, згідно з принципом найменшої енергії, зовнішні електрони розміщуються в 4s-орбіталі, а не в 3d-орбіталях:

Атом Скандію містить на один електрон більше, ніж атом Кальцію. Цей електрон «займає» одну із п’яти 3d-орбіталей. У кількох наступних елементів 4-го періоду в d-орбіталі спочатку надходить по одному електрону, потім у кожній орбіталі розміщується другий електрон. Наводимо електронну формулу для атома Феруму: ₂₆Fe 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶, або [Ar]4s²3d⁶.

Важливо знати, що кількість зовнішніх електронів в атомах елементів головних підгруп збігається з номером групи періодичної системи.

Електронна будова атомів і класифікація елементів. Залежно від типу орбіталі, в яку надходить «останній» електрон при формуванні електронної будови атома, розрізняють s-елементи, p-елементи, d-елементи і f-елементи (клітинки з елементами кожного типу в періодичній системі забарвлені у відповідні кольори).

s-Елементи (крім Гелію) перебувають у головних підгрупах І та ІІ груп, а р-елементи — у головних підгрупах ІІІ—VIII груп.

? До s- чи p-елементів належать Сульфур, Барій, Калій, Неон, Йод?

В усіх побічних підгрупах містяться d-елементи. Лантаноїди і актиноїди, які належать до ІІІ групи, є f-елементами; їх винесено за межі основного поля періодичної системи.

За кількістю зовнішніх електронів в атомі можна визначати характер хімічного елемента — металічний, неметалічний. Атоми металічних елементів мають, як правило, 1—3 зовнішніх електрони, атоми неметалічних елементів — від 4 до 8-ми таких електронів.

? Які неметалічні елементи 1—2-го періодів є винятками?

Існують винятки і серед металічних елементів. Атоми Стануму та Плюмбуму містять по чотири зовнішніх електрони, а атом Бісмуту — п’ять.

В Атом — найменша електронейтральна частинка речовини, яка складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів. У ядрі містяться протони і нейтрони.

Хімічний елемент — вид атомів із певним зарядом ядра (протонним числом).

Періодичний закон є основним законом хімії. Нині його формулюють так: властивості хімічних елементів, простих речовин, склад і властивості сполук перебувають у періодичній залежності від зарядів ядер атомів. Таку залежність спричиняє періодична зміна електронної будови атомів.

Використовуючи періодичний закон, можна прогнозувати хімічний характер елементів, передбачати властивості речовин.

Електрони в атомі перебувають у ділянках простору, які називають орбіталями. За формою розрізняють s-, р-, d- і f-орбіталі. Електрони розміщуються в орбіталях так, щоб їхня енергія була мінімальною.

Згідно з моделлю атома, яка враховує енергію електронів, ці частинки розподіляють за енергетичними рівнями та підрівнями. Чим більший номер енергетичного рівня, тим вища енергія електрона.

В атомах елементів 1-го періоду електрони заповнюють 1s-орбіталь, в атомах елементів 2-го і 3-го періодів — 2s- і 2p-орбіталі або 3s- і 3p-орбіталі відповідно. В атомах елементів 4-го періоду електрони спочатку надходять у 4s-орбіталь, а потім заповнюються 3d- і 4p-орбіталі.

Зважаючи на тип орбіталі, в якій розміщений «останній» електрон атома, розрізняють s-, р-, d- і f-елементи.

Атоми металічних елементів мають 1—3 зовнішніх електрони, атоми неметалічних елементів — 4—8 зовнішніх електронів.