ПМ-21 хімія 21.12.22
21.12.2022
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: рх, ру, рz.
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 — 1s22sn2pm
(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.
Комментарии
Отправить комментарий