Delo 2 struktura atoma možnost 1. Kemija (Zgradba atoma) (predstavitev)

"Struktura atoma"

Možnost številka 1

1. vaja.

4d; 3p; 3d; 4s; 5s; 4p

Naloga 2.

Naloga 3.

11 celic Samostojno delo št. 1

Možnost številka 2

1. vaja.

V kakšnem vrstnem redu bodo izpolnjene podravni:

4d; 3p; 3d; 4s; 5s; 4p

Naloga 2.

Naloga 3.

Ugotovite, kateri atomi elementov imajo elektronsko konfiguracijo:

a) 4s 2 4p 5 b) 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2

11 celic Samostojno delo št. 1

Možnost številka 1

1. vaja.

V kakšnem vrstnem redu bodo izpolnjene podravni:

4d; 3p; 3d; 4s; 5s; 4p

telovadba 2.

Sestavite elektronsko in grafično konfiguracijo atomov argona in titana. Kateri družini pripadajo ti elementi?

Naloga 3.

Ugotovite, kateri atomi elementov imajo elektronsko konfiguracijo:

a) 3s 2 3p 6 4s 2 b) 4s 2 4p 6 4d 1 5s 2

11 celic Samostojno delo št. 1

Možnost številka 2

1. vaja.

V kakšnem vrstnem redu bodo izpolnjene podravni:

4d; 3p; 3d; 4s; 5s; 4p

telovadba 2.

Sestavite elektronsko in grafično konfiguracijo kalcijevih in kobaltovih atomov. Kateri družini pripadajo ti elementi?

Naloga 3.

Ugotovite, kateri atomi elementov imajo elektronsko konfiguracijo:

a) 4s 2 4p 5 b) 3s 2 3p 6 3d 5 4s

laboratorijska dela

praktični pouk

samostojno delo v razredu

samostojna domača naloga (standardni izračun)

kontrolni (zagovori, kolokviji, test, izpit)

Učbeniki in študijski priročniki

N.V. Korovin. splošna kemija

Tečaj splošne kemije. Teorija in problemi (pod urednikovanjem N.V. Korovin, B.I. Adamson)

N. V. Korovin in drugi Laboratorijsko delo v kemiji

Koledarski načrt

elektroliti,

Kemijski ekvivalent

hidroliza, PR

Električna oblika-

13(2 )

GE, elektroliza,

27(13,16)

14(2 )

korozija

kvantno število

17(2 )

18(2 )

Kemična vez

kompleksi

Termodinamika

Kinetika.

6(2,3 )

Ravnotežje

Uvod v tečaj kemije

Kemija na Inštitutu za energetiko je temeljna splošnoteoretična disciplina.

Kemija je naravoslovna veda, ki preučuje sestavo, strukturo, lastnosti in pretvorbe snovi ter pojave, ki te pretvorbe spremljajo.

	M. V. Lomonosov						D. I. Mendelejev
	“Kemično
							"Osnove kemije" 1871
	meni		lastnosti
							d.) – “Kemija –
	spremembe
							nauk o elementih in
	pojasnjuje
							njihove povezave."
				kemična

dogajajo se preobrazbe."

"Zlata doba kemije" (konec XIX - začetek XX stoletja)

Periodični zakon D. I. Mendelejeva (1896)

Koncept valence, ki ga je uvedel E. Frankland (1853)

Teorija strukture organskih spojin A.M.Butlerov (1861-1863)

Teorija kompleksnih spojin A. Werner

Zakon množičnega delovanja M. Gultberga in L. Waagea

Termokemija, ki jo je razvil predvsem G.I. Hess

Teorija elektrolitske disociacije S. Arrheniusa

Načelo gibljivega ravnovesja A. Le Chatelierja

J.W. Gibbsovo fazno pravilo

Teorija kompleksne strukture atoma Bohr-Sommerfeld (1913-1916)

Pomen sodobne stopnje razvoja kemije

Razumevanje kemijskih zakonov in njihova uporaba vam omogoča ustvarjanje novih procesov, strojev, inštalacij in naprav.

Pridobivanje električne energije, goriva, kovin, raznih materialov, hrane itd. neposredno povezana s kemičnimi reakcijami. Na primer, električna in mehanska energija se trenutno večinoma pridobivata s pretvorbo kemične energije naravnega goriva (reakcije zgorevanja, interakcija vode in njenih nečistoč s kovinami itd.). Brez razumevanja teh procesov je nemogoče zagotoviti učinkovito delovanje elektrarn in motorjev z notranjim zgorevanjem.

Znanje kemije je potrebno za:

- oblikovanje znanstvenega pogleda,

- za razvoj figurativnega mišljenja,

- ustvarjalna rast bodočih strokovnjakov.

Za sodobno stopnjo razvoja kemije je značilna široka uporaba kvantne (valovne) mehanike za interpretacijo in izračun kemijskih parametrov snovi in ​​sistemov snovi ter temelji na kvantnomehanskem modelu zgradbe atoma.

Atom je kompleksen elektromagnetni mikrosistem, ki je nosilec lastnosti kemijskega elementa.

ZGRADBA ATOMA

Izotopi so različice atomov iste kemikalije

elementi, ki imajo enako atomsko število, a različna atomska števila

Mr (Cl) \u003d 35 * 0,7543 + 37 * 0,2457 \u003d 35,491

Osnove kvantne mehanike

Kvantna mehanika- obnašanje gibajočih se mikro objektov (vključno z elektroni) je

hkratna manifestacija tako lastnosti delcev kot lastnosti valov je dvojna (korpuskularno-valovna) narava.

Kvantizacija energije: Max Planck (1900, Nemčija) -

snovi oddajajo in absorbirajo energijo v diskretnih delih (kvantih). Energija kvanta je sorazmerna s frekvenco sevanja (nihanja) ν:

h je Planckova konstanta (6,626 10-34 J s); ν=с/λ , с – hitrost svetlobe, λ – valovna dolžina

Albert Einstein (1905): vsako sevanje je tok energijskih kvantov (fotonov) E = m v 2

Louis de Broglie (1924, Francija): označen je tudi elektronkorpuskularno valovanjedvojnost - sevanje se širi kot val in je sestavljeno iz majhnih delcev (fotonov)

		Delec - m,		mv , E=mv 2
	Val - ,			E 2 \u003d h \u003d hv /
	Povezana valovna dolžina z maso in hitrostjo:
		E1 = E2;		h/mv
	negotovost			Werner Heisenberg (1927,
Nemčija)		delo	negotovosti		določbe
(koordinate)		delci x in	gibalna količina (mv) ne		Mogoče

manj kot h/2

x (mv) h/2 (- napaka, negotovost) tj. položaja in gibalne količine delca načeloma ni mogoče kadar koli določiti z absolutno natančnostjo.

Atomska orbitala elektronskega oblaka (AO)

to. natančno lokacijo delca (elektrona) nadomesti koncept statistične verjetnosti, da ga najdemo v določenem volumnu (v bližini jedrskega) prostora.

Gibanje e- ima valovni značaj in je opisano

2 dv je gostota verjetnosti najdbe e- v določenem volumnu blizu jedrskega prostora. Ta prostor se imenuje atomska orbitala (AO).

Leta 1926 je Schrödinger predlagal enačbo, ki matematično opisuje stanje e v atomu. Reševanje

poiščite valovno funkcijo. V preprostem primeru je odvisno od 3 koordinat

Elektron nosi negativen naboj, njegova orbitala predstavlja določeno porazdelitev naboja in se imenuje elektronski oblak

KVANTNA ŠTEVILA

Uveden za karakterizacijo položaja elektrona v atomu v skladu s Schrödingerjevo enačbo

1. Glavno kvantno število(n)

Določa energijo elektrona – energijski nivo

prikazuje velikost elektronskega oblaka (orbitale)

zavzema vrednosti od 1 do

n (število ravni energije): 1 2 3 4 itd.

2. Orbitalno kvantno število(l) :

določa - orbitalni kotni moment elektrona

prikazuje obliko orbitale

sprejme vrednosti - od 0 do (n -1)

Grafično je AO predstavljen z orbitalnim kvantnim številom: 0 1 2 3 4

Energijska podnivoj: s p d f g

E se poveča

l=0	s-podravni s-AO
	p-podravni p-AO

Vsak n ustreza določenemu številu vrednosti l, tj. vsak energijski nivo je razdeljen na podravni. Število podravni je enako številki ravni.

1. energijski nivo → 1 podnivoj → 1s 2. energijski nivo → 2 podnivoja → 2s2p 3. energijski nivo → 3 podnivoje → 3s 3p 3d

4. energijski nivo → 4 podravni → 4s 4p 4d 4f itd.

3. Magnetno kvantno število(ml)

definira – vrednost projekcije orbitalne kotne količine elektrona na poljubno izbrano os

prikazuje - prostorsko orientacijo AO

zavzame vrednosti – od –l do +l

Vsaka vrednost l ustreza (2l +1) vrednosti magnetnega kvantnega števila, tj. (2l +1) možne lokacije elektronskega oblaka določene vrste v prostoru.

s - stanje - ena orbitala (2 0+1=1) - m l = 0, ker l = 0

p - stanje - tri orbitale (2 1+1=3)

m l : +1 0 -1, ker l=1

ml =+1

m l =0

m l = -1

Vse orbitale, ki pripadajo istemu podravni, imajo enako energijo in se imenujejo degenerirane.

Sklep: za AO je značilen določen niz n, l, m l, tj. določene velikosti, oblike in orientacije v prostoru.

4. Spinsko kvantno število (m s)

"spin" - "vreteno"

določa - intrinzični mehanski moment elektrona, povezan z njegovim vrtenjem okoli svoje osi

sprejme vrednosti - (-1/2 h/2) ali (+1/2 h/2)

n=3

l = 1

m l = -1, 0, +1

m s = + 1/2

Načela in pravila

Elektronske konfiguracije atomov

(v obliki elektronskih konfiguracijskih formul)

Označite številke številke energijske ravni

Črke označujejo energijski podravni (s, p, d, f);

Eksponent podnivoja pomeni število

elektronov na dani podravni

19 K 1s2 2s2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

najmanj

Elektroni v atomu zasedajo najnižje energijsko stanje, ki ustreza njegovemu najstabilnejšemu stanju.

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

Povečaj E

Klečkovski

Elektroni so postavljeni zaporedno v orbitale, za katere je značilno povečanje vsote glavnega in orbitalnega kvantnega števila (n + l); pri enakih vrednostih te vsote se prej zapolni orbitala z nižjo vrednostjo glavnega kvantnega števila n

1s<2 s < 2 p = 3 s < 3 p = 4 s < 3 d = 4 p и т. д

Možnost 1

del A.

A 1. Nastane jedro atoma (39 K).

1) 19 protonov in 20 elektronov 2) 20 nevtronov in 19 elektronov

3) 19 protonov in 20 nevtronov 4) 19 protonov in 19 nevtronov

A 2. Atom elementa fosforja ustreza elektronski formuli

1) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 2 2) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 3 3) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 4 4) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 5

A 3. Kemijski elementi so razvrščeni po padajočem atomskem polmeru

1) Ba, Cd, Sb 2) In, Pb, Sb 3) Cs, Na, H 4) Br, Se, As

A 4. Ali so naslednje trditve o kemičnih elementih pravilne?

A. Vsi kemični elementi-kovine spadajo med S- in d-elemente.

B. Nekovine v spojinah kažejo le negativno oksidacijsko stanje.

A 5. Med kovinami glavne podskupine skupine II je najmočnejši reducent

1) barij 2) kalcij 3) stroncij 4) magnezij

A 6.Število energijskih plasti oziroma število elektronov v zunanji energijski plasti kromovega atoma je

A 7. Višji kromov hidroksid eksponatov

A 8. Elektronegativnost elementov narašča od leve proti desni v seriji

1) O-S-Se-Te 2) B-Be-Li-Na 3) O-N-P-As 4) Ge-Si-S-Cl

A 9. Oksidacijsko stanje klora v Ba(ClO 3) 2 je

1) +1 2) +3 3) +5 4) +7

A 10. Elementu arzen pripada

Odgovori na nalogo B1-B2

V 1. Povečanje kislih lastnosti višjih oksidov se pojavi v seriji:

1) CaOSiO 2 SO 3 2) CO 2 Al 2 O 3 MgO 3) Li 2 OCO 2 N 2 O 5

4) As 2 O 5 P 2 O 5 N 2 O 5 5) BeOCaOSrO 6) SO 3 P 2 O 5 Al 2 O 3

NA 2. Nastavite ujemanje.

Jedrna sestava Elektronska formula

A. 7 p + 1, 7 n 0 1 1. 2S 2 2p 3

B. 15 p + 1, 16 n 0 1 2. 2S 2 2p 4

B. 9 p + 1, 10 n 0 1 3. 3S 2 3p 5

D. 34 p + 1, 45 n 0 1 4. 2S 2 2p 5

Od 1. Napišite formulo za višji oksid in višji bromov hidroksid. Zapišite elektronsko konfiguracijo atoma broma v osnovnem in vzbujenem stanju, določite njegove možne valence.

Zapišite elektronske formule atoma broma v največji in najmanjši potenci.

Izpit št. 1 na temo "Struktura atoma"

Možnost 2

del A. Izberite en pravilen odgovor

A 1.Število protonov, nevtronov in elektronov izotopa 90 Sr je

1. 38, 90, 38 2. 38, 52, 38 3. 90, 52, 38 4. 38, 52,90

A 2. Elektronska formula 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 6 4S 1 ustreza atomu elementa

1. žveplo 2. brom 3. kalij 4. mangan

A 3. Elementi so razporejeni po padajočem atomskem polmeru

1) bor, aluminij, galij 3) bor, ogljik, silicij

2) kalij, natrij, litij 4) kripton, ksenon, radon

A 4. Ali so naslednje sodbe o spreminjanju lastnosti elementov v vrsti pravilne?

Be-Mg-Ca-Sr-Ba?

A. Kovinske lastnosti so izboljšane.

B. Polmer atomov in število valenčnih elektronov se ne spremenita.

1) drži le A 2) drži le B 3) obe sodbi sta pravilni 4) obe sodbi sta napačni

A 5. Med nekovinami tretje dobe je najmočnejši oksidant

1) fosfor 2) silicij 3) žveplo 4) klor

A 6.Število energijskih plasti oziroma število elektronov v zunanji energijski plasti atoma mangana je

1) 4, 2 2) 4, 1 3) 4, 6 4) 4, 5

A 7. Višja vsebnost manganovega hidroksida

1) kisle lastnosti 3) bazične lastnosti

2) amfoterne lastnosti 4) ne kaže kislinsko-bazičnih lastnosti

A 8. Elektronegativnost elementov pada od leve proti desni vzdolž vrstice

1) O-Se-S-Te 2) Be-Be-Li-H 3) O-N-P-As 4) Ge-Si-S-Cl

A 9. Oksidacijsko stanje dušika v Ba(NO 2) 2 je

1) +1 2) +3 3) +5 4) +7

A 10. Element mangan spada med

1) s-elementi 2) p-elementi 3) d-elementi 4) prehodni elementi

Odgovori na nalogo B1-B2 je zaporedje števk, ki ustreza številkam pravilnih odgovorov.

V 1. Povečanje osnovnih lastnosti višjih hidroksidov se pojavi v nizu elementov, ki jih tvorijo:

1) MgAl ) AsР 3) PSCl

4) BBeLi 5) MgCaBa 6)CaKCs

NA 2. Nastavite ujemanje.

Jedrna sestava Elektronska formula

A. 19 p + 1, 20 n 0 1 1. 4S 1

B. 20 p + 1, 20 n 0 1 2. 4S 2

B. 14 p + 1, 14 n 0 1 3. 5S 1

D. 35 p + 1, 45 n 0 1 4. 4S 2 4p 5

Pri reševanju naloge C 1 podrobno zapišite potek njenega reševanja in dobljeni rezultat.

Od 1. Napišite formulo za višji oksid in višji arzenov hidroksid. Zapišite elektronsko konfiguracijo atoma arzena v osnovnem in vzbujenem stanju, določite njegove možne valence.

Zapišite elektronske formule atoma arzena v največji in najmanjši potenci.

KONTROLNO DELO št. 1 Tema "Struktura atoma" 11. razred

Možnost 1

1. Številko obdobja v periodnem sistemu določa:

A. Naboj jedra atoma

B. Število elektronov v zunanji plasti atoma.

B. Število elektronskih plasti v atomu

D. Število elektronov v atomu.

A. S in Cl B. Be in B C. Kr in Xe D. Mo in Se

3. p - Element je:

A. Skandij.

B. Barij.

B. Arzen

G. Helij

10 4s 2 se ujema z elementom:

A. Kalcij.

B. Kripton.

V. Kadmij.

G. Cincu.

A. Zn(OH) 2

B. Mg(OH) 2

B. Ca (OH) 2

D. Cr(OH) 2

A. Mg - Ca - Zn.

B.Al - Mg - Ca.

B.Sr - Rb - K.

G.Ge - Si - Sb.

2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1

A.E 2 O

B.E 2 O 3

V.EO 2

G.EO 3

8. Izotop kalcija, katerega jedro vsebuje 22 nevtronov, je označen:

A. 20 40 Ca

B. 20 42 CaV. 20 44 Pribl

G. 20 48 Ca

9. Ujemanje:

Element:

1. Aluminij. II. kalij. III. Selen. IV. magnezij.

Elektronska formula:

A.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1

B.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2

B.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4

D.1s 2 2s 2 3s 2 3p 6 4s 1

Vrhunska oksidna formula:

1. E 2 O 2.E 2 O 3 3.EO 4.EO 3

Formula višjega hidroksida:

A. EON. b. E(OH)2. V. E(OH) 3 g H 2 EO 4

10. Glede na položaj v periodnem sistemu razporedite elemente: germanij, arzen, žveplo, fosfor - po padajočem vrstnem redu glede na oksidativne lastnosti. Pojasni odgovor.

11. Kako in zakaj se spremenijo kovinske lastnosti v periodnem sistemu?

A. V roku.

B. Znotraj glavne podskupine.

12. Sestavite elektronsko formulo za element z zaporedno številko 30 v periodnem sistemu. Ugotovite, ali ta element spada med kovine ali nekovine. Zapišite formule njegovega višjega oksida in hidroksida, navedite njihovo naravo.

13. Katere kemijske lastnosti so značilne za najvišji oksid elementa 3. obdobja, glavne podskupine VI skupine periodičnega sistema? Svoj odgovor podkrepite z zapisom reakcijskih enačb.

Test št. 1. Tema "Struktura atoma" 11. razred

Možnost 2

1. Številka skupine (za elemente glavnih podskupin) v periodnem sistemu določa:

A. Število protonov v atomu.

B. Število elektronov v zunanji plasti atoma.

B. Število elektronskih plasti v atomu.

D. Število nevtronov v atomu.

2. Par elementov s podobno strukturo zunanje in predzunanje energijske ravni:

A.Ba in K B.Ti in Ge

B.Sb in Bi G.Kr in Fe

3. p - Element je:

A.Kaliy

B. Silicij

V.Argon

G. Copper

4. Elektronska konfiguracija. . .3d 5 4s 2 se ujema z elementom:

A. Broma

B. Kalcij

V. mangan

G. klor

5. Amfoterni oksid je snov, katere formula je:

A. CrO B.Cr 2 O 3 C. CrO 3 D. FeO

6. Število elementov, razvrščenih po vrstnem redu krepitve kovinskih lastnosti:

A. Al - Ga - Ge.

B. Ca-Sr-Ba.

B. K-Na-Li.

G. Mg - Ca - Zn.

7.Element E z elektronsko formulo 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 nastane višji oksid, ki ustreza formuli:

A.EO

B.E 2 O 3

V.E 2 O 5

G.EO 3

8. Izotop železa, katerega jedro vsebuje 30 nevtronov, označimo:

A. 26 54 Fe

B. 26 56 Fe

B. 26 57 Fe

D. 26 58 Fe

9. Ujemanje:

Element:

1. Bor. II. Brom. III. fosfor. IV. Litij.

Elektronska formula:

A.1s 2 2s 2 2p 1

B.1s 2 2s 1

B. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

D. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5

Vrhunska oksidna formula:

1. E 2 O 2.E 2 O 3 3.E 2 O 5 4.E 2 O 7

Formula višjega hidroksida:

A. EON. b. MREŽA 3. V. N 3 EO 3 g. NETO 4

DEL B. Naloge s prostim odgovorom

10. Glede na položaj v periodnem sistemu razporedi elemente: aluminij, kalij, kalcij, magnezij – po naraščajoči redukcijskih lastnostih. Pojasni odgovor.

11. Zakaj se naboji jeder atomov elementov, razporejenih v naraščajočem vrstnem redu zaporednih številk v periodnem sistemu, spreminjajo monotono in lastnosti elementov - periodično?

12. Sestavite elektronsko formulo elementa z zaporedno številko 38 v periodnem sistemu. Ugotovite, ali ta element spada med kovine ali nekovine. Zapišite formule njegovega višjega oksida in hidroksida, navedite njihovo naravo.

13. Katere kemijske lastnosti so značilne za kovinske hidrokside? Svoj odgovor podkrepite z zapisom reakcijskih enačb.

Možnost 3

1. Skupno število elektronov v atomu elementa se določi s periodnim sistemom po številu:

A. Skupine.

B. Pika.

V. vrstica.

G. Red.

2. Par elementov s podobno strukturo zunanje in predzunanje energijske ravni:

A. Sn in Si B. As in Se C. Zn in Ca D. Mo in Te

3. f - Element je:

A. Germanij.

B. Kalij.

V. Selen.

G. Uran.

4. Elektronska konfiguracija. . .4s 24p6 se ujema z elementom:

A. Brom.

B. Železo.

V. Neon.

G. Kripton.

5. Amfoterni hidroksid je snov, katere formula je:

A. Ga(OH) 3.

B. Mg(OH) 2.

B. LiOH.

D. Sc(OH) 2

6. Število elementov, razvrščenih po vrstnem redu krepitve kovinskih lastnosti:

A. K - Rb - Sr.

B.Al - Mg - Ca.

B. Be - Li - Cs.

G.Ge - Sn - Sb.

7.Element E z elektronsko formulo 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 nastane višji oksid, ki ustreza formuli:

A.E 2 O

B.E 2 O 3

V.EO 2

G.EO 3

8. Izotop kalcija, katerega jedro vsebuje 24 nevtronov, je označen:

A. 20 40 Ca

B. 20 42 sob

B. 20 44 Ca

G. 20 48 Ca

9. Ujemanje:

Element:

1. Dušik. II. kalcij. III. Silicij. IV. Žveplo.

Elektronska formula:

A.1s 2 2s 2 2p 3

B.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

B.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2

D.1s 2 2s 2 3s 2 3p 6 4s 2

Vrhunska oksidna formula:

1. EO 2.EO 2 3.E 2 O 5 4.EO 3

Formula višjega hidroksida:

A. H 2 OE 4 . b. E(OH)2. V. N 2 EO 3 g. NETO 3

DEL B. Naloge s prostim odgovorom

10. Glede na položaj v periodnem sistemu razporedi elemente: kisik, arzen, žveplo, fosfor - po padajočem vrstnem redu glede na oksidativne lastnosti. Pojasni odgovor.

11. Naštejte osnovna pravila (zakone), po katerih so ravni, podravni in orbitale zapolnjene z elektroni v elektronski ovojnici atomov elementov.

12. Sestavite elektronsko formulo elementa z zaporedno številko 34 v periodnem sistemu. Ugotovite, ali ta element spada med kovine ali nekovine. Zapišite formule njegovega višjega oksida in hidroksida, navedite njihovo naravo.

13. Katere kemijske lastnosti so značilne za nekovinske hidrokside? Svoj odgovor podkrepite z zapisom reakcijskih enačb.

Elektroni

Koncept atoma izvira iz starodavnega sveta za označevanje delcev snovi. V grščini atom pomeni "nedeljiv".

Irski fizik Stoney je na podlagi poskusov prišel do zaključka, da elektriko prenašajo najmanjši delci, ki obstajajo v atomih vseh kemičnih elementov. Leta 1891 je Stoney predlagal, da bi te delce imenovali elektroni, kar v grščini pomeni "jantar". Nekaj ​​let po tem, ko je elektron dobil ime, sta angleški fizik Joseph Thomson in francoski fizik Jean Perrin dokazala, da elektroni nosijo negativen naboj. To je najmanjši negativni naboj, ki ga v kemiji jemljemo kot enoto (-1). Thomsonu je celo uspelo določiti hitrost elektrona (hitrost elektrona v orbiti je obratno sorazmerna s številom orbite n. Polmeri orbit rastejo sorazmerno s kvadratom števila orbite. Na prvi orbiti vodika atom (n=1; Z=1), hitrost je ≈ 2,2 106 m / c, to je približno stokrat manjša od hitrosti svetlobe c=3 108 m/s.) in masa elektrona ( je skoraj 2000-krat manjša od mase atoma vodika).

Stanje elektronov v atomu

Stanje elektrona v atomu je niz informacij o energiji določenega elektrona in prostoru, v katerem se nahaja. Elektron v atomu nima trajektorije gibanja, t.j. lahko govorimo samo o verjetnost, da ga najdemo v prostoru okoli jedra.

Lahko se nahaja v katerem koli delu tega prostora, ki obdaja jedro, in celota njegovih različnih položajev se obravnava kot elektronski oblak z določeno negativno gostoto naboja. Slikovito si lahko to predstavljamo takole: če bi bilo možno fotografirati položaj elektrona v atomu v stotinkah ali milijoninkah sekunde, kot pri fotofinišu, potem bi bil elektron na takih fotografijah predstavljen kot točke. Prekrivanje neštetih takih fotografij bi povzročilo sliko elektronskega oblaka z največjo gostoto, kjer bo največ teh točk.

Prostor okoli atomskega jedra, v katerem se najverjetneje nahaja elektron, imenujemo orbitala. Vsebuje približno 90% elektronski oblak, kar pomeni, da je približno 90% časa elektron v tem delu prostora. Odlikuje se po obliki 4 trenutno znane vrste orbital, ki jih označujemo z latinico črke s, p, d in f. Grafični prikaz nekaterih oblik elektronskih orbital je prikazan na sliki.

Najpomembnejša značilnost gibanja elektrona po določeni orbiti je energija njegove povezave z jedrom. Elektroni s podobnimi energijskimi vrednostmi tvorijo en sam elektronski sloj ali energijski nivo. Energijske ravni so oštevilčene začenši z jedrom - 1, 2, 3, 4, 5, 6 in 7.

Celo število n, ki označuje številko energetske ravni, se imenuje glavno kvantno število. Označuje energijo elektronov, ki zasedajo dano energijsko raven. Najnižjo energijo imajo elektroni prvega energijskega nivoja, ki je najbližje jedru. V primerjavi z elektroni prvega nivoja bo za elektrone naslednjih nivojev značilna velika količina energije. Posledično so elektroni zunanjega nivoja najmanj močno vezani na jedro atoma.

Največje število elektronov na energijskem nivoju je določeno s formulo:

N = 2n2,

kjer je N največje število elektronov; n je številka nivoja ali glavno kvantno število. Posledično lahko prvi energijski nivo, ki je najbližji jedru, vsebuje največ dva elektrona; na drugem - ne več kot 8; na tretjem - ne več kot 18; na četrtem - ne več kot 32.

Od druge energetske ravni (n = 2) je vsaka od stopenj razdeljena na podravni (podplasti), ki se med seboj nekoliko razlikujejo po energiji vezave z jedrom. Število podravni je enako vrednosti glavnega kvantnega števila: prvi energijski nivo ima eno podnivo; drugi - dva; tretji - trije; četrti - štiri podravni. Podravni pa tvorijo orbitale. Vsaka vrednostn ustreza številu orbital, ki je enako n.

Običajno je, da podnivoje označimo z latiničnimi črkami, pa tudi obliko orbital, iz katerih so sestavljeni: s, p, d, f.

Protoni in nevtroni

Atom katerega koli kemičnega elementa je primerljiv z majhnim sončnim sistemom. Zato se imenuje takšen model atoma, ki ga je predlagal E. Rutherford planetarni.

Atomsko jedro, v katerem je skoncentrirana celotna masa atoma, je sestavljeno iz delcev dveh vrst - protoni in nevtroni.

Protoni imajo naboj, ki je enak naboju elektronov, vendar nasprotnega predznaka (+1), in maso, ki je enaka masi atoma vodika (v kemiji je sprejeta kot enota). Nevtroni nimajo naboja, so nevtralni in imajo enako maso kot proton.

Protoni in nevtroni se skupaj imenujejo nukleoni (iz latinskega nucleus - jedro). Vsoto števila protonov in nevtronov v atomu imenujemo masno število. Na primer, masno število atoma aluminija:

13 + 14 = 27

število protonov 13, število nevtronov 14, masno število 27

Ker lahko zanemarimo maso elektrona, ki je zanemarljiva, je očitno, da je celotna masa atoma skoncentrirana v jedru. Elektroni predstavljajo e - .

Ker atom električno nevtralen, je tudi očitno, da je število protonov in elektronov v atomu enako. Je enaka zaporedni številki kemičnega elementa, ki mu je dodeljena v periodnem sistemu. Masa atoma je sestavljena iz mase protonov in nevtronov. Če poznate zaporedno številko elementa (Z), to je število protonov, in masno število (A), ki je enako vsoti števila protonov in nevtronov, lahko najdete število nevtronov (N) z uporabo formula:

N=A-Z

Na primer, število nevtronov v atomu železa je:

56 — 26 = 30

izotopi

Imenujemo sorte atomov istega elementa, ki imajo enak jedrski naboj, vendar različna masna števila izotopi. Kemični elementi, ki jih najdemo v naravi, so mešanica izotopov. Torej ima ogljik tri izotope z maso 12, 13, 14; kisik - trije izotopi z maso 16, 17, 18 itd. Običajno podana v periodnem sistemu je relativna atomska masa kemičnega elementa povprečna vrednost atomskih mas naravne mešanice izotopov danega elementa, ob upoštevanju njihove relativne vsebnosti v naravi. Kemijske lastnosti izotopov večine kemičnih elementov so popolnoma enake. Vendar se vodikovi izotopi močno razlikujejo po lastnostih zaradi dramatičnega kratnega povečanja njihove relativne atomske mase; dobili so celo posamezna imena in kemijske simbole.

Elementi prvega obdobja

Shema elektronske zgradbe vodikovega atoma:

Sheme elektronske zgradbe atomov prikazujejo porazdelitev elektronov po elektronskih plasteh (energijskih nivojih).

Grafična elektronska formula atoma vodika (prikazuje porazdelitev elektronov po energijskih nivojih in podnivojih):

Grafične elektronske formule atomov prikazujejo porazdelitev elektronov ne le po ravneh in podnivojih, temveč tudi po orbitah.

V atomu helija je prva elektronska plast zaključena – ima 2 elektrona. Vodik in helij sta s-elementa; pri teh atomih je s-orbitala napolnjena z elektroni.

Vsi elementi drugega obdobja prva elektronska plast je napolnjena, elektroni pa zapolnjujejo s- in p-orbitale druge elektronske plasti v skladu z načelom najmanjše energije (najprej s in nato p) ter pravili Paulija in Hunda.

V atomu neona je druga elektronska plast zaključena - ima 8 elektronov.

Pri atomih elementov tretje periode sta prva in druga elektronska plast zaključeni, torej je zapolnjena tretja elektronska plast, v kateri lahko elektroni zasedajo 3s-, 3p- in 3d-podravni.

Elektronska orbitala 3s se zaključi pri atomu magnezija. Na in Mg sta s-elementa.

Za aluminij in naslednje elemente je podnivo 3p napolnjeno z elektroni.

Elementi tretje periode imajo nezapolnjene 3d orbitale.

Vsi elementi od Al do Ar so p-elementi. s- in p-elementi tvorijo glavne podskupine v periodnem sistemu.

Elementi četrtega - sedmega obdobja

Pri atomih kalija in kalcija se pojavi četrta elektronska plast, podnivo 4s je zapolnjeno, saj ima manj energije kot podnivo 3d.

K, Ca - s-elementi, vključeni v glavne podskupine. Za atome od Sc do Zn je podnivo 3d napolnjeno z elektroni. To so 3d elementi. Uvrščamo jih v sekundarne podskupine, imajo zapolnjen predzunanji elektronski sloj, imenujemo jih prehodni elementi.

Bodi pozoren na zgradbo elektronskih lupin kromovega in bakrovega atoma. V njih pride do »odpovedi« enega elektrona iz 4s- v 3d-podravni, kar je razloženo z večjo energijsko stabilnostjo nastalih elektronskih konfiguracij 3d 5 in 3d 10:

V atomu cinka je tretja elektronska plast zaključena - v njej so zapolnjene vse podravni 3s, 3p in 3d, skupaj je na njih 18 elektronov. V elementih, ki sledijo cinku, se še naprej polni četrta elektronska plast, podravni 4p.

Elementi od Ga do Kr so p-elementi.

Zunanja plast (četrta) atoma kriptona je popolna in ima 8 elektronov. Toda v četrti elektronski plasti je lahko le 32 elektronov; 4d- in 4f-podravni atoma kriptona še vedno ostajata nezapolnjeni Elementi pete periode zapolnjujejo podravni v naslednjem vrstnem redu: 5s - 4d - 5p. In obstajajo tudi izjeme, povezane z " neuspeh» elektroni, y 41 Nb, 42 Mo, 44 ​​​​Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

V šesti in sedmi periodi se pojavijo f-elementi, to je elementi, v katerih sta zapolnjena 4f- oziroma 5f-podravni tretjega zunanjega elektronskega sloja.

Elemente 4f imenujemo lantanidi.

Elemente 5f imenujemo aktinoidi.

Vrstni red zapolnjevanja elektronskih podravni v atomih elementov šeste periode: 55 Cs in 56 Ba - 6s-elementi; 57 La … 6s 2 5d x - 5d element; 58 Ce - 71 Lu - 4f elementi; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementi; 81 T1 - 86 Rn - 6d elementi. A tudi tu obstajajo elementi, pri katerih je »kršen« vrstni red zapolnjevanja elektronskih orbital, kar je na primer povezano z večjo energijsko stabilnostjo polovično in popolnoma zapolnjenih f-podravni, to je nf 7 in nf 14. Glede na to, katera podnivoj atoma je nazadnje napolnjena z elektroni, so vsi elementi razdeljeni v štiri elektronske družine ali bloke:

• s-elementi. S-podravni zunanje ravni atoma je napolnjena z elektroni; s-elementi vključujejo vodik, helij in elemente glavnih podskupin skupin I in II.

• p-elementi. P-podnivo zunanjega nivoja atoma je napolnjen z elektroni; p-elementi vključujejo elemente glavnih podskupin skupin III-VIII.

• d-elementi. D-podnivo predzunanjega nivoja atoma je napolnjen z elektroni; d-elementi vključujejo elemente sekundarnih podskupin skupin I-VIII, to je elemente interkalarnih desetin velikih obdobij, ki se nahajajo med s- in p-elementi. Imenujejo se tudi prehodni elementi.

• f-elementi. F-podnivo tretjega zunanjega nivoja atoma je napolnjen z elektroni; ti vključujejo lantanide in antinoide.

Švicarski fizik W. Pauli je leta 1925 ugotovil, da v atomu v eni orbitali ne more biti več kot dva elektrona, ki imata nasprotne (antiparalelne) vrtljaje (v prevodu iz angleščine - "vreteno"), tj. s takšnimi lastnostmi, ki si jih pogojno lahko predstavljamo kot vrtenje elektrona okoli svoje namišljene osi: v smeri urnega kazalca ali nasprotni smeri urnega kazalca.

To načelo se imenuje Paulijevo načelo. Če je v orbitali en elektron, se imenuje neparni, če sta dva, potem so to parni elektroni, to je elektroni z nasprotnimi vrtljaji. Slika prikazuje diagram delitve energijskih nivojev na podnivoje in vrstni red njihove zapolnitve.

Zelo pogosto je struktura elektronskih lupin atomov prikazana z uporabo energijskih ali kvantnih celic - zapišejo tako imenovane grafične elektronske formule. Za ta zapis je uporabljen naslednji zapis: vsaka kvantna celica je označena s celico, ki ustreza eni orbitali; vsak elektron je označen s puščico, ki ustreza smeri vrtenja. Pri pisanju grafične elektronske formule si je treba zapomniti dve pravili: Paulijev princip in F. Hundovo pravilo, po katerem elektroni zasedajo proste celice, najprej enega po enega in imajo istočasno enako vrednost spina, šele nato se parijo, vendar bosta spina po Paulijevem principu že nasprotno usmerjena.

Hundovo pravilo in Paulijevo načelo

Hundovo pravilo- pravilo kvantne kemije, ki določa vrstni red zapolnjevanja orbital določene podplasti in je formulirano takole: skupna vrednost spinskega kvantnega števila elektronov te podplasti mora biti največja. Oblikoval Friedrich Hund leta 1925.

To pomeni, da se v vsaki od orbital podplasti najprej zapolni po en elektron in šele po izčrpanju nezapolnjenih orbital se tej orbitali doda drugi elektron. V tem primeru sta v eni orbitali dva elektrona s polcelimi spini nasprotnega predznaka, ki se sparita (tvorita dvoelektronski oblak) in posledično skupni spin orbitale postane enak nič.

Drugo besedilo: Spodaj v energiji leži atomski člen, za katerega sta izpolnjena dva pogoja.

1. Množnost je največja
2. Ko večkratnosti sovpadajo, je skupni orbitalni moment L največji.

Analizirajmo to pravilo na primeru zapolnjevanja orbital p-podravni str- elementi druge dobe (to je od bora do neona (na spodnjem diagramu vodoravne črte označujejo orbitale, navpične puščice označujejo elektrone, smer puščice pa označuje orientacijo vrtenja).

Pravilo Klečkovskega

Pravilo Klečkovskega - ko se skupno število elektronov v atomih povečuje (s povečevanjem nabojev njihovih jeder oz. rednih številk kemijskih elementov), ​​se atomske orbitale poselijo tako, da je pojav elektronov v orbitalah z višjo energijo odvisen le od glavno kvantno število n in ni odvisno od vseh drugih kvantnih števil.števil, vključno s tistimi iz l. Fizično to pomeni, da je v vodiku podobnem atomu (brez medelektronskega odbijanja) orbitalna energija elektrona določena le s prostorsko oddaljenostjo gostote naboja elektronov od jedra in ni odvisna od značilnosti njegovega gibanja. v polju jedra.

Empirično pravilo Klečkovskega in zaporedje zaporedij nekoliko protislovnega realnega energijskega zaporedja atomskih orbital, ki izhaja iz njega le v dveh primerih iste vrste: za atome Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, pride do »odpovedi« elektrona s s - podnivoja zunanje plasti na d-podnivo prejšnje plasti, kar vodi v energijsko stabilnejše stanje atoma, in sicer: po zapolnitvi orbitale 6 z dvema elektroni s