Самостоятелна работа по химия Структурата на електронните обвивки на атомите за ученици в 8 клас с отговори. Самостоятелната работа се състои от 4 варианта, всеки с по 3 задачи.

1 вариант

1.

	елемент	Електронна формула

2. Напишете електронните формули на елементите кислород и натрий. Посочете за всеки елемент:

3.

а) максималният брой електрони във външното енергийно ниво на атомите на всеки елемент е равен на номера на групата,
б) максималният брой електрони във второто енергийно ниво е осем,
в) общ бройелектроните в атомите на всеки елемент е равен на атомния номер на елемента.

Вариант 2

1. Попълнете таблицата. Определете елемента и неговата електронна формула.

Разпределение на електроните по енергийни нива	елемент	Електронна формула

Какви елементи имат атоми, които имат подобни свойства? Защо?

2. Напишете електронните формули на елементите въглерод и аргон. Посочете за всеки елемент:

а) общият брой на енергийните нива в атома,
б) броя на запълнените енергийни нива в атома,
в) броя на електроните във външното енергийно ниво.

3. Изберете правилните твърдения:

а) броят на енергийните нива в атомите на елементите е равен на броя на периода,
б) общият брой електрони в атом на химичен елемент е равен на номера на групата,
в) броят на електроните на външното ниво на атомите на елементите от една група на основната подгрупа е еднакъв.

3 вариант

1. Попълнете таблицата. Определете елемента и неговата електронна формула.

Разпределение на електроните по енергийни нива	елемент	Електронна формула

Какви елементи имат атоми, които имат подобни свойства? Защо?

2. Напишете електронните формули на елементите хлор и бор. Посочете за всеки елемент:

а) общият брой на енергийните нива в атома,
б) броя на запълнените енергийни нива в атома,
в) броя на електроните във външното енергийно ниво.

3. Изберете правилните твърдения:

а) атомите на елементи от един и същи период съдържат еднакъв брой енергийни нива,
б) максималният брой електрони на с-орбитала е равна на две,
в) атомите имат подобни свойства химически елементисъс същия брой енергийни нива.

4 вариант

1. Попълнете таблицата. Определете елемента и неговата електронна формула.

Разпределение на електроните по енергийни нива	елемент	Електронна формула

Какви елементи имат атоми, които имат подобни свойства? Защо?

2. Напишете електронните формули за елементите алуминий и неон. Посочете за всеки елемент:

а) общият брой на енергийните нива в атома,
б) броя на запълнените енергийни нива в атома,
в) броя на електроните във външното енергийно ниво.

3. Изберете правилните твърдения:
а) всички енергийни нива могат да съдържат до осем електрона,
б) изотопите на един химичен елемент имат еднакви електронни формули,
в) максималният брой електрони на Р-орбитала е шест.

Отговори самостоятелна работапо химия Структурата на електронните обвивки на атомите
1 вариант
1.
1) B - 1s 2 2s 2 2p 1
2) H - 1s 1
3) Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
B и Al имат подобни свойства, тъй като атомите на тези елементи имат три електрона на външно енергийно ниво.
2.
O - 1s 2 2s 2 2p 4
а) 2,
б) 1,
на 6;
Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1,
а) 3,
б) 2,
в 1.
3. b, c.
Вариант 2
1.
1) F - 1s 2 2s 2 2p 5
2) Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
3) Li - 1s 2 2s 1
Na и Li имат подобни свойства, тъй като тези елементи имат по един електрон на външно енергийно ниво.
2. C - 1s 2 2s 2 2p 2
а) 2,
б) 1,
на 4;
Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
а) 3,
б) 2,
на 8.
3. а, в.
3 вариант
1.
1) P - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
2) N - 1s 2 2s 2 2p 3
3) Не - 1s 2
P и N имат подобни свойства, тъй като тези елементи имат пет електрона на външно енергийно ниво.
2. Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
а) 3,
б) 2,
на 7;
B - 1s 2 2s 2 2p 1
а) 2,
б) 1,
на 3.
3. а, б.
4 вариант
1.
1) Mg - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
2) C - 1s 2 2s 2 2p 2
3) Be - 1s 2 2s 2
Be и Mg имат подобни свойства, тъй като тези елементи имат два електрона на външно енергийно ниво.
2.
Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
а) 3,
б) 2,
на 3;
Ne - 1s 2 2s 2 2p 6 ,
а) 2,
б) 2,
на 8.
3. b, c.

Изключителният датски физик Нилс Бор (фиг. 1) предполага, че електроните в атома могат да се движат не по произволни, а по строго определени орбити.

Електроните в атома се различават по своята енергия. Както показват експериментите, някои от тях се привличат към ядрото по-силно, други - по-слабо. Основната причина за това е различното отстраняване на електрони от ядрото на атома. Колкото по-близо са електроните до ядрото, толкова по-силно са свързани с него и толкова по-трудно е да бъдат извадени от електронната обвивка. Така, с увеличаване на разстоянието от ядрото на атома, енергията на електрона се увеличава.

Електроните, движещи се в близост до ядрото, сякаш блокират (екранират) ядрото от други електрони, които се привличат към ядрото по-слабо и се движат на по-голямо разстояние от него. Така се формират електронните слоеве.

Всеки електронен слой се състои от електрони с близки енергийни стойности; Следователно електронните слоеве се наричат ​​още енергийни нива.

Ядрото е разположено в центъра на атома на всеки елемент, а електроните, които образуват електронната обвивка, са разположени около ядрото на слоеве.

Броят на електронните слоеве в един атом на даден елемент е равен на номера на периода, в който се намира елементът.

Например, натрият Na е елемент от 3-ти период, което означава, че неговата електронна обвивка включва 3 енергийни нива. В атома на брома Br има 4 енергийни нива, тъй като бромът се намира в 4-ия период (фиг. 2).

Модел на натриев атом: Модел на атом на бром:

Максималният брой електрони в едно енергийно ниво се изчислява по формулата: 2n 2 , където n е номерът на енергийното ниво.

По този начин максималният брой електрони на:

3-ти слой - 18 и т.н.

За елементите от основните подгрупи номерът на групата, към която принадлежи елементът, е равен на броя на външните електрони на атома.

Външните електрони се наричат ​​последен електронен слой.

Например в атом на натрий има 1 външен електрон (тъй като е елемент от IA подгрупа). Бромният атом има 7 електрона в последния електронен слой (това е елемент от VIIA подгрупа).

Структурата на електронните обвивки на елементи от 1-3 периода

Във водородния атом ядреният заряд е +1 и този заряд се неутрализира от един електрон (фиг. 3).

Следващият елемент след водорода е хелият, също елемент от 1-ви период. Следователно в атома на хелия има 1 енергийно ниво, на което са разположени два електрона (фиг. 4). Това е максимумът възможен бройелектрони за първо енергийно ниво.

Елемент #3 е литий. В атома на лития има 2 електронни слоя, тъй като това е елемент от 2-ри период. На 1-ви слой в атома на лития има 2 електрона (този слой е завършен), а на 2-ри слой - 1 електрон. Атомът на берилия има 1 електрон повече от атома на лития (фиг. 5).

По същия начин е възможно да се изобразят схемите на структурата на атомите на останалите елементи от втория период (фиг. 6).

В атома на последния елемент от втория период - неон - последното енергийно ниво е завършено (има 8 електрона, което съответства на максималната стойност за 2-ри слой). Неонът е инертен газ, който не влиза в химична реакцияследователно неговата електронна обвивка е много стабилна.

американски химик Гилбърт Луисе дал обяснение и е изложил октетно правило, според което осемелектронният слой е стабилен(с изключение на 1 слой: тъй като може да съдържа не повече от 2 електрона, двуелектронното състояние ще бъде стабилно за него).

Неонът е последван от елемент от 3-ти период - натрий. В натриевия атом има 3 електронни слоя, върху които са разположени 11 електрона (фиг. 7).

Ориз. 7. Схема на структурата на натриевия атом

Натрият е в група 1, неговата валентност в съединенията е I, като тази на лития. Това се дължи на факта, че има 1 електрон на външния електронен слой на натриевите и литиевите атоми.

Свойствата на елементите периодично се повтарят, тъй като атомите на елементите периодично повтарят броя на електроните във външния електронен слой.

Структурата на атомите на останалите елементи от третия период може да бъде представена по аналогия със структурата на атомите на елементите от 2-ри период.

Структурата на електронните обвивки на елементите 4 периода

Четвъртият период включва 18 елемента, сред които има елементи както от главната (А), така и от второстепенните (В) подгрупи. Характеристика на структурата на атомите на елементите на страничните подгрупи е, че те последователно запълват пред-външните (вътрешни), а не външните електронни слоеве.

Четвъртият период започва с калий. Калият е алкален метал, който проявява в съединения валентност I. Това е в пълно съответствие със следната структура на неговия атом. Като елемент от 4-ти период калиевият атом има 4 електронни слоя. Последният (четвърти) електронен слой на калий има 1 електрон, обща сумаелектроните в един калиев атом е 19 (серийният номер на този елемент) (фиг. 8).

Ориз. 8. Схема на структурата на калиевия атом

Калцият следва калия. Калциевият атом ще има 2 електрона на външния електронен слой, като берилий и магнезий (те също са елементи от II A подгрупа).

Следващият елемент след калция е скандият. Това е елемент от вторичната (B) подгрупа. Всички елементи от второстепенните подгрупи са метали. Характеристика на структурата на техните атоми е наличието на не повече от 2 електрона на последния електронен слой, т.е. последователно запълнен с електрони ще бъде предпоследният електронен слой.

И така, за скандий можем да си представим следния модел на структурата на атома (фиг. 9):

Ориз. 9. Схема на структурата на атома на скандия

Такова разпределение на електроните е възможно, тъй като максимално допустимият брой електрони на третия слой е 18, т.е. осем електрона на третия слой е стабилно, но не пълно състояние на слоя.

В десет елемента от вторичните подгрупи на 4-ия период от скандий до цинк последователно се запълва третият електронен слой.

Схемата на структурата на цинковия атом може да бъде представена по следния начин: на външния електронен слой - два електрона, на предвъншния слой - 18 (фиг. 10).

Ориз. 10. Схема на структурата на цинковия атом

Елементите след цинка принадлежат към елементите на основната подгрупа: галий, германий и др. до криптон. В атомите на тези елементи последователно се запълва 4-ти (т.е. външен) електронен слой. В атом на инертен газ криптон ще има октет на външната обвивка, т.е. стабилно състояние.

Обобщаване на урока

В този урок научихте как е устроена електронната обвивка на атома и как да обясните явлението периодичност. Запознахме се с модели на структурата на електронните обвивки на атомите, с помощта на които е възможно да се предскажат и обяснят свойствата на химичните елементи и техните съединения.

Библиография

1. Оржековски П.А. Химия: 8. клас: учебник за общообразовател. инст. / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрел, 2013. (§44)
2. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учебник. за 9 клетки. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фелдман. - М .: Просвещение, АО "Московски учебници", 2009 г. (§37)
3. Хомченко И.Д. Сборник от задачи и упражнения по химия за гимназия. - М.: РИА "Нова вълна": Издател Умеренков, 2008. (стр. 37-38)
4. Енциклопедия за деца. Том 17. Химия / Глава. изд. В.А. Володин, водещ. научен изд. И. Леенсън. - М.: Аванта +, 2003. (стр. 38-41)

1. Chem.msu.su().
2. Dic.academic.ru ().
3. Krugosvet.ru ().

Домашна работа

1. с. 250 No 2-4от учебника P.A. Оржековски "Химия: 8 клас" / P.A. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрел, 2013.
2. Запишете разпределението на електроните по слоевете в атом на аргон и криптон. Обяснете защо атомите на тези елементи влизат в химично взаимодействие много трудно.

Атомите, първоначално смятани за неделими, са сложни системи.

Атомът се състои от ядро ​​и електронна обвивка

Електронна обвивка - набор от електрони, движещи се около ядрото

Ядрата на атомите са положително заредени, те се състоят от протони (положително заредени частици) p + и неутрони (без заряд) не

Атомът като цяло е електрически неутрален, броят на електроните e– е равен на броя на протоните p+, равен на поредния номер на елемента в периодичната система.

Фигурата показва планетарен модел на атом, според който електроните се движат по стационарни кръгови орбити. Много е илюстративно, но не отразява същността, защото в действителност законите на микрокосмоса са подчинени на класическа механика, но квантово, което отчита вълновите свойства на електрона.

Според квантовата механика електронът в атома не се движи по определени траектории, но може да бъде в всякаквичасти от ядреното пространство обаче вероятностместоположението му в различните части на това пространство не е еднакво.

Пространството около ядрото, в което вероятността да се намери електрон е достатъчно голяма, се нарича орбитала. (да не се бърка с орбита!) или електронен облак.

Тоест електронът няма понятието "траектория", електроните не се движат нито по кръгови орбити, нито по други. Най-голямата трудност на квантовата механика се крие във факта, че е невъзможно да си представим, всички сме свикнали с феномените на макрокосмоса, който се подчинява на класическата механика, където всяка движеща се частица има своя собствена траектория.

И така, електронът има сложно движение, той може да се намира навсякъде в пространството близо до ядрото, но с различни вероятности. Нека сега разгледаме онези части от пространството, където вероятността за намиране на електрон е достатъчно висока - орбиталите - техните форми и последователността на запълване на орбиталите с електрони.

Представете си триизмерна координатна система, в центъра на която е ядрото на атома.

Първо се запълва 1s орбитала, тя се намира най-близо до ядрото и има формата на сфера.

Обозначението на всяка орбитала се състои от число и латинска буква. Числото показва енергийното ниво, а буквата показва формата на орбиталата.

Орбиталата 1s има най-ниската енергия и електроните в тази орбитала имат най-ниската енергия.

Тази орбитала може да съдържа не повече от два електрона. Електроните на водородните и хелиевите атоми (първите два елемента) са в тази орбитала.

Електронна конфигурация на водород: 1s 1

Електронна конфигурация на хелий: 1s 2

Горният индекс показва броя на електроните в тази орбитала.

Следващият елемент е литий, той има 3 електрона, два от които са разположени в 1s орбитали, но къде се намира третият електрон?

Той заема следващата най-енергична орбитала, 2s орбитала. Тя също има формата на сфера, но с по-голям радиус (1s орбитала е вътре в 2s орбитала).

Електроните в тази орбитала имат повече енергия в сравнение с орбиталата 1s, тъй като са разположени по-далеч от ядрото. В тази орбитала също може да има максимум 2 електрона.
Електронна конфигурация на литий: 1s 2 2s 1
Електронна конфигурация на берилий: 1s 2 2s 2

Следващият елемент, борът, вече има 5 електрона, а петият електрон ще запълни орбиталата, която има още повече енергия - 2p орбиталата. P-орбиталите имат формата на дъмбел или осем и са разположени по координатните оси, перпендикулярни една на друга.

Всяка p-орбитала може да побере не повече от два електрона, така че три p-орбитали могат да поберат не повече от шест. Валентните електрони на следващите шест елемента запълват р-орбиталите, така че те се наричат ​​р-елементи.

Електронната конфигурация на борния атом: 1s 2 2s 2 2p 1
Електронната конфигурация на въглеродния атом: 1s 2 2s 2 2p 2
Електронната конфигурация на азотния атом: 1s 2 2s 2 2p 3
Електронна конфигурация на кислородния атом: 1s 2 2s 2 2p 4
Електронната конфигурация на флуорния атом: 1s 2 2s 2 2p 5
Електронна конфигурация на неоновия атом: 1s 2 2s 2 2p 6

Графично, електронните формули на тези атоми са показани по-долу:

Квадратът е орбитална или квантова клетка, електронът е обозначен със стрелка, посоката на стрелката е специална характеристика на движението на електрона - спин (може да се опрости като въртене на електрона около оста му по посока на часовниковата стрелка и обратно на часовниковата стрелка ). Трябва да знаете, че в една орбитала не може да има два електрона с еднакви спинове (не можете да нарисувате две стрелки в една и съща посока в един квадрат!). Това е, което е Принцип на изключване на W. Pauli: „Не може дори да има два електрона в атом, в който всичките четири квантови числа биха били еднакви“

Има още едно правило Правилото на Гунд), по които електроните се настаняват в орбитали с една и съща енергия, първо един по един, и едва когато всяка такава орбитала вече съдържа един електрон, започва запълването на тези орбитали с втори електрони. Когато една орбитала е заселена от два електрона, тези електрони се наричат сдвоени.

Неоновият атом има завършено външно ниво от осем електрона (2 s-електрона + 6 p-електрона = 8 електрона във второто енергийно ниво), тази конфигурация е енергийно благоприятна и всички останали атоми се стремят да я придобият. Ето защо елементите от група 8 А – благородните газове – са толкова химически инертни.

Следващият елемент е натрий, пореден номер 11, първият елемент от третия период, има още едно енергийно ниво - третото. Единадесетият електрон ще запълни следващата орбитала с най-висока енергия - 3s орбитала.

Електронната конфигурация на натриевия атом: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

След това се запълват орбиталите на елементите от третия период, като първо се запълва поднивото 3s с два електрона, а след това поднивото 3p с шест електрона (подобно на втория период) до благородния газ аргон, който, подобно на неона, има завършено осемелектронно външно ниво. Електронна конфигурация на аргоновия атом (18 електрона): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

Четвъртият период започва с елемента калий (атомен номер 19), чийто последен външен електрон се намира в 4s орбитала. 20-ият електрон на калций също запълва 4s орбитала.

Калцият е последван от серия от 10 d-елемента, започвайки със скандий (атомен номер 21) и завършвайки с цинк (атомен номер 30). Електроните на тези атоми запълват 3d орбитали, чийто вид е показан на фигурата по-долу.

И така, нека обобщим: