Samostalni rad iz hemije Struktura elektronskih omotača atoma za učenike 8. razreda sa odgovorima. Samostalni rad se sastoji od 4 opcije, svaka sa 3 zadatka.

1 opcija

1.

	Element	Elektronska formula

2. Napišite elektronske formule elemenata kisika i natrijuma. Navedite za svaki element:

3.

a) maksimalni broj elektrona na vanjskom energetskom nivou atoma bilo kojeg elementa jednak je broju grupe,
b) maksimalni broj elektrona na drugom energetskom nivou je osam,
u) ukupan broj elektrona u atomima bilo kojeg elementa jednak je atomskom broju elementa.

Opcija 2

1. Popunite tabelu. Odredite element i njegovu elektronsku formulu.

Distribucija elektrona po energetskim nivoima	Element	Elektronska formula

Koji elementi imaju atome koji imaju slična svojstva? Zašto?

2. Napišite elektronske formule elemenata ugljenika i argona. Navedite za svaki element:

a) ukupan broj energetskih nivoa u atomu,
b) broj ispunjenih energetskih nivoa u atomu,
c) broj elektrona na vanjskom energetskom nivou.

3. Odaberite tačne izjave:

a) broj energetskih nivoa u atomima elemenata jednak je broju perioda,
b) ukupan broj elektrona u atomu hemijskog elementa jednak je broju grupe,
c) broj elektrona na vanjskom nivou atoma elemenata jedne grupe glavne podgrupe je isti.

3 opcija

1. Popunite tabelu. Odredite element i njegovu elektronsku formulu.

Distribucija elektrona po energetskim nivoima	Element	Elektronska formula

Koji elementi imaju atome koji imaju slična svojstva? Zašto?

2. Napišite elektronske formule za elemente klora i bora. Navedite za svaki element:

a) ukupan broj energetskih nivoa u atomu,
b) broj ispunjenih energetskih nivoa u atomu,
c) broj elektrona na vanjskom energetskom nivou.

3. Odaberite tačne izjave:

a) atomi elemenata istog perioda sadrže isti broj energetskih nivoa,
b) maksimalni broj elektrona po s-orbitala je jednaka dva,
c) atomi imaju slična svojstva hemijski elementi sa istim brojem nivoa energije.

4 opcija

1. Popunite tabelu. Odredite element i njegovu elektronsku formulu.

Distribucija elektrona po energetskim nivoima	Element	Elektronska formula

Koji elementi imaju atome koji imaju slična svojstva? Zašto?

2. Napišite elektronske formule za elemente aluminijum i neon. Navedite za svaki element:

a) ukupan broj energetskih nivoa u atomu,
b) broj ispunjenih energetskih nivoa u atomu,
c) broj elektrona na vanjskom energetskom nivou.

3. Odaberite tačne izjave:
a) svi energetski nivoi mogu sadržavati do osam elektrona,
b) izotopi jednog hemijskog elementa imaju iste elektronske formule,
c) maksimalni broj elektrona po R-orbitala je šest.

Odgovori samostalan rad u hemiji Struktura elektronskih omotača atoma
1 opcija
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 i Al imaju slična svojstva, budući da atomi ovih elemenata imaju tri elektrona na vanjskom energetskom nivou.
2.
O - 1s 2 2s 2 2p 4
a) 2,
b) 1,
u 6;
Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ,
a) 3,
b) 2,
u 1.
3. b, c.
Opcija 2
1.
1) Ž - 1s 2 2s 2 2p 5
2) Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
3) Li - 1s 2 2s 1
Na i Li imaju slična svojstva, jer ovi elementi imaju po jedan elektron na vanjskom energetskom nivou.
2. C - 1s 2 2s 2 2p 2
a) 2,
b) 1,
u 4;
Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
a) 3,
b) 2,
u 8.
3. a, c.
3 opcija
1.
1) P - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
2) N - 1s 2 2s 2 2p 3
3) Ne - 1s 2
P i N imaju slična svojstva, jer ovi elementi imaju pet elektrona na vanjskom energetskom nivou.
2. Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
a) 3,
b) 2,
u 7;
B - 1s 2 2s 2 2p 1
a) 2,
b) 1,
u 3.
3. a, b.
4 opcija
1.
1) Mg - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
2) C - 1s 2 2s 2 2p 2
3) Budite - 1s 2 2s 2
Be i Mg imaju slična svojstva, jer ovi elementi imaju dva elektrona na vanjskom energetskom nivou.
2.
Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
a) 3,
b) 2,
na 3;
Ne - 1s 2 2s 2 2p 6 ,
a) 2,
b) 2,
u 8.
3. b, c.

Izvanredni danski fizičar Niels Bohr (slika 1) sugerirao je da se elektroni u atomu mogu kretati ne duž bilo koje, već duž strogo određenih orbita.

Elektroni u atomu se razlikuju po svojoj energiji. Kao što pokazuju eksperimenti, neke od njih jače privlače jezgro, druge - slabije. Glavni razlog za to je različito uklanjanje elektrona iz jezgra atoma. Što su elektroni bliže jezgru, to su jači vezani za njega i teže ih je izvući iz elektronske ljuske. Dakle, kako se udaljenost od jezgra atoma povećava, energija elektrona raste.

Elektroni koji se kreću u blizini jezgre takoreći blokiraju (štite) jezgro od drugih elektrona, koji slabije privlače jezgro i kreću se na većoj udaljenosti od njega. Tako nastaju elektronski slojevi.

Svaki elektronski sloj se sastoji od elektrona sa bliskim energetskim vrijednostima; Stoga se elektronski slojevi nazivaju i energetskim nivoima.

Jezgro se nalazi u središtu atoma svakog elementa, a elektroni koji formiraju elektronsku ljusku smješteni su oko jezgra u slojevima.

Broj elektronskih slojeva u atomu elementa jednak je broju perioda u kojem se element nalazi.

Na primjer, natrijum Na je element 3. perioda, što znači da njegova elektronska ljuska uključuje 3 energetska nivoa. Postoje 4 energetska nivoa u atomu broma Br, pošto se brom nalazi u 4. periodu (slika 2).

Model atoma natrija: Model atoma broma:

Maksimalni broj elektrona u energetskom nivou izračunava se po formuli: 2n 2 , gdje je n broj energetskog nivoa.

Dakle, maksimalni broj elektrona po:

3. sloj - 18 itd.

Za elemente glavnih podgrupa, broj grupe kojoj element pripada jednak je broju vanjskih elektrona atoma.

Vanjski elektroni se nazivaju posljednji sloj elektrona.

Na primjer, u atomu natrija postoji 1 vanjski elektron (jer je to element IA podgrupe). Atom broma ima 7 elektrona na zadnjem sloju elektrona (ovo je element VIIA podgrupe).

Struktura elektronskih ljuski elemenata od 1-3 perioda

U atomu vodika, nuklearni naboj je +1, a ovaj naboj neutralizira jedan elektron (slika 3).

Sledeći element posle vodonika je helijum, takođe element 1. perioda. Dakle, u atomu helijuma postoji 1 energetski nivo na kojem se nalaze dva elektrona (slika 4). Ovo je maksimum mogući broj elektrona za prvi energetski nivo.

Element #3 je litijum. U atomu litija postoje 2 elektronska sloja, jer je ovo element 2. perioda. Na 1. sloju u atomu litija nalaze se 2 elektrona (ovaj sloj je završen), a na 2. sloju - 1 elektron. Atom berilija ima 1 elektron više od atoma litija (slika 5).

Slično, moguće je prikazati šeme strukture atoma preostalih elemenata drugog perioda (slika 6).

U atomu posljednjeg elementa drugog perioda - neona - posljednji energetski nivo je potpun (ima 8 elektrona, što odgovara maksimalnoj vrijednosti za 2. sloj). Neon je inertan gas koji ne ulazi u njega hemijske reakcije stoga je njegova elektronska ljuska vrlo stabilna.

Američki hemičar Gilbert Lewis dao objašnjenje i izneo pravilo okteta, prema kojem je sloj od osam elektrona stabilan(s izuzetkom 1 sloja: budući da ne može sadržavati više od 2 elektrona, dvoelektronsko stanje će za njega biti stabilno).

Nakon neona slijedi element 3. perioda - natrijum. U atomu natrijuma postoje 3 elektronska sloja na kojima se nalazi 11 elektrona (slika 7).

Rice. 7. Šema strukture atoma natrijuma

Natrijum je u grupi 1, njegova valencija u jedinjenjima je I, kao i litijum. To je zbog činjenice da se na vanjskom elektronskom sloju atoma natrija i litija nalazi 1 elektron.

Svojstva elemenata se periodično ponavljaju jer atomi elemenata povremeno ponavljaju broj elektrona u vanjskom elektronskom sloju.

Struktura atoma preostalih elemenata trećeg perioda može se predstaviti po analogiji sa strukturom atoma elemenata 2. perioda.

Struktura elektronskih ljuski elemenata 4 perioda

Četvrti period obuhvata 18 elemenata, među kojima su elementi i glavne (A) i sekundarne (B) podgrupe. Karakteristika strukture atoma elemenata bočnih podgrupa je da oni uzastopno ispunjavaju pred-vanjske (unutrašnje), a ne vanjske elektronske slojeve.

Četvrti period počinje sa kalijumom. Kalijum je alkalni metal koji u jedinjenjima pokazuje valenciju I. Ovo je u potpunoj saglasnosti sa sledećom strukturom njegovog atoma. Kao element 4. perioda, atom kalija ima 4 elektronska sloja. Poslednji (četvrti) elektronski sloj kalijuma ima 1 elektron, ukupno elektrona u atomu kalija je 19 (redni broj ovog elementa) (slika 8).

Rice. 8. Šema strukture atoma kalija

Kalcijum prati kalijum. Atom kalcija će imati 2 elektrona na vanjskom elektronskom sloju, poput berilijuma i magnezija (oni su također elementi II A podgrupe).

Sljedeći element nakon kalcija je skandij. Ovo je element sekundarne (B) podgrupe. Svi elementi sekundarnih podgrupa su metali. Karakteristika strukture njihovih atoma je prisustvo ne više od 2 elektrona na posljednjem sloju elektrona, tj. sekvencijalno ispunjen elektronima biće pretposljednji elektronski sloj.

Dakle, za skandij možemo zamisliti sljedeći model strukture atoma (slika 9):

Rice. 9. Šema strukture atoma skandijuma

Takva raspodjela elektrona je moguća, jer je maksimalni dozvoljeni broj elektrona na trećem sloju 18, odnosno osam elektrona na trećem sloju je stabilno, ali ne i potpuno stanje sloja.

U deset elemenata sekundarnih podgrupa 4. perioda od skandijuma do cinka, treći elektronski sloj se sukcesivno popunjava.

Shema strukture atoma cinka može se predstaviti na sljedeći način: na vanjskom elektronskom sloju - dva elektrona, na predvanjskom sloju - 18 (slika 10).

Rice. 10. Šema strukture atoma cinka

Elementi nakon cinka pripadaju elementima glavne podgrupe: galijum, germanijum itd. do kriptona. U atomima ovih elemenata 4. (tj. vanjski) elektronski sloj se sukcesivno popunjava. U atomu inertnog plina kriptona postojat će oktet na vanjskoj ljusci, odnosno stabilno stanje.

Sumiranje lekcije

U ovoj lekciji naučili ste kako je uređena elektronska ljuska atoma i kako objasniti fenomen periodičnosti. Upoznali smo se sa modelima strukture elektronskih omotača atoma, uz pomoć kojih je moguće predvidjeti i objasniti svojstva kemijskih elemenata i njihovih spojeva.

Bibliografija

1. Orzhekovsky P.A. Hemija: 8. razred: udžbenik za opšte obrazovanje. inst. / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§44)
2. Rudzitis G.E. Hemija: neorgan. hemija. Orgulje. hemija: udžbenik. za 9 ćelija. / G.E. Rudžitis, F.G. Feldman. - M.: Prosveta, JSC "Moskovski udžbenici", 2009. (§37)
3. Khomchenko I.D. Zbirka zadataka i vježbi iz hemije za srednja škola. - M.: RIA "Novi talas": Izdavač Umerenkov, 2008. (str. 37-38)
4. Enciklopedija za djecu. Tom 17. Hemija / Pogl. ed. V.A. Volodin, vodeći. naučnim ed. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003. (str. 38-41)

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

Zadaća

1. With. 250 br. 2-4 iz udžbenika P.A. Orzhekovsky "Hemija: 8. razred" / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Zapišite raspodjelu elektrona po slojevima u atomu argona i kriptona. Objasnite zašto atomi ovih elemenata teško ulaze u hemijsku interakciju.

Atomi, koji su prvobitno smatrani nedjeljivim, složeni su sistemi.

Atom se sastoji od jezgra i elektronske ljuske

Elektronska ljuska - skup elektrona koji se kreću oko jezgra

Jezgra atoma su pozitivno nabijena, sastoje se od protona (pozitivno nabijenih čestica) p+ i neutrona (bez naboja) br.

Atom kao cjelina je električno neutralan, broj elektrona e– jednak je broju protona p+, jednak rednom broju elementa u periodnom sistemu.

Na slici je prikazan planetarni model atoma, prema kojem se elektroni kreću po stacionarnim kružnim orbitama. To je vrlo ilustrativno, ali ne odražava suštinu, jer su u stvarnosti zakoni mikrokosmosa podložni klasična mehanika, već kvantna, koja uzima u obzir valna svojstva elektrona.

Prema kvantnoj mehanici, elektron u atomu se ne kreće duž određenih putanja, ali može biti u bilo koji dijelovi nuklearnog prostora, međutim vjerovatnoća njegova lokacija u različitim dijelovima ovog prostora nije ista.

Prostor oko jezgra, u kojem je vjerovatnoća pronalaska elektrona dovoljno velika, naziva se orbitala. (ne brkati sa orbitom!) ili oblakom elektrona.

Odnosno, elektron nema koncept "putanja", elektroni se ne kreću ni u kružnim orbitama ni u bilo kojoj drugoj. Najveća poteškoća kvantne mehanike leži u činjenici da je to nemoguće zamisliti, svi smo navikli na fenomene makrokosmosa, koji se povinuje klasičnoj mehanici, gdje svaka čestica koja se kreće ima svoju putanju.

Dakle, elektron ima složeno kretanje, može se nalaziti bilo gdje u prostoru u blizini jezgra, ali s različitim vjerovatnoćama. Razmotrimo sada one dijelove prostora gdje je vjerovatnoća pronalaska elektrona dovoljno velika - orbitale - njihove oblike i redoslijed punjenja orbitala elektronima.

Zamislite trodimenzionalni koordinatni sistem u čijem se središtu nalazi jezgro atoma.

Prvo, 1s orbitala je ispunjena, nalazi se najbliže jezgru i ima oblik kugle.

Oznaka bilo koje orbitale sastoji se od broja i latiničnog slova. Broj pokazuje nivo energije, a slovo oblik orbitale.

1s orbitala ima najnižu energiju, a elektroni u ovoj orbitali imaju najmanju energiju.

Ova orbitala može sadržavati ne više od dva elektrona. Elektroni atoma vodika i helijuma (prva dva elementa) su u ovoj orbitali.

Elektronska konfiguracija vodonika: 1s 1

Elektronska konfiguracija helijuma: 1s 2

Gornji indeks pokazuje broj elektrona u toj orbitali.

Sljedeći element je litijum, ima 3 elektrona, od kojih su dva smještena u 1s orbitalama, ali gdje se nalazi treći elektron?

Zauzima sljedeću po energiji orbitalu, 2s orbitalu. Takođe ima oblik kugle, ali većeg poluprečnika (orbitala 1s je unutar orbitale 2s).

Elektroni u ovoj orbitali imaju više energije u odnosu na 1s orbitu, jer se nalaze dalje od jezgra. U ovoj orbitali mogu biti i najviše 2 elektrona.
Elektronska konfiguracija litijuma: 1s 2 2s 1
Elektronska konfiguracija berilija: 1s 2 2s 2

Sljedeći element, bor, već ima 5 elektrona, a peti elektron će ispuniti orbitalu, koja ima još više energije - 2p orbitalu. P-orbitale imaju oblik bučice ili osmice i nalaze se duž koordinatnih osa okomitih jedna na drugu.

Svaka p-orbitala ne može zadržati više od dva elektrona, tako da tri p-orbitale ne mogu zadržati više od šest. Valentni elektroni sljedećih šest elemenata ispunjavaju p-orbitale, pa se nazivaju p-elementima.

Elektronska konfiguracija atoma bora: 1s 2 2s 2 2p 1
Elektronska konfiguracija atoma ugljika: 1s 2 2s 2 2p 2
Elektronska konfiguracija atoma dušika: 1s 2 2s 2 2p 3
Elektronska konfiguracija atoma kiseonika: 1s 2 2s 2 2p 4
Elektronska konfiguracija atoma fluora: 1s 2 2s 2 2p 5
Elektronska konfiguracija atoma neona: 1s 2 2s 2 2p 6

Grafički, elektronske formule ovih atoma su prikazane u nastavku:

Kvadrat je orbitala ili kvantna ćelija, elektron je označen strelicom, smjer strelice je posebna karakteristika kretanja elektrona - spin (može se pojednostaviti kao rotacija elektrona oko svoje ose u smjeru kazaljke na satu i suprotno od kazaljke na satu ). Morate znati da u jednoj orbitali ne mogu biti dva elektrona sa istim spinovima (ne možete nacrtati dvije strelice u istom smjeru u jednom kvadratu!). To je ono što je Princip isključenja W. Paulija: “Ne mogu postojati čak ni dva elektrona u atomu, u kojima bi sva četiri kvantna broja bila ista”

Postoji još jedno pravilo Gundovo pravilo), duž kojih se elektroni smještaju u orbitale iste energije, prvo jedna po jedna, a tek kada svaka takva orbitala već sadrži jedan elektron, počinje punjenje ovih orbitala drugim elektronima. Kada je orbitala naseljena sa dva elektrona, ti elektroni se nazivaju upareno.

Atom neona ima završeni vanjski nivo od osam elektrona (2 s-elektrona + 6 p-elektrona = 8 elektrona na drugom energetskom nivou), ova konfiguracija je energetski povoljna, a svi ostali atomi teže da je steknu. Zato su elementi grupe 8 A – plemeniti gasovi – tako hemijski inertni.

Sledeći element je natrijum, redni broj 11, prvi element trećeg perioda, ima još jedan energetski nivo - treći. Jedanaesti elektron će popuniti sljedeću orbitalu najveće energije -3s orbitalu.

Elektronska konfiguracija atoma natrija: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

Zatim se popunjavaju orbitale elemenata trećeg perioda, prvo se popunjava 3s podnivo sa dva elektrona, a zatim 3p podnivo sa šest elektrona (slično drugom periodu) do plemenitog gasa argona, koji, kao neon, ima završen eksterni nivo od osam elektrona. Elektronska konfiguracija atoma argona (18 elektrona): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

Četvrti period počinje elementom kalijum (atomski broj 19), čiji se posljednji vanjski elektron nalazi u 4s orbitali. Dvadeseti elektron kalcijuma takođe ispunjava 4s orbitalu.

Kalcijum je praćen nizom od 10 d-elemenata, počevši od skandijuma (atomski broj 21) i završavajući sa cinkom (atomski broj 30). Elektroni ovih atoma ispunjavaju 3d orbitale, čiji je izgled prikazan na slici ispod.

Pa da sumiramo: