Samostalni rad iz kemije Građa elektronske ljuske atoma za učenike 8. razreda s odgovorima. Samostalni rad sastoji se od 4 opcije, svaka s 3 zadatka.

1 opcija

1.

	Element	Elektronska formula

2. Napiši elektroničke formule elemenata kisika i natrija. Navedite za svaki element:

3.

a) najveći broj elektrona na vanjskoj energetskoj razini atoma bilo kojeg elementa jednak je broju skupine,
b) najveći broj elektrona na drugoj energetskoj razini je osam,
u) ukupni broj elektrona u atomima bilo kojeg elementa jednak je atomskom broju elementa.

opcija 2

1. Ispunite tablicu. Odredite element i njegovu elektroničku formulu.

Raspodjela elektrona po energetskim razinama	Element	Elektronska formula

Koji elementi imaju atome sličnih svojstava? Zašto?

2. Napiši elektroničke formule elemenata ugljika i argona. Navedite za svaki element:

a) ukupan broj energetskih razina u atomu,
b) broj ispunjenih energetskih razina u atomu,
c) broj elektrona u vanjskoj energetskoj razini.

3. Odaberite točne tvrdnje:

a) broj energetskih razina u atomima elemenata jednak je broju perioda,
b) ukupan broj elektrona u atomu kemijskog elementa jednak je broju skupine,
c) broj elektrona na vanjskoj razini atoma elemenata jedne skupine glavne podskupine je isti.

3 opcija

1. Ispunite tablicu. Odredite element i njegovu elektroničku formulu.

Raspodjela elektrona po energetskim razinama	Element	Elektronska formula

Koji elementi imaju atome sličnih svojstava? Zašto?

2. Napiši elektroničke formule za elemente klora i bora. Navedite za svaki element:

a) ukupan broj energetskih razina u atomu,
b) broj ispunjenih energetskih razina u atomu,
c) broj elektrona u vanjskoj energetskoj razini.

3. Odaberite točne tvrdnje:

a) atomi elemenata iste periode sadrže isti broj energetskih razina,
b) najveći broj elektrona po s-orbitala je jednaka dva,
c) atomi imaju slična svojstva kemijski elementi s istim brojem energetskih razina.

4 opcija

1. Ispunite tablicu. Odredite element i njegovu elektroničku formulu.

Raspodjela elektrona po energetskim razinama	Element	Elektronska formula

Koji elementi imaju atome sličnih svojstava? Zašto?

2. Napiši elektroničke formule za elemente aluminij i neon. Navedite za svaki element:

a) ukupan broj energetskih razina u atomu,
b) broj ispunjenih energetskih razina u atomu,
c) broj elektrona u vanjskoj energetskoj razini.

3. Odaberite točne tvrdnje:
a) sve energetske razine mogu sadržavati do osam elektrona,
b) izotopi jednog kemijskog elementa imaju iste elektronske formule,
c) najveći broj elektrona po R-orbitala je šest.

Odgovori samostalan rad u kemiji Struktura elektronskih ljuski atoma
1 opcija
1.
1) B - 1s 2 2s 2 2p 1
2) H - 1 s 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 vanjskoj energetskoj razini.
2.
O - 1s 2 2s 2 2p 4
a) 2,
b) 1,
na 6;
Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ,
a) 3,
b) 2,
u 1.
3. b, c.
opcija 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 i Li imaju slična svojstva, jer ovi elementi imaju po jedan elektron na vanjskoj energetskoj razini.
2. C - 1s 2 2s 2 2p 2
a) 2,
b) 1,
na 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 vanjskoj energetskoj razini.
2. Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
a) 3,
b) 2,
na 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) Budi - 1s 2 2s 2
Be i Mg imaju slična svojstva, jer ovi elementi imaju dva elektrona na vanjskoj energetskoj razini.
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 ne mogu kretati duž bilo koje, već duž strogo definiranih orbita.

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

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

Svaki elektronski sloj sastoji se od elektrona bliskih energetskih vrijednosti; Stoga se elektronički slojevi nazivaju i energetskim razinama.

Jezgra se nalazi u središtu atoma svakog elementa, a elektroni koji tvore elektronsku ljusku smješteni su oko jezgre u slojevima.

Broj elektronskih slojeva u atomu nekog elementa jednak je broju periode u kojoj se element nalazi.

Na primjer, natrij Na je element 3. perioda, što znači da njegova elektronska ljuska uključuje 3 energetske razine. U atomu broma Br postoje 4 energetske razine, jer se brom nalazi u 4. periodi (slika 2).

Model atoma natrija: Model atoma broma:

Maksimalni broj elektrona u energetskoj razini izračunava se po formuli: 2n 2 , gdje je n broj energetske razine.

Dakle, najveći broj elektrona po:

3. sloj - 18 itd.

Za elemente glavnih podskupina broj skupine kojoj element pripada jednak je broju vanjskih elektrona atoma.

Vanjski elektroni nazivaju se posljednjim elektronskim slojem.

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

Struktura elektronskih ljuski elemenata 1-3 perioda

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

Sljedeći element nakon vodika je helij, također element 1. periode. Dakle, u atomu helija postoji 1 energetska razina na kojoj se nalaze dva elektrona (slika 4). Ovo je maksimum mogući broj elektrona za prvu energetsku razinu.

Element #3 je litij. U atomu litija postoje 2 elektronska sloja, jer je to 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 sheme strukture atoma preostalih elemenata druge periode (slika 6).

U atomu posljednjeg elementa druge periode - neona - posljednja energetska razina je potpuna (ima 8 elektrona, što odgovara maksimalnoj vrijednosti za 2. sloj). Neon je inertni plin koji ne ulazi u kemijske reakcije stoga je njegova elektronska ljuska vrlo stabilna.

američki kemičar Gilbert Lewis dao objašnjenje i iznio pravilo okteta, prema kojem je sloj od osam elektrona stabilan(s izuzetkom 1 sloja: budući da ne može sadržavati više od 2 elektrona, stanje s dva elektrona bit će za njega stabilno).

Nakon neona slijedi element 3. razdoblja - natrij. U atomu natrija postoje 3 elektronska sloja na kojima se nalazi 11 elektrona (slika 7).

Riža. 7. Shema građe atoma natrija

Natrij je u skupini 1, njegova valencija u spojevima je I, kao i kod litija. To je zbog činjenice da postoji 1 elektron na vanjskom elektronskom sloju atoma natrija i litija.

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

Struktura atoma preostalih elemenata trećeg perioda može se prikazati analogijom sa strukturom atoma elemenata 2. perioda.

Struktura elektronskih ljuski elemenata 4 perioda

Četvrto razdoblje uključuje 18 elemenata, među kojima postoje elementi i glavne (A) i sekundarne (B) podskupine. Značajka strukture atoma elemenata bočnih podskupina je da oni sekvencijalno ispunjavaju predvanjske (unutarnje), a ne vanjske elektronske slojeve.

Četvrto razdoblje počinje s kalijem. Kalij je alkalni metal koji u spojevima pokazuje valenciju I. To se potpuno slaže sa sljedećom strukturom njegovog atoma. Kao element 4. periode, atom kalija ima 4 elektronska sloja. Posljednji (četvrti) elektronski sloj kalija ima 1 elektron, ukupno elektrona u atomu kalija je 19 (redni broj ovog elementa) (slika 8).

Riža. 8. Shema građe atoma kalija

Kalcij slijedi nakon kalija. Atom kalcija će imati 2 elektrona na vanjskom elektronskom sloju, poput berilija i magnezija (oni su također elementi II A podskupine).

Sljedeći element nakon kalcija je skandij. Ovo je element sekundarne (B) podskupine. Svi elementi sekundarnih podskupina su metali. Značajka strukture njihovih atoma je prisutnost ne više od 2 elektrona na zadnjem sloju elektrona, tj. sekvencijalno ispunjen elektronima bit će pretposljednji elektronski sloj.

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

Riža. 9. Shema strukture skandijeva atoma

Ovakva raspodjela elektrona je moguća jer je najveći dopušteni broj elektrona na trećem sloju 18, odnosno osam elektrona na 3. sloju je stabilno, ali ne i potpuno stanje sloja.

U deset elemenata sekundarnih podskupina 4. periode od skandijuma do cinka sukcesivno se ispunjava treći elektronski sloj.

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

Riža. 10. Shema strukture atoma cinka

Elementi koji slijede nakon cinka pripadaju elementima glavne podskupine: galij, germanij itd. do kriptona. U atomima ovih elemenata, 4. (tj. vanjski) elektronski sloj se sukcesivno ispunjava. U atomu inertnog plina kriptona postojat će oktet na vanjskoj ljusci, tj. stabilno stanje.

Sažimanje lekcije

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

Bibliografija

1. Orzhekovsky P.A. Kemija: 8. razred: udžbenik za općeobraz. inst. / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013. (§44)
2. Rudzitis G.E. Kemija: anorgan. kemija. Orgulje. kemija: udžbenik. za 9 ćelija. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Prosvjetljenje, JSC "Moskovski udžbenici", 2009. (§37)
3. Khomchenko I.D. Zbirka zadataka i vježbi iz kemije za Srednja škola. - M.: RIA "Novi val": Izdavač Umerenkov, 2008. (str. 37-38)
4. Enciklopedija za djecu. Svezak 17. Kemija / Pogl. izd. V.A. Volodin, vodeći. znanstveni izd. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003. (str. 38-41)

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

Domaća zadaća

1. S. 250 Brojevi 2-4 iz udžbenika P.A. Orzhekovsky "Kemija: 8. razred" / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013.
2. Zapišite raspored elektrona po slojevima u atomu argona i kriptona. Objasnite zašto atomi ovih elemenata teško stupaju u kemijsku interakciju.

Atomi, izvorno smatrani nedjeljivima, složeni su sustavi.

Atom se sastoji od jezgre i elektronske ljuske

Elektronski omotač - skup elektrona koji se kreću oko jezgre

Jezgre atoma su pozitivno nabijene, sastoje se od protona (pozitivno nabijenih čestica) p + i neutrona (bez naboja) ne

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

Slika prikazuje planetarni model atoma, prema kojem se elektroni gibaju po stacionarnim kružnim putanjama. Vrlo je ilustrativno, ali ne odražava bit, jer u stvarnosti zakoni mikrokozmosa podliježu klasična mehanika, već kvantni, koji uzima u obzir valna svojstva elektrona.

Prema kvantnoj mehanici, elektron u atomu se ne kreće određenim putanjama, već može biti u bilo koji dijelovi nuklearnog prostora, međutim vjerojatnost njegov položaj u različitim dijelovima ovog prostora nije isti.

Prostor oko jezgre, u kojem je vjerojatnost pronalaska elektrona dovoljno velika, naziva se orbitala. (ne brkati s orbitom!) ili elektronski oblak.

To jest, elektron nema koncept "putanja", elektroni se ne kreću ni u kružnim orbitama niti u bilo kojim drugim. Najveća poteškoća kvantne mehanike leži u činjenici da je to nemoguće zamisliti, svi smo navikli na fenomene makrokozmosa, koji se pokoravaju klasičnoj mehanici, gdje svaka čestica u kretanju ima svoju putanju.

Dakle, elektron ima složeno kretanje, može se nalaziti bilo gdje u prostoru u blizini jezgre, ali s različitim vjerojatnostima. Razmotrimo sada one dijelove prostora gdje je vjerojatnost pronalaska elektrona dovoljno velika - orbitale - njihove oblike i slijed popunjavanja orbitala elektronima.

Zamislite trodimenzionalni koordinatni sustav u čijem je središtu jezgra atoma.

Prvo se popunjava orbitala 1s, nalazi se najbliže jezgri i ima oblik sfere.

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

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

Ova orbitala može sadržavati ne više od dva elektrona. U ovoj orbitali nalaze se elektroni atoma vodika i helija (prva dva elementa).

Elektronička konfiguracija vodika: 1s 1

Elektronska konfiguracija helija: 1s 2

Gornji indeks pokazuje broj elektrona u toj orbitali.

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

Zauzima sljedeću po energiji orbitalu, 2s orbitalu. Također ima oblik sfere, ali većeg radijusa (1s orbitala je unutar 2s orbitale).

Elektroni u ovoj orbitali imaju više energije u usporedbi s 1s orbitalom, jer se nalaze dalje od jezgre. U ovoj orbitali također mogu biti najviše 2 elektrona.
Elektronička konfiguracija litija: 1s 2 2s 1
Elektronička konfiguracija berilija: 1s 2 2s 2

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

Svaka p-orbitala ne može držati više od dva elektrona, tako da tri p-orbitale ne mogu držati 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 ugljikovog atoma: 1s 2 2s 2 2p 2
Elektronska konfiguracija atoma dušika: 1s 2 2s 2 2p 3
Elektronska konfiguracija atoma kisika: 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, elektroničke formule ovih atoma prikazane su u nastavku:

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

Postoji još jedno pravilo Gundovo pravilo), duž koje se elektroni raspoređuju u orbitale iste energije, prvo jedan po jedan, a tek kada svaka takva orbitala već sadrži po jedan elektron, počinje punjenje tih orbitala drugim elektronima. Kada je orbitala naseljena s dva elektrona, ti se elektroni nazivaju upareni.

Atom neona ima završenu vanjsku razinu od osam elektrona (2 s-elektrona + 6 p-elektrona = 8 elektrona u drugoj energetskoj razini), ova konfiguracija je energetski povoljna, a svi ostali atomi je teže steći. Zato su elementi skupine 8 A - plemeniti plinovi - tako kemijski inertni.

Sljedeći element je natrij, redni broj 11, prvi element treće periode, ima još jednu energetsku razinu - treću. Jedanaesti elektron će naseliti sljedeću orbitalu najveće energije -3s orbitalu.

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

Dalje se popunjavaju orbitale elemenata treće periode, prvo se popunjava podrazina 3s s dva elektrona, a zatim podrazina 3p sa šest elektrona (slično drugoj periodi) do plemenitog plina argona koji, kao i neon, ima završenu vanjsku razinu od osam elektrona. Elektronska konfiguracija atoma argona (18 elektrona): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

Četvrto razdoblje počinje s elementom kalijem (atomski broj 19), čiji se posljednji vanjski elektron nalazi u 4s orbitali. Dvadeseti elektron kalcija također ispunjava 4s orbitalu.

Nakon kalcija slijedi niz od 10 d-elemenata, počevši sa skandijem (atomski broj 21) i završavajući s cinkom (atomski broj 30). Elektroni ovih atoma ispunjavaju 3d orbitale, čiji je izgled prikazan na donjoj slici.

Dakle, rezimirajmo: