Önálló munka kémiából Az atomok elektronhéjának felépítése 8. osztályos tanulóknak válaszokkal. Az önálló munka 4 lehetőségből áll, mindegyik 3 feladattal.

1 lehetőség

1.

	Elem	Elektronikus képlet

2. Írja fel az oxigén és a nátrium elemek elektronikus képleteit! Minden elemhez adja meg:

3.

a) bármely elem atomjának külső energiaszintjében az elektronok maximális száma megegyezik a csoportszámmal,
b) a második energiaszinten az elektronok maximális száma nyolc,
ban ben) teljes szám bármely elem atomjaiban lévő elektronok száma megegyezik az elem rendszámával.

2. lehetőség

1. Töltse ki a táblázatot. Határozza meg az elemet és elektronikus képletét!

Az elektronok energiaszintek szerinti megoszlása	Elem	Elektronikus képlet

Milyen elemekben vannak hasonló tulajdonságokkal rendelkező atomok? Miért?

2. Írja fel a szén és az argon elemek elektronképleteit! Minden elemhez adja meg:

a) egy atom energiaszintjének teljes száma,
b) az atomban lévő töltött energiaszintek száma,
c) a külső energiaszint elektronjainak száma.

3. Válassza ki a helyes állításokat:

a) az elemek atomjaiban lévő energiaszintek száma megegyezik a periódus számával,
b) egy kémiai elem atomjában az összes elektronszám megegyezik a csoportszámmal,
c) a fő alcsoport egyik csoportjának elemeinek atomjainak külső szintjén az elektronok száma azonos.

3 lehetőség

1. Töltse ki a táblázatot. Határozza meg az elemet és elektronikus képletét!

Az elektronok energiaszintek szerinti megoszlása	Elem	Elektronikus képlet

Milyen elemekben vannak hasonló tulajdonságokkal rendelkező atomok? Miért?

2. Írja fel a klór és a bór elemek elektronikus képleteit! Minden elemhez adja meg:

a) egy atom energiaszintjének teljes száma,
b) az atomban lévő töltött energiaszintek száma,
c) a külső energiaszint elektronjainak száma.

3. Válassza ki a helyes állításokat:

a) az azonos periódusú elemek atomjai ugyanannyi energiaszintet tartalmaznak,
b) az elektronok maximális száma per s- az orbital egyenlő kettővel,
c) az atomok hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek kémiai elemek azonos számú energiaszinttel.

4 lehetőség

1. Töltse ki a táblázatot. Határozza meg az elemet és elektronikus képletét!

Az elektronok energiaszintek szerinti megoszlása	Elem	Elektronikus képlet

Milyen elemekben vannak hasonló tulajdonságokkal rendelkező atomok? Miért?

2. Írja fel az alumínium és a neon elemek elektronikus képleteit! Minden elemhez adja meg:

a) egy atom energiaszintjének teljes száma,
b) az atomban lévő töltött energiaszintek száma,
c) a külső energiaszint elektronjainak száma.

3. Válassza ki a helyes állításokat:
a) minden energiaszint legfeljebb nyolc elektront tartalmazhat,
b) egy kémiai elem izotópjai azonos elektronikus képletekkel rendelkeznek,
c) az elektronok maximális száma per R-pálya hat.

Válaszok önálló munkavégzés kémiában Az atomok elektronhéjának szerkezete
1 lehetőség
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 és Al hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mivel ezen elemek atomjai három elektronnal rendelkeznek a külső energiaszinten.
2.
O - 1s 2 2s 2 2p 4
a) 2,
b) 1,
6-kor;
Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ,
a) 3,
b) 2,
az 1-ben.
3. b, c.
2. lehetőség
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
A Na és Li hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mivel ezeknek az elemeknek egy-egy elektronja van a külső energiaszinten.
2. C - 1s 2 2s 2 2p 2
a) 2,
b) 1,
4-nél;
Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
a) 3,
b) 2,
8-kor.
3. a, c.
3 lehetőség
1.
1) P - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
2) N - 1s 2 2s 2 2p 3
3) Nem - 1s 2
P és N hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mivel ezeknek az elemeknek öt elektronja van a külső energiaszinten.
2. Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
a) 3,
b) 2,
7-kor;
B - 1s 2 2s 2 2p 1
a) 2,
b) 1,
3-kor.
3. a, b.
4 lehetőség
1.
1) Mg - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
2) C - 1s 2 2s 2 2p 2
3) Legyen - 1s 2 2s 2
A Be és a Mg hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mivel ezeknek az elemeknek két elektronja van a külső energiaszinten.
2.
Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
a) 3,
b) 2,
3-nál;
Ne - 1s 2 2s 2 2p 6 ,
a) 2,
b) 2,
8-kor.
3. b, c.

A kiváló dán fizikus, Niels Bohr (1. ábra) azt javasolta, hogy az atomban lévő elektronok nem bármelyik, hanem szigorúan meghatározott pályán mozoghatnak.

Az atomban lévő elektronok energiájukban különböznek. Amint a kísérletek azt mutatják, egyesek erősebben vonzódnak a maghoz, mások gyengébbek. Ennek fő oka az elektronok eltérő eltávolítása az atommagból. Minél közelebb vannak az elektronok az atommaghoz, annál erősebben kötődnek hozzá, és annál nehezebb kihúzni őket az elektronhéjból. Így az atommagtól való távolság növekedésével az elektron energiája nő.

Az atommag közelében mozgó elektronok mintegy blokkolják (leárnyékolják) az atommagot más elektronoktól, amelyek gyengébbek az atommaghoz, és nagyobb távolságra mozognak tőle. Így keletkeznek az elektronrétegek.

Mindegyik elektronréteg közeli energiaértékű elektronokból áll; Ezért az elektronikus rétegeket energiaszinteknek is nevezik.

Az atommag minden elem atomjának középpontjában helyezkedik el, és az elektronhéjat alkotó elektronok rétegenként helyezkednek el az atommag körül.

Egy elem atomjában az elektronrétegek száma megegyezik annak a periódusnak a számával, amelyben az elem elhelyezkedik.

Például a nátrium-Na a 3. periódus eleme, ami azt jelenti, hogy elektronhéja 3 energiaszintet tartalmaz. A Br bróm atomban 4 energiaszint található, mivel a bróm a 4. periódusban helyezkedik el (2. ábra).

Nátrium atom modell: Bróm atom modell:

Az energiaszintben lévő elektronok maximális számát a következő képlettel számítjuk ki: 2n 2, ahol n az energiaszint száma.

Így az elektronok maximális száma per:

3. réteg - 18 stb.

A fő alcsoportok elemei esetében annak a csoportnak a száma, amelyhez az elem tartozik, megegyezik az atom külső elektronjainak számával.

A külső elektronokat az utolsó elektronrétegnek nevezzük.

Például egy nátriumatomban 1 külső elektron található (mivel az IA alcsoport eleme). A bróm atomnak 7 elektronja van az utolsó elektronrétegen (ez a VIIA alcsoport egyik eleme).

1-3 periódusú elemek elektronhéjának szerkezete

A hidrogénatomban a mag töltése +1, és ezt a töltést egyetlen elektron semlegesíti (3. ábra).

A hidrogén után következő elem a hélium, szintén az 1. periódus eleme. Ezért a hélium atomban 1 energiaszint van, amelyen két elektron helyezkedik el (4. ábra). Ez a maximum lehetséges szám elektronok az első energiaszinthez.

A 3. elem a lítium. A lítium atomban 2 elektronréteg van, mivel ez a 2. periódus eleme. A lítiumatom első rétegében 2 elektron van (ez a réteg elkészült), a 2. rétegben pedig 1 elektron. A berillium atom 1 elektronnal több, mint a lítium atom (5. ábra).

Hasonlóképpen ábrázolható a második periódus többi elemének atomjainak szerkezeti sémája is (6. ábra).

A második periódus utolsó elemének atomjában - neonban - az utolsó energiaszint teljes (8 elektronja van, ami megfelel a 2. réteg maximális értékének). A neon inert gáz, amely nem lép be kémiai reakciók ezért az elektronhéja nagyon stabil.

amerikai vegyész Gilbert Lewis magyarázatot adott és előterjesztett oktett szabály, amely szerint a nyolc elektronból álló réteg stabil(1 réteg kivételével: mivel legfeljebb 2 elektront tartalmazhat, a kételektronos állapot stabil lesz számára).

A neont a 3. periódus egyik eleme követi - a nátrium. A nátriumatomban 3 elektronréteg található, amelyeken 11 elektron található (7. ábra).

Rizs. 7. A nátriumatom szerkezetének vázlata

A nátrium az 1. csoportba tartozik, vegyértéke a vegyületekben I, mint a lítiumé. Ez annak köszönhető, hogy a nátrium- és lítiumatomok külső elektronrétegén 1 elektron található.

Az elemek tulajdonságai periodikusan ismétlődnek, mert az elemek atomjai periodikusan megismétlik a külső elektronréteg elektronszámát.

A harmadik periódus többi elemének atomjainak szerkezete a 2. periódus elemeinek atomjainak szerkezetével analógiával ábrázolható.

Az elemek elektronhéjának szerkezete 4 periódus

A negyedik periódus 18 elemet tartalmaz, amelyek között a fő (A) és a másodlagos (B) alcsoport elemei egyaránt megtalálhatók. Az oldalsó alcsoportok elemeinek atomjainak szerkezetének sajátossága, hogy szekvenciálisan kitöltik a pre-külső (belső), és nem a külső elektronikus rétegeket.

A negyedik periódus káliummal kezdődik. A kálium egy alkálifém, amelynek vegyértéke I. Ez teljes összhangban van atomjának következő szerkezetével. A 4. periódus elemeként a káliumatomnak 4 elektronrétege van. A kálium utolsó (negyedik) elektronrétegében 1 elektron van, teljes Az elektronok száma egy káliumatomban 19 (ennek az elemnek a sorszáma) (8. ábra).

Rizs. 8. A kálium atom szerkezetének vázlata

A kalcium követi a káliumot. A kalcium atomnak 2 elektronja lesz a külső elektronrétegen, mint a berillium és a magnézium (ők is a II A alcsoport elemei).

A következő elem a kalcium után a szkandium. Ez a másodlagos (B) alcsoport eleme. A másodlagos alcsoportok minden eleme fém. Atomjaik szerkezetének sajátossága, hogy legfeljebb 2 elektron jelenléte az utolsó elektronrétegen, azaz. sorban elektronokkal megtöltve lesz az utolsó előtti elektronréteg.

Tehát a szkandium esetében elképzelhetjük az atom szerkezetének következő modelljét (9. ábra):

Rizs. 9. A szkandium atom szerkezetének vázlata

Az elektronok ilyen eloszlása ​​azért lehetséges, mert a harmadik rétegen a megengedett legnagyobb elektronszám 18, azaz a 3. rétegen nyolc elektron a réteg stabil, de nem teljes állapota.

A szkandiumtól a cinkig terjedő 4. periódus másodlagos alcsoportjainak tíz elemében a harmadik elektronréteget egymás után töltik fel.

A cinkatom szerkezetének sémája a következőképpen ábrázolható: a külső elektronrétegen - két elektron, az előkülső rétegen - 18 (10. ábra).

Rizs. 10. A cink atom szerkezetének vázlata

A cinket követő elemek a fő alcsoport elemeihez tartoznak: gallium, germánium stb. a kriptonig. Ezeknek az elemeknek az atomjaiban a 4. (azaz a külső) elektronréteg egymás után töltődik meg. A kripton inert gázának atomjában a külső héjon oktett lesz, azaz stabil állapot.

Összegezve a tanulságot

Ebben a leckében megtanulta, hogyan van elrendezve egy atom elektronhéja, és hogyan magyarázhatja meg a periodicitás jelenségét. Megismerkedtünk az atomok elektronhéjának szerkezeti modelljeivel, amelyek segítségével előre jelezhető és magyarázható a kémiai elemek és vegyületeik tulajdonságai.

Bibliográfia

1. Orzsekovszkij P.A. Kémia: 8. osztály: általános műveltségi tankönyv. inst. / P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§44)
2. Rudzitis G.E. Kémia: szervetlen. kémia. Szerv. kémia: tankönyv. 9 cellához. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Oktatás, JSC "Moszkvai tankönyvek", 2009. (37. §)
3. Khomchenko I.D. Kémiai feladatok és gyakorlatok gyűjteménye Gimnázium. - M.: RIA "Új hullám": Umerenkov kiadó, 2008. (37-38. o.)
4. Enciklopédia gyerekeknek. 17. kötet Kémia / Fejezet. szerk. V.A. Volodin, vezető. tudományos szerk. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003. (38-41. o.)

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

Házi feladat

1. Val vel. 250 No. 2-4 tankönyvből P.A. Orzhekovsky "Kémia: 8. osztály" / P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Írja fel az elektronok eloszlását a rétegek között egy argon- és kriptonatomban! Magyarázza meg, miért lépnek nagy nehézségekbe ezen elemek atomjai kémiai kölcsönhatásba!

Az eredetileg oszthatatlannak tekintett atomok összetett rendszerek.

Az atom atommagból és elektronhéjból áll

Elektronhéj - az atommag körül mozgó elektronok halmaza

Az atommagok pozitív töltésűek, protonokból (pozitív töltésű részecskék) p + és neutronokból (töltés nélküli) állnak

Az atom egésze elektromosan semleges, az elektronok száma e– megegyezik a protonok számával p+, megegyezik az elem sorszámával a periódusos rendszerben.

Az ábrán egy atom bolygómodellje látható, amely szerint az elektronok stacionárius körpályákon mozognak. Nagyon szemléletes, de nem tükrözi a lényeget, mert a valóságban a mikrokozmosz törvényei alá vannak vetve. klasszikus mechanika, hanem kvantum, amely figyelembe veszi az elektron hullámtulajdonságait.

A kvantummechanika szerint az atomban lévő elektron nem mozog bizonyos pályákon, hanem benne lehet. Bármi a nukleáris tér részei azonban valószínűség elhelyezkedése e tér különböző részein nem azonos.

Az atommag körüli teret, amelyben az elektron megtalálásának valószínűsége elég nagy, orbitálisnak nevezzük. (nem tévesztendő össze egy pályával!) vagy egy elektronfelhőt.

Azaz az elektronnak nincs meg a "pályapálya" fogalma, az elektronok nem mozognak sem körpályán, sem máson. A kvantummechanika legnagyobb nehézsége abban rejlik, hogy elképzelhetetlen, mindannyian hozzászoktunk a makrokozmosz jelenségeihez, amely engedelmeskedik a klasszikus mechanikának, ahol minden mozgó részecskének megvan a maga pályája.

Tehát az elektron összetett mozgású, bárhol elhelyezkedhet az atommag közelében a térben, de eltérő valószínűséggel. Tekintsük most a tér azon részeit, ahol elég nagy a valószínűsége az elektron megtalálásának – pályákat – ezek alakját és a pályák elektronokkal való kitöltésének sorrendjét.

Képzeljünk el egy háromdimenziós koordináta-rendszert, amelynek középpontjában egy atommag található.

Először az 1s pályát töltik meg, ez található a legközelebb az atommaghoz, és gömb alakú.

Bármely orbitális jelölés egy számból és egy latin betűből áll. A szám az energiaszintet, a betű pedig a pálya alakját mutatja.

Az 1s pálya a legalacsonyabb energiájú, és az ezen a pályán lévő elektronok energiája a legalacsonyabb.

Ez a pálya tartalmazhat nem több két elektronnál. A hidrogén- és héliumatom elektronjai (az első két elem) ezen a pályán vannak.

A hidrogén elektronikus konfigurációja: 1s 1

A hélium elektronikus konfigurációja: 1s 2

A felső index az elektronok számát mutatja az adott pályán.

A következő elem a lítium, 3 elektronja van, ebből kettő 1s pályán helyezkedik el, de hol található a harmadik elektron?

A következő legnagyobb energiájú pályát, a 2s pályát foglalja el. Szintén gömb alakú, de nagyobb sugarú (az 1s pálya a 2s pályán belül van).

Ezen a pályán az elektronok energiája nagyobb, mint az 1s pályán, mivel távolabb helyezkednek el az atommagtól. Ezen a pályán is maximum 2 elektron lehet.
A lítium elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 1
A berillium elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2

A következő elemnek, a bórnak már 5 elektronja van, és az ötödik elektron tölti ki a pályát, amelynek még több energiája van - a 2p pályát. A P-pályák súlyzó vagy nyolcas formájúak, és az egymásra merőleges koordinátatengelyek mentén helyezkednek el.

Minden p-pálya legfeljebb két elektront tarthat, tehát három p-pálya legfeljebb hat. A következő hat elem vegyértékelektronjai kitöltik a p-pályákat, ezért p-elemeknek nevezzük őket.

A bór atom elektronkonfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 1
A szénatom elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 2
A nitrogénatom elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 3
Az oxigénatom elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 4
A fluoratom elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 5
A neonatom elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 6

Grafikusan ezen atomok elektronikus képletei az alábbiakban láthatók:

A négyzet orbitális vagy kvantumcella, az elektront nyíl jelzi, a nyíl iránya az elektron mozgásának speciális jellemzője - spin (leegyszerűsítve az elektron forgása a tengelye körül az óramutató járásával megegyező és ellentétes irányban ). Tudni kell, hogy ugyanazon a pályán nem lehet két azonos spinű elektron (egy négyzetre nem lehet két azonos irányú nyilat rajzolni!). Az az ami W. Pauli kizárási elv: „Egy atomban nem lehet még két elektron sem, amelyben mind a négy kvantumszám azonos lenne”

Van még egy szabály Gund szabálya), amely mentén az elektronok egyenlő energiájú pályákon helyezkednek el, először egyenként, és csak akkor, ha már minden ilyen pályán van egy elektron, akkor kezdődik meg ezeknek a pályáknak a feltöltése második elektronokkal. Ha egy pályát két elektron tölt be, ezeket az elektronokat nevezzük párosítva.

A neonatom nyolc elektronból álló befejezett külső szinttel rendelkezik (2 s-elektron + 6 p-elektron = 8 elektron a második energiaszinten), ez a konfiguráció energetikailag kedvező, és minden más atom ennek megszerzésére törekszik. Ezért a 8A csoport elemei - a nemesgázok - olyan kémiailag közömbösek.

A következő elem a nátrium, sorszáma 11, a harmadik periódus első eleme, ennek még egy energiaszintje van - a harmadik. A tizenegyedik elektron fogja benépesíteni a következő legnagyobb energiájú -3s pályát.

A nátriumatom elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

Ezután a harmadik periódus elemeinek pályáját töltjük fel, először a 3s részszintet két elektronnal, majd a 3p részszintet hat elektronnal (a második periódushoz hasonlóan) az argon nemesgázzal, amely a neonhoz hasonlóan kész nyolcelektronos külső szinttel rendelkezik. Az argonatom elektronikus konfigurációja (18 elektron): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

A negyedik periódus a kálium elemmel (19-es rendszámú) kezdődik, amelynek utolsó külső elektronja a 4s pályán található. A kalcium 20. elektronja is kitölti a 4s pályát.

A kalciumot 10 d-elemből álló sorozat követi, kezdve a szkandiummal (21-es rendszám) és a cinkkel (30-as rendszám) végződik. Ezen atomok elektronjai háromdimenziós pályákat töltenek ki, amelyek megjelenését az alábbi ábra mutatja.

Tehát összegezzük: