Lucrări independente la chimie Structura învelișurilor de electroni ale atomilor pentru elevii din clasa a VIII-a cu răspunsuri. Munca independentă constă din 4 opțiuni, fiecare cu 3 sarcini.

1 opțiune

1.

	Element	Formula electronica

2. Scrieți formulele electronice ale elementelor oxigen și sodiu. Specificați pentru fiecare element:

3.

a) numărul maxim de electroni din nivelul energetic exterior al atomilor oricărui element este egal cu numărul grupului,
b) numărul maxim de electroni în al doilea nivel de energie este de opt,
în) numărul total electronii din atomii oricărui element este egal cu numărul atomic al elementului.

Opțiunea 2

1. Umple tabelul. Determinați elementul și formula sa electronică.

Distribuția electronilor după niveluri de energie	Element	Formula electronica

Ce elemente au atomi care au proprietăți similare? De ce?

2. Scrieți formulele electronice ale elementelor carbon și argon. Specificați pentru fiecare element:

a) numărul total de niveluri de energie dintr-un atom,
b) numărul de niveluri de energie umplute dintr-un atom,
c) numărul de electroni din nivelul energetic exterior.

3. Alegeți afirmațiile corecte:

a) numărul de niveluri de energie din atomii elementelor este egal cu numărul perioadei,
b) numărul total de electroni dintr-un atom al unui element chimic este egal cu numărul grupului,
c) numărul de electroni la nivelul exterior al atomilor elementelor unui grup al subgrupului principal este același.

3 optiune

1. Umple tabelul. Determinați elementul și formula sa electronică.

Distribuția electronilor după niveluri de energie	Element	Formula electronica

Ce elemente au atomi care au proprietăți similare? De ce?

2. Scrieți formulele electronice pentru elementele clor și bor. Specificați pentru fiecare element:

a) numărul total de niveluri de energie dintr-un atom,
b) numărul de niveluri de energie umplute dintr-un atom,
c) numărul de electroni din nivelul energetic exterior.

3. Alegeți afirmațiile corecte:

a) atomii de elemente din aceeași perioadă conțin același număr de niveluri de energie,
b) numărul maxim de electroni pe s-orbital este egal cu doi,
c) atomii au proprietăți similare elemente chimice cu același număr de niveluri de energie.

4 optiune

1. Umple tabelul. Determinați elementul și formula sa electronică.

Distribuția electronilor după niveluri de energie	Element	Formula electronica

Ce elemente au atomi care au proprietăți similare? De ce?

2. Scrieți formulele electronice pentru elementele aluminiu și neon. Specificați pentru fiecare element:

a) numărul total de niveluri de energie dintr-un atom,
b) numărul de niveluri de energie umplute dintr-un atom,
c) numărul de electroni din nivelul energetic exterior.

3. Alegeți afirmațiile corecte:
a) toate nivelurile de energie pot conține până la opt electroni,
b) izotopii unui element chimic au aceleași formule electronice,
c) numărul maxim de electroni pe R-orbital este de șase.

Răspunsuri muncă independentăîn chimie Structura învelișurilor electronice ale atomilor
1 opțiune
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 și Al au proprietăți similare, deoarece atomii acestor elemente au trei electroni la nivelul energiei externe.
2.
O - 1s 2 2s 2 2p 4
a) 2,
b) 1,
la 6;
Na - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ,
a) 3,
b) 2,
în 1.
3. b, c.
Opțiunea 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 și Li au proprietăți similare, deoarece aceste elemente au câte un electron la nivelul energiei externe.
2. C - 1s 2 2s 2 2p 2
a) 2,
b) 1,
la 4;
Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
a) 3,
b) 2,
la 8.
3. a, c.
3 optiune
1.
1) P - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
2) N - 1s 2 2s 2 2p 3
3) Nu - 1s 2
P și N au proprietăți similare, deoarece aceste elemente au cinci electroni la nivelul energiei externe.
2. Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
a) 3,
b) 2,
la 7;
B - 1s 2 2s 2 2p 1
a) 2,
b) 1,
la 3.
3. a, b.
4 optiune
1.
1) Mg - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
2) C - 1s 2 2s 2 2p 2
3) Fii - 1s 2 2s 2
Be și Mg au proprietăți similare, deoarece aceste elemente au doi electroni la nivelul energiei externe.
2.
Al - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
a) 3,
b) 2,
la 3;
Ne - 1s 2 2s 2 2p 6 ,
a) 2,
b) 2,
la 8.
3. b, c.

Remarcabilul fizician danez Niels Bohr (Fig. 1) a sugerat că electronii dintr-un atom se pot mișca nu de-a lungul oricărei orbite, ci de-a lungul orbitelor strict definite.

Electronii dintr-un atom diferă prin energia lor. După cum arată experimentele, unii dintre ei sunt atrași de nucleu mai puternic, alții - mai slab. Motivul principal pentru aceasta este îndepărtarea diferită a electronilor din nucleul unui atom. Cu cât electronii sunt mai aproape de nucleu, cu atât sunt mai puternici legați de acesta și cu atât este mai dificil să îi scoți din învelișul de electroni. Astfel, pe măsură ce distanța față de nucleul atomului crește, energia electronului crește.

Electronii care se deplasează în apropierea nucleului, parcă, blochează (protejează) nucleul de alți electroni, care sunt atrași de nucleu mai slab și se deplasează la o distanță mai mare de acesta. Așa se formează straturile electronice.

Fiecare strat de electroni este format din electroni cu valori energetice apropiate; Prin urmare, straturile electronice sunt numite și niveluri de energie.

Nucleul este situat în centrul atomului fiecărui element, iar electronii care formează învelișul de electroni sunt plasați în jurul nucleului în straturi.

Numărul de straturi de electroni dintr-un atom al unui element este egal cu numărul perioadei în care se află elementul.

De exemplu, sodiu Na este un element din perioada a 3-a, ceea ce înseamnă că învelișul său de electroni include 3 niveluri de energie. Există 4 niveluri de energie în atomul de brom Br, deoarece bromul este situat în a 4-a perioadă (Fig. 2).

Modelul atomului de sodiu: Modelul atomului de brom:

Numărul maxim de electroni dintr-un nivel de energie se calculează prin formula: 2n 2 , unde n este numărul nivelului de energie.

Astfel, numărul maxim de electroni pe:

Al 3-lea strat - 18 etc.

Pentru elementele subgrupelor principale, numărul grupului căruia îi aparține elementul este egal cu numărul de electroni externi ai atomului.

Electronii exteriori se numesc ultimul strat de electroni.

De exemplu, într-un atom de sodiu există 1 electron extern (deoarece este un element al subgrupului IA). Atomul de brom are 7 electroni pe ultimul strat de electroni (acesta este un element al subgrupului VIIA).

Structura învelișurilor electronice ale elementelor de 1-3 perioade

În atomul de hidrogen, sarcina nucleară este +1, iar această sarcină este neutralizată de un singur electron (Fig. 3).

Următorul element după hidrogen este heliul, tot un element din prima perioadă. Prin urmare, există 1 nivel de energie în atomul de heliu, pe care se află doi electroni (Fig. 4). Acesta este maximul număr posibil electroni pentru primul nivel de energie.

Elementul #3 este litiu. Există 2 straturi de electroni în atomul de litiu, deoarece acesta este un element al perioadei a 2-a. Pe primul strat din atomul de litiu sunt 2 electroni (acest strat este completat), iar pe al 2-lea strat - 1 electron. Atomul de beriliu are cu 1 electron mai mult decât atomul de litiu (Fig. 5).

În mod similar, este posibil să se descrie schemele structurii atomilor elementelor rămase din a doua perioadă (Fig. 6).

În atomul ultimului element din a doua perioadă - neonul - ultimul nivel de energie este complet (are 8 electroni, ceea ce corespunde valorii maxime pentru stratul 2). Neonul este un gaz inert care nu intră reacții chimice prin urmare, învelișul său de electroni este foarte stabil.

chimist american Gilbert Lewis a dat o explicație și a prezentat regula octetului, conform căreia stratul de opt electroni este stabil(cu excepția unui strat: deoarece nu poate conține mai mult de 2 electroni, o stare de doi electroni va fi stabilă pentru acesta).

Neonul este urmat de un element din perioada a 3-a - sodiu. Există 3 straturi de electroni în atomul de sodiu, pe care se află 11 electroni (Fig. 7).

Orez. 7. Schema structurii atomului de sodiu

Sodiul este în grupa 1, valența sa în compuși este I, ca și cea a litiului. Acest lucru se datorează faptului că există 1 electron pe stratul exterior de electroni al atomilor de sodiu și litiu.

Proprietățile elementelor se repetă periodic deoarece atomii elementelor repetă periodic numărul de electroni din stratul exterior de electroni.

Structura atomilor elementelor rămase din perioada a treia poate fi reprezentată prin analogie cu structura atomilor elementelor din perioada a II-a.

Structura învelișurilor electronice ale elementelor 4 perioade

A patra perioadă include 18 elemente, printre acestea se numără atât elementele principale (A) cât și cele secundare (B). O caracteristică a structurii atomilor elementelor subgrupurilor laterale este că aceștia umplu secvențial straturile electronice pre-externe (interne) și nu externe.

A patra perioadă începe cu potasiu. Potasiul este un metal alcalin care prezintă în compuși valența I. Aceasta este în total acord cu următoarea structură a atomului său. Ca element al perioadei a 4-a, atomul de potasiu are 4 straturi de electroni. Ultimul (al patrulea) strat de electroni de potasiu are 1 electron, total electroni într-un atom de potasiu este 19 (numărul de serie al acestui element) (Fig. 8).

Orez. 8. Schema structurii atomului de potasiu

Calciul urmează potasiului. Atomul de calciu va avea 2 electroni pe stratul exterior de electroni, precum beriliul și magneziul (sunt și elemente ale subgrupului II A).

Următorul element după calciu este scandiul. Acesta este un element al subgrupului secundar (B). Toate elementele subgrupurilor secundare sunt metale. O caracteristică a structurii atomilor lor este prezența a cel mult 2 electroni pe ultimul strat de electroni, adică. umplut secvenţial cu electroni va fi penultimul strat de electroni.

Deci, pentru scandiu, ne putem imagina următorul model al structurii atomului (Fig. 9):

Orez. 9. Schema structurii atomului de scandiu

O astfel de distribuție a electronilor este posibilă, deoarece numărul maxim admis de electroni pe al treilea strat este 18, adică opt electroni pe al treilea strat este o stare stabilă, dar nu completă a stratului.

În zece elemente ale subgrupelor secundare ale perioadei a 4-a de la scandiu la zinc, al treilea strat de electroni este umplut succesiv.

Schema structurii atomului de zinc poate fi reprezentată astfel: pe stratul exterior de electroni - doi electroni, pe stratul pre-exterior - 18 (Fig. 10).

Orez. 10. Schema structurii atomului de zinc

Elementele care urmează zincului aparțin elementelor subgrupului principal: galiu, germaniu etc. până la cripton. În atomii acestor elemente, al 4-lea strat de electroni (adică exterior) este umplut succesiv. Într-un atom al unui gaz inert de cripton va exista un octet pe învelișul exterior, adică o stare stabilă.

Rezumând lecția

În această lecție, ați învățat cum este aranjată învelișul de electroni a unui atom și cum să explicați fenomenul de periodicitate. Ne-am familiarizat cu modele ale structurii învelișurilor de electroni ale atomilor, cu ajutorul cărora este posibil să prezicem și să explicăm proprietățile elementelor chimice și ale compușilor acestora.

Bibliografie

1. Orjekovski P.A. Chimie: clasa a VIII-a: manual pentru învăţământul general. inst. / P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§44)
2. Rudzitis G.E. Chimie: anorganice. chimie. Organ. chimie: manual. pentru 9 celule. / GE. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Iluminismul, SA „Manuale de la Moscova”, 2009. (§37)
3. Hhomcenko I.D. Culegere de sarcini și exerciții de chimie pt liceu. - M.: RIA „New Wave”: Editura Umerenkov, 2008. (p. 37-38)
4. Enciclopedie pentru copii. Volumul 17. Chimie / Capitolul. ed. V.A. Volodin, conducător. științific ed. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003. (p. 38-41)

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

Teme pentru acasă

1. Cu. 250 nr. 2-4 din manualul P.A. Orzhekovsky „Chimie: clasa a VIII-a” / P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Notați distribuția electronilor pe straturi dintr-un atom de argon și cripton. Explicați de ce atomii acestor elemente intră cu mare dificultate în interacțiune chimică.

Atomii, considerați inițial indivizibili, sunt sisteme complexe.

Un atom este format dintr-un nucleu și un înveliș de electroni

Învelișul de electroni - un set de electroni care se mișcă în jurul nucleului

Nucleele atomilor sunt încărcate pozitiv, sunt formate din protoni (particule încărcate pozitiv) p + și neutroni (fără sarcină) nu

Atomul în ansamblu este neutru din punct de vedere electric, numărul de electroni e– este egal cu numărul de protoni p+, egal cu numărul ordinal al elementului din tabelul periodic.

Figura prezintă un model planetar al unui atom, conform căruia electronii se mișcă pe orbite circulare staționare. Este foarte ilustrativ, dar nu reflectă esența, deoarece în realitate legile microcosmosului sunt supuse mecanica clasica, ci cuantică, care ține cont de proprietățile undei ale electronului.

Potrivit mecanicii cuantice, un electron dintr-un atom nu se deplasează de-a lungul anumitor traiectorii, dar poate fi în el orice părți ale spațiului nuclear, totuși probabilitate locația sa în diferite părți ale acestui spațiu nu este aceeași.

Spațiul din jurul nucleului, în care probabilitatea de a găsi un electron este suficient de mare, se numește orbital. (a nu se confunda cu o orbită!) sau cu un nor de electroni.

Adică electronul nu are conceptul de „traiectorie”, electronii nu se mișcă nici pe orbite circulare, nici pe oricare alta. Cea mai mare dificultate a mecanicii cuantice constă în faptul că este imposibil de imaginat, toți suntem obișnuiți cu fenomenele macrocosmosului, care se supune mecanicii clasice, unde orice particulă în mișcare are propria sa traiectorie.

Deci, electronul are o mișcare complexă, poate fi localizat oriunde în spațiu în apropierea nucleului, dar cu probabilități diferite. Să luăm acum în considerare acele părți ale spațiului în care probabilitatea de a găsi un electron este suficient de mare - orbitali - formele lor și succesiunea de umplere a orbitalilor cu electroni.

Imaginează-ți un sistem de coordonate tridimensional, în centrul căruia se află nucleul unui atom.

În primul rând, orbitalul 1s este umplut, este situat cel mai aproape de nucleu și are forma unei sfere.

Denumirea oricărui orbital constă dintr-un număr și o literă latină. Numărul arată nivelul de energie, iar litera arată forma orbitalului.

Orbitalul 1s are cea mai mică energie, iar electronii din acest orbital au cea mai mică energie.

Acest orbital poate conține nu mai mult de doi electroni. Electronii atomilor de hidrogen și heliu (primele două elemente) se află în acest orbital.

Configurația electronică a hidrogenului: 1s 1

Configurația electronică a heliului: 1s 2

Superscriptul arată numărul de electroni din acel orbital.

Următorul element este litiu, are 3 electroni, dintre care doi sunt localizați în orbitalii 1s, dar unde este situat al treilea electron?

Ocupă următorul orbital cel mai energetic, orbitalul 2s. Are si forma unei sfere, dar cu o raza mai mare (orbitalul 1s este in interiorul orbitalului 2s).

Electronii din acest orbital au mai multă energie în comparație cu orbitalul 1s, deoarece sunt localizați mai departe de nucleu. În acest orbital pot exista și maximum 2 electroni.
Configurația electronică a litiului: 1s 2 2s 1
Configurația electronică a beriliului: 1s 2 2s 2

Următorul element, borul, are deja 5 electroni, iar al cincilea electron va umple orbital, care are și mai multă energie - orbitalul 2p. Orbitalii P au forma unei gantere sau a unei figuri de opt și sunt localizați de-a lungul axelor de coordonate perpendiculare între ele.

Fiecare p-orbital nu poate conține mai mult de doi electroni, deci trei p-orbitali nu pot conține mai mult de șase. Electronii de valență ai următoarelor șase elemente umplu orbitalii p, deci sunt denumiți elemente p.

Configurația electronică a atomului de bor: 1s 2 2s 2 2p 1
Configurația electronică a atomului de carbon: 1s 2 2s 2 2p 2
Configurația electronică a atomului de azot: 1s 2 2s 2 2p 3
Configurația electronică a atomului de oxigen: 1s 2 2s 2 2p 4
Configurația electronică a atomului de fluor: 1s 2 2s 2 2p 5
Configurația electronică a atomului de neon: 1s 2 2s 2 2p 6

Grafic, formulele electronice ale acestor atomi sunt prezentate mai jos:

Un pătrat este un orbital sau o celulă cuantică, un electron este indicat printr-o săgeată, direcția săgeții este o caracteristică specială a mișcării electronului - spin (poate fi simplificată ca rotația unui electron în jurul axei sale în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic ). Trebuie să știți că nu pot exista doi electroni cu aceleași spini pe același orbital (nu puteți trage două săgeți în aceeași direcție într-un pătrat!). Asta e Principiul excluderii W. Pauli: „Într-un atom nu pot exista nici măcar doi electroni în care toate cele patru numere cuantice ar fi la fel”

Mai este o regulă regula lui Gund), de-a lungul cărora electronii sunt așezați în orbitali de aceeași energie, mai întâi unul câte unul, și numai atunci când fiecare astfel de orbital conține deja un electron, începe umplerea acestor orbitali cu al doilea electroni. Când un orbital este populat de doi electroni, acești electroni sunt numiți pereche.

Atomul de neon are un nivel exterior complet de opt electroni (2 electroni s + 6 electroni p = 8 electroni în al doilea nivel de energie), această configurație este favorabilă din punct de vedere energetic și toți ceilalți atomi se străduiesc să o dobândească. De aceea, elementele grupei 8 A - gazele nobile - sunt atât de inerte din punct de vedere chimic.

Următorul element este sodiul, numărul de serie 11, primul element al celei de-a treia perioade, are încă un nivel de energie - al treilea. Al unsprezecelea electron va popula următorul orbital cu cea mai mare energie -3s.

Configurația electronică a atomului de sodiu: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

În continuare, orbitalii elementelor din a treia perioadă sunt umpluți, mai întâi este umplut subnivelul 3s cu doi electroni și apoi subnivelul 3p cu șase electroni (similar cu cea de-a doua perioadă) cu gazul nobil argon, care, ca neonul, are un nivel extern complet de opt electroni. Configurația electronică a atomului de argon (18 electroni): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

A patra perioadă începe cu elementul potasiu (numărul atomic 19), al cărui ultimul electron exterior este situat în orbitalul 4s. Al 20-lea electron de calciu umple și orbitalul 4s.

Calciul este urmat de o serie de 10 d-elemente, începând cu scandiu (numărul atomic 21) și terminând cu zinc (numărul atomic 30). Electronii acestor atomi umplu orbitalii 3d, al căror aspect este prezentat în figura de mai jos.

Deci, să rezumam: