Struktura atoma, kemijska veza, valencija i struktura molekula. Struktura atoma kemijskih elemenata

Dokumentarni edukativni filmovi. Serija "Fizika".

Atom (od grčkog atomos - nedjeljiv) - jednonuklearna, kemijski nedjeljiva čestica kemijski element, nositelj svojstava materije. Tvari se sastoje od atoma. Sam atom se sastoji od pozitivno nabijene jezgre i negativno nabijenog elektronskog oblaka. Općenito, atom je električno neutralan. Veličina atoma u potpunosti je određena veličinom njegovog elektronskog oblaka, budući da je veličina jezgre zanemariva u usporedbi s veličinom oblaka elektrona. Jezgra se sastoji od Z pozitivno nabijenih protona (naboj protona odgovara +1 u proizvoljnim jedinicama) i N neutrona koji ne nose naboj (protoni i neutroni nazivaju se nukleoni). Dakle, naboj jezgre određen je samo brojem protona i jednak je serijskom broju elementa u periodnom sustavu. Pozitivan naboj jezgre kompenzira se negativno nabijenim elektronima (naboj elektrona -1 u proizvoljnim jedinicama), koji tvore oblak elektrona. Broj elektrona jednak je broju protona. Mase protona i neutrona su jednake (1, odnosno 1 amu).

Masa atoma određena je masom njegove jezgre, budući da je masa elektrona približno 1850 puta manja od mase protona i neutrona i rijetko se uzima u obzir u proračunima. Broj neutrona može se pronaći razlikom između mase atoma i broja protona (N=A-Z). Vrsta atoma bilo kojeg kemijskog elementa s jezgrom koja se sastoji od strogo određeni broj protona (Z) i neutrona (N) naziva se nuklid.

Prije proučavanja svojstava elektrona i pravila za formiranje elektroničkih razina, potrebno je dotaknuti se povijesti formiranja ideja o strukturi atoma. Nećemo razmatrati cijelu povijest nastanka atomske strukture, već ćemo se zadržati samo na najrelevantnijim i najispravnijim idejama koje mogu najjasnije pokazati kako se elektroni nalaze u atomu. Prisutnost atoma kao elementarnih sastojaka materije prvi su predložili starogrčki filozofi. Nakon toga, povijest strukture atoma prošla je težak put i različite ideje, poput nedjeljivosti atoma, Thomsonovog modela atoma i drugih. Najbližim se pokazao model atoma koji je predložio Ernest Rutherford 1911. godine. Usporedio je atom s Sunčev sustav, gdje je jezgra atoma djelovala kao sunce, a elektroni su se kretali oko nje poput planeta. Postavljanje elektrona u stacionarne orbite bio je vrlo važan korak u razumijevanju strukture atoma. Međutim, takav planetarni model struktura atoma bila je u sukobu s klasičnom mehanikom. Činjenica je da je elektron, kada se kretao u orbiti, morao izgubiti potencijalnu energiju i na kraju "pasti" na jezgru, a atom je morao prestati postojati. Takav je paradoks otklonjen uvođenjem postulata Nielsa Bohra. Prema ovim postulatima, elektron se kretao po stacionarnim orbitama oko jezgre i u normalnim uvjetima nije apsorbirao niti emitirao energiju. Postulati pokazuju da zakoni klasične mehanike nisu prikladni za opisivanje atoma. Ovaj model atoma naziva se Bohr-Rutherfordov model. nastavak planetarna struktura atom je kvantnomehanički model atoma, prema kojem ćemo razmatrati elektron.

Elektron je kvazičestica koja pokazuje dualizam korpuskularnog vala. To je istovremeno i čestica (korpuskula) i val. Svojstva čestice uključuju masu elektrona i njegov naboj, a svojstva vala – sposobnost difrakcije i interferencije. Odnos između valnih i korpuskularnih svojstava elektrona odražava se u de Broglieovoj jednadžbi.

(Bilješke s predavanja)

Struktura atoma. Uvod.

Predmet proučavanja u kemiji su kemijski elementi i njihovi spojevi. kemijski element Skupina atoma s istim pozitivnim nabojem naziva se. Atom je najmanja čestica kemijskog elementa koja ga zadržava Kemijska svojstva. Povezujući se jedni s drugima, atomi jednog ili različitih elemenata tvore složenije čestice - molekule. Zbirka atoma ili molekula tvori kemikalije. Svaku pojedinačnu kemijsku tvar karakterizira skup pojedinačnih fizikalnih svojstava, kao što su vrelište i talište, gustoća, električna i toplinska vodljivost itd.

1. Struktura atoma i periodni sustav elemenata

DI. Mendeljejev.

Poznavanje i razumijevanje obrazaca popunjavanja reda Periodični sustav elementi D.I. Mendeljejev nam omogućuje da razumijemo sljedeće:

1. fizička bit postojanja određenih elemenata u prirodi,

2. priroda kemijske valencije elementa,

3. sposobnost i "lakoća" elementa da daje ili prima elektrone u interakciji s drugim elementom,

4. priroda kemijskih veza koje mogu nastati zadanog elementa pri interakciji s drugim elementima, prostorna struktura jednostavnih i složenih molekula itd. itd.

Struktura atoma.

Atom je složen mikrosustav elementarnih čestica koje se kreću i međusobno djeluju.

Krajem 19. i početkom 20. stoljeća ustanovljeno je da se atomi sastoje od manjih čestica: neutrona, protona i elektrona.Zadnje dvije čestice su nabijene čestice, proton nosi pozitivan naboj, elektron je negativan. Budući da su atomi elementa u osnovnom stanju električni neutralni, to znači da je broj protona u atomu bilo kojeg elementa jednak broju elektrona. Masa atoma određena je zbrojem masa protona i neutrona, čiji je broj jednak razlici između mase atoma i njegovog serijskog broja u periodičnom sustavu D.I. Mendeljejev.

Godine 1926. Schrodinger je predložio da se opiše gibanje mikročestica u atomu elementa pomoću valne jednadžbe koju je izveo. Prilikom rješavanja Schrödingerove valne jednadžbe za atom vodika pojavljuju se tri cjelobrojna kvantna broja: n, ℓ i m ℓ , koji karakteriziraju stanje elektrona u trodimenzionalnom prostoru u središnjem polju jezgre. kvantnim brojevima n, ℓ i m ℓ uzeti cjelobrojne vrijednosti. Valna funkcija definirana s tri kvantna broja n, ℓ i m ℓ a dobivena kao rezultat rješavanja Schrödingerove jednadžbe naziva se orbitala. Orbitala je područje prostora u kojem će se najvjerojatnije naći elektron. koji pripada atomu kemijskog elementa. Dakle, rješenje Schrödingerove jednadžbe za atom vodika dovodi do pojave tri kvantna broja, fizičko značenje a to je da karakteriziraju tri različite vrste orbitala koje atom može imati. Pogledajmo pobliže svaki kvantni broj.

Glavni kvantni broj n može imati bilo koje pozitivne cjelobrojne vrijednosti: n = 1,2,3,4,5,6,7... Karakterizira energiju elektroničke razine i veličinu elektroničkog "oblaka". Karakteristično je da se broj glavnog kvantnog broja poklapa s brojem razdoblja u kojem se dani element nalazi.

Azimutalni ili orbitalni kvantni brojℓ može uzeti cjelobrojne vrijednosti iz ℓ = 0….do n – 1 i određuje trenutak gibanja elektrona, t.j. orbitalni oblik. Za različite numeričke vrijednosti ℓ koristi se sljedeća oznaka: ℓ = 0, 1, 2, 3, a označeni su simbolima s, str, d, f, odnosno za ℓ = 0, 1, 2 i 3. U periodnom sustavu elemenata nema elemenata sa spin brojem ℓ = 4.

Magnetski kvantni brojm ℓ karakterizira prostorni raspored orbitala elektrona i, posljedično, elektromagnetska svojstva elektrona. Može uzeti vrijednosti od - ℓ na + ℓ , uključujući nulu.

O obliku ili, točnije, o svojstvima simetrije atomskih orbitala ovise kvantnim brojevima ℓ i m ℓ . "elektronski oblak", što odgovara s- orbitale ima, ima oblik lopte (istovremeno ℓ = 0).

Sl. 1. 1s orbitala

Orbitale definirane kvantnim brojevima ℓ = 1 i m ℓ = -1, 0 i +1 nazivaju se p-orbitale. Budući da m ℓ ima tri različite vrijednosti, tada atom ima tri energetski ekvivalentne p-orbitale (glavni kvantni broj za njih je isti i može imati vrijednost n = 2,3,4,5,6 ili 7). p-Orbitale imaju aksijalnu simetriju i imaju oblik trodimenzionalnih osmica, orijentiranih duž osi x, y i z u vanjskom polju (slika 1.2). Otuda i podrijetlo simbola p x , p y i p z .

sl.2. p x , p y i p z -orbitale

Osim toga, postoje d- i f-atomske orbitale, za prve ℓ = 2 i m ℓ = -2, -1, 0, +1 i +2, t.j. pet AO, za drugi ℓ = 3 i m ℓ = -3, -2, -1, 0, +1, +2 i +3, tj. 7 AO.

četvrti kvant m s nazvan spin kvantni broj, uveden je da objasni neke suptilne efekte u spektru vodikovog atoma od strane Goudsmita i Uhlenbecka 1925. godine. Spin elektrona je kutni moment nabijene elementarne čestice elektrona, čija je orijentacija kvantizirana, t.j. strogo ograničen na određene kutove. Ova orijentacija određena je vrijednošću spin magnetskog kvantnog broja (s), koji je za elektron ½ , dakle, za elektron, prema pravilima kvantizacije m s = ± ½. S tim u vezi skupu od tri kvantna broja treba dodati i kvantni broj m s . Još jednom naglašavamo da četiri kvantna broja određuju redoslijed kojim se konstruira Mendeljejevljev periodni sustav elemenata i objašnjava zašto postoje samo dva elementa u prvom razdoblju, osam u drugom i trećem, 18 u četvrtom itd. Međutim, , da bi se objasnila struktura multielektrona atoma, red kojim se elektroničke razine popunjavaju kako se povećava pozitivan naboj atoma, nije dovoljno imati ideju o četiri kvantna broja koji "upravljaju" ponašanjem elektrona pri popunjavanju elektroničkih orbitala, ali morate znati nešto više jednostavna pravila, naime, Paulijev princip, Gundovo pravilo i pravila Klečkovskog.

Prema Paulijevom principu u istom kvantnom stanju, karakteriziranom određenim vrijednostima četiri kvantna broja, ne može biti više od jednog elektrona. To znači da se jedan elektron u principu može smjestiti u bilo koju atomsku orbitalu. Dva elektrona mogu biti u istoj atomskoj orbitali samo ako imaju različite spin kvantne brojeve.

Prilikom punjenja tri p-AO, pet d-AO i sedam f-AO elektronima treba se voditi ne samo Paulijevim principom nego i Hundovim pravilom: Ispunjavanje orbitala jedne podljuske u osnovnom stanju događa se elektronima s istim spinovima.

Prilikom punjenja podljuska (str, d, f) apsolutna vrijednost zbroja okretaja mora biti maksimalna.

Vladavina Klečkovskog. Prema pravilu Klechkovsky, prilikom punjenjad i fmora se poštovati orbitala elektronimaprincip minimalne energije. Prema ovom principu, elektroni u osnovnom stanju ispunjavaju orbite s minimalnim razinama energije. Energija podrazine određena je zbrojem kvantnih brojevan + ℓ = E .

Prvo pravilo Klečkovskog: najprije ispunite one podrazine za kojen + ℓ = E minimalno.

Drugo pravilo Klečkovskog: u slučaju jednakostin + ℓ za nekoliko podrazina, podrazina za kojun minimalno .

Trenutno je poznato 109 elemenata.

2. Energija ionizacije, afinitet elektrona i elektronegativnost.

Najvažnije karakteristike elektronske konfiguracije atoma su energija ionizacije (EI) ili ionizacijski potencijal (IP) i afinitet atoma prema elektronu (SE). Energija ionizacije je promjena energije u procesu odvajanja elektrona od slobodnog atoma pri 0 K: A = + + ē . Ovisnost energije ionizacije o atomskom broju Z elementa, veličini atomskog radijusa ima izražen periodični karakter.

Elektronski afinitet (SE) je promjena energije koja prati dodavanje elektrona izoliranom atomu s stvaranjem negativnog iona pri 0 K: A + ē = A - (atom i ion su u svom osnovnom stanju). U ovom slučaju, elektron zauzima najnižu slobodnu atomsku orbitu (LUAO) ako je VZAO zauzet s dva elektrona. SE snažno ovisi o njihovoj orbitalnoj elektroničkoj konfiguraciji.

Promjene EI i SE koreliraju s promjenama mnogih svojstava elemenata i njihovih spojeva, što se koristi za predviđanje ovih svojstava iz vrijednosti EI i SE. Halogeni imaju najveći apsolutni afinitet prema elektronima. U svakoj skupini periodnog sustava elemenata ionizacijski potencijal ili EI opada s povećanjem broja elemenata, što je povezano s povećanjem atomskog radijusa i s povećanjem broja elektronskih slojeva, a što dobro korelira s povećanjem reducirajuće snage elementa.

Tablica 1 Periodnog sustava elemenata daje vrijednosti EI i SE u eV/atomu. Imajte na umu da točne vrijednosti SE su poznati samo za nekoliko atoma, njihove vrijednosti su podvučene u tablici 1.

stol 1

Prva energija ionizacije (EI), afinitet prema elektronu (SE) i elektronegativnost χ) atoma u periodnom sustavu.

0.747

2. 1 0

0, 3 7

1,2 2

0.54

1. 55

-0.3

1. 1 3

0.2

0. 91

1.2 5

-0. 1

0, 55

1.47

0. 59

3.45

0. 64

1 ,60

0. 7 4

1. 89

-0.3

1 . 3 1

1 . 6 0

0. 6

1.63

0.7

2.07

3.61

2.3 6

- 0 .6

1.26 (α)

-0.9

1 . 39

0. 18

1.2

0. 6

2.07

3.36

2.4 8

-0.6

1 . 56

0. 2

2.2

2.6 7

2, 2 1

χ - Paulingova elektronegativnost

r- atomski radijus, (iz "Laboratorijske i seminarske nastave iz opće i anorganske kemije", N.S. Ahmetov, M.K. Azizova, L.I. Badygina)

Kemikalije su stvari koje čine svijet oko nas.

Svojstva svake kemijske tvari dijele se na dvije vrste: kemijska, koja karakteriziraju njezinu sposobnost stvaranja drugih tvari, i fizička, koja se objektivno promatraju i mogu se promatrati odvojeno od kemijskih transformacija. Tako, na primjer, fizikalna svojstva tvari su njezino agregacijsko stanje (čvrsto, tekuće ili plinovito), toplinska vodljivost, toplinski kapacitet, topljivost u raznim medijima (voda, alkohol, itd.), gustoća, boja, okus itd. .

Transformacije nekih kemijske tvari u druge tvari nazivaju se kemijske pojave ili kemijske reakcije. Treba napomenuti da postoje i fizičke pojave, koje, očito, prati promjena nekih fizikalna svojstva tvari bez pretvaranja u druge tvari. Fizičke pojave, na primjer, uključuju otapanje leda, smrzavanje ili isparavanje vode itd.

Činjenica da se tijekom bilo kojeg procesa događa kemijska pojava može se zaključiti promatranjem karakteristike kemijske reakcije kao što su promjena boje, oborine, razvijanje plina, toplina i/ili evolucija svjetlosti.

Tako se, na primjer, zaključak o tijeku kemijskih reakcija može donijeti promatranjem:

Stvaranje sedimenta pri kipućoj vodi, koji se u svakodnevnom životu naziva kamenac;

Oslobađanje topline i svjetlosti tijekom gorenja vatre;

Promijenite boju kriške svježa jabuka u zraku;

Stvaranje mjehurića plina tijekom fermentacije tijesta itd.

Najmanje čestice tvari, koje u procesu kemijskih reakcija praktički ne prolaze kroz promjene, već su samo na novi način međusobno povezane, nazivaju se atomi.

Sama ideja o postojanju takvih jedinica materije nastala je u drevna grčka u umovima antičkih filozofa, što zapravo objašnjava porijeklo pojma "atom", budući da "atomos" u doslovnom prijevodu s grčkog znači "nedjeljiv".

Međutim, suprotno ideji starogrčki filozofi, atomi nisu apsolutni minimum materije, t.j. sami imaju složenu strukturu.

Svaki atom se sastoji od takozvanih subatomskih čestica - protona, neutrona i elektrona, označenih simbolima p + , n o i e - . Gornji indeks u korištenoj notaciji označava da proton ima jedinični pozitivan naboj, elektron jedinični negativan naboj, a neutron nema naboj.

Što se tiče kvalitativne strukture atoma, svaki atom ima sve protone i neutrone koncentrirane u takozvanoj jezgri oko koje elektroni tvore elektronsku ljusku.

Proton i neutron imaju praktički iste mase, t.j. m p ≈ m n , a masa elektrona je gotovo 2000 puta manja od mase svakog od njih, t.j. m p / m e ≈ m n / m e ≈ 2000.

Budući da je temeljno svojstvo atoma njegova električna neutralnost, a naboj jednog elektrona jednak je naboju jednog protona, iz ovoga se može zaključiti da je broj elektrona u bilo kojem atomu jednak broju protona.

Tako, na primjer, donja tablica prikazuje mogući sastav atoma:

Vrsta atoma s istim nuklearnim nabojem, t.j. s isti broj protoni u njihovim jezgrama nazivaju se kemijskim elementom. Dakle, iz gornje tablice možemo zaključiti da atom1 i atom2 pripadaju jednom kemijskom elementu, a atom3 i atom4 drugom kemijskom elementu.

Svaki kemijski element ima svoje ime i pojedinačni simbol koji se čita na određeni način. Tako, na primjer, najjednostavniji kemijski element, čiji atomi sadrže samo jedan proton u jezgri, ima naziv "vodik" i označava se simbolom "H", koji se čita kao "pepeo", a kemijski element s nuklearnim nabojem od +7 (tj. sadrži 7 protona) - "dušik", ima simbol "N", koji se čita kao "en".

Kao što možete vidjeti iz gornje tablice, atomi jednog kemijskog elementa mogu se razlikovati po broju neutrona u jezgri.

Atomi koji pripadaju istom kemijskom elementu, ali imaju različit broj neutrona i, kao rezultat, masu, nazivaju se izotopi.

Tako, na primjer, kemijski element vodik ima tri izotopa - 1 H, 2 H i 3 H. Indeksi 1, 2 i 3 iznad simbola H znače ukupan broj neutrona i protona. Oni. znajući da je vodik kemijski element, koji se odlikuje činjenicom da se u jezgri njegovih atoma nalazi jedan proton, možemo zaključiti da u izotopu 1 H (1-1 = 0) uopće nema neutrona u izotop 2 H - 1 neutron (2-1=1) i u izotopu 3 H - dva neutrona (3-1=2). Budući da, kao što je već spomenuto, neutron i proton imaju iste mase, a masa elektrona je zanemariva u odnosu na njih, to znači da je izotop 2 H gotovo dvostruko teži od izotopa 1 H, a izotop 3 H izotop je čak tri puta teži. U vezi s tako velikim širenjem u masama izotopa vodika, izotopi 2 H i 3 H čak su dobili odvojena pojedinačna imena i simbole, što nije tipično ni za jedan drugi kemijski element. Izotop 2 H dobio je naziv deuterij i dobio je simbol D, a izotop 3 H dobio je naziv tricij i dobio simbol T.

Ako masu protona i neutrona uzmemo kao jedinicu, a zanemarimo masu elektrona, zapravo se gornji lijevi indeks, pored ukupnog broja protona i neutrona u atomu, može smatrati njegovom masom, a stoga se ovaj indeks naziva masenim brojem i označava se simbolom A. Budući da naboj jezgre bilo kojeg protona odgovara atomu, a naboj svakog protona uvjetno se smatra +1, broj protona u jezgra se zove broj naplate(Z). Označavajući broj neutrona u atomu slovom N, matematički se odnos između masenog broja, broja naboja i broja neutrona može izraziti kao:

Prema modernim konceptima, elektron ima dvojaku (čestica-val) prirodu. Ima svojstva i čestice i vala. Poput čestice, elektron ima masu i naboj, ali u isto vrijeme, tok elektrona, poput vala, karakterizira sposobnost difrakcije.

Za opisivanje stanja elektrona u atomu koriste se prikazi kvantna mehanika, prema kojem elektron nema određenu putanju gibanja i može se nalaziti u bilo kojoj točki prostora, ali s različitim vjerojatnostima.

Područje prostora oko jezgre gdje je najvjerojatnije da će se naći elektron naziva se atomska orbitala.

Atomska orbitala može imati razne forme, veličina i orijentacija. Atomska orbitala naziva se i oblak elektrona.

Grafički se jedna atomska orbitala obično označava kao kvadratna ćelija:

Kvantna mehanika ima izuzetno složen matematički aparat, stoga se u okviru školskog kolegija kemije razmatraju samo posljedice kvantnomehaničke teorije.

Prema tim posljedicama, svaka atomska orbitala i elektron koji se na njoj nalazi u potpunosti karakteriziraju 4 kvantna broja.

Glavni kvantni broj - n - određuje ukupnu energiju elektrona u danoj orbitali. Raspon vrijednosti glavnog kvantnog broja je sve cijeli brojevi, tj. n = 1,2,3,4, 5 itd.
Orbitalni kvantni broj - l - karakterizira oblik atomske orbitale i može uzeti bilo koju cjelobrojnu vrijednost od 0 do n-1, gdje je n, podsjetimo, glavni kvantni broj.

Zovu se orbitale s l = 0 s-orbitale. s-orbitale su sferne i nemaju smjer u prostoru:

Zovu se orbitale s l = 1 str-orbitale. Ove orbitale imaju oblik trodimenzionalne osmice, t.j. oblik koji se dobiva rotacijom osmice oko osi simetrije, a izvana podsjeća na bučicu:

Zovu se orbitale s l = 2 d-orbitale, a s l = 3 – f-orbitale. Njihova je struktura mnogo složenija.

3) Magnetski kvantni broj - m l - određuje prostornu orijentaciju određene atomske orbitale i izražava projekciju kutnog momenta orbite na smjer magnetsko polje. Magnetski kvantni broj m l odgovara orijentaciji orbitale u odnosu na smjer vektora jakosti vanjskog magnetskog polja i može poprimiti bilo koje cjelobrojne vrijednosti od –l do +l, uključujući 0, tj. ukupno moguće vrijednosti jednako (2l+1). Tako, na primjer, s l = 0 m l = 0 (jedna vrijednost), s l = 1 m l = -1, 0, +1 (tri vrijednosti), s l = 2 m l = -2, -1, 0, + 1 , +2 (pet vrijednosti magnetskog kvantnog broja) itd.

Tako npr. p-orbitale, t.j. orbitale s orbitalnim kvantnim brojem l = 1, koje imaju oblik "trodimenzionalne osmice", odgovaraju tri vrijednosti magnetskog kvantnog broja (-1, 0, +1), što zauzvrat odgovara na tri smjera u prostoru okomita jedan na drugi.

4) Spin kvantni broj (ili jednostavno spin) - m s - može se uvjetno smatrati odgovornim za smjer rotacije elektrona u atomu, može poprimiti vrijednosti. Elektroni s različitim spinovima označeni su okomitim strelicama koje pokazuju u različitim smjerovima: ↓ i .

Skup svih orbitala u atomu koje imaju istu vrijednost glavnog kvantnog broja naziva se razina energije ili elektronska ljuska. Bilo koja proizvoljna energetska razina s nekim brojem n sastoji se od n 2 orbitala.

Mnoge orbitale sa iste vrijednosti glavni kvantni broj i orbitalni kvantni broj predstavlja energetsku podrazinu.

Svaka energetska razina, koja odgovara glavnom kvantnom broju n, sadrži n podrazina. Zauzvrat, svaka energetska podrazina s orbitalnim kvantnim brojem l sastoji se od (2l+1) orbitala. Dakle, s-podsloj se sastoji od jedne s-orbitale, p-podsloj - tri p-orbitale, d-podsloj - pet d-orbitala, a f-podsloj - sedam f-orbitala. Budući da je, kao što je već spomenuto, jedna atomska orbitala često označena jednom kvadratnom stanicom, s-, p-, d- i f-podrazine mogu se grafički prikazati na sljedeći način:

Svaka orbitala odgovara pojedinačnom strogo definiranom skupu od tri kvantna broja n, l i m l .

Raspodjela elektrona u orbitalama naziva se elektronička konfiguracija.

Punjenje atomskih orbitala elektronima događa se u skladu s tri uvjeta:

Princip minimalne energije: Elektroni ispunjavaju orbitale počevši od najniže energetske podrazine. Redoslijed podrazina prema rastu energije je sljedeći: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

Kako bismo lakše zapamtili ovaj slijed popunjavanja elektroničkih podnivoa, vrlo je zgodna sljedeća grafička ilustracija:

Paulijev princip: Svaka orbitala može zadržati najviše dva elektrona.

Ako se u orbitali nalazi jedan elektron, onda se naziva nesparen, a ako su dva, onda se nazivaju elektronski par.

Hundovo pravilo: najstabilnije stanje atoma je ono u kojem, unutar jedne podrazine, atom ima najveći mogući broj nesparenih elektrona. Ovo najstabilnije stanje atoma naziva se osnovno stanje.

Zapravo, gore navedeno znači da će se, na primjer, postavljanje 1., 2., 3. i 4. elektrona na tri orbitale p-podrazine provesti na sljedeći način:

Punjenje atomskih orbitala iz vodika, koji ima nabojni broj 1, u kripton (Kr) s brojem naboja 36, provodi se na sljedeći način:

Sličan prikaz redoslijeda u kojem su atomske orbitale ispunjene naziva se energetski dijagram. Na temelju elektroničkih dijagrama pojedinih elemenata možete zapisati njihove takozvane elektroničke formule (konfiguracije). Tako, na primjer, element s 15 protona i, kao rezultat, 15 elektrona, t.j. fosfor (P) će imati sljedeći energetski dijagram:

Kada se prevede u elektroničku formulu, atom fosfora će poprimiti oblik:

15 P = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Znamenke normalne veličine lijevo od simbola podrazine pokazuju broj energetske razine, a superskriptovi desno od simbola podrazine pokazuju broj elektrona u odgovarajućoj podrazini.

Ispod su elektroničke formule prvih 36 elemenata D.I. Mendeljejev.

razdoblje	Predmet broj.	simbol	titula	elektronička formula
ja	1	H	vodik	1s 1
ja	2	On	helij	1s2
II	3	Li	litij	1s2 2s1
	4	Biti	berilijum	1s2 2s2
	5	B	bor	1s 2 2s 2 2p 1
	6	C	ugljik	1s 2 2s 2 2p 2
	7	N	dušik	1s 2 2s 2 2p 3
	8	O	kisik	1s 2 2s 2 2p 4
	9	F	fluor	1s 2 2s 2 2p 5
	10	Ne	neon	1s 2 2s 2 2p 6
III	11	Na	natrij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
	12	mg	magnezij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
	13	Al	aluminij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
	14	Si	silicij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
	15	P	fosfor	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
	16	S	sumpor	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
	17	Cl	klor	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
	18	Ar	argon	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
IV	19	K	kalij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
	20	ca	kalcija	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
	21	sc	skandij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1
	22	Ti	titanijum	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2
	23	V	vanadij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3
	24	Kr	krom	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 s na d podnivo
	25	Mn	mangan	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5
	26	Fe	željezo	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6
	27	co	kobalt	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7
	28	Ni	nikla	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8
	29	Cu	bakar	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 s na d podnivo
	30	Zn	cinkov	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
	31	Ga	galij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 1
	32	Ge	germanij	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2
	33	Kao	arsen	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3
	34	Se	selen	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4
	35	Br	brom	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5
	36	kr	kripton	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Kao što je već spomenuto, u svom osnovnom stanju, elektroni u atomskim orbitalama su raspoređeni prema principu najmanje energije. Ipak, u prisutnosti praznih p-orbitala u osnovnom stanju atoma, često, kada mu se prenese višak energije, atom može biti prebačen u takozvano pobuđeno stanje. Tako, na primjer, atom bora u svom osnovnom stanju ima elektronsku konfiguraciju i energetski dijagram sljedećeg oblika:

5 B = 1s 2 2s 2 2p 1

I u pobuđenom stanju (*), t.j. kada se atomu bora da energija, njegova elektronska konfiguracija i energetski dijagram će izgledati ovako:

5 B* = 1s 2 2s 1 2p 2

Ovisno o tome koja je podrazina u atomu posljednja ispunjena, kemijski elementi se dijele na s, p, d ili f.

Nalaženje s, p, d i f-elemenata u tablici D.I. Mendeljejev:

s-elementi imaju posljednju s-podrazinu koju treba ispuniti. Ovi elementi uključuju elemente glavnih (lijevo u ćeliji tablice) podskupina skupina I i II.
Za p-elemente, p-podrazina je popunjena. P-elementi obuhvaćaju posljednjih šest elemenata svakog razdoblja, osim prvog i sedmog, kao i elemente glavnih podskupina III-VIII skupine.
d-elementi se nalaze između s- i p-elemenata u velikim periodima.
F-elementi se nazivaju lantanidi i aktinidi. Na dno tablice postavlja ih D.I. Mendeljejev.

Lekcija je posvećena formiranju ideja o složenoj strukturi atoma. Razmatra se stanje elektrona u atomu, uvode se pojmovi "atomska orbitala i elektronski oblak", oblici orbitala (s--, p-, d-orbitale). Također se razmatraju aspekti kao što su maksimalni broj elektrona na energetskim razinama i podrazinama, raspodjela elektrona po energetskim razinama i podrazinama u atomima elemenata prva četiri razdoblja, valentni elektroni s-, p- i d-elemenata. Dat je grafički dijagram strukture elektroničkih slojeva atoma (elektronsko-grafička formula).

Tema: Struktura atoma. Periodični zakon D.I. Mendeljejev

Lekcija: Struktura atoma

Prevedeno s grčkog, riječ " atom" znači "nedjeljiv". Međutim, otkriveni su fenomeni koji pokazuju mogućnost njegove podjele. To su emisija rendgenskih zraka, emisija katodnih zraka, fenomen fotoelektričnog efekta, fenomen radioaktivnosti. Elektroni, protoni i neutroni su čestice koje čine atom. Zovu se subatomske čestice.

Tab. jedan

Osim protona, jezgra većine atoma sadrži neutroni koje ne nose nikakvu naknadu. Kao što se može vidjeti iz tablice. 1, masa neutrona se praktički ne razlikuje od mase protona. Protoni i neutroni čine jezgru atoma i nazivaju se nukleoni (nukleus - jezgra). Njihovi naboji i mase u jedinicama atomske mase (a.m.u.) prikazani su u tablici 1. Prilikom izračunavanja mase atoma, masa elektrona se može zanemariti.

Masa atoma ( maseni broj) jednak je zbroju masa protona i neutrona koji čine njegovu jezgru. Maseni broj se označava slovom ALI. Iz naziva ove količine može se vidjeti da je usko povezana s atomskom masom elementa zaokruženom na cijeli broj. A=Z+N

Ovdje A- maseni broj atoma (zbroj protona i neutrona), Z- nuklearni naboj (broj protona u jezgri), N je broj neutrona u jezgri. Prema doktrini izotopa, konceptu "kemijskog elementa" može se dati sljedeća definicija:

kemijski element Skupina atoma s istim nuklearnim nabojem naziva se.

Neki elementi postoje kao višestruki izotopi. "Izotopi" znači "zauzimaju isto mjesto". Izotopi imaju isti broj protona, ali se razlikuju po masi, tj. broju neutrona u jezgri (broj N). Budući da neutroni imaju mali ili nikakav utjecaj na kemijska svojstva elemenata, svi izotopi istog elementa kemijski se ne razlikuju.

Izotopi se nazivaju varijeteti atoma istog kemijskog elementa s istim nuklearnim nabojem (tj. s istim brojem protona), ali s različitim brojem neutrona u jezgri.

Izotopi se međusobno razlikuju samo po masenom broju. To je označeno ili superskriptom u desnom kutu, ili u retku: 12 C ili C-12 . Ako element sadrži nekoliko prirodnih izotopa, tada u periodnom sustavu D.I. Mendeljejev ukazuje na njegovu prosječnu atomsku masu, uzimajući u obzir rasprostranjenost. Na primjer, klor sadrži 2 prirodna izotopa 35 Cl i 37 Cl, čiji je sadržaj 75%, odnosno 25%. Dakle, atomska masa klora bit će jednaka:

ALIr(Cl)=0,75 . 35+0,25 . 37=35,5

Za umjetno sintetizirane teške atome, jedna vrijednost atomske mase navedena je u uglastim zagradama. Ovo je atomska masa najstabilnijeg izotopa tog elementa.

Osnovni modeli strukture atoma

Povijesno gledano, Thomsonov model atoma bio je prvi 1897. godine.

Riža. 1. Model strukture atoma J. Thomsona

Engleski fizičar J. J. Thomson sugerirao je da se atomi sastoje od pozitivno nabijene sfere u kojoj su isprepleteni elektroni (slika 1). Ovaj model se slikovito naziva "puding od šljiva", lepinja sa grožđicama (gdje su "grožđice" elektroni), ili "lubenica" sa "sjemenkama" - elektronima. Međutim, ovaj model je napušten jer su dobiveni eksperimentalni podaci koji su mu bili u suprotnosti.

Riža. 2. Model strukture atoma E. Rutherforda

Godine 1910. engleski fizičar Ernst Rutherford je sa svojim učenicima Geigerom i Marsdenom proveo eksperiment koji je dao nevjerojatne rezultate koji su bili neobjašnjivi sa stajališta Thomsonovog modela. Ernst Rutherford je iskustvom dokazao da se u središtu atoma nalazi pozitivno nabijena jezgra (slika 2), oko koje se, poput planeta oko Sunca, vrte elektroni. Atom je kao cjelina električno neutralan, a elektroni se drže u atomu zbog sila elektrostatičke privlačnosti (Coulombove sile). Ovaj model je imao mnogo kontradikcija i, što je najvažnije, nije objasnio zašto elektroni ne padaju na jezgru, kao ni mogućnost apsorpcije i emisije energije od nje.

Danski fizičar N. Bohr je 1913. godine, uzevši Rutherfordov model atoma kao osnovu, predložio model atoma u kojem se čestice elektrona okreću oko atomske jezgre na isti način kao što se planeti okreću oko Sunca.

Riža. 3. Planetarni model N. Bohra

Bohr je sugerirao da elektroni u atomu mogu postojati stabilno samo u orbitama na strogo određenim udaljenostima od jezgre. Ove orbite je nazvao stacionarnim. Elektron ne može postojati izvan stacionarnih orbita. Zašto je to tako, Bohr tada nije mogao objasniti. Ali pokazao je da takav model (slika 3) omogućuje objašnjenje mnogih eksperimentalnih činjenica.

Trenutno se koristi za opisivanje strukture atoma kvantna mehanika. Ovo je znanost čiji je glavni aspekt da elektron ima svojstva čestice i vala u isto vrijeme, tj. dualnost val-čestica. Prema kvantnoj mehanici, područje prostora u kojem je vjerojatnost pronalaska elektrona najveća naziva seorbitalni. Što je elektron udaljeniji od jezgre, to je manja njegova energija interakcije s jezgrom. Nastaju elektroni bliskih energija energetska razina. Broj energetskih razina jednaki broj razdoblja, u kojem se ovaj element nalazi u tablici D.I. Mendeljejev. Postoje različiti oblici atomskih orbitala. (slika 4). D-orbitala i f-orbitala imaju složeniji oblik.

Riža. 4. Oblici atomskih orbitala

U elektronskoj ljusci bilo kojeg atoma ima točno onoliko elektrona koliko ima protona u njegovoj jezgri, tako da je atom kao cjelina električno neutralan. Elektroni u atomu su raspoređeni tako da je njihova energija minimalna. Što je elektron udaljeniji od jezgre, to je više orbitala i složenijeg su oblika. Svaka razina i podrazina mogu sadržavati samo određeni broj elektrona. Podrazine se pak sastoje od orbitale.

Na prvoj energetskoj razini, najbližoj jezgri, može postojati jedna sferna orbitala ( 1 s). Na drugoj energetskoj razini - sferna orbitala, velike veličine i tri p-orbitale: 2 s2 ppp. Na trećoj razini: 3 s3 ppp3 dddd.

Osim kretanja oko jezgre, elektroni imaju i kretanje, koje se može predstaviti kao njihovo kretanje oko vlastite osi. Ova rotacija se zove vrtjeti ( u traci s engleskog. "vreteno"). Samo dva elektrona sa suprotnim (antiparalelnim) spinovima mogu biti u jednoj orbitali.

Maksimum broj elektrona po energetska razina određuje se formulom N=2 n 2.

Gdje je n glavni kvantni broj (broj razine energije). Vidi tablicu. 2

Tab. 2

Ovisno o tome na kojoj se orbitali nalazi zadnji elektron, razlikuju se s-, str-, d-elementi. Elementi glavnih podskupina pripadaju s-, str-elementi. U bočnim podskupinama su d-elementi

Grafički dijagram strukture elektroničkih slojeva atoma (elektronička grafička formula).

Za opisivanje rasporeda elektrona u atomskim orbitalama koristi se elektronska konfiguracija. Da bismo to napisali u retku, orbitale su zapisane u legendi ( s--, str-, d-,f-orbitale), a ispred njih su brojevi koji označavaju broj razine energije. Što je broj veći, to je elektron dalje od jezgre. Velikim slovima, iznad oznake orbitale, ispisuje se broj elektrona u ovoj orbitali (slika 5.).

Riža. 5

Grafički se raspodjela elektrona u atomskim orbitalama može prikazati kao stanice. Svaka stanica odgovara jednoj orbitali. Postojat će tri takve stanice za p-orbitalu, pet za d-orbitalu i sedam za f-orbitalu. Jedna stanica može sadržavati 1 ili 2 elektrona. Prema Gundovo pravilo, elektroni su raspoređeni u orbitale iste energije (npr. u tri p-orbitale), prva po jedna, a tek kada u svakoj takvoj orbitali već postoji jedan elektron, počinje punjenje tih orbitala drugim elektronima. Takvi elektroni se nazivaju uparen. To se objašnjava činjenicom da se u susjednim stanicama elektroni manje odbijaju, kao slično nabijene čestice.

Vidi sl. 6 za atom 7 N.

Riža. 6

Elektronska konfiguracija atoma skadija

21 sc: 1 s 2 2 s 2 2 str 6 3 s 2 3 str 6 4 s 2 3 d 1

Elektroni na vanjskoj energetskoj razini nazivaju se valentnim elektronima. 21 sc odnosi se na d-elementi.

Sažimanje lekcije

Na satu se razmatrala struktura atoma, stanje elektrona u atomu, uveden je pojam "atomska orbitala i elektronski oblak". Učenici su naučili kakav je oblik orbitala ( s-, str-, d-orbitale), koliki je maksimalni broj elektrona na energetskim razinama i podrazinama, raspodjela elektrona po energetskim razinama, što je s-, str- i d-elementi. Dat je grafički dijagram strukture elektroničkih slojeva atoma (elektronsko-grafička formula).

Bibliografija

1. Rudzitis G.E. Kemija. Osnove opće kemije. 11. razred: udžbenik za obrazovne ustanove: osnovna razina / G.E. Rudžitis, F.G. Feldman. - 14. izd. - M.: Obrazovanje, 2012.

2. Popel P.P. Kemija: 8. razred: udžbenik za općeobrazovne ustanove / P.P. Popel, L.S. Krivlya. - K .: Informacijski centar "Akademija", 2008. - 240 str.: ilustr.

3. A.V. Manuilov, V.I. Rodionov. Osnove kemije. Internet tutorial.

Domaća zadaća

1. Broj 5-7 (str. 22) Rudzitis G.E. Kemija. Osnove opće kemije. 11. razred: udžbenik za obrazovne ustanove: osnovna razina / G.E. Rudžitis, F.G. Feldman. - 14. izd. - M.: Obrazovanje, 2012.

2. Napišite elektronske formule za sljedeće elemente: 6 C, 12 Mg, 16 S, 21 Sc.

3. Elementi imaju sljedeće elektronske formule: a) 1s 2 2s 2 2p 4 .b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 . Koji su to elementi?

Sastav atoma.

Atom se sastoji od atomska jezgra i elektronska ljuska.

Jezgra atoma se sastoji od protona ( p+) i neutroni ( n 0). Većina atoma vodika ima jednu protonsku jezgru.

Broj protona N(p+) jednak je nuklearnom naboju ( Z) i redni broj elementa u prirodnom nizu elemenata (i u periodnom sustavu elemenata).

N(str +) = Z

Zbroj broja neutrona N(n 0), označeno jednostavno slovom N, i broj protona Z pozvao maseni broj i označen je slovom ALI.

A = Z + N

Elektronska ljuska atoma sastoji se od elektrona koji se kreću oko jezgre ( e -).

Broj elektrona N(e-) u elektronskoj ljusci neutralnog atoma jednak je broju protona Z u svojoj srži.

Masa protona približno je jednaka masi neutrona i 1840 puta masi elektrona, pa je masa atoma praktički jednaka masi jezgre.

Oblik atoma je sferičan. Polumjer jezgre je oko 100 000 puta manji od polumjera atoma.

Kemijski element- vrsta atoma (skup atoma) s istim nuklearnim nabojem (s istim brojem protona u jezgri).

Izotop- skup atoma jednog elementa s istim brojem neutrona u jezgri (ili vrsta atoma s istim brojem protona i istim brojem neutrona u jezgri).

Različiti se izotopi međusobno razlikuju po broju neutrona u jezgri svojih atoma.

Oznaka jednog atoma ili izotopa: (E - simbol elementa), na primjer: .

Struktura elektronske ljuske atoma

atomska orbitala je stanje elektrona u atomu. Orbitalni simbol - . Svaka orbitala odgovara oblaku elektrona.

Orbitale stvarnih atoma u osnovnom (nepobuđenom) stanju su četiri vrste: s, str, d i f.

elektronički oblak- dio prostora u kojem se elektron može naći s vjerojatnošću od 90 (ili više) posto.

Bilješka: ponekad se pojmovi "atomska orbitala" i "oblak elektrona" ne razlikuju, nazivajući ih oba "atomska orbitala".

Elektronska ljuska atoma je slojevita. Elektronički sloj koju čine oblaci elektrona iste veličine. Orbitale jednoslojnog oblika elektronička ("energetska") razina, njihove su energije jednake za atom vodika, ali različite za druge atome.

Orbitale iste razine grupirane su u elektronički (energetski) podrazine:
s- podrazina (sastoji se od jedne s-orbitale), simbol - .
str podrazina (sastoji se od tri str
d podrazina (sastoji se od pet d-orbitale), simbol - .
f podrazina (sastoji se od sedam f-orbitale), simbol - .

Energije orbitala iste podrazine su iste.

Prilikom označavanja podrazina, simbolu podrazine dodaje se broj sloja (elektroničke razine), na primjer: 2 s, 3str, 5d sredstva s- podrazina druge razine, str- podrazina treće razine, d- podrazina pete razine.

Ukupan broj podrazina u jednoj razini jednak je broju razine n. Ukupan broj orbitala u jednoj razini je n 2. Sukladno tome, ukupan broj oblaka u jednom sloju je također n 2 .

Oznake: - slobodna orbitala (bez elektrona), - orbitala s nesparenim elektronom, - orbitala s elektronskim parom (s dva elektrona).

Redoslijed kojim elektroni ispunjavaju orbitale atoma određen je s tri zakona prirode (formulacije su dane na pojednostavljen način):

1. Načelo najmanje energije – elektroni ispunjavaju orbitale redoslijedom povećanja energije orbitala.

2. Paulijev princip – u jednoj orbitali ne može biti više od dva elektrona.

3. Hundovo pravilo – unutar podrazine elektroni prvo ispunjavaju slobodne orbitale (jednu po jednu), a tek nakon toga formiraju elektronske parove.

Ukupan broj elektrona na elektronskoj razini (ili u elektroničkom sloju) je 2 n 2 .

Distribucija podrazina po energiji izražava se sljedeće (redom povećanja energije):

1s, 2s, 2str, 3s, 3str, 4s, 3d, 4str, 5s, 4d, 5str, 6s, 4f, 5d, 6str, 7s, 5f, 6d, 7str ...

Vizualno, ovaj slijed je izražen energetskim dijagramom:

Raspodjela elektrona atoma po razinama, podrazinama i orbitalama (elektronička konfiguracija atoma) može se prikazati kao elektronička formula, energetski dijagram ili, jednostavnije, kao dijagram elektroničkih slojeva ("elektronički dijagram") .

Primjeri elektronske strukture atoma:

valentni elektroni- elektroni atoma koji mogu sudjelovati u stvaranju kemijskih veza. Za bilo koji atom, to su svi vanjski elektroni plus oni pred-vanjski elektroni čija je energija veća od one vanjskih. Na primjer: Ca atom ima 4 vanjska elektrona s 2, oni su također valentni; atom Fe ima vanjske elektrone - 4 s 2 ali on ima 3 d 6, stoga atom željeza ima 8 valentnih elektrona. Valentna elektronska formula atoma kalcija je 4 s 2, a atomi željeza - 4 s 2 3d 6 .

Periodični sustav kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva
(prirodni sustav kemijskih elemenata)

Periodični zakon kemijskih elemenata(moderna formulacija): svojstva kemijskih elemenata, kao i jednostavnih i složenih tvari koje oni formiraju, u periodičnoj su ovisnosti o vrijednosti naboja iz atomskih jezgri.

Periodični sustav- grafički izraz periodnog zakona.

Prirodni raspon kemijskih elemenata- broj kemijskih elemenata, raspoređenih prema porastu broja protona u jezgri njihovih atoma, ili, što je isto, prema porastu naboja jezgri tih atoma. Serijski broj elementa u ovoj seriji jednak je broju protona u jezgri bilo kojeg atoma tog elementa.

Tablica kemijskih elemenata konstruirana je "rezanjem" prirodnog niza kemijskih elemenata razdoblja(horizontalni redovi tablice) i grupiranja (okomiti stupci tablice) elemenata sa sličnom elektronskom strukturom atoma.

Ovisno o tome kako su elementi kombinirani u grupe, tablica može biti dugo razdoblje(elementi s istim brojem i vrstom valentnih elektrona skupljaju se u skupine) i kratkoročno(elementi s istim brojem valentnih elektrona skupljaju se u skupine).

Skupine tablice kratkog razdoblja podijeljene su u podskupine ( glavni i nuspojave), koji se podudara sa grupama dugoperiodične tablice.

Svi atomi elemenata istog perioda imaju isti broj elektronskih slojeva, jednak broju perioda.

Broj elemenata u razdobljima: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Većina elemenata osmog razdoblja dobivena je umjetno, posljednji elementi ovog razdoblja još nisu sintetizirani. Sva razdoblja osim prve počinju elementom koji tvori alkalni metal (Li, Na, K, itd.) i završava elementom koji tvori plemeniti plin (He, Ne, Ar, Kr, itd.).

U tablici kratkog razdoblja - osam skupina, od kojih je svaka podijeljena u dvije podskupine (glavnu i sekundarnu), u tablici dugog razdoblja - šesnaest skupina, koje su numerirane rimskim brojevima slovima A ili B, na primjer: IA, IIIB, VIA, VIIB. Grupa IA tablice dugog razdoblja odgovara glavnoj podskupini prve skupine tablice kratkog razdoblja; skupina VIIB - sekundarna podskupina sedme skupine: ostali - slično.

Karakteristike kemijskih elemenata prirodno se mijenjaju u skupinama i razdobljima.

U razdobljima (s povećanjem serijskog broja)

nuklearni naboj se povećava
povećava se broj vanjskih elektrona,
polumjer atoma se smanjuje,
povećava se snaga veze elektrona s jezgrom (energija ionizacije),
povećava se elektronegativnost.
poboljšana su oksidacijska svojstva jednostavnih tvari ("nemetaličnost"),
redukujuća svojstva jednostavnih tvari ("metaličnost") slabe,
slabi osnovni karakter hidroksida i odgovarajućih oksida,
povećava se kiseli karakter hidroksida i odgovarajućih oksida.

U grupama (s povećanjem serijskog broja)

nuklearni naboj se povećava
radijus atoma se povećava (samo u A-skupinama),
smanjuje se snaga veze između elektrona i jezgre (energija ionizacije; samo u A-skupinama),
elektronegativnost se smanjuje (samo u A-skupinama),
oslabiti oksidacijska svojstva jednostavnih tvari ("nemetaličnost"; samo u A-skupinama),
poboljšana su redukcijska svojstva jednostavnih tvari ("metaličnost"; samo u A-skupinama),
povećava se osnovni karakter hidroksida i odgovarajućih oksida (samo u A-skupinama),
kisela priroda hidroksida i odgovarajućih oksida slabi (samo u A-skupinama),
smanjuje se stabilnost vodikovih spojeva (povećava se njihova redukcijska aktivnost; samo u A-skupinama).

Zadaci i testovi na temu "Tema 9. "Struktura atoma. Periodični zakon i periodični sustav kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva (PSCE)"."

Periodični zakon - Periodični zakon i struktura atoma 8.–9. razred
Trebao bi znati: zakone punjenja orbitala elektronima (načelo najmanje energije, Paulijev princip, Hundovo pravilo), strukturu periodnog sustava elemenata.
Trebali biste biti sposobni: odrediti sastav atoma prema položaju elementa u periodnom sustavu i, obrnuto, pronaći element u periodnom sustavu, znajući njegov sastav; prikazati dijagram strukture, elektroničku konfiguraciju atoma, iona i, obrnuto, odrediti položaj kemijskog elementa u PSCE iz dijagrama i elektronske konfiguracije; karakterizirati element i tvari koje tvori prema njegovom položaju u PSCE; odrediti promjene polumjera atoma, svojstva kemijskih elemenata i tvari koje tvore unutar jednog razdoblja i jedne glavne podskupine periodnog sustava.
Primjer 1 Odredite broj orbitala u trećoj elektronskoj razini. Koje su to orbitale?
Za određivanje broja orbitala koristimo formulu N orbitale = n 2, gdje n- broj razine. N orbitale = 3 2 = 9. Jedan 3 s-, tri 3 str- i pet 3 d-orbitale.
Primjer 2 Odredi atom čiji element ima elektronsku formulu 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 1 .
Da biste utvrdili o kojem se elementu radi, morate saznati njegov serijski broj, koji je jednak ukupnom broju elektrona u atomu. U ovom slučaju: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Ovo je aluminij.
Nakon što se uvjerite da ste naučili sve što vam je potrebno, nastavite sa zadacima. Želimo vam uspjeh.

Preporučena literatura:
- O. S. Gabrielyan i dr. Kemija, 11. razred. M., Drfa, 2002.;
- G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Kemija 11 stanica. M., Prosvjeta, 2001.