Structura atomului, legătura chimică, valența și structura moleculelor. Structura atomilor elementelor chimice

Filme documentare educaționale. Seria „Fizica”.

Atom (din grecescul atomos - indivizibil) - o particulă cu un singur nucleu, indivizibilă din punct de vedere chimic element chimic, purtătorul proprietăților materiei. Substanțele sunt formate din atomi. Atomul însuși este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv și un nor de electroni încărcat negativ. În general, atomul este neutru din punct de vedere electric. Mărimea unui atom este complet determinată de mărimea norului său de electroni, deoarece dimensiunea nucleului este neglijabilă în comparație cu dimensiunea norului de electroni. Nucleul este format din Z protoni încărcați pozitiv (sarcina protonului corespunde cu +1 în unități convenționale) și N neutroni care nu poartă o sarcină (protonii și neutronii se numesc nucleoni). Astfel, sarcina nucleului este determinată doar de numărul de protoni și este egală cu numărul de serie al elementului din tabelul periodic. Sarcina pozitivă a nucleului este compensată de electroni încărcați negativ (sarcina de electroni -1 în unități arbitrare), care formează un nor de electroni. Numărul de electroni este egal cu numărul de protoni. Masele de protoni și neutroni sunt egale (1 și, respectiv, 1 amu).

Masa unui atom este determinată de masa nucleului său, deoarece masa unui electron este de aproximativ 1850 de ori mai mică decât masa unui proton și a unui neutron și este rareori luată în considerare în calcule. Numărul de neutroni poate fi găsit prin diferența dintre masa unui atom și numărul de protoni (N=A-Z). Tipul de atomi ai oricărui element chimic cu un nucleu format din strict un anumit număr protonii (Z) și neutronii (N) se numește nuclid.

Înainte de a studia proprietățile unui electron și regulile de formare a nivelurilor electronice, este necesar să se abordeze istoria formării ideilor despre structura unui atom. Nu vom lua în considerare întreaga istorie a formării structurii atomice, ci ne vom opri doar asupra celor mai relevante și mai „corecte” idei care pot arăta cel mai clar modul în care electronii sunt localizați în atom. Prezența atomilor ca constituenți elementari ai materiei a fost sugerată pentru prima dată de filozofii greci antici. După aceea, istoria structurii atomului a trecut printr-o cale dificilă și idei diferite, cum ar fi indivizibilitatea atomului, modelul Thomson al atomului și altele. Modelul atomului propus de Ernest Rutherford în 1911 s-a dovedit a fi cel mai apropiat. El a comparat atomul cu sistem solar, unde nucleul unui atom a acționat ca soare, iar electronii s-au mișcat în jurul lui ca niște planete. Plasarea electronilor pe orbite staționare a fost un pas foarte important în înțelegerea structurii atomului. Totuși, așa model planetar structura atomului era în conflict cu mecanica clasică. Faptul este că atunci când un electron se mișca pe orbită, trebuia să piardă energia potențială și în cele din urmă „cădea” pe nucleu și atomul trebuia să înceteze să mai existe. Un astfel de paradox a fost eliminat prin introducerea de postulate de către Niels Bohr. Conform acestor postulate, electronul s-a deplasat pe orbite staționare în jurul nucleului și în condiții normale nu a absorbit și nu a emis energie. Postulatele arată că legile mecanicii clasice nu sunt potrivite pentru a descrie atomul. Acest model al atomului se numește modelul Bohr-Rutherford. continuare structura planetară atomul este modelul mecanic cuantic al atomului, conform căruia vom considera electronul.

Electronul este o cvasi-particulă care arată dualismul undelor corpusculare. Este atât o particulă (corpuscul) cât și o undă în același timp. Proprietățile unei particule includ masa unui electron și sarcina acestuia, iar proprietățile undei - capacitatea de difracție și interferență. Relația dintre undă și proprietățile corpusculare ale unui electron este reflectată în ecuația de Broglie.

(Note de curs)

Structura atomului. Introducere.

Obiectul de studiu în chimie îl reprezintă elementele chimice și compușii acestora. element chimic Se numește un grup de atomi cu aceeași sarcină pozitivă. Atom este cea mai mică particulă a unui element chimic care o reține Proprietăți chimice. Conectându-se între ei, atomii unuia sau ai diferitelor elemente formează particule mai complexe - molecule. O colecție de atomi sau molecule formează substanțe chimice. Fiecare substanță chimică individuală este caracterizată de un set de proprietăți fizice individuale, cum ar fi punctele de fierbere și de topire, densitatea, conductivitatea electrică și termică etc.

1. Structura atomului și sistemul periodic de elemente

DI. Mendeleev.

Cunoașterea și înțelegerea tiparelor de ordine de umplere Sistem periodic elementele D.I. Mendeleev ne permite să înțelegem următoarele:

1. esența fizică a existenței în natură a anumitor elemente,

2. natura valenței chimice a elementului,

3. capacitatea și „ușurința” unui element de a da sau primi electroni atunci când interacționează cu un alt element,

4. natura legăturilor chimice care se pot forma element dat la interacțiunea cu alte elemente, structura spațială a moleculelor simple și complexe etc., etc.

Structura atomului.

Un atom este un microsistem complex de particule elementare aflate în mișcare și care interacționează între ele.

La sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, s-a constatat că atomii sunt formați din particule mai mici: neutroni, protoni și electroni.Ultimele două particule sunt particule încărcate, protonul poartă o sarcină pozitivă, electronul este negativ. Deoarece atomii unui element în starea fundamentală sunt neutri din punct de vedere electric, aceasta înseamnă că numărul de protoni dintr-un atom al oricărui element este egal cu numărul de electroni. Masa atomilor este determinată de suma maselor de protoni și neutroni, al căror număr este egal cu diferența dintre masa atomilor și numărul său de serie în sistemul periodic al D.I. Mendeleev.

În 1926, Schrodinger a propus să descrie mișcarea microparticulelor în atomul unui element folosind ecuația de undă pe care a derivat-o. Când se rezolvă ecuația de undă Schrödinger pentru atomul de hidrogen, apar trei numere cuantice întregi: n, ℓ Și m ℓ , care caracterizează starea unui electron în spațiul tridimensional din câmpul central al nucleului. numere cuantice n, ℓ Și m ℓ iau valori întregi. Funcția de undă definită de trei numere cuantice n, ℓ Și m ℓ şi obţinută în urma rezolvării ecuaţiei Schrödinger se numeşte orbital. Un orbital este o regiune a spațiului în care este cel mai probabil să se găsească un electron. aparținând unui atom al unui element chimic. Astfel, soluția ecuației Schrödinger pentru atomul de hidrogen duce la apariția a trei numere cuantice, sens fizic adică ele caracterizează cele trei tipuri diferite de orbitali pe care le poate avea un atom. Să aruncăm o privire mai atentă asupra fiecărui număr cuantic.

Numărul cuantic principal n poate lua orice valori întregi pozitive: n = 1,2,3,4,5,6,7... Caracterizează energia nivelului electronic și dimensiunea „norului” electronic. Este caracteristic că numărul numărului cuantic principal coincide cu numărul perioadei în care se află elementul dat.

Număr cuantic azimutal sau orbitalℓ poate lua valori întregi de la ℓ = 0….până la n – 1 și determină momentul mișcării electronilor, adică formă orbitală. Pentru diferite valori numerice ale ℓ, se utilizează următoarea notație: ℓ = 0, 1, 2, 3 și sunt notate prin simboluri s, p, d, f, respectiv pentru ℓ = 0, 1, 2 și 3. În tabelul periodic al elementelor nu există elemente cu număr de spin ℓ = 4.

Număr cuantic magneticm ℓ caracterizează aranjarea spațială a orbitalilor electronilor și, în consecință, proprietățile electromagnetice ale electronului. Poate lua valori de la - ℓ la + ℓ , inclusiv zero.

De forma sau, mai precis, proprietățile de simetrie ale orbitalilor atomici depind numere cuantice ℓ Și m ℓ . „nor electronic”, corespunzător s- orbitalii are, are forma unei bile (în același timp ℓ = 0).

Fig.1. orbital 1s

Orbitalii definiți prin numere cuantice ℓ = 1 și m ℓ = -1, 0 și +1 se numesc p-orbitali. Deoarece m ℓ are trei valori diferite, atunci atomul are trei p-orbitali echivalenti energetic (numărul cuantic principal pentru ei este același și poate avea valoarea n = 2,3,4,5,6 sau 7). Orbitalii p au simetrie axială și au forma unor opturi tridimensionale, orientați de-a lungul axelor x, y și z într-un câmp extern (Fig. 1.2). De aici și originea simbolurilor p x , p y și p z .

Fig.2. p x , p y și p z -orbitali

În plus, există orbitali atomici d- și f, pentru primul ℓ = 2 și m ℓ = -2, -1, 0, +1 și +2, adică. cinci AO, pentru al doilea ℓ = 3 și m ℓ = -3, -2, -1, 0, +1, +2 și +3, i.e. 7 AO.

a patra cuantă m s numit număr cuantic de spin, a fost introdus pentru a explica unele efecte subtile în spectrul atomului de hidrogen de către Goudsmit și Uhlenbeck în 1925. Spinul unui electron este momentul unghiular al unei particule elementare încărcate a unui electron, a cărei orientare este cuantificată, adică limitată strict la anumite unghiuri. Această orientare este determinată de valoarea numărului cuantic magnetic de spin (s), care este pentru un electron ½ , deci, pentru un electron, conform regulilor de cuantizare m s = ± ½. În acest sens, la setul de trei numere cuantice, trebuie adăugat numărul cuantic m s . Subliniem încă o dată că patru numere cuantice determină ordinea în care este construit tabelul periodic al elementelor lui Mendeleev și explicăm de ce sunt doar două elemente în prima perioadă, opt în a doua și a treia, 18 în a patra și așa mai departe. , pentru a explica structura multielectronului atomilor, ordinea în care nivelurile electronice sunt umplute pe măsură ce sarcina pozitivă a unui atom crește, nu este suficient să avem o idee despre cele patru numere cuantice care „guvernează” comportamentul electronilor. atunci când umpleți orbitalii electronici, dar trebuie să știți mai multe reguli simple, și anume, Principiul lui Pauli, regula lui Gund și regulile lui Klechkovsky.

Conform principiului Pauli în aceeași stare cuantică, caracterizată prin anumite valori a patru numere cuantice, nu poate exista mai mult de un electron. Aceasta înseamnă că un electron poate fi, în principiu, plasat în orice orbital atomic. Doi electroni pot fi în același orbital atomic numai dacă au numere cuantice de spin diferite.

Când umpleți trei p-AO-uri, cinci d-AO-uri și șapte f-AO-uri cu electroni, ar trebui să vă ghidați nu numai de principiul Pauli, ci și de regula Hund: Umplerea orbitalilor unui subshell în starea fundamentală are loc cu electroni cu aceiași spini.

La umplerea subcociilor (p, d, f) valoarea absolută a sumei rotirilor trebuie să fie maximă.

regula lui Klechkovsky. Conform regulii Klechkovsky, la umplered Și forbital de electroni trebuie respectatprincipiul energiei minime. Conform acestui principiu, electronii în starea fundamentală umplu orbitele cu niveluri minime de energie. Energia de subnivel este determinată de suma numerelor cuanticen + ℓ = E .

Prima regulă a lui Klechkovsky: mai întâi umple acele subniveluri pentru caren + ℓ = E minim.

A doua regulă a lui Klechkovsky: în caz de egalitaten + ℓ pentru mai multe subniveluri, subnivelul pentru caren minim .

În prezent, sunt cunoscute 109 elemente.

2. Energia de ionizare, afinitatea electronică și electronegativitatea.

Cele mai importante caracteristici ale configurației electronice a unui atom sunt energia de ionizare (EI) sau potențialul de ionizare (IP) și afinitatea electronică (SE) a atomului. Energia de ionizare este modificarea energiei în procesul de desprindere a unui electron de un atom liber la 0 K: A = + + ē . Dependența energiei de ionizare de numărul atomic Z al elementului, dimensiunea razei atomice are un caracter periodic pronunțat.

Afinitatea electronică (SE) este modificarea energiei care însoțește adăugarea unui electron la un atom izolat cu formarea unui ion negativ la 0 K: A + ē = A - (atomul și ionul sunt în starea lor fundamentală).În acest caz, electronul ocupă cel mai jos orbital atomic liber (LUAO) dacă VZAO este ocupat de doi electroni. SE depinde foarte mult de configurația lor electronică orbitală.

Modificările EI și SE se corelează cu modificările multor proprietăți ale elementelor și compușilor acestora, care este folosit pentru a prezice aceste proprietăți din valorile EI și SE. Halogenii au cea mai mare afinitate electronică absolută. În fiecare grupă a tabelului periodic al elementelor, potențialul de ionizare sau EI scade odată cu creșterea numărului de elemente, ceea ce este asociat cu o creștere a razei atomice și cu o creștere a numărului de straturi de electroni și care se corelează bine cu o creștere a puterea de reducere a elementului.

Tabelul 1 din Tabelul Periodic al Elementelor oferă valorile EI și SE în eV/atom. Rețineți că valori exacte SE sunt cunoscute doar pentru câțiva atomi, valorile lor sunt subliniate în tabelul 1.

tabelul 1

Prima energie de ionizare (EI), afinitatea electronică (SE) și electronegativitatea χ) a atomilor din sistemul periodic.

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

DESPREs

χ - electronegativitatea Pauling

r- raza atomică, (din „Cursele de laborator și seminarii de chimie generală și anorganică”, N.S. Akhmetov, M.K. Azizova, L.I. Badygina)

Chimicalele sunt lucrurile care alcătuiesc lumea din jurul nostru.

Proprietățile fiecărei substanțe chimice sunt împărțite în două tipuri: acestea sunt chimice, care caracterizează capacitatea sa de a forma alte substanțe, și fizice, care sunt observate în mod obiectiv și pot fi considerate izolat de transformările chimice. Deci, de exemplu, proprietățile fizice ale unei substanțe sunt starea ei de agregare (solidă, lichidă sau gazoasă), conductivitatea termică, capacitatea termică, solubilitatea în diverse medii (apă, alcool etc.), densitatea, culoarea, gustul etc. .

Transformări ale unora substanțe chimiceîn alte substanţe se numesc fenomene chimice sau reacţii chimice. De remarcat că există și fenomene fizice, care, evident, sunt însoțite de o modificare a unor proprietăți fizice substanțe fără a fi transformate în alte substanțe. Fenomenele fizice, de exemplu, includ topirea gheții, înghețarea sau evaporarea apei etc.

Faptul că în cursul oricărui proces are loc un fenomen chimic se poate concluziona prin observare caracteristici reacții chimice cum ar fi schimbarea culorii, precipitațiile, degajarea de gaze, degajarea căldurii și/sau a luminii.

Deci, de exemplu, o concluzie despre cursul reacțiilor chimice poate fi făcută observând:

Formarea sedimentului la fierberea apei, numită scară în viața de zi cu zi;

Eliberarea de căldură și lumină în timpul arderii unui foc;

Schimbați culoarea feliei măr proaspătîn direct;

Formarea de bule de gaz în timpul fermentației aluatului etc.

Cele mai mici particule de materie, care în procesul reacțiilor chimice practic nu suferă modificări, ci doar într-un mod nou sunt conectate între ele, se numesc atomi.

Însuși ideea existenței unor astfel de unități de materie a apărut în Grecia anticăîn mintea filozofilor antici, ceea ce explică de fapt originea termenului „atom”, deoarece „atomos” tradus literal din greacă înseamnă „indivizibil”.

Cu toate acestea, contrar ideii filozofii greci antici, atomii nu sunt minimul absolut al materiei, adică. ele însele au o structură complexă.

Fiecare atom este format din așa-numitele particule subatomice - protoni, neutroni și electroni, notate respectiv prin simbolurile p + , n o și e - . Superscriptul din notația utilizată indică faptul că protonul are o sarcină unitară pozitivă, electronul are o sarcină unitară negativă și neutronul nu are sarcină.

În ceea ce privește structura calitativă a atomului, fiecare atom are toți protonii și neutronii concentrați în așa-numitul nucleu, în jurul căruia electronii formează un înveliș de electroni.

Protonul și neutronul au practic aceleași mase, adică. m p ≈ m n , iar masa electronilor este de aproape 2000 de ori mai mică decât masa fiecăruia dintre ei, adică. m p / m e ≈ m n / m e ≈ 2000.

Deoarece proprietatea fundamentală a unui atom este neutralitatea sa electrică, iar sarcina unui electron este egală cu sarcina unui proton, se poate concluziona din aceasta că numărul de electroni din orice atom este egal cu numărul de protoni.

Deci, de exemplu, tabelul de mai jos arată compoziția posibilă a atomilor:

Tipul de atomi cu aceeași sarcină nucleară, adică din acelasi numar protonii din nucleele lor se numesc element chimic. Astfel, din tabelul de mai sus, putem concluziona că atom1 și atom2 aparțin unui element chimic, iar atom3 și atom4 aparțin altui element chimic.

Fiecare element chimic are propriul său nume și simbol individual, care este citit într-un anumit mod. Deci, de exemplu, cel mai simplu element chimic, ai cărui atomii conțin un singur proton în nucleu, poartă numele „hidrogen” și este notat cu simbolul „H”, care se citește „cenuşă”, iar elementul chimic cu o sarcină nucleară de +7 (adică care conține 7 protoni) - „azot”, are simbolul „N”, care se citește „en”.

După cum puteți vedea din tabelul de mai sus, atomii unui element chimic pot diferi în ceea ce privește numărul de neutroni din nuclee.

Atomii aparținând aceluiași element chimic, dar având un număr diferit de neutroni și, ca urmare, masă, se numesc izotopi.

Deci, de exemplu, elementul chimic hidrogen are trei izotopi - 1 H, 2 H și 3 H. Indicii 1, 2 și 3 de deasupra simbolului H înseamnă numărul total de neutroni și protoni. Acestea. știind că hidrogenul este un element chimic, care se caracterizează prin faptul că există un proton în nucleele atomilor săi, putem concluziona că nu există deloc neutroni în izotopul 1 H (1-1 = 0), în izotopul 2 H - 1 neutron (2-1=1) iar în izotopul 3H - doi neutroni (3-1=2). Deoarece, după cum sa menționat deja, un neutron și un proton au aceleași mase, iar masa unui electron este neglijabilă în comparație cu acestea, aceasta înseamnă că izotopul 2 H este aproape de două ori mai greu decât izotopul 1 H, iar izotopul 3 H. izotopul este chiar de trei ori mai greu. În legătură cu o răspândire atât de mare în masele de izotopi de hidrogen, izotopilor 2 H și 3 H au primit chiar nume și simboluri individuale separate, ceea ce nu este tipic pentru niciun alt element chimic. Izotopul 2H a fost numit deuteriu și a primit simbolul D, iar izotopului 3H a primit numele de tritiu și simbolul T.

Dacă luăm masa protonului și neutronului ca unitate și neglijăm masa electronului, de fapt, indicele din stânga sus, în plus față de numărul total de protoni și neutroni din atom, poate fi considerat masa lui și prin urmare, acest indice se numește număr de masă și este notat cu simbolul A. Deoarece sarcina nucleului oricărui proton corespunde atomului, iar sarcina fiecărui proton este considerată condiționat a fi +1, numărul de protoni din nucleul se numește numărul de taxare(Z). Notând numărul de neutroni dintr-un atom cu litera N, matematic relația dintre numărul de masă, numărul de sarcină și numărul de neutroni poate fi exprimată astfel:

Conform conceptelor moderne, electronul are o natură duală (particulă-undă). Are proprietățile atât ale unei particule, cât și ale unei unde. La fel ca o particulă, un electron are o masă și o sarcină, dar, în același timp, fluxul de electroni, ca o undă, este caracterizat de capacitatea de difracție.

Pentru a descrie starea unui electron într-un atom, se folosesc reprezentări mecanica cuantică, conform căreia electronul nu are o traiectorie specifică de mișcare și poate fi situat în orice punct din spațiu, dar cu probabilități diferite.

Regiunea spațiului din jurul nucleului unde este cel mai probabil să se găsească un electron se numește orbital atomic.

Un orbital atomic poate avea formă variată, dimensiunea și orientarea. Un orbital atomic se mai numește și nor de electroni.

Grafic, un orbital atomic este de obicei notat ca o celulă pătrată:

Mecanica cuantică are un aparat matematic extrem de complex, prin urmare, în cadrul unui curs de chimie școlară, sunt luate în considerare doar consecințele teoriei mecanicii cuantice.

Conform acestor consecințe, orice orbital atomic și un electron situat pe acesta sunt complet caracterizate de 4 numere cuantice.

Numărul cuantic principal - n - determină energia totală a unui electron într-un orbital dat. Gama de valori ale numărului cuantic principal este totul numere întregi, adică n = 1,2,3,4, 5 etc.
Numărul cuantic orbital - l - caracterizează forma orbitalului atomic și poate lua orice valori întregi de la 0 la n-1, unde n, amintim, este numărul cuantic principal.

Se numesc orbitalii cu l = 0 s-orbitali. S-orbitalii sunt sferici și nu au o direcție în spațiu:

Se numesc orbitalii cu l = 1 p-orbitali. Acești orbitali au forma unei figuri tridimensionale opt, adică. forma obținută prin rotirea figurii opt în jurul axei de simetrie și seamănă în exterior cu o gantere:

Se numesc orbitali cu l = 2 d-orbitali, iar cu l = 3 – f-orbitali. Structura lor este mult mai complexă.

3) Numărul cuantic magnetic - m l - determină orientarea spațială a unui anumit orbital atomic și exprimă proiecția momentului unghiular orbital pe direcție camp magnetic. Numărul cuantic magnetic m l corespunde orientării orbitalului în raport cu direcția vectorului intensității câmpului magnetic extern și poate lua orice valori întregi de la –l la +l, inclusiv 0, adică. valoare totală valori posibile este egal cu (2l+1). Deci, de exemplu, pentru l = 0 ml = 0 (o valoare), pentru l = 1 ml = -1, 0, +1 (trei valori), pentru l = 2 ml = -2, -1, 0, + 1, +2 (cinci valori ale numărului cuantic magnetic), etc.

Deci, de exemplu, orbitalii p, i.e. orbitalii cu un număr cuantic orbital l = 1, având forma unei „figura opt tridimensionale”, corespund trei valori ale numărului cuantic magnetic (-1, 0, +1), care, la rândul lor, corespunde pe trei direcții în spațiu perpendiculare una pe cealaltă.

4) Numărul cuantic de spin (sau pur și simplu spin) - m s - poate fi considerat condiționat responsabil pentru direcția de rotație a unui electron într-un atom, el poate lua valori. Electronii cu spini diferite sunt indicați prin săgeți verticale care indică în direcții diferite: ↓ și .

Setul tuturor orbitalilor dintr-un atom care au aceeași valoare a numărului cuantic principal se numește nivel de energie sau învelișul de electroni. Orice nivel de energie arbitrar cu un număr n este format din n 2 orbitali.

Mulți orbitali cu aceleasi valori numărul cuantic principal și numărul cuantic orbital reprezintă subnivelul energetic.

Fiecare nivel de energie, care corespunde numărului cuantic principal n, conține n subniveluri. La rândul său, fiecare subnivel de energie cu un număr cuantic orbital l este format din (2l + 1) orbitali. Astfel, substratul s este format dintr-un orbital s, substratul p - trei orbitali p, substratul d - cinci orbitali d, iar substratul f - șapte orbitali f. Deoarece, așa cum sa menționat deja, un orbital atomic este adesea notat cu o celulă pătrată, subnivelurile s-, p-, d- și f- pot fi reprezentate grafic după cum urmează:

Fiecare orbital corespunde unui set individual strict definit de trei numere cuantice n, l și m l .

Distribuția electronilor în orbitali se numește configurație electronică.

Umplerea orbitalilor atomici cu electroni are loc în conformitate cu trei condiții:

Principiul energiei minime: Electronii umplu orbitalii pornind de la cel mai scăzut subnivel de energie. Secvența subnivelurilor în ordinea creșterii energiei este următoarea: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

Pentru a facilita amintirea acestei secvențe de umplere a subnivelurilor electronice, următoarea ilustrație grafică este foarte convenabilă:

principiul Pauli: Fiecare orbital poate conține cel mult doi electroni.

Dacă există un electron în orbital, atunci se numește nepereche, iar dacă sunt doi, atunci se numesc pereche de electroni.

regula lui Hund: starea cea mai stabilă a unui atom este cea în care, în cadrul unui subnivel, atomul are numărul maxim posibil de electroni nepereche. Această stare cea mai stabilă a atomului se numește stare fundamentală.

De fapt, cele de mai sus înseamnă că, de exemplu, plasarea electronilor 1, 2, 3 și 4 pe trei orbitali ai subnivelului p va fi efectuată după cum urmează:

Umplerea orbitalilor atomici de la hidrogen, care are un număr de sarcină de 1, la kripton (Kr) cu un număr de încărcare de 36, se va realiza după cum urmează:

O reprezentare similară a ordinii în care sunt umpluți orbitalii atomici se numește diagramă energetică. Pe baza diagramelor electronice ale elementelor individuale, le puteți nota așa-numitele formule electronice (configurații). Deci, de exemplu, un element cu 15 protoni și, ca urmare, 15 electroni, i.e. fosforul (P) va avea următoarea diagramă energetică:

Când este tradus într-o formulă electronică, atomul de fosfor va lua forma:

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

Cifrele de dimensiuni normale din stânga simbolului subnivelului arată numărul nivelului de energie, iar superscriptele din dreapta simbolului subnivelului arată numărul de electroni din subnivelul corespunzător.

Mai jos sunt formulele electronice ale primelor 36 de elemente ale D.I. Mendeleev.

perioadă	Articol nr.	simbol	titlu	formula electronica
eu	1	H	hidrogen	1s 1
eu	2	El	heliu	1s2
II	3	Li	litiu	1s2 2s1
	4	Fi	beriliu	1s2 2s2
	5	B	bor	1s 2 2s 2 2p 1
	6	C	carbon	1s 2 2s 2 2p 2
	7	N	azot	1s 2 2s 2 2p 3
	8	O	oxigen	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	N / A	sodiu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
	12	mg	magneziu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
	13	Al	aluminiu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
	14	Si	siliciu	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	sulf	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
	17	Cl	clor	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	potasiu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
	20	Ca	calciu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
	21	sc	scandiu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1
	22	Ti	titan	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2
	23	V	vanadiu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3
	24	Cr	crom	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 s pe d subnivel
	25	Mn	mangan	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5
	26	Fe	fier	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6
	27	co	cobalt	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7
	28	Ni	nichel	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8
	29	Cu	cupru	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 s pe d subnivel
	30	Zn	zinc	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
	31	Ga	galiu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 1
	32	GE	germaniu	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2
	33	La fel de	arsenic	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3
	34	Se	seleniu	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	cripton	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

După cum sa menționat deja, în starea lor fundamentală, electronii din orbitalii atomici sunt aranjați conform principiului energiei minime. Cu toate acestea, în prezența orbitalilor p gol în starea fundamentală a unui atom, adesea, atunci când i se transmite energie în exces, atomul poate fi transferat în așa-numita stare excitată. Deci, de exemplu, un atom de bor în starea sa fundamentală are o configurație electronică și o diagramă energetică de următoarea formă:

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

Și în starea excitată (*), adică. atunci când se distribuie ceva energie atomului de bor, configurația sa electronică și diagrama energetică vor arăta astfel:

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

În funcție de ce subnivel al atomului este umplut ultimul, elementele chimice sunt împărțite în s, p, d sau f.

Aflarea elementelor s, p, d și f în tabelul D.I. Mendeleev:

Elementele s au ultimul subnivel s care trebuie umplut. Aceste elemente includ elemente ale subgrupurilor principale (în stânga în celula tabelului) ale grupelor I și II.
Pentru elementele p, subnivelul p este umplut. Elementele p includ ultimele șase elemente ale fiecărei perioade, cu excepția primei și a șaptelea, precum și a elementelor principalelor subgrupe ale grupurilor III-VIII.
Elementele d sunt situate între elementele s și p în perioade mari.
Elementele f se numesc lantanide și actinide. Ele sunt plasate în partea de jos a mesei de către D.I. Mendeleev.

Lecția este dedicată formării de idei despre structura complexă a atomului. Se ia în considerare starea electronilor dintr-un atom, se introduc conceptele de „orbital atomic și nor de electroni”, se introduc formele orbitalilor (orbitali s--, p-, d). De asemenea, sunt luate în considerare aspecte precum numărul maxim de electroni la niveluri și subniveluri energetice, distribuția electronilor pe niveluri de energie și subniveluri în atomii elementelor primelor patru perioade, electronii de valență ai elementelor s-, p- și d-elementelor. Este dată o diagramă grafică a structurii straturilor electronice de atomi (formula electrografică).

Subiect: Structura atomului. Dreptul periodic D.I. Mendeleev

Lecția: Structura atomului

Tradus din greacă, cuvântul „ atom"înseamnă „indivizibil”. S-au descoperit însă fenomene care demonstrează posibilitatea împărțirii acesteia. Acestea sunt emisia de raze X, emisia de raze catodice, fenomenul efectului fotoelectric, fenomenul de radioactivitate. Electronii, protonii și neutronii sunt particulele care alcătuiesc un atom. Sunt chemați particule subatomice.

Tab. unu

Pe lângă protoni, nucleul majorității atomilor conține neutroni care nu costă. După cum se vede din tabel. 1, masa neutronului practic nu diferă de masa protonului. Protonii și neutronii formează nucleul unui atom și se numesc nucleonii (nucleu - nucleu). Sarcinile și masele lor în unități de masă atomică (a.m.u.) sunt prezentate în Tabelul 1. Când se calculează masa unui atom, masa unui electron poate fi neglijată.

Masa unui atom ( numar de masa) este egală cu suma maselor protonilor și neutronilor care formează nucleul său. Numărul de masă este notat cu literă DAR. Din denumirea acestei mărimi se poate observa că este strâns legată de masa atomică a elementului rotunjit la un număr întreg. A=Z+N

Aici A- numărul de masă al unui atom (suma protonilor și neutronilor); Z- sarcina nucleara (numarul de protoni din nucleu), N este numărul de neutroni din nucleu. Conform doctrinei izotopilor, conceptului de „element chimic” i se poate da următoarea definiție:

element chimic Se numește un grup de atomi cu aceeași sarcină nucleară.

Unele elemente există ca multiple izotopi. „Izotopi” înseamnă „ocupând același loc”. Izotopii au același număr de protoni, dar diferă ca masă, adică numărul de neutroni din nucleu (numărul N). Deoarece neutronii au un efect redus sau deloc asupra proprietăților chimice ale elementelor, toți izotopii aceluiași element nu se pot distinge chimic.

Izotopii sunt numiți varietăți de atomi ai aceluiași element chimic cu aceeași sarcină nucleară (adică cu același număr de protoni), dar cu un număr diferit de neutroni în nucleu.

Izotopii diferă unul de celălalt doar prin numărul de masă. Acest lucru este indicat fie printr-un superscript în colțul din dreapta, fie într-o linie: 12 C sau C-12 . Dacă un element conține mai mulți izotopi naturali, atunci în tabelul periodic D.I. Mendeleev indică masa atomică medie, ținând cont de prevalență. De exemplu, clorul conține 2 izotopi naturali 35 Cl și 37 Cl, al căror conținut este de 75%, respectiv 25%. Astfel, masa atomică a clorului va fi egală cu:

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

Pentru atomii grei sintetizați artificial, o valoare a masei atomice este dată între paranteze drepte. Aceasta este masa atomică a celui mai stabil izotop al acelui element.

Modele de bază ale structurii atomului

Din punct de vedere istoric, modelul Thomson al atomului a fost primul în 1897.

Orez. 1. Model al structurii atomului de J. Thomson

Fizicianul englez J. J. Thomson a sugerat că atomii constau dintr-o sferă încărcată pozitiv în care electronii sunt intercalate (Fig. 1). Acest model se numește figurativ „budincă de prune”, o chiflă cu stafide (unde „stafidele” sunt electroni) sau „pepenele verde” cu „semințe” - electroni. Cu toate acestea, acest model a fost abandonat, deoarece s-au obținut date experimentale care l-au contrazis.

Orez. 2. Modelul structurii atomului de E. Rutherford

În 1910, fizicianul englez Ernst Rutherford, împreună cu studenții săi Geiger și Marsden, au condus un experiment care a dat rezultate uimitoare care erau inexplicabile din punctul de vedere al modelului Thomson. Ernst Rutherford a dovedit prin experiență că în centrul atomului se află un nucleu încărcat pozitiv (fig. 2), în jurul căruia, asemenea planetelor în jurul Soarelui, se învârt electronii. Atomul în ansamblu este neutru din punct de vedere electric, iar electronii sunt ținuți în atom datorită forțelor de atracție electrostatică (forțele Coulomb). Acest model a avut multe contradicții și, cel mai important, nu a explicat de ce electronii nu cad pe nucleu, precum și posibilitatea de absorbție și emisie de energie de către acesta.

Fizicianul danez N. Bohr în 1913, luând ca bază modelul atomului lui Rutherford, a propus un model al atomului în care particulele de electroni se învârt în jurul nucleului atomic în aproape același mod în care planetele se învârt în jurul Soarelui.

Orez. 3. Modelul planetar al lui N. Bohr

Bohr a sugerat că electronii dintr-un atom pot exista stabil doar pe orbite la distanțe strict definite de nucleu. Aceste orbite le-a numit staționare. Un electron nu poate exista în afara orbitelor staționare. De ce este așa, Bohr nu a putut explica la momentul respectiv. Dar el a arătat că un astfel de model (Fig. 3) face posibilă explicarea multor fapte experimentale.

Folosit în prezent pentru a descrie structura atomului mecanica cuantică. Aceasta este o știință, al cărei aspect principal este că electronul are proprietățile unei particule și ale unei unde în același timp, adică dualitate undă-particulă. Conform mecanicii cuantice, se numește regiunea spațiului în care probabilitatea de a găsi un electron este cea mai mareorbital. Cu cât electronul este mai departe de nucleu, cu atât energia sa de interacțiune cu nucleul este mai mică. Se formează electroni cu energii apropiate nivel de energie. Numărul de niveluri de energie egală numărul perioadei, în care acest element este situat în tabelul D.I. Mendeleev. Există diferite forme de orbitali atomici. (Fig. 4). Orbitalul d și orbitalul f au o formă mai complexă.

Orez. 4. Formele orbitalilor atomici

Există exact la fel de mulți electroni în învelișul de electroni al oricărui atom cât de protoni sunt în nucleul său, astfel încât atomul în ansamblu este neutru din punct de vedere electric. Electronii dintr-un atom sunt aranjați astfel încât energia lor să fie minimă. Cu cât electronul este mai departe de nucleu, cu atât sunt mai mulți orbitali și cu atât forma lor este mai complexă. Fiecare nivel și subnivel poate conține doar un anumit număr de electroni. Subnivelurile, la rândul lor, constau în orbitali.

La primul nivel de energie, cel mai aproape de nucleu, poate exista un orbital sferic ( 1 s). La al doilea nivel de energie - un orbital sferic, de dimensiuni mari și trei orbitali p: 2 s2 ppp. La al treilea nivel: 3 s3 ppp3 dddd.

Pe lângă mișcarea în jurul nucleului, electronii au și mișcare, care poate fi reprezentată ca mișcarea lor în jurul propriei axe. Această rotație se numește a învârti (în bandă din engleza. "ax"). Doar doi electroni cu spini opuși (antiparaleli) pot fi într-un orbital.

Maxim numărul de electroni pe nivel de energie este determinat de formula N=2 n 2.

Unde n este numărul cuantic principal (numărul nivelului energetic). Vezi tabelul. 2

Tab. 2

În funcție de orbital în care se află ultimul electron, se disting s-, p-, d-elemente. Elementelor principalelor subgrupe aparțin s-, p-elemente.În subgrupele laterale sunt d-elemente

Schema grafică a structurii straturilor electronice de atomi (formula grafică electronică).

Pentru a descrie aranjarea electronilor în orbitalii atomici, se utilizează configurația electronică. Pentru a o scrie într-o linie, orbitalii sunt scrieți în legendă ( s--, p-, d-,f-orbitali), iar în fața lor sunt numere care indică numărul nivelului de energie. Cu cât numărul este mai mare, cu atât electronul este mai departe de nucleu. În litere mari, deasupra desemnării orbitalului, este scris numărul de electroni din acest orbital (Fig. 5).

Orez. cinci

Grafic, distribuția electronilor în orbitalii atomici poate fi reprezentată ca celule. Fiecare celulă corespunde unui orbital. Vor exista trei astfel de celule pentru orbitalul p, cinci pentru orbitalul d și șapte pentru orbitalul f. O celulă poate conține 1 sau 2 electroni. Conform regula lui Gund, electronii sunt distribuiți în orbitali de aceeași energie (de exemplu, în trei p-orbitali), primul câte unul și numai atunci când există deja un electron în fiecare astfel de orbital, începe umplerea acestor orbitali cu al doilea electroni. Astfel de electroni se numesc pereche. Acest lucru se explică prin faptul că în celulele învecinate, electronii se resping reciproc mai puțin, ca particule încărcate similar.

Vezi fig. 6 pentru atomul 7 N.

Orez. 6

Configurația electronică a atomului de scandiu

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

Electronii din nivelul energetic exterior se numesc electroni de valență. 21 sc se refera la d-elemente.

Rezumând lecția

La lecție s-a luat în considerare structura atomului, starea electronilor din atom, a fost introdus conceptul de „orbital atomic și nor de electroni”. Elevii au învățat care este forma orbitalilor ( s-, p-, d-orbitali), care este numărul maxim de electroni la niveluri și subniveluri de energie, distribuția electronilor pe niveluri de energie, ce este s-, p- Și d-elemente. Este prezentată o diagramă grafică a structurii straturilor electronice de atomi (formula electrografică).

Bibliografie

1. Rudzitis G.E. Chimie. Fundamentele Chimiei Generale. Clasa a 11-a: manual pentru institutii de invatamant: nivel de baza / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - Ed. a XIV-a. - M.: Educație, 2012.

2. Popel P.P. Chimie: clasa a VIII-a: un manual pentru instituţiile de învăţământ general / P.P. Popel, L.S. Krivlya. - K .: Centrul de informare „Academia”, 2008. - 240 p.: ill.

3. A.V. Manuilov, V.I. Rodionov. Fundamentele chimiei. Tutorial pe internet.

Teme pentru acasă

1. Nr 5-7 (p. 22) Rudzitis G.E. Chimie. Fundamentele Chimiei Generale. Clasa a 11-a: manual pentru institutii de invatamant: nivel de baza / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - Ed. a XIV-a. - M.: Educație, 2012.

2. Scrieți formule electronice pentru următoarele elemente: 6 C, 12 Mg, 16 S, 21 Sc.

3. Elementele au următoarele formule electronice: 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 . Care sunt aceste elemente?

Compoziția atomului.

Un atom este format din nucleul atomicȘi învelișul de electroni.

Nucleul unui atom este format din protoni ( p+) și neutroni ( n 0). Majoritatea atomilor de hidrogen au un singur nucleu de proton.

Numărul de protoni N(p+) este egal cu sarcina nucleară ( Z) și numărul ordinal al elementului din seria naturală de elemente (și din sistemul periodic de elemente).

N(p +) = Z

Suma numărului de neutroni N(n 0), notat simplu prin litera N, și numărul de protoni Z numit numar de masași este marcat cu litera DAR.

A = Z + N

Învelișul de electroni a unui atom este format din electroni care se mișcă în jurul nucleului ( e -).

Numărul de electroni N(e-) în învelișul de electroni a unui atom neutru este egal cu numărul de protoni Zîn miezul ei.

Masa unui proton este aproximativ egală cu masa unui neutron și de 1840 de ori masa unui electron, deci masa unui atom este practic egală cu masa nucleului.

Forma unui atom este sferică. Raza nucleului este de aproximativ 100.000 de ori mai mică decât raza atomului.

Element chimic- tip de atomi (mult de atomi) cu aceeași sarcină nucleară (cu același număr de protoni în nucleu).

Izotop- un set de atomi ai unui element cu același număr de neutroni în nucleu (sau un tip de atomi cu același număr de protoni și același număr de neutroni în nucleu).

Diferiții izotopi diferă unul de celălalt prin numărul de neutroni din nucleele atomilor lor.

Desemnarea unui singur atom sau izotop: (E - simbolul elementului), de exemplu: .

Structura învelișului de electroni a atomului

orbital atomic este starea unui electron într-un atom. Simbol orbital - . Fiecare orbital corespunde unui nor de electroni.

Orbitalii atomilor reali din starea fundamentală (neexcitată) sunt de patru tipuri: s, p, dȘi f.

nor electronic- partea din spațiu în care poate fi găsit un electron cu o probabilitate de 90 (sau mai mult) la sută.

Notă: uneori conceptele de „orbital atomic” și „nor de electroni” nu se disting, numindu-le pe ambele „orbital atomic”.

Învelișul de electroni a unui atom este stratificat. Stratul electronic formată din nori de electroni de aceeași dimensiune. Se formează orbitalii unui singur strat nivel electronic („energie”), energiile lor sunt aceleași pentru atomul de hidrogen, dar diferite pentru alți atomi.

Orbitalii de același nivel sunt grupați în electronic (energie) subnivele:
s- subnivel (constă dintr-un singur s-orbitali), simbol - .
p subnivel (constă din trei p
d subnivel (constă din cinci d-orbitali), simbol - .
f subnivel (constă din șapte f-orbitali), simbol - .

Energiile orbitalilor aceluiasi subnivel sunt aceleasi.

La desemnarea subnivelurilor, numărul stratului (nivelul electronic) este adăugat simbolului subnivelului, de exemplu: 2 s, 3p, 5d mijloace s- subnivelul celui de-al doilea nivel, p- subnivelul celui de-al treilea nivel, d- subnivelul celui de-al cincilea nivel.

Numărul total de subniveluri dintr-un nivel este egal cu numărul nivelului n. Numărul total de orbitali dintr-un nivel este n 2. În consecință, numărul total de nori dintr-un strat este de asemenea n 2 .

Denumiri: - orbital liber (fără electroni), - orbital cu un electron nepereche, - orbital cu o pereche de electroni (cu doi electroni).

Ordinea în care electronii umplu orbitalii unui atom este determinată de trei legi ale naturii (formulările sunt date într-un mod simplificat):

1. Principiul energiei minime - electronii umplu orbitalii în ordinea creșterii energiei orbitalilor.

2. Principiul lui Pauli – nu pot exista mai mult de doi electroni într-un orbital.

3. Regula lui Hund - în cadrul subnivelului, electronii umplu mai întâi orbitalii liberi (câte unul) și abia după aceea formează perechi de electroni.

Numărul total de electroni în nivelul electronic (sau în stratul electronic) este 2 n 2 .

Distribuția subnivelurilor după energie este exprimată în continuare (în ordinea creșterii energiei):

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

Vizual, această secvență este exprimată prin diagrama energetică:

Distribuția electronilor unui atom pe niveluri, subnivele și orbitali (configurația electronică a unui atom) poate fi descrisă ca o formulă electronică, o diagramă energetică sau, mai simplu, ca o diagramă a straturilor electronice ("diagrama electronică") .

Exemple de structura electronică a atomilor:

electroni de valență- electronii unui atom care pot lua parte la formarea legăturilor chimice. Pentru orice atom, aceștia sunt toți electronii exteriori plus acei electroni pre-exteriori a căror energie este mai mare decât cea a celor exteriori. De exemplu: atomul de Ca are 4 electroni exteriori s 2, sunt și valență; atomul de Fe are electroni externi - 4 s 2 dar el are 3 d 6, prin urmare atomul de fier are 8 electroni de valență. Formula electronică de valență a atomului de calciu este 4 s 2 și atomi de fier - 4 s 2 3d 6 .

Sistemul periodic al elementelor chimice al lui D. I. Mendeleev
(sistemul natural de elemente chimice)

Legea periodică a elementelor chimice(formulare modernă): proprietățile elementelor chimice, precum și substanțele simple și complexe formate de acestea, sunt într-o dependență periodică de valoarea sarcinii din nucleele atomice.

Sistem periodic- exprimarea grafică a legii periodice.

Gama naturală de elemente chimice- un număr de elemente chimice, dispuse în funcție de creșterea numărului de protoni din nucleele atomilor lor, sau, ceea ce este la fel, în funcție de creșterea sarcinilor nucleelor acestor atomi. Numărul de serie al unui element din această serie este egal cu numărul de protoni din nucleul oricărui atom al acestui element.

Tabelul elementelor chimice este construit prin „decuparea” seriei naturale de elemente chimice în perioade(rânduri orizontale ale tabelului) și grupări (coloane verticale ale tabelului) de elemente cu o structură electronică similară a atomilor.

În funcție de modul în care elementele sunt combinate în grupuri, un tabel poate fi perioada lunga(elementele cu același număr și tip de electroni de valență sunt colectate în grupuri) și Pe termen scurt(elementele cu același număr de electroni de valență sunt colectate în grupuri).

Grupurile din tabelul cu perioade scurte sunt împărțite în subgrupe ( principalȘi efecte secundare), care coincid cu grupurile tabelului cu perioade lungi.

Toți atomii elementelor aceleiași perioade au același număr de straturi de electroni, egal cu numărul perioadei.

Numărul elementelor din perioade: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Majoritatea elementelor perioadei a opta au fost obținute artificial, ultimele elemente din această perioadă nefiind încă sintetizate. Toate perioadele, cu excepția primei, încep cu un element de formare a metalelor alcaline (Li, Na, K etc.) și se termină cu un element de formare a gazelor nobile (He, Ne, Ar, Kr etc.).

În tabelul cu perioade scurte - opt grupuri, fiecare dintre ele împărțit în două subgrupe (principal și secundar), în tabelul cu perioade lungi - șaisprezece grupuri, care sunt numerotate cu cifre romane cu literele A sau B, de exemplu: IA, IIIB, VIA, VIIB. Grupa IA a tabelului cu perioade lungi corespunde subgrupului principal al primului grup al tabelului cu perioade scurte; grupa VIIB - subgrupul secundar al celui de-al șaptelea grup: restul - în mod similar.

Caracteristicile elementelor chimice se schimbă în mod natural în grupuri și perioade.

În perioade (cu numărul de serie din ce în ce mai mare)

sarcina nucleară crește
numărul de electroni exteriori crește,
raza atomilor scade,
puterea de legătură a electronilor cu nucleul crește (energie de ionizare),
electronegativitatea crește.
proprietățile oxidante ale substanțelor simple sunt îmbunătățite ("non-metalicitatea"),
proprietățile reducătoare ale substanțelor simple ("metalicitatea") slăbesc,
slăbește caracterul de bază al hidroxizilor și al oxizilor corespunzători,
caracterul acid al hidroxizilor și al oxizilor corespunzători crește.

În grupuri (cu numărul de serie din ce în ce mai mare)

sarcina nucleară crește
raza atomilor crește (numai în grupele A),
puterea legăturii dintre electroni și nucleu scade (energia de ionizare; numai în grupele A),
electronegativitatea scade (numai în grupele A),
slăbesc proprietățile oxidante ale substanțelor simple („non-metalicitate”; numai în grupele A),
proprietățile reducătoare ale substanțelor simple sunt îmbunătățite ("metalicitatea"; numai în grupele A),
caracterul de bază al hidroxizilor și al oxizilor corespunzători crește (numai în grupele A),
natura acidă a hidroxizilor și a oxizilor corespunzători slăbește (numai în grupele A),
stabilitatea compușilor cu hidrogen scade (activitatea lor reducătoare crește; numai în grupele A).

Sarcini și teste pe tema „Tema 9. „Structura atomului. Legea periodică și sistemul periodic al elementelor chimice ale lui D. I. Mendeleev (PSCE)"."

Legea periodică - Legea periodică și structura atomilor Clasa 8–9
Ar trebui să știți: legile umplerii orbitalilor cu electroni (principiul energiei minime, principiul lui Pauli, regula lui Hund), structura sistemului periodic de elemente.
Ar trebui să fiți capabil să: determinați compoziția unui atom după poziția unui element în sistemul periodic și, dimpotrivă, să găsiți un element în sistemul periodic, cunoscându-i compoziția; descrieți diagrama structurii, configurația electronică a unui atom, ion și, invers, determinați poziția unui element chimic în PSCE din diagramă și configurația electronică; caracterizează elementul și substanțele pe care le formează în funcție de poziția sa în PSCE; determina modificările razei atomilor, proprietățile elementelor chimice și substanțele pe care le formează într-o perioadă și un subgrup principal al sistemului periodic.
Exemplul 1 Determinați numărul de orbitali în al treilea nivel electronic. Care sunt acești orbitali?
Pentru a determina numărul de orbitali, folosim formula N orbitali = n 2, unde n- numărul nivelului. N orbitali = 3 2 = 9. Unu 3 s-, trei 3 p- și cinci 3 d-orbitali.
Exemplul 2 Determinați atomul al cărui element are formula electronică 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .
Pentru a determina ce element este, trebuie să aflați numărul său de serie, care este egal cu numărul total de electroni din atom. În acest caz: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Acesta este aluminiu.
După ce v-ați asigurat că tot ce aveți nevoie este învățat, treceți la sarcini. Vă dorim succes.

Literatura recomandata:
- O. S. Gabrielyan și alții.Chimie, clasa a XI-a. M., Butard, 2002;
- G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Chimie 11 celule. M., Educație, 2001.