Struktura atoma, kemična vez, valenca in zgradba molekul. Struktura atomov kemičnih elementov

Dokumentarni izobraževalni filmi. Serija "Fizika".

Atom (iz grščine atomos - nedeljiv) - enojedrni, kemično nedeljiv delec kemični element, nosilec lastnosti snovi. Snovi so sestavljene iz atomov. Sam atom je sestavljen iz pozitivno nabitega jedra in negativno nabitega elektronskega oblaka. Na splošno je atom električno nevtralen. Velikost atoma je v celoti odvisna od velikosti njegovega elektronskega oblaka, saj je velikost jedra v primerjavi z velikostjo elektronskega oblaka zanemarljiva. Jedro je sestavljeno iz Z pozitivno nabitih protonov (naboj protonov ustreza +1 v običajnih enotah) in N nevtronov, ki nimajo naboja (protoni in nevtroni se imenujejo nukleoni). Tako je naboj jedra določen samo s številom protonov in je enak zaporedni številki elementa v periodnem sistemu. Pozitivni naboj jedra se kompenzira z negativno nabitimi elektroni (elektronski naboj -1 v poljubnih enotah), ki tvorijo elektronski oblak. Število elektronov je enako številu protonov. Masi protonov in nevtronov sta enaki (1 oziroma 1 amu).

Masa atoma je določena z maso njegovega jedra, saj je masa elektrona približno 1850-krat manjša od mase protona in nevtrona in se pri izračunih le redko upošteva. Število nevtronov lahko ugotovimo z razliko med maso atoma in številom protonov (N=A-Z). Vrsta atomov katerega koli kemičnega elementa z jedrom, sestavljenim iz strogo določeno število protone (Z) in nevtrone (N) imenujemo nuklid.

Pred preučevanjem lastnosti elektrona in pravil za nastanek elektronskih nivojev se je treba dotakniti zgodovine nastanka idej o strukturi atoma. Ne bomo obravnavali celotne zgodovine nastanka atomske strukture, ampak se bomo zadržali le na najbolj relevantnih in najbolj "pravilnih" idejah, ki lahko najbolj jasno pokažejo, kako se elektroni nahajajo v atomu. Prisotnost atomov kot osnovnih sestavin snovi so prvi predlagali starogrški filozofi. Po tem je šla zgodovina zgradbe atoma skozi težko pot in različne ideje, kot so nedeljivost atoma, Thomsonov model atoma in drugi. Model atoma, ki ga je leta 1911 predlagal Ernest Rutherford, se je izkazal za najbližjega. Atom je primerjal z solarni sistem, kjer je jedro atoma delovalo kot sonce, elektroni pa so se gibali okoli njega kot planeti. Postavitev elektronov v stacionarne orbite je bila zelo pomemben korak pri razumevanju strukture atoma. Vendar pa takšna planetarni model struktura atoma je bila v nasprotju s klasično mehaniko. Dejstvo je, da je moral elektron, ko se je premikal po orbiti, izgubiti potencialno energijo in na koncu "pasti" na jedro, atom pa je moral prenehati obstajati. Takšen paradoks je bil odpravljen z uvedbo postulatov Nielsa Bohra. Po teh postulatih se je elektron gibal po stacionarnih orbitah okoli jedra in v normalnih pogojih ni absorbiral ali oddajal energije. Postulati kažejo, da zakoni klasične mehanike niso primerni za opis atoma. Ta model atoma se imenuje Bohr-Rutherfordov model. nadaljevanje planetarna struktura atom je kvantno mehanski model atoma, po katerem bomo obravnavali elektron.

Elektron je kvazi-delec, ki kaže dualizem korpuskularnega valovanja. Je hkrati delec (korpuskula) in val. Lastnosti delca vključujejo maso elektrona in njegov naboj ter valovne lastnosti - sposobnost difrakcije in interferenco. Razmerje med valovnimi in korpuskularnimi lastnostmi elektrona se odraža v de Brogliejevi enačbi.

(Zapiski predavanj)

Struktura atoma. Uvod.

Predmet preučevanja v kemiji so kemični elementi in njihove spojine. kemični element Imenuje se skupina atomov z enakim pozitivnim nabojem. Atom je najmanjši delček kemičnega elementa, ki ga zadrži Kemijske lastnosti. Če se med seboj povezujejo, atomi enega ali različnih elementov tvorijo bolj zapletene delce - molekule. Zbirka atomov ali molekul tvori kemikalije. Za vsako posamezno kemično snov je značilen niz posameznih fizikalnih lastnosti, kot so vrelišče in tališče, gostota, električna in toplotna prevodnost itd.

1. Zgradba atoma in periodični sistem elementov

DI. Mendelejev.

Poznavanje in razumevanje vzorcev izpolnjevanja naročila Periodični sistem elementi D.I. Mendelejev nam omogoča, da razumemo naslednje:

1. fizično bistvo obstoja določenih elementov v naravi,

2. narava kemične valence elementa,

3. sposobnost in "lahkost" elementa, da daje ali sprejema elektrone pri interakciji z drugim elementom,

4. narava kemičnih vezi, ki se lahko tvorijo dani element pri interakciji z drugimi elementi, prostorska struktura enostavnih in kompleksnih molekul itd. itd.

Struktura atoma.

Atom je kompleksen mikrosistem elementarnih delcev, ki se gibljejo in medsebojno delujejo.

V poznem 19. in v začetku 20. stoletja je bilo ugotovljeno, da so atomi sestavljeni iz manjših delcev: nevtronov, protonov in elektronov.Zadnja dva delca sta nabita delca, proton nosi pozitiven naboj, elektron je negativen. Ker so atomi elementa v osnovnem stanju električno nevtralni, to pomeni, da je število protonov v atomu katerega koli elementa enako številu elektronov. Masa atomov je določena z vsoto mas protonov in nevtronov, katerih število je enako razliki med maso atomov in njegovo zaporedno številko v periodnem sistemu D.I. Mendelejev.

Leta 1926 je Schrodinger predlagal opis gibanja mikrodelcev v atomu elementa z uporabo valovne enačbe, ki jo je izpeljal. Pri reševanju Schrödingerjeve valovne enačbe za atom vodika se pojavijo tri cela kvantna števila: n, ℓ in m ℓ , ki označujejo stanje elektrona v tridimenzionalnem prostoru v osrednjem polju jedra. kvantna števila n, ℓ in m ℓ vzemite cele vrednosti. Valovna funkcija definirana s tremi kvantnimi števili n, ℓ in m ℓ in dobljeno kot rezultat reševanja Schrödingerjeve enačbe se imenuje orbitala. Orbitala je območje prostora, v katerem je najverjetneje najti elektron. ki pripada atomu kemičnega elementa. Tako rešitev Schrödingerjeve enačbe za vodikov atom vodi do pojava treh kvantnih števil, fizični pomen kar pomeni, da označujejo tri različne vrste orbital, ki jih ima atom. Oglejmo si podrobneje vsako kvantno število.

Glavno kvantno število n lahko zavzame poljubno pozitivno celo število: n = 1,2,3,4,5,6,7… Označuje energijo elektronskega nivoja in velikost elektronskega "oblaka". Značilno je, da število glavnega kvantnega števila sovpada s številko obdobja, v katerem se dani element nahaja.

Azimutalno ali orbitalno kvantno številoℓ lahko vzame cele vrednosti iz ℓ = 0….do n – 1 in določa trenutek gibanja elektrona, t.j. orbitalna oblika. Za različne številčne vrednosti ℓ se uporablja naslednji zapis: ℓ = 0, 1, 2, 3 in so označeni s simboli s, str, d, f, oziroma za ℓ = 0, 1, 2 in 3. V periodnem sistemu elementov ni elementov z vrtilno številko ℓ = 4.

Magnetno kvantno številom ℓ označuje prostorsko razporeditev elektronskih orbital in posledično elektromagnetne lastnosti elektrona. Lahko vzame vrednosti od - ℓ na + ℓ , vključno z ničlo.

Od tega so odvisne oblike ali natančneje simetrične lastnosti atomskih orbital kvantna števila ℓ in m ℓ . "elektronski oblak", ki ustreza s- orbitale ima, ima obliko krogle (hkrati ℓ = 0).

sl.1. 1s orbitala

Orbitale, ki jih definirata kvantna števila ℓ = 1 in m ℓ = -1, 0 in +1, se imenujejo p-orbitale. Ker ima m ℓ tri različne vrednosti, potem ima atom tri energijsko enakovredne p-orbitale (glavno kvantno število zanje je enako in ima lahko vrednost n = 2,3,4,5,6 ali 7). p-Orbite imajo aksialno simetrijo in imajo obliko tridimenzionalnih osmic, usmerjenih vzdolž osi x, y in z v zunanjem polju (slika 1.2). Od tod tudi izvor simbolov p x , p y in p z .

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

Poleg tega obstajajo d- in f-atomske orbitale, za prvo ℓ = 2 in m ℓ = -2, -1, 0, +1 in +2, tj. pet AO, za drugo ℓ = 3 in m ℓ = -3, -2, -1, 0, +1, +2 in +3, tj. 7 AO.

četrti kvant m s Goudsmit in Uhlenbeck sta leta 1925 uvedla, da bi pojasnila nekatere subtilne učinke v spektru vodikovega atoma, imenovano spin kvantno število. Spin elektrona je kotni moment nabitega elementarnega delca elektrona, katerega orientacija je kvantizirana, t.j. strogo omejeno na določene kote. Ta orientacija je določena z vrednostjo spin magnetnega kvantnega števila (s), ki je za elektron ½ , torej za elektron, v skladu s pravili kvantizacije m s = ± ½. V zvezi s tem je treba množici treh kvantnih številk dodati kvantno število m s . Še enkrat poudarjamo, da štiri kvantna števila določajo vrstni red, v katerem je sestavljen Mendelejev periodni sistem elementov, in pojasnjujejo, zakaj sta v prvi periodi le dva elementa, v drugi in tretji osem, v četrti 18 itd. , da bi razložili strukturo večelektronov atomov, vrstni red, v katerem se elektronske ravni polnijo, ko se pozitivni naboj atoma povečuje, ni dovolj, da imamo idejo o štirih kvantnih številih, ki "upravljajo" vedenje elektronov pri polnjenju elektronskih orbital, vendar morate vedeti nekaj več preprosta pravila, in sicer Paulijevo načelo, Gundovo pravilo in pravila Klečkovskega.

Po Paulijevem principu v istem kvantnem stanju, za katerega so značilne določene vrednosti štirih kvantnih števil, ne more biti več kot en elektron. To pomeni, da je en elektron načeloma mogoče postaviti v katero koli atomsko orbitalo. Dva elektrona sta lahko na isti atomski orbitali le, če imata različna spinska kvantna števila.

Pri polnjenju treh p-AO, petih d-AO in sedmih f-AO z elektroni se je treba poleg Paulijevega načela voditi tudi Hundovo pravilo: Polnjenje orbital ene podlupine v osnovnem stanju se zgodi z elektroni z enakimi vrtljaji.

Pri polnjenju lupin (str, d, f) absolutna vrednost vsote vrtljajev mora biti največja.

Pravilo Klečkovskega. Po pravilu Klečkovskega pri polnjenjud in forbital elektronov je treba upoštevatinačelo minimalne energije. Po tem principu elektroni v osnovnem stanju napolnijo orbite z minimalnimi nivoji energije. Energija podnivoja je določena z vsoto kvantnih številn + ℓ = E .

Prvo pravilo Klečkovskega: najprej izpolni tiste podravni, za kateren + ℓ = E minimalno.

Drugo pravilo Klečkovskega: v primeru enakopravnostin + ℓ za več podravni, podnivo za kateren minimalno .

Trenutno je znanih 109 elementov.

2. Ionizacijska energija, elektronska afiniteta in elektronegativnost.

Najpomembnejši značilnosti elektronske konfiguracije atoma sta ionizacijska energija (EI) ali ionizacijski potencial (IP) in atomska elektronska afiniteta (SE). Ionizacijska energija je sprememba energije v procesu ločitve elektrona od prostega atoma pri 0 K: A = + + ē . Odvisnost ionizacijske energije od atomskega števila Z elementa, velikosti atomskega polmera ima izrazit periodični značaj.

Elektronska afiniteta (SE) je sprememba energije, ki spremlja dodajanje elektrona izoliranemu atomu s tvorbo negativnega iona pri 0 K: A + ē = A - (atom in ion sta v osnovnem stanju). V tem primeru elektron zaseda najnižjo prosto atomsko orbito (LUAO), če je VZAO zasedena z dvema elektronoma. SE je močno odvisen od njihove orbitalne elektronske konfiguracije.

Spremembe EI in SE so v korelaciji s spremembami številnih lastnosti elementov in njihovih spojin, kar se uporablja za napovedovanje teh lastnosti iz vrednosti EI in SE. Halogeni imajo največjo absolutno afiniteto do elektronov. V vsaki skupini periodnega sistema elementov se ionizacijski potencial ali EI zmanjšuje z naraščanjem števila elementov, kar je povezano s povečanjem atomskega polmera in s povečanjem števila elektronskih plasti, kar dobro korelira s povečanjem redukcijske moči elementa.

Tabela 1 periodnega sistema elementov daje vrednosti EI in SE v eV/atom. Upoštevajte to točne vrednosti SE so znane le za nekaj atomov, njihove vrednosti so podčrtane v tabeli 1.

Tabela 1

Prva energija ionizacije (EI), elektronska afiniteta (SE) in elektronegativnost χ) atomov v periodnem sistemu.

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 polmer, (iz "Laboratorijskih in seminarskih poukov splošne in anorganske kemije", N.S. Ahmetov, M.K. Azizova, L.I. Badygina)

Kemikalije so stvari, ki sestavljajo svet okoli nas.

Lastnosti vsake kemične snovi so razdeljene na dve vrsti: to so kemične, ki označujejo njeno sposobnost tvorbe drugih snovi, in fizikalne, ki jih objektivno opazujemo in jih je mogoče obravnavati ločeno od kemičnih transformacij. Tako so na primer fizikalne lastnosti snovi njeno agregacijsko stanje (trdno, tekoče ali plinasto), toplotna prevodnost, toplotna zmogljivost, topnost v različnih medijih (voda, alkohol itd.), gostota, barva, okus itd. .

Transformacije nekaterih kemične snovi v druge snovi imenujemo kemični pojavi ali kemične reakcije. Opozoriti je treba, da obstajajo tudi fizični pojavi, ki jih očitno spremlja sprememba nekaterih fizične lastnosti snovi, ne da bi se pretvorili v druge snovi. Fizikalni pojavi, na primer, vključujejo taljenje ledu, zmrzovanje ali izhlapevanje vode itd.

Dejstvo, da se med katerim koli procesom pojavi kemični pojav, lahko ugotovimo z opazovanjem značilnosti kemične reakcije kot so sprememba barve, padavine, evolucija plinov, toplota in/ali svetloba.

Torej, na primer, sklep o poteku kemičnih reakcij lahko naredimo z opazovanjem:

Nastajanje usedline pri vrenju vode, ki se v vsakdanjem življenju imenuje kamen;

Sprostitev toplote in svetlobe med gorenjem ognja;

Spremenite barvo rezine sveže jabolko v zraku;

Nastajanje plinskih mehurčkov med fermentacijo testa itd.

Najmanjši delci snovi, ki se v procesu kemičnih reakcij praktično ne spreminjajo, ampak so med seboj povezani le na nov način, se imenujejo atomi.

Sama ideja o obstoju takšnih enot materije se je pojavila v Antična grčija v glavah starodavnih filozofov, kar pravzaprav pojasnjuje izvor izraza "atom", saj "atomos" dobesedno prevedeno iz grščine pomeni "nedeljiv".

Vendar v nasprotju z idejo starogrški filozofi, atomi niso absolutni minimum snovi, t.j. sami imajo zapleteno strukturo.

Vsak atom je sestavljen iz tako imenovanih subatomskih delcev - protonov, nevtronov in elektronov, označenih s simboli p + , n o in e - . Nadpis v uporabljenem zapisu označuje, da ima proton enotni pozitiven naboj, elektron enotni negativni naboj in nevtron nima naboja.

Kar zadeva kvalitativno strukturo atoma, ima vsak atom vse protone in nevtrone skoncentrirane v tako imenovanem jedru, okoli katerega elektroni tvorijo elektronsko lupino.

Proton in nevtron imata praktično enaki masi, tj. m p ≈ m n , masa elektrona pa je skoraj 2000-krat manjša od mase vsakega od njih, t.j. m p / m e ≈ m n / m e ≈ 2000.

Ker je temeljna lastnost atoma njegova električna nevtralnost in je naboj enega elektrona enak naboju enega protona, lahko iz tega sklepamo, da je število elektronov v katerem koli atomu enako številu protonov.

Tako na primer spodnja tabela prikazuje možno sestavo atomov:

Vrsta atomov z enakim jedrskim nabojem, t.j. od isto številko protone v njihovih jedrih imenujemo kemični element. Tako lahko iz zgornje tabele sklepamo, da atom1 in atom2 pripadata enemu kemičnemu elementu, atom3 in atom4 pa drugemu kemičnemu elementu.

Vsak kemični element ima svoje ime in posamezen simbol, ki se bere na določen način. Tako, na primer, najpreprostejši kemični element, katerega atomi vsebujejo samo en proton v jedru, ima ime "vodik" in je označen s simbolom "H", ki se bere kot "pepel", in kemični element z jedrskim nabojem +7 (tj. vsebuje 7 protonov) - "dušik", ima simbol "N", ki se bere kot "en".

Kot lahko vidite iz zgornje tabele, se atomi enega kemičnega elementa lahko razlikujejo po številu nevtronov v jedrih.

Atomi, ki pripadajo istemu kemičnemu elementu, vendar imajo različno število nevtronov in posledično maso, se imenujejo izotopi.

Tako ima na primer kemični element vodik tri izotope - 1 H, 2 H in 3 H. Indeksi 1, 2 in 3 nad simbolom H pomenijo skupno število nevtronov in protonov. tiste. Ker vemo, da je vodik kemični element, za katerega je značilno, da je v jedrih njegovih atomov en proton, lahko sklepamo, da v izotopu 1 H (1-1 = 0) sploh ni nevtronov. izotopa 2 H - 1 nevtron (2-1=1) in v izotopu 3 H - dva nevtrona (3-1=2). Ker imata, kot že omenjeno, nevtron in proton enaki masi, masa elektrona pa je v primerjavi z njima zanemarljiva, to pomeni, da je izotop 2 H skoraj dvakrat težji od izotopa 1 H, 3 H pa izotop je celo trikrat težji. V zvezi s tako veliko razširjenostjo v množicah vodikovih izotopov sta izotopa 2 H in 3 H dobila celo ločena posamezna imena in simbole, kar ni značilno za noben drug kemični element. Izotop 2 H je dobil ime devterij in je dobil simbol D, izotop 3 H pa je dobil ime tritij in simbol T.

Če vzamemo maso protona in nevtrona kot enoto in zanemarimo maso elektrona, lahko dejansko zgornji levi indeks poleg skupnega števila protonov in nevtronov v atomu štejemo za njegovo maso in zato se ta indeks imenuje masno število in je označen s simbolom A. Ker naboj jedra katerega koli protona ustreza atomu in se naboj vsakega protona pogojno šteje za +1, je število protonov v jedro se imenuje številko zaračunavanja(Z). Če označujemo število nevtronov v atomu s črko N, lahko matematično razmerje med masnim številom, številom naboja in številom nevtronov izrazimo kot:

Po sodobnih konceptih ima elektron dvojno naravo (delec-valovanje). Ima lastnosti tako delca kot vala. Tako kot delec ima elektron maso in naboj, hkrati pa je za tok elektronov, tako kot val, značilna sposobnost difrakcije.

Za opis stanja elektrona v atomu se uporabljajo predstavitve kvantna mehanika, po katerem elektron nima določene poti gibanja in se lahko nahaja na kateri koli točki v prostoru, vendar z različnimi verjetnostmi.

Območje prostora okoli jedra, kjer je najverjetneje najti elektron, se imenuje atomska orbitala.

Atomska orbitala ima lahko različna oblika, velikost in orientacija. Atomska orbitala se imenuje tudi elektronski oblak.

Grafično je ena atomska orbitala običajno označena kot kvadratna celica:

Kvantna mehanika ima izjemno kompleksen matematični aparat, zato se v okviru šolskega tečaja kemije obravnavajo le posledice kvantno mehanske teorije.

Glede na te posledice so za vsako atomsko orbito in elektron, ki se nahaja na njej, v celoti značilna 4 kvantna števila.

Glavno kvantno število - n - določa celotno energijo elektrona v dani orbitali. Obseg vrednosti glavnega kvantnega števila je vse cela števila, tj. n = 1,2,3,4, 5 itd.
Orbitalno kvantno število - l - označuje obliko atomske orbitale in ima lahko poljubne cele vrednosti od 0 do n-1, kjer je n, spomnimo se, glavno kvantno število.

Orbitale z l = 0 se imenujejo s-orbitale. s-orbitale so sferične in nimajo smeri v prostoru:

Orbitale z l = 1 se imenujejo str-orbitale. Te orbitale imajo obliko tridimenzionalne osmice, tj. oblika, pridobljena z vrtenjem osmice okoli osi simetrije, in navzven spominja na bučico:

Orbitale z l = 2 se imenujejo d-orbitale in z l = 3 – f-orbitale. Njihova struktura je veliko bolj zapletena.

3) Magnetno kvantno število - m l - določa prostorsko orientacijo določene atomske orbitale in izraža projekcijo kotnega gibanja orbite na smer magnetno polje. Magnetno kvantno število m l ustreza orientaciji orbitale glede na smer vektorja jakosti zunanjega magnetnega polja in ima lahko poljubne cele vrednosti od –l do +l, vključno z 0, t.j. skupni znesek možne vrednosti enako (2l+1). Torej, na primer, za l = 0 ml = 0 (ena vrednost), za l = 1 ml = -1, 0, +1 (tri vrednosti), za l = 2 ml = -2, -1, 0, + 1, +2 (pet vrednosti magnetnega kvantnega števila) itd.

Tako so na primer p-orbitale, t.j. orbitale z orbitalnim kvantnim številom l = 1, ki imajo obliko "tridimenzionalne osmice", ustrezajo trem vrednostim magnetnega kvantnega števila (-1, 0, +1), kar posledično ustreza v tri smeri v prostoru, pravokotne ena na drugo.

4) Spin kvantno število (ali preprosto spin) - m s - lahko pogojno štejemo za odgovorno za smer vrtenja elektrona v atomu, lahko prevzame vrednosti. Elektroni z različnimi vrtljaji so označeni z navpičnimi puščicami, ki kažejo v različne smeri: ↓ in .

Množico vseh orbital v atomu, ki imajo enako vrednost glavnega kvantnega števila, imenujemo energijski nivo oz. elektronska lupina. Vsaka poljubna energijska raven z določenim številom n je sestavljena iz n 2 orbital.

Številne orbitale z enake vrednosti glavno kvantno število in orbitalno kvantno število predstavljata energijsko podnivo.

Vsaka energijska raven, ki ustreza glavnemu kvantnemu številu n, vsebuje n podnivojev. Vsaka energijska podnivo z orbitalnim kvantnim številom l je sestavljena iz (2l+1) orbital. Tako je s-podsloj sestavljen iz ene s-orbitale, p-podsloj - treh p-orbital, d-podsloj - petih d-orbital in f-podsloj - sedmih f-orbital. Ker je, kot že omenjeno, ena atomska orbitala pogosto označena z eno kvadratno celico, lahko s-, p-, d- in f-podravni grafično prikažemo na naslednji način:

Vsaka orbitala ustreza posameznemu strogo določenemu nizu treh kvantnih števil n, l in m l .

Porazdelitev elektronov po orbitalah se imenuje elektronska konfiguracija.

Polnjenje atomskih orbital z elektroni poteka v skladu s tremi pogoji:

Načelo minimalne energije: Elektroni polnijo orbitale od najnižje energijske podravni. Zaporedje podnivojev po naraščanju energije je naslednje: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s…;

Da bi si lažje zapomnili to zaporedje polnjenja elektronskih podravni, je zelo priročna naslednja grafična ilustracija:

Paulijevo načelo: Vsaka orbitala lahko zadrži največ dva elektrona.

Če je v orbitali en elektron, se imenuje neparen, če pa sta dva, se imenujeta elektronski par.

Hundovo pravilo: najbolj stabilno stanje atoma je tisto, v katerem ima atom znotraj enega podnivoja največje možno število neparnih elektronov. To najbolj stabilno stanje atoma se imenuje osnovno stanje.

Pravzaprav zgoraj navedeno pomeni, da bo na primer namestitev 1., 2., 3. in 4. elektrona na tri orbitale p-podnivoja izvedena na naslednji način:

Polnjenje atomskih orbital iz vodika, ki ima nabojno število enako 1, v kripton (Kr) z nabojnim številom 36, bo izvedeno na naslednji način:

Podoben prikaz vrstnega reda, v katerem so atomske orbitale zapolnjene, se imenuje energijski diagram. Na podlagi elektronskih diagramov posameznih elementov lahko zapišete njihove tako imenovane elektronske formule (konfiguracije). Torej, na primer element s 15 protoni in posledično 15 elektroni, t.j. fosfor (P) bo imel naslednji energijski diagram:

Ko bo atom fosforja preveden v elektronsko formulo, bo imel obliko:

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

Številke normalne velikosti levo od simbola podnivoja prikazujejo številko energijske ravni, nadpise desno od simbola podnivoja pa število elektronov na ustrezni podnivoj.

Spodaj so elektronske formule prvih 36 elementov D.I. Mendelejev.

obdobje	izdelek št.	simbol	naslov	elektronska formula
jaz	1	H	vodik	1s 1
jaz	2	on	helij	1s2
II	3	Li	litij	1s2 2s1
	4	Bodi	berilij	1s2 2s2
	5	B	bor	1s 2 2s 2 2p 1
	6	C	ogljik	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	magnezija	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	žveplo	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	pribl	kalcij	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	titan	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	železo	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	nikelj	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8
	29	Cu	baker	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 s na d podnivo
	30	Zn	cink	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	Kot	arzen	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

Kot smo že omenili, so v svojem osnovnem stanju elektroni v atomskih orbitalah razporejeni po principu najmanjše energije. Kljub temu pa lahko ob prisotnosti praznih p-orbital v osnovnem stanju atoma, ko se mu prenese presežna energija, atom pogosto prenese v tako imenovano vzbujeno stanje. Tako ima na primer atom bora v svojem osnovnem stanju elektronsko konfiguracijo in energijski diagram naslednje oblike:

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

In v vzbujenem stanju (*), tj. pri dajanju energije atomu bora bosta njegova elektronska konfiguracija in energijski diagram videti takole:

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

Glede na to, katera podnivo v atomu je zadnja zapolnjena, se kemični elementi delijo na s, p, d ali f.

Iskanje s, p, d in f-elementov v tabeli D.I. Mendelejev:

s-elementi imajo zadnjo s-podnivo, ki jo je treba zapolniti. Ti elementi vključujejo elemente glavnih (na levi v celici tabele) podskupin skupin I in II.
Za p-elemente je p-podraven zapolnjena. P-elementi vključujejo zadnjih šest elementov vsakega obdobja, razen prvega in sedmega, ter elemente glavnih podskupin III-VIII skupin.
d-elementi se nahajajo med s- in p-elementi v velikih obdobjih.
F-elementi se imenujejo lantanidi in aktinidi. Na dno tabele jih postavlja D.I. Mendelejev.

Lekcija je namenjena oblikovanju idej o kompleksni strukturi atoma. Upoštevano je stanje elektronov v atomu, predstavljeni so pojmi "atomska orbitala in elektronski oblak", oblike orbital (s--, p-, d-orbitale). Upoštevani so tudi vidiki, kot so največje število elektronov na energijskih ravneh in podravneh, porazdelitev elektronov po energijskih ravneh in podnivojih v atomih elementov prvih štirih obdobij, valenčni elektroni s-, p- in d-elementov. Podan je grafični diagram strukture elektronskih plasti atomov (elektronsko-grafska formula).

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

Lekcija: Struktura atoma

V prevodu iz grščine je beseda " atom" pomeni "nedeljivo". Vendar so bili odkriti pojavi, ki kažejo na možnost njegove delitve. To so oddajanje rentgenskih žarkov, emisija katodnih žarkov, pojav fotoelektričnega učinka, fenomen radioaktivnosti. Elektroni, protoni in nevtroni so delci, ki sestavljajo atom. Poklicani so subatomski delci.

Tab. eno

Poleg protonov vsebuje jedro večine atomov nevtroni ki ne nosijo stroškov. Kot je razvidno iz tabele. 1 se masa nevtrona praktično ne razlikuje od mase protona. Protoni in nevtroni sestavljajo jedro atoma in se imenujejo nukleoni (jedro - jedro). Njihovi naboji in mase v atomskih masnih enotah (a.m.u.) so prikazani v tabeli 1. Pri izračunu mase atoma lahko maso elektrona zanemarimo.

masa atoma ( masno število) je enak vsoti mas protonov in nevtronov, ki sestavljajo njegovo jedro. Masno število je označeno s črko AMPAK. Iz imena te količine je razvidno, da je tesno povezana z atomsko maso elementa, zaokroženo na celo število. A=Z+N

tukaj A- masno število atoma (vsota protonov in nevtronov), Z- jedrski naboj (število protonov v jedru), N je število nevtronov v jedru. V skladu z doktrino izotopov je mogoče pojmu "kemični element" dati naslednjo definicijo:

kemični element Imenuje se skupina atomov z enakim jedrskim nabojem.

Nekateri elementi obstajajo kot več izotopi. "Izotopi" pomenijo "zasedajo isto mesto". Izotopi imajo enako število protonov, vendar se razlikujejo po masi, to je številu nevtronov v jedru (število N). Ker nevtroni skoraj nimajo vpliva na kemijske lastnosti elementov, so vsi izotopi istega elementa kemično neločljivi.

Izotopi imenujemo sorte atomov istega kemičnega elementa z enakim jedrskim nabojem (to je z enakim številom protonov), vendar z različnim številom nevtronov v jedru.

Izotopi se med seboj razlikujejo le po masnem številu. To je označeno z nadpisom v desnem kotu ali v vrstici: 12 C ali C-12 . Če element vsebuje več naravnih izotopov, potem v periodnem sistemu D.I. Mendelejev navaja njegovo povprečno atomsko maso ob upoštevanju razširjenosti. Na primer, klor vsebuje 2 naravna izotopa 35 Cl in 37 Cl, katerih vsebnost je 75% oziroma 25%. Tako bo atomska masa klora enaka:

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

Za umetno sintetizirane težke atome je ena vrednost atomske mase navedena v oglatih oklepajih. To je atomska masa najbolj stabilnega izotopa tega elementa.

Osnovni modeli zgradbe atoma

Zgodovinsko gledano je bil Thomsonov model atoma prvi leta 1897.

riž. 1. Model zgradbe atoma J. Thomsona

Angleški fizik J. J. Thomson je predlagal, da so atomi sestavljeni iz pozitivno nabite krogle, v kateri so vmešani elektroni (slika 1). Ta model se figurativno imenuje "slivov puding", žemljica z rozinami (kjer so "rozine" elektroni) ali "lubenica" s "semeni" - elektroni. Vendar je bil ta model opuščen, saj so bili pridobljeni eksperimentalni podatki, ki so mu v nasprotju.

riž. 2. Model strukture atoma E. Rutherforda

Leta 1910 je angleški fizik Ernst Rutherford s svojima študentoma Geigerjem in Marsdenom izvedel eksperiment, ki je dal neverjetne rezultate, ki so bili z vidika Thomsonovega modela nerazložljivi. Ernst Rutherford je z izkušnjami dokazal, da je v središču atoma pozitivno nabito jedro (slika 2), okoli katerega se tako kot planeti okoli Sonca vrtijo elektroni. Atom kot celota je električno nevtralen, elektroni pa se zadržijo v atomu zaradi sil elektrostatične privlačnosti (Coulombove sile). Ta model je imel veliko protislovij in, kar je najpomembneje, ni pojasnil, zakaj elektroni ne padejo na jedro, pa tudi možnosti absorpcije in oddajanja energije z njim.

Danski fizik N. Bohr je leta 1913, ki je za osnovo vzel Rutherfordov model atoma, predlagal model atoma, v katerem se elektronski delci vrtijo okoli atomskega jedra na približno enak način, kot se planeti vrtijo okoli Sonca.

riž. 3. Planetarni model N. Bohra

Bohr je predlagal, da lahko elektroni v atomu stabilno obstajajo le v orbitah na strogo določenih razdaljah od jedra. Te orbite je imenoval stacionarne. Elektron ne more obstajati zunaj stacionarnih orbit. Zakaj je tako, Bohr takrat ni znal pojasniti. Toda pokazal je, da tak model (slika 3) omogoča razlago številnih eksperimentalnih dejstev.

Trenutno se uporablja za opis strukture atoma kvantna mehanika. To je znanost, katere glavni vidik je, da ima elektron lastnosti delca in valovanja hkrati, to je dvojnost valov-delec. Glede na kvantno mehaniko, imenujemo območje prostora, v katerem je verjetnost najti elektron največjaorbitalni. Dlje kot je elektron od jedra, manjša je njegova interakcijska energija z jedrom. Nastanejo elektroni s podobno energijo raven energije. Število energijskih nivojev enaka številka obdobja, v katerem se ta element nahaja v tabeli D.I. Mendelejev. Obstajajo različne oblike atomskih orbital. (slika 4). D-orbitala in f-orbitala imata bolj zapleteno obliko.

riž. 4. Oblike atomskih orbital

V elektronski lupini katerega koli atoma je natanko toliko elektronov, kolikor je protonov v njegovem jedru, zato je atom kot celota električno nevtralen. Elektroni v atomu so razporejeni tako, da je njihova energija minimalna. Dlje kot je elektron od jedra, več je orbital in bolj zapletene so oblike. Vsak nivo in podnivo lahko vsebuje le določeno število elektronov. Podravni pa so sestavljene iz orbitale.

Na prvi energetski ravni, najbližji jedru, je lahko ena sferična orbitala ( 1 s). Na drugi energetski ravni - sferična orbitala, velika in tri p-orbitale: 2 s2 ppp. Na tretji stopnji: 3 s3 ppp3 dddd.

Poleg gibanja okoli jedra imajo elektroni tudi gibanje, ki ga lahko predstavimo kot njihovo gibanje okoli lastne osi. Ta rotacija se imenuje vrtenje ( v pasu iz angleščine. "vreteno"). V eni orbitali sta lahko le dva elektrona z nasprotnimi (antiparalelnimi) vrtenji.

največštevilo elektronov na raven energije je določena s formulo N=2 n 2.

Kjer je n glavno kvantno število (število energijske ravni). Glej tabelo. 2

Tab. 2

Glede na to, v kateri orbitali je zadnji elektron, se razlikujejo s-, str-, d-elementi. Pripadajo elementi glavnih podskupin s-, str-elementi. V stranskih podskupinah so d-elementi

Grafični diagram strukture elektronskih plasti atomov (elektronska grafična formula).

Za opis razporeditve elektronov v atomskih orbitalah se uporablja elektronska konfiguracija. Če ga želite zapisati v vrstico, so orbitale zapisane v legendi ( s--, str-, d-,f-orbitale), pred njimi pa so številke, ki označujejo številko energijske ravni. Večje kot je število, dlje je elektron od jedra. Z velikimi črkami je nad oznako orbitale zapisano število elektronov v tej orbitali (slika 5).

riž. pet

Grafično lahko porazdelitev elektronov v atomskih orbitalah predstavimo kot celice. Vsaka celica ustreza eni orbitali. Za p-orbitalo bodo tri takšne celice, za d-orbitalo pet in za f-orbitalo sedem. Ena celica lahko vsebuje 1 ali 2 elektrona. Po navedbah Gundovo pravilo, so elektroni razporejeni po orbitalah enake energije (na primer v treh p-orbitalah), najprej po ena, in šele ko je v vsaki takšni orbitali že en elektron, se začne polnjenje teh orbital z drugimi elektroni. Takšni elektroni se imenujejo v paru. To je razloženo z dejstvom, da se v sosednjih celicah elektroni manj odbijajo drug od drugega kot podobno nabiti delci.

Glej sl. 6 za atom 7 N.

riž. 6

Elektronska konfiguracija skandijevega atoma

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 zunanji energijski ravni se imenujejo valenčni elektroni. 21 sc se nanaša na d-elementi.

Povzetek lekcije

Pri pouku so obravnavali zgradbo atoma, stanje elektronov v atomu, predstavili pojem "atomska orbitala in elektronski oblak". Učenci so spoznali, kakšna je oblika orbital ( s-, str-, d-orbitale), kolikšno je največje število elektronov na energijskih ravneh in podravneh, porazdelitev elektronov po energijskih nivojih, kaj je s-, str- In d-elementi. Podan je grafični diagram strukture elektronskih plasti atomov (elektronsko-grafska formula).

Bibliografija

1. Rudzitis G.E. Kemija. Osnove splošne kemije. 11. razred: učbenik za izobraževalne ustanove: osnovna raven / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izd. - M.: Izobraževanje, 2012.

2. Popel P.P. Kemija: 8. razred: učbenik za splošno izobraževalne ustanove / P.P. Popel, L.S. Krivlya. - K .: Informacijski center "Akademija", 2008. - 240 str.: ilustr.

3. A.V. Manuilov, V.I. Rodionov. Osnove kemije. Internetna vadnica.

Domača naloga

1. Št. 5-7 (str. 22) Rudzitis G.E. Kemija. Osnove splošne kemije. 11. razred: učbenik za izobraževalne ustanove: osnovna raven / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izd. - M.: Izobraževanje, 2012.

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

3. Elementi imajo naslednje 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 . Kaj so ti elementi?

Sestava atoma.

Atom je sestavljen iz atomsko jedro in elektronska lupina.

Jedro atoma je sestavljeno iz protonov ( p+) in nevtroni ( n 0). Večina vodikovih atomov ima eno protonsko jedro.

Število protonov N(p+) je enak jedrskemu naboju ( Z) in redna številka elementa v naravnem nizu elementov (in v periodnem sistemu elementov).

N(str +) = Z

Vsota števila nevtronov N(n 0), označeno preprosto s črko N in število protonov Z poklical masno število in je označen s črko AMPAK.

A = Z + N

Elektronska lupina atoma je sestavljena iz elektronov, ki se gibljejo okoli jedra ( e -).

Število elektronov N(e-) v elektronski lupini nevtralnega atoma je enako številu protonov Z v svojem jedru.

Masa protona je približno enaka masi nevtrona in 1840-kratni masi elektrona, tako da je masa atoma praktično enaka masi jedra.

Oblika atoma je sferična. Polmer jedra je približno 100.000-krat manjši od polmera atoma.

Kemični element- vrsta atomov (skupina atomov) z enakim jedrskim nabojem (z enakim številom protonov v jedru).

Izotop- množica atomov enega elementa z enakim številom nevtronov v jedru (ali vrsta atomov z enakim številom protonov in enakim številom nevtronov v jedru).

Različni izotopi se med seboj razlikujejo po številu nevtronov v jedrih svojih atomov.

Oznaka posameznega atoma ali izotopa: (E - simbol elementa), na primer: .

Struktura elektronske lupine atoma

atomska orbitala je stanje elektrona v atomu. Orbitalni simbol - . Vsaka orbitala ustreza elektronskemu oblaku.

Orbitale resničnih atomov v osnovnem (nevzbujenem) stanju so štiri vrste: s, str, d in f.

elektronski oblak- del prostora, v katerem je mogoče najti elektron z verjetnostjo 90 (ali več) odstotkov.

Opomba: včasih se pojma "atomska orbitala" in "elektronski oblak" ne razlikujeta, tako da oba imenujemo "atomska orbitala".

Elektronska lupina atoma je večplastna. Elektronski sloj ki ga tvorijo elektronski oblaki enake velikosti. Orbitale enoslojne oblike elektronski ("energetski") nivo, so njihove energije enake za atom vodika, vendar drugačne za druge atome.

Orbitale iste ravni so združene v elektronska (energija) podravni:
s- podnivo (sestavljeno iz enega s-orbitale), simbol - .
str podnivo (sestavljeno iz treh str
d podnivo (sestavljeno iz petih d-orbitale), simbol - .
f podnivo (sestavljeno iz sedmih f-orbitale), simbol - .

Energije orbital istega podnivoja so enake.

Pri označevanju podnivojev se simbolu podnivoja doda številka sloja (elektronske ravni), na primer: 2 s, 3str, 5d pomeni s- podnivo druge stopnje, str- podnivo tretje stopnje, d- podnivo pete stopnje.

Skupno število podnivojev na eni ravni je enako številki ravni n. Skupno število orbital na eni ravni je n 2. V skladu s tem je tudi skupno število oblakov v eni plasti n 2 .

Oznake: - prosta orbitala (brez elektronov), - orbitala z neparnim elektronom, - orbitala z elektronskim parom (z dvema elektronoma).

Vrstni red, v katerem elektroni polnijo orbitale atoma, določajo trije zakoni narave (formulacije so podane na poenostavljen način):

1. Načelo najmanjše energije – elektroni polnijo orbitale v vrstnem redu naraščajoče energije orbital.

2. Paulijev princip – v eni orbitali ne moreta biti več kot dva elektrona.

3. Hundovo pravilo – znotraj podnivoja elektroni najprej zapolnijo proste orbitale (ena po eno), šele nato pa tvorijo elektronske pare.

Skupno število elektronov na elektronski ravni (ali v elektronski plasti) je 2 n 2 .

Porazdelitev podnivojev po energiji je izražena v naslednjem vrstnem redu (po naraščanju energije):

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

Vizualno je to zaporedje izraženo z energijskim diagramom:

Porazdelitev elektronov atoma po ravneh, podnivojih in orbitalah (elektronska konfiguracija atoma) je mogoče prikazati kot elektronsko formulo, energijski diagram ali, bolj preprosto, kot diagram elektronskih plasti ("elektronski diagram"). .

Primeri elektronske strukture atomov:

Valenčni elektroni- elektroni atoma, ki lahko sodelujejo pri tvorbi kemičnih vezi. Za kateri koli atom so to vsi zunanji elektroni plus tisti predzunanji elektroni, katerih energija je večja od energije zunanjih. Na primer: Ca atom ima 4 zunanje elektrone s 2, so tudi valenca; atom Fe ima zunanje elektrone - 4 s 2 ampak on ima 3 d 6, zato ima atom železa 8 valenčnih elektronov. Valenčna elektronska formula kalcijevega atoma je 4 s 2 in atomi železa - 4 s 2 3d 6 .

Periodični sistem kemičnih elementov D. I. Mendelejeva
(naravni sistem kemičnih elementov)

Periodični zakon kemičnih elementov(sodobna formulacija): lastnosti kemičnih elementov, pa tudi preprostih in zapletenih snovi, ki jih tvorijo, so v periodični odvisnosti od vrednosti naboja iz atomskih jeder.

Periodični sistem- grafični izraz periodnega zakona.

Naravni spekter kemičnih elementov- število kemičnih elementov, razporejenih glede na povečanje števila protonov v jedrih njihovih atomov ali, kar je enako, glede na povečanje nabojev jeder teh atomov. Zaporedna številka elementa v tej seriji je enaka številu protonov v jedru katerega koli atoma tega elementa.

Tabela kemičnih elementov je sestavljena tako, da se naravni niz kemičnih elementov "razreže". obdobja(vodoravne vrstice tabele) in skupine (navpični stolpci tabele) elementov s podobno elektronsko strukturo atomov.

Glede na to, kako so elementi združeni v skupine, je lahko tabela dolgo obdobje(v skupinah so zbrani elementi z enakim številom in vrsto valenčnih elektronov) in kratkoročno(elemente z enakim številom valenčnih elektronov zberemo v skupine).

Skupine kratkodobne tabele so razdeljene v podskupine ( glavni in stranski učinki), ki sovpada s skupinami tabele z dolgim obdobjem.

Vsi atomi elementov istega obdobja imajo enako število elektronskih plasti, ki je enako številu obdobja.

Število elementov v obdobjih: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Večina elementov osme dobe je bila pridobljena umetno, zadnji elementi tega obdobja še niso sintetizirani. Vsa obdobja razen prve se začnejo z elementom, ki tvori alkalijske kovine (Li, Na, K itd.) in se konča z elementom, ki tvori žlahtni plin (He, Ne, Ar, Kr itd.).

V tabeli za kratko obdobje - osem skupin, od katerih je vsaka razdeljena v dve podskupini (glavno in sekundarno), v tabeli z dolgim obdobjem - šestnajst skupin, ki so oštevilčene z rimskimi številkami s črkami A ali B, na primer: IA, IIIB, VIA, VIIB. Skupina IA tabele za daljše obdobje ustreza glavni podskupini prve skupine tabele za kratkoročno obdobje; skupina VIIB - sekundarna podskupina sedme skupine: ostali - podobno.

Lastnosti kemičnih elementov se naravno spreminjajo v skupinah in obdobjih.

V obdobjih (z naraščajočo serijsko številko)

jedrski naboj se poveča
število zunanjih elektronov se poveča,
polmer atomov se zmanjša,
moč vezi elektronov z jedrom se poveča (ionizacijska energija),
poveča se elektronegativnost.
izboljšane so oksidacijske lastnosti preprostih snovi ("nekovinskost"),
redukcijske lastnosti preprostih snovi ("kovinskost") oslabijo,
oslabi osnovni značaj hidroksidov in pripadajočih oksidov,
poveča se kislinski značaj hidroksidov in ustreznih oksidov.

V skupinah (z naraščajočo serijsko številko)

jedrski naboj se poveča
polmer atomov se poveča (samo v A-skupinah),
moč vezi med elektroni in jedrom se zmanjša (ionizacijska energija; samo v A-skupinah),
elektronegativnost se zmanjša (samo v A-skupinah),
oslabijo oksidacijske lastnosti preprostih snovi ("nekovinski"; samo v A-skupinah),
izboljšane so redukcijske lastnosti preprostih snovi ("kovinska"; samo v A-skupinah),
poveča se osnovni značaj hidroksidov in pripadajočih oksidov (samo v A-skupinah),
kisla narava hidroksidov in ustreznih oksidov oslabi (samo v A-skupinah),
zmanjša se stabilnost vodikovih spojin (poveča se njihova redukcijska aktivnost; le v A-skupinah).

Naloge in testi na temo "Tema 9. "Zgradba atoma. Periodični zakon in periodični sistem kemičnih elementov D. I. Mendelejeva (PSCE)"."

Periodični zakon - Periodični zakon in zgradba atomov 8.–9. razred
Vedeti morate: zakone polnjenja orbital z elektroni (načelo najmanjše energije, Paulijev princip, Hundovo pravilo), zgradbo periodnega sistema elementov.
Morali bi biti sposobni: določiti sestavo atoma po položaju elementa v periodnem sistemu in, nasprotno, poiskati element v periodnem sistemu, poznajoč njegovo sestavo; prikazati strukturni diagram, elektronsko konfiguracijo atoma, iona in, nasprotno, določiti položaj kemičnega elementa v PSCE iz diagrama in elektronske konfiguracije; opredeliti element in snovi, ki jih tvori, glede na njegov položaj v PSCE; določajo spremembe polmera atomov, lastnosti kemičnih elementov in snovi, ki jih tvorijo v eni periodi in eni glavni podskupini periodnega sistema.
Primer 1 Določite število orbital v tretji elektronski ravni. Kakšne so te orbitale?
Za določitev števila orbital uporabljamo formulo N orbitale = n 2, kje n- številka stopnje. N orbitale = 3 2 = 9. Ena 3 s-, tri 3 str- in pet 3 d-orbitale.
Primer 2 Ugotovite, kateri atom ima elektronsko formulo 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 1 .
Če želite ugotoviti, za kateri element gre, morate ugotoviti njegovo serijsko številko, ki je enaka skupnemu številu elektronov v atomu. V tem primeru: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. To je aluminij.
Ko se prepričate, da ste se naučili vsega, kar potrebujete, nadaljujte z nalogami. Želimo vam uspeh.

Priporočena literatura:
- O. S. Gabrielyan in drugi Kemija, 11. razred. M., Droha, 2002;
- G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Kemija 11 celic. M., Izobraževanje, 2001.