Электронные конфигурации атомов

Обратите внимание: если все характеристики элементов, простых веществ и соединений имеют закономерности по группе одни изменения, а по периоду – другие, то у ЛВС эти изменения аналогичны.

4). Электроотрицательность – свойство атомов химических элементов притягивать к себе электроны от других атомов. Атом более электроотрицательного элемента, смещая на себя общие (общую) электронную пару, приобретает отрицательную степень окисления, а менее электроотрицательный – положительную. Например: Si⁺⁴C^–4

электроотрицательность увеличивается (до VII группы) Самый электроотрицательный элемент – фтор (F)

F O N Cl Br S C I P H (металлы) – наизусть

электроотрицательность уменьшается (самый электроположительный – франций (Fr)

5). атомный радиус уменьшается

атомный радиус увеличивается

6). Энергия ионизация – энергия, необходимая для отрыва одного электрона, наименее прочно связанного с ядром.

энергия ионизации увеличивается

энергия ионизации уменьшается.

Д. И. Менделеев не смог объяснить причину, по которой свойства элементов периодически повторяются.

Объяснение причины периодичности. Позже стало известно, что атом имеет сложное строение: в центре атома расположено ядро, в котором сосредоточена вся масса атома. В состав атомного ядра входят протоны и нейтроны. Количество протонов в ядре атома совпадает с его порядковым номером в таблице Д.И.Менделеева. Количество электронов в атоме равно числу протонов, поэтому атом электронейтрален.

Если рассмотреть строение внешних уровней атомов, то окажется, что количество электронов периодически повторяется, изменяясь от 1 до 8. В этом и заключается причина периодических изменений свойств элементов.
Современная формулировка закона. Теперь периодический закон формулируют так: свойства простых веществ, а также формы, и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов.
В таблице каждый химический элемент имеет атомный номер, который определяется числом протонов в ядре атома, т. е. атомный номер численно равен заряду ядра. Таким образом, основной признак, который определяет химический элемент, — это заряд его ядра. Массу атома в основном определяют протоны и нейтроны, составляющие ядро.

Закономерности изменения свойств элементов малых периодов и главных подгрупп в зависимости от атомного (порядкового) номера (повторение того, что обозначено выше в виде схем).

Периодичность свойств атомов и сложных веществ:

а) Металлические и неметаллические свойства

б) кажущийся радиус атома

в) энергия ионизации (энергия, необходимая для отрыва электрона, наименее прочно связанного с ядром)

г) относительная электроотрицательность

д) минимальная и максимальная степень окисления

е) свойства высших оксидов, гидроксидов, летучих водородных соединений.

Что надо уметь:

1). Определять число электронов, протонов, нейтронов в атомах, молекулах и ионах (катионах и анионах).

2). Составлять электронные и графические формулы атомов (в основном и возбужденном состоянии), ионов (катионов и анионов).

3). Определять минимальную, максимальную и промежуточные степени окисления атома по положению элемента в ПСХЭ.

4). Составлять формулы высших оксидов и гидроксидов (для элемента в высшей степени окисления). Знать, как изменяется характер этих соединений в зависимости от зарядов ядер атомов.

5). Составлять формулы летучих водородных соединений, знать их характер и как он изменяется в зависимости от зарядов ядер атомов.

6). Составлять формулы бинарных соединений по минимальной и максимальной степени окисления.

7). Сравнивать элементы по электроотрицательности, металлическим и неметаллическим свойствам, окислительным и восстановительным свойствам, радиусам атомов.

8). Считать степень окисления в молекулах и ионах.

Строение атома:

а) ядро, электронная оболочка. Частицы ядра: протоны и нейтроны

б) изотопы

в) связь между положением элемента в таблице Менделеева и строением его атома:

физический смысл порядкового номера, номера группы, номера периода.

Строение атома.

Атом – мельчайшая, электронейтральная, химически неделимая частица вещества, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

Электронная оболочка – совокупность движущихся вокруг ядра электронов.

Атомное ядро – центральная часть атома, состоящая из нуклонов – протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами.

Протон р+ Нейтрон n⁰ Электрон е

Заряд частицы +1 0 -1

Масса частицы 1 а.е.м. 1 а.е.м. 1/1840 от массы протона

Заряд ядра атома соответствует атомному номеру элемента в периодической системе (Z).

Так как атом - электронейтральная частица, то число протонов должно быть равно числу электронов (число + = числу -):

N(e^-) = N(p) = Z

Массовое число А – складывается из числа протонов и нейтронов в ядре данного атома. Тогда число нейтронов легко найти, вычитая заряд ядра атома из массового числа.

А = N(p) + N(n) N(n) = A – Z

Пример: определить число протонов и нейтронов в ядре атома мышьяка с массовым числом 75.

массовое число

₇₅

заряд ядра атома ₃₃ As

Решение: порядковый номер у As – 33. Следовательно, заряд ядра Z= +33, число протонов – 33. Число нейтронов: A – Z = 75 – 33 = 42.

Химический элемент – вид атомов, с определённым зарядом ядра.

Природа устроена так, что один и тот же элемент может существовать в виде двух или нескольких изотопов (существуют элементы, которые в природе представлены только одним изотопом, например, фосфор и фтор).

Изотопы – атомы с одинаковым зарядом ядра, но разным массовым числом, т.е разным числом нейтронов в ядре.

Поскольку нейтроны практически не влияют на химические свойства элементов, все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы.

Пример: изотопы углерода: ¹²С и ¹³С. Значит, они отличаются по составу на 1 нейтрон: у ¹²С – 6 нейтронов, у ¹⁴С – 7 нейтронов.

Водород имеет три изотопа: протий Н, дейтерий Н и тритий Н

Электронное строение атома.

1). Электронная оболочка атома состоит из электронных слоев или уровней.

Номер периода, в котором находится атом данного химического элемента, показывает число энергетических слоев (уровней) в его атоме. Электронные уровни обозначаются целыми числами 1, 2,.., n, начиная от ближайшей к ядру.

2). Номер группы, в которой находится атом данного химического элемента, соответствует числу электронов на внешнем слое атома (это справедливо только для элементов главных подгрупп).

На внешнем слое атомов элементов побочных подгрупп находится почти всегда 2 электрона (по 1 электрону на внешнем слое у атомов хрома, молибдена, меди, серебра и золота).

3). Максимальное количество электронов на уровне можно определить по формуле:

N=2n² , где n – номер уровня, для которого мы делаем расчет, а N – максимально возможное число электронов на слое. В соответствии с этой формулой на 1 слое не может быть больше 2-х электронов, на 2-ом – более 8, на 3-ем – более 18 и т.д.

4). Если уровень содержит максимально возможное число электронов, его называют завершенным. Если меньше максимального, то незавершенным.

5). На внешнем слое атомов не может содержаться более 8-ми электронов (у атомов 1 периода – более 2-х).

6). Уровни, в свою очередь, могут состоять из близких по энергии подуровней. Их обозначают символами s, p, d, f.

Подуровни, в свою очередь, состоят из одинаковых по энергии орбиталей. На каждой орбитали может быть не больше двух электронов.

На схеме орбитали обозначают в виде ячеек: ¨, а электроны - в виде стрелок: ­ или ¯.

Электроны при движении создают облако определенной формы.

Электронные конфигурации атомов

Распределение электронов по подуровням называется электронной конфигурацией, а по орбиталям – графической.

На каждом s-подуровне (одна орбиталь) могут находиться два электрона, на каждом p-подуровне (три орбитали) - шесть электронов, на каждом d-подуровне (пять орбиталей) - десять электронов.

Электронная формула атома – запись распределения электронов по орбиталям атома:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶...

Число электронов на орбиталях данного подуровня указывается в верхнем индексе справа от буквы, например 3d⁵ - это 5 электронов на 3d-подуровне.

Например, электронная формула атома хлора 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

Правило проскока электронов:

Если на d– подуровне атома хим.элем. (исходя из его положения в ПСХЭ) должно находиться 4 или 9 е, то с внешнего s – подуровня происходит «проскок» («провал») одного электрона, в результате чего на внешнем слое остается 1 электрон, а на d– подуровне становится 5 или 10 электронов, соответственно. Этот «проскок» можно объяснить более устойчивой полузавершенной (5е) или завершенной (10е) d–оболочкой. Такой «проскок» наблюдается у следующих элементов: Cr, Mo, Cu, Ag, Au.

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