Задания для самостоятельного выполнения

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

«Электронное строение атома.

Задания для группового выполнения

Положение химического элемента в периодической системе определяется строением атома и его свойствами. В периодах слева направо, а в главных подгруппах снизу вверх усиливаются неметаллические свойства элементов и увеличиваются значения их относительной электроотрицательности.

Номер периода равен числу энергетических уровней в электронной оболочке атома, а номер группы – числу валентных электронов в атоме элемента данной группы. Валентные электроны – это электроны последних энергетических уровней; они имеют максимальную энергию и принимают участие в образовании химической связи между атомами в молекулах. В атомах элементов главных подгрупп валентные электроны находятся на последнем (валентном) энергетическом уровне, а в атомах элементов побочных подгрупп – на последнем и предпоследнем. Так, у атома кремния валентными являются четыре электрона третьего (внешнего) энергетического уровня (3s23p2), а у атома скандия – два sэлектрона четвёртого энергетического уровня и один d-электрон третьего энергетического уровня (4s²3d¹). Валентность элемента определяется числом неспаренных электронов в атоме, т.к. они принимают участие в образовании химической связи между атомами в молекулах соединений. Основное состояние атома (состояние с минимальной энергией) характеризуется электронной конфигурацией атома, которая соответствует положению элемента в периодической системе. Например, основное состояние атома хлора соответствует электронной конфигурации атома 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵3d⁰. Валентность хлора в основном состоянии равна единице, т.к. атом имеет один неспаренный электрон. Возбуждённое состояние атома – это его новое энергетическое состояние с новым распределением электронов в пределах валентного уровня. Например, для хлора могут реализоваться три возбуждённых состояния: с электронной конфигурацией атома 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d¹ и валентностью, равной трём; с электронной конфигурацией атома 1s²2s²2p⁶3s²3p³3d² и валентностью, равной пяти; с электронной конфигурацией атома 1s²2s²2p⁶3s¹3p³3d³ и валентностью, равной семи. Характеризуя химический элемент по его положению в периодической системе, указывают: 1) положение элемента в периодической системе (порядковый номер, период, группа, подгруппа); 2) строение атома (заряд ядра, число протонов, электронов, нейтронов), электронную формулу с указанием валентных электронов, значения квантовых чисел для всех электронов, валентных электронов или только для формирующего электрона, валентность в основном и возбуждённых состояниях; 3) тип элемента (s-, p-, d-, f-элемент), металл или неметалл, формулу высшего оксида и соответствующего ему гидроксида, уравнения реакций, которые доказывают характер оксида и гидроксида (основной, кислотный или амфотерный).

Пример характеристики химического элемента № 56 по его положению в периодической системе

1. Элемент № 56 – барий, находится в шестом периоде, второй группе, главной подгруппе.

2. Заряд ядра +56, в атоме 56 протонов, 56 электронов, 81 нейтрон. Электронная формула: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s², валентными являются два s-электрона шестого энергетического уровня. Формирующим электроном является тот, который последним заполняет орбитали атома. Для формирующего электрона, находящегося на 6s-подуровне, главное квантовое число равно 6, орбитальное (побочное) квантовое число (s-подуровня) l = 0. Чтобы определить магнитное квантовое число m_l и спиновое квантовое число m_s, составим графическую схему заполнения s-подуровня:

Из схемы определяем: m_l =0; m_s = -1/2 . В основном состоянии все электроны спарены, валентность равна нулю, в возбуждённом состоянии электронная конфигурация атома 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹6p¹, валентность равна двум.

3. Барий – s-элемент (тип элемента определяется по названию подуровня формирующего электрона), металл. Высший оксид BaO – основной оксид, Ba(OН)2 – основание (щёлочь). Основной характер BaO и Ba(OН)2 можно доказать следующими реакциями:

BaO + Н₂О → Ba(OН)₂

BaO + Н₂SО₄ → BaSО₄ + Н₂О

BaO + CО₂ → BaCО₃

Ba(OН)₂+ Н₂SО₄→ BaSО₄ + 2 Н₂О

Ba(OН)₂ + CО₂ → BaCО₃ + Н₂О

Ba(OН)₂ + К2SО₄ → BaSО₄ + 2 КОН

Задание 1. Напишите электронную формулу атома технеция. Сколько электронов находится на d-подуровне предпоследнего электронного слоя? К какому электронному семейству относится элемент?

Атом Tc в таблице Менделеева имеет порядковый номер 43. Следовательно, в его оболочке содержится 43 электрона. В электронной формуле распределяем их по подуровням согласно порядку заполнения (в соответствии с правилами Клечковского) и учитывая емкость подуровней: Tc 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d⁵5s². При этом порядок заполнения подуровней следующий: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d. Последний электрон располагается на 4d-подуровне, значит, технеций относится к семейству d-элементов. На d-подуровне предпоследнего (4-го) слоя находится 5 электронов.

Задание 2. Атом какого элемента имеет электронную конфигурацию 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p¹?

Количество электронов в оболочке нейтрального атома составляет 49. Поэтому его заряд ядра и, следовательно, порядковый номер, также равны 49. В периодической системе Д.И.Менделеева находим, что этот элемент – индий.

Задание 3. У какого из перечисленных ниже соединений наименее выражены кислотные свойства?

а) HNO₃, б) H₃PO₄, в) H₃AsO₄, г) H₃SbO₄.

Приведенные кислородсодержащие соединения являются гидроксидами элементов главной подгруппы V группы таблицы Менделеева. Известно, что кислотные свойства гидроксидов ослабевают сверху вниз в подгруппе. Поэтому в указанном ряду наименее выраженными кислотными свойствами обладает H₃SbO₄.

Задание 4. По данным периодической системы составьте эмпирическую формулу высшего оксида свинца. Какова его молярная масса?

Свинец находится в 4-й группе периодической системы, поэтому его высшая степень окисления равна +4. Атом кислорода в оксидах имеет степень окисления –2, следовательно в молекуле оксида на каждый атом свинца приходится два атома кислорода. Формула высшего оксида

– PbO2. Вычислим его молярную массу: 207+2·16=239, т.е. 239 г/моль.

Задания для самостоятельного выполнения

Дать характеристику химических элементов по их положению в периодической системе.

Таблица 1 Данные для выполнения задания

№ варианта	Элементы	№ варианта	Элементы
1	Алюминий, азот, натрий	9	Кальций, фосфор, хлор
2	Магний, бром, кремний	10	Кремний, железо, бром
3	Натрий, бор, кислород	11	Селен, бор, свинец
4	Бериллий, цинк, хлор	12	Фосфор, хром, медь
5	Литий, сера, углерод	13	Фтор, титан, сера
6	Калий, мышьяк, фтор	14	Сера, ванадий, бор
7	Медь, стронций, бор	15	Бериллий, цинк, азот
8	Кремний, титан, углерод	16	Литий, мышьяк, стронций

Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 71; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!