РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ПОЛЕ ЯДРА АТОМА
Тема: СТРОЕНИЕ АТОМА.
ЯДРО АТОМА. ИЗОТОПЫ .
Атом состоит из ядра, которое имеет положительный заряд, и электронов, которые имеют отрицательный заряд. В целом атом электронейтрален.
Положительный заряд ядра атома равен порядковому номеру химического элемента.
Ядро атома — сложная частица. В ней сосредоточена почти вся масса атома. Поскольку химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра, то около символа элемента указывают (рис. 6).
По этим данным можно определить состав ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов.
- Протон (р) имеет массу, равную 1 (1,0073 а. е. м.) и заряд, равный +1.
- Нейтрон (n) заряда не имеет (нейтрален), а масса его приблизительно равна массе протона (1,0087 а. е. м.).
Какие частицы определяют заряд ядра? Протоны! Причём число протонов равно (по величине)заряду ядра атома, т. е. порядковому номеру:
Число нейтронов определяют по разности между величинами: «масса ядра» и «порядковый номер».
Обратите внимание, что при определении массового числа ядра атома приходится округлять атомную массу, указанную в Периодической системе! Почему? Ведь массы протона и нейтрона практически целочисленны, а массой электронов можно пренебречь.
Для того,чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять:
- Что происходит с атомом в ходе химических процессов;
- Что такое «химический элемент».
В химических процессах обязательно изменяется распределение электронов вокруг ядра или даже изменяется их число. В последнем случае атом отдаёт или принимает электроны и превращается в заряженную частицу — ион. Но в химических реакциях никогда не меняется состав ядра атома, его заряд. Поэтому заряд ядра атома является своеобразным «паспортом» химического элемента.
|
|
|
Химический элемент — совокупность атомов или ионов с одинаковым зарядом ядра.
Для того чтобы разобраться, попробуйте определить, какие из ядер, состав которых указан ниже, принадлежат одному и тому же химическому элементу:
Атомам одного химического элемента принадлежат ядра А и В, так как они содержат одинаковое число протонов, т. е. заряд этих ядер одинаковый. Но ведь у них разная масса! Исследования показывают, что масса атома не оказывает существенного влияния на его химические свойства. Поэтому атомы одного и того же химического элемента (одинаковое число протонов), но с разной массой (разное число нейтронов) являются ИЗОТОПАМИ* этого элемента.
Элемент «ВОДОРОД» встречается в природе в виде трёх изотопов:
Химический элемент «кислород» также представлен тремя природными изотопами:
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ПОЛЕ ЯДРА АТОМА
Как известно, ядро атома в химических процессах не меняется. А что меняется? Общее число электронов и распределение электронов. Общее число электронов определить несложно: оно равно порядковому номеру, т. е. заряду ядра атома:
|
|
|
Электроны имеют отрицательный заряд –1, а масса их ничтожна: 1/1840 от массы протона.
Отрицательно заряженные электроны отталкиваются и поэтому находятся на разных расстояниях от ядра. При этом электроны, имеющие приблизительно равный запас энергии, образуют энергетический уровень.
Число энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором находится химический элемент. Энергетические уровни условно обозначают так (рис. 7).
На каждом энергетическом уровне может находиться ограниченное число электронов:
- на первом энергетическом уровне не более 2 электронов;
- на втором энергетическом уровне не более 8 электронов;
- на третьем энергетическом уровне не более 18 электронов.
ЗАПОМНИТЕ ЭТИ ЧИСЛА!
Они показывают, что, например, на втором энергетическом уровне может находиться 2 или 5 или 7 электронов, но не может быть 9 или 12 электронов.
Важно знать, что, независимо от номера энергетического уровня, на внешнем (последнем) уровне не может быть больше восьми электронов. Внешний восьмиэлектронный энергетический уровеньявляется наиболее устойчивым и называется завершённым. Такие энергетические уровни имеются у самых неактивных элементов — благородных газов.
|
|
|
Как определить число электронов на внешнем уровне остальных атомов? Для этого существует простое правило – число внешних электронов равно :
- для элементов главных подгрупп — номеру группы;
- для элементов побочных подгрупп — оно не может быть больше двух (рис. 8).
Например:
Очень важно правильно определять число внешних электронов, так как именно с ними связаны важнейшие свойства атома. Так, в химических реакциях атомы стремятся «приобрести» устойчивый, завершённый внешний уровень (8ē). Для этого атомы, на внешнем уровне которых мало электронов, «предпочитают» их отдать.
Химические элементы, атомы которых способны только отдавать электроны, относятся к МЕТАЛЛАМ. Очевидно, что на внешнем уровне атома металла должно быть мало электронов: 1, 2, 3.
Если на внешнем энергетическом уровне атома много электронов, то такие атомы стремятся принять электроны до завершения внешнего энергетического уровня, т. е. до восьми электронов. Такие элементы относятся к НЕМЕТАЛЛАМ.
|
|
|
Металлы и неметаллы главных подгрупп в таблице Менделеева отделяет линия, которую можно провести от бора к астату. Выше этой линии (и на линии) располагаются неметаллы, ниже — металлы.
Для того чтобы составить распределение электрона по остальным уровням и подуровням, следует воспользоваться следующим АЛГОРИТМОМ:
- Определить общее число электронов в атоме (по порядковому номеру).
- Определить число энергетических уровней (по номеру периода).
- Определить число внешних электронов (по виду подгруппы и номеру группы).
- Указать число электронов на всех уровнях, кроме предпоследнего.
- Рассчитать число электронов на предпоследнем уровне.
Например, согласно пунктам 1…4 для атома марганца определено:
Получили распределение электронов в атоме марганца (рис. 9):
Составляя вышеприведенные схемы строения атома, мы не учитывали, что электроны в атоме занимают не только определённые уровни, но и определённые подуровни каждого уровня. Вид подуровня обозначается латинской буквой: s, p, d.
Число возможных подуровней равно номеру уровня, т. е.
- первый уровень состоит из одного s-подуровня;
- второй уровень состоит из двух подуровней: s и р и т. д.
На каждом подуровне может находиться строго ограниченное число электронов:
- на s-подуровне — не больше 2ē;
- на р-подуровне — не больше 6ē;
- на d-подуровне — не больше 10ē.
Подуровни одного уровня заполняются в строго определённом порядке:
Таким образом, р-подуровнь не может начать заполняться, если не заполнен s-подуровень данного энергетического уровня и т. д. Исходя из этого правила, несложно составить электронную конфигурацию атома марганца (рис. 10).
В целом электронная конфигурация атома марганца выглядит так:
Здесь и далее приняты обозначения (рис. 11).
Для чего необходимо составлять электронные конфигурации атомов? Для того чтобы определять свойства этих химических элементов!
Для этого следует помнить: в химических процессах участвуют только валентные электроны.
Валентные электроны находятся на внешнем энергетическом уровне и незавершённом d-подуровне предвнешнего уровня.
Определим число валентных электронов для марганца:
или сокращённо:
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 48; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!