Строение атома схема: Схема строения атома, с примерами

Содержание

Схема строения атома, с примерами

Схема строения атома

Всем известно, что атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена практически вся его масса. Внутри ядра находятся протоны и нейтроны, а вокруг него по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны (рис. 1).

Рис. 1. Схематическое изображение строения атома неона.

Впервые модель строения атома была предложена в 1903 году Дж. Дж. Томсоном. Согласно его предположениям, атом состоит из положительного заряда, равномерно распределенного по всему объему атома, и электронов, колеблющихся внутри этого заряда.

Гипотеза Томсона была проверена и уточнена Э. Резерфордом, который провел серию опытов по рассеянию α-частиц тонкими металлическими пластинками и сообщил. На основании своего исследования он заключил что почти вся масса атома сосредоточена в очень малом объеме – положительно заряженном ядре. Вокруг ядра на достаточно большом расстоянии движутся электроны, причем их число таково, что в целом атом электронейтрален. Размеры ядра очень малы по сравнению с размерами атома в целом: диаметр атома – величина порядка 10

-8 см, а диаметр ядра – порядка 10-13 – 10-12 см. Такая модель строения атома получила название ядерной.

Однако, несмотря на большой прорыв в изучении строения атома теория Э. Резерфорда не могла дать ответ на два вопроса: устойчивость атома и приводила к неправильным выводам о характере атомных спектров.

Существенный вклад в развитие представлений о строении атома в 1913 году сделал Нильс Бор, предложивший квантовую теорию, объединяющую ядерную модель атома с квантовой теорией света. Он показал, что способность нагретого тела к лучеиспусканию можно описать количественно предположив, что лучистая энергия испускается и поглощается телами не непрерывно, а дискретно, т.е. отдельными порциями – квантами.

Основные положения теории Бора о схеме строения атома

Основные положения своей теории Бор изложил в виде постулатов:

  • Электрон может вращаться вокруг ядра не по любым, а только по некоторым определенным круговым орбитам (стационарным).
  • Двигаясь по стационарной орбите, электрон не излучает электромагнитной энергии.
  • Излучение происходит при скачкообразном переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. При этом испускается или поглощается квант электромагнитного излучения, энергия которого равна разности энергии атома в конечном и исходном состояниях.

Однако и теория Н. Бора страдала противоречивостью, например не могла ответить на вопрос: где находится электрон в процессе перехода с одной орбиты на другую.

Эта задача была решена только после развития нового ответвления теоретической физики – квантовой (волновой) механики (учения Луи де Бройля и Шредингера).

Примеры решения задач

Составьте СХЕМУ строения атома кислорода. Подчеркните валентные электроны и обозначьте их

число валентних електронів хлору Число валентних електронів у тому числі неспарених Хлора і хрома

Розрахувати вдносну молекулярну масу сполук а) Ca (OH), CO,​

завдяки електронам якого шару здійснюється зв’язок між атомами у а)молекулі водню б) молекулі хлорусрочно!!​

Пожалуйста срочно!!! даю 40 баллов!!! вычислите полярную массу таких веществ No2, Co2, h3SO4, Ca(No3)2​

4. Визначте, яка речовина належить до чистих : А) повітря Б) молоко В) Міль Г) крейда. и символами та їх вимовою:​

ряд элементов, расположенных в порядке усиления металличексих свойств 1)Na, Mg, Al 2) Li, Na, K 3) Li, Be, B 4) K, Ca, Sr​

Помогите пожалуйста ​

зробіть прогноз пелюстки яких квітів будуть змінювати свій колір в кислому і лужному середовищі​

Записати формули: а) три молекули кисню В) чотири молекули води г) молекулу йоду. б) два атоми Гідрогену​

Тестові завдання»  1. Вибери символи елементів, які виявляють сталу валентність:                     а) О;          б) S;            в) Mn;            …   г) H;                    д) К. 2. В якому випадку валентність елементів визначена вірно:                                 I     II                                ІІ     І                     А)       Na2 O                       Б)     Na2 O 3. У якій з речовин  валентність елемента, сполученого з Оксигеном, найвища:                     А.  Н2О;       Б.  СаО;       В.  РbO2;        Г.  Br2O7 4. В якій із сполук валентність елемента, сполученого з Гідрогеном,  найнижча:                               А) Н2О;       Б)  Nh4;      В)  НI;        Г)  Sih5 5. Вказати відповідність елемента в сполуках з Оксигеном та його валентності:                     1. CrO3           а) І                                                   2. K2O            б) ІІ                                                  3. SO2             в) ІV                                       4. MgO           г) VI ЗАВДАННЯ 2. ВИЗНАЧІТЬ ВАЛЕНТНІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ У СПОЛУКАХ: Cu2O,     CuO,     FeO,     Fe2O3,   P2O5,     Ph4,    N2O,   NO2,    Н2S,      SO3  ,  CO,   CO2, HCl,    Cl2O7 ,    HgOПОМОГИТЕ ПАЖАЛУСТА ​

Электронное строение атома. Схема строения атома: ядро, электронная оболочка. Примеры

Так как при химических реакциях ядра реагирующих атомов остаются без изменений (за исключением радиоактивных превращений), то химические свойства атомов зависят от строения их электронных оболочек. Теория электронного строения атома построена на основе аппарата квантовой механики. Так, структура энергетических уровней атома может быть получена на основе квантовомеханических расчетов вероятностей нахождения электронов в пространстве вокруг атомного ядра (рис. 4.5 ).

Рис. 4.5 . Схема подразделения энергетических уровней на подуровни

Основы теории электронного строения атома сводятся к следующим положениям: состояние каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами: главным квантовым числом n = 1, 2, 3, ; орбитальным (азимутальным)l=0,1,2, n–1 ;  магнитнымm l = –l, –1,0,1, l ;  спиновымm s = -1/2, 1/2 .

Согласно

принципу Паули , в одном и том же атоме не может быть двух электронов, обладающих одинаковой совокупностью четырех квантовых чиселn, l, m l , m s ; совокупности электронов с одинаковыми главными квантовыми числами n образуют электронные слои, или энергетические уровни атома, нумеруемые от ядра и обозначаемые какK, L, M, N, O, P, Q ,  причем в энергетическом слое с данным значениемn могут находиться не более, чем2n 2 электронов. Совокупности электронов с одинаковыми квантовыми числамиn иl ,  образуют подуровни, обозначаемые по мере удаления их от ядра какs, p, d, f .

Вероятностное нахождение положения электрона в пространстве вокруг атомного ядра соответствует принципу неопределенностей Гейзенберга. По квантовомеханическим представлениям, электрон в атоме не имеет определенной траектории движения и может находиться в любой части пространства вокруг ядра, а различные его положения рассматриваются как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется

орбиталью . В нем заключено порядка 90% электронного облака. Каждому подуровню1s, 2s, 2p и т.д. соответствует определенное количество орбиталей определенной формы. Например,1s — и2s- орбитали имеют сферическую форму, а2p -орбитали (2p x , 2p y , 2p z -орбитали) ориентированы во взаимно перпендикулярных направлениях и имеют форму гантели (рис. 4.6 ).

Рис. 4.6 . Форма и ориентация электронных орбиталей.

При химических реакциях атомное ядро не претерпевает изменений, изменяются лишь электронные оболочки атомов, строением которых объясняются многие свойства химических элементов. На основе теории электронного строения атома был установлен глубокий физический смысл периодического закона химических элементов Менделеева и создана теория химической связи.

Теоретическое обоснование периодической системы химических элементов включает в себя данные о строении атома, подтверждающие существование связи между периодичностью изменения свойств химических элементов и периодическим повторением сходных типов электронных конфигураций их атомов.

В свете учения о строении атома становится обоснованным разделение Менделеевым всех элементов на семь периодов: номер периода соответствует числу энергетических уровней атомов, заполняемых электронами. В малых периодах с ростом положительных заряда ядер атомов возрастает число электронов на внешнем уровне (от 1 до 2 в первом периоде, и от 1 до 8 во втором и третьем периодах), что объясняет изменение свойств элементов: в начале периода (кроме первого) находится щелочной металл, затем наблюдается постепенное ослабление металлических свойств и усиление неметаллических. Эта закономерность прослеживается для элементов второго периода в таблице 4.2.

Таблица 4.2.

В больших периодах с ростом заряда ядер заполнение уровней электронами происходит сложнее, что и объясняет более сложное изменение свойств элементов по сравнению с элементами малых периодов.

Одинаковый характер свойств химических элементов в подгруппах объясняется сходным строением внешнего энергетического уровня, как это показано в табл. 4.3 , иллюстрирующей последовательность заполнения электронами энергетических уровней для подгрупп щелочных металлов.

Таблица 4.3.

Номер группы, как правило, указывает на число электронов в атоме, которые могут участвовать в образовании химических связей. В этом заключается физический смысл номера группы. В четырех местах периодической системы элементы расположены не в порядке возрастания атомных масс:  Ar иK ,Co иNi ,T e иI ,Th иPa . Эти отступления считались недостатками периодической системы химических элементов. Учение о строении атома объяснило указанные отступления. Опытное определение зарядов ядер показало, что расположение этих элементов соответствует возрастанию зарядов их ядер. Кроме того, опытное определение зарядов ядер атомов дало возможность определить число элементов между водородом и ураном, а также число лантаноидов. Ныне все места в периодической системе заполнены в промежутке от

Z=1 доZ=114 , однако периодическая система не закончена, возможно открытие новых трансурановых элементов.

Состав атома.

Атом состоит из атомного ядра и электронной оболочки .

Ядро атома состоит из протонов (p + ) и нейтронов (n 0). У большинства атомов водорода ядро состоит из одного протона.

Число протонов N (p + ) равно заряду ядра (Z ) и порядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов).

N (p +) = Z

Сумма числа нейтронов N

(n 0), обозначаемого просто буквой N , и числа протонов Z называется массовым числом и обозначается буквой А .

A = Z + N

Электронная оболочка атома состоит из движущихся вокруг ядра электронов (е -).

Число электронов N (e -) в электронной оболочке нейтрального атома равно числу протонов Z в его ядре.

Масса протона примерно равна массе нейтрона и в 1840 раз больше массы электрона, поэтому масса атома практически равна массе ядра.

Форма атома — сферическая. Радиус ядра примерно в 100000 раз меньше радиуса атома.

Химический элемент — вид атомов (совокупность атомов) с одинаковым зарядом ядра (с одинаковым числом протонов в ядре).

Изотоп — совокупность атомов одного элемента с одинаковым числом нейтронов в ядре (или вид атомов с одинаковым числом протонов и одинаковым числом нейтронов в ядре).

Разные изотопы отличаются друг от друга числом нейтронов в ядрах их атомов.

Обозначение отдельного атома или изотопа: (Э — символ элемента), например: .

Строение электронной оболочки атома

Атомная орбиталь — состояние электрона в атоме. Условное обозначение орбитали — . Каждой орбитали соответствует электронное облако.

Орбитали реальных атомов в основном (невозбужденном) состоянии бывают четырех типов: s , p , d и f .

Электронное облако — часть пространства, в которой электрон можно обнаружить с вероятностью 90 (или более) процентов.

Примечание : иногда понятия «атомная орбиталь» и «электронное облако» не различают, называя и то, и другое «атомной орбиталью».

Электронная оболочка атома слоистая. Электронный слой образован электронными облаками одинакового размера. Орбитали одного слоя образуют электронный («энергетический») уровень , их энергии одинаковы у атома водорода, но различаются у других атомов.

Однотипные орбитали одного уровня группируются в электронные (энергетические) подуровни:
s -подуровень (состоит из одной s -орбитали), условное обозначение — .
p -подуровень (состоит из трех p
d -подуровень (состоит из пяти d -орбиталей), условное обозначение — .
f -подуровень (состоит из семи f -орбиталей), условное обозначение — .

Энергии орбиталей одного подуровня одинаковы.

При обозначении подуровней к символу подуровня добавляется номер слоя (электронного уровня), например: 2s , 3p , 5d означает s -подуровень второго уровня, p -подуровень третьего уровня, d -подуровень пятого уровня.

Общее число подуровней на одном уровне равно номеру уровня n . Общее число орбиталей на одном уровне равно n 2 . Соответственно этому, общее число облаков в одном слое равно также n 2 .

Обозначения: — свободная орбиталь (без электронов), — орбиталь с неспаренным электроном, — орбиталь с электронной парой (с двумя электронами).

Порядок заполнения электронами орбиталей атома определяется тремя законами природы (формулировки даны упрощенно):

1. Принцип наименьшей энергии — электроны заполняют орбитали в порядке возрастания энергии орбиталей.

2. Принцип Паули — на одной орбитали не может быть больше двух электронов.

3. Правило Хунда — в пределах подуровня электроны сначала заполняют свободные орбитали (по одному), и лишь после этого образуют электронные пары.

Общее число электронов на электронном уровне (или в электронном слое) равно 2n 2 .

Распределение подуровней по энергиям выражается рядом (в прядке увеличения энергии):

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

Наглядно эта последовательность выражается энергетической диаграммой:

Распределение электронов атома по уровням, подуровням и орбиталям (электронная конфигурация атома) может быть изображена в виде электронной формулы, энергетической диаграммы или, упрощенно, в виде схемы электронных слоев («электронная схема»).

Примеры электронного строения атомов:



Валентные электроны — электроны атома, которые могут принимать участие в образовании химических связей. У любого атома это все внешние электроны плюс те предвнешние электроны, энергия которых больше, чем у внешних. Например: у атома Ca внешние электроны — 4s 2 , они же и валентные; у атома Fe внешние электроны — 4s 2 , но у него есть 3d 6 , следовательно у атома железа 8 валентных электронов. Валентная электронная формула атома кальция — 4s 2 , а атома железа — 4s 2 3d 6 .

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
(естественная система химических элементов)

Периодический закон химических элементов (современная формулировка): свойства химических элементов, а также простых и сложных веществ, ими образуемых, находятся в периодической зависимости от значения заряда из атомных ядер.

Периодическая система — графическое выражение периодического закона.

Естественный ряд химических элементов — ряд химических элементов, выстроенных по возрастанию числа протонов в ядрах их атомов, или, что то же самое, по возрастанию зарядов ядер этих атомов. Порядковый номер элемента в этом ряду равен числу протонов в ядре любого атома этого элемента.

Таблица химических элементов строится путем «разрезания» естественного ряда химических элементов на периоды (горизонтальные строки таблицы) и объединения в группы (вертикальные столбцы таблицы) элементов, со сходным электронным строением атомов.

В зависимости от способа объединения элементов в группы таблица может быть длиннопериодной (в группы собраны элементы с одинаковым числом и типом валентных электронов) и короткопериодной (в группы собраны элементы с одинаковым числом валентных электронов).

Группы короткопериодной таблицы делятся на подгруппы (главные и побочные ), совпадающие с группами длиннопериодной таблицы.

У всех атомов элементов одного периода одинаковое число электронных слоев, равное номеру периода.

Число элементов в периодах: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Большинство элементов восьмого периода получены искусственно, последние элементы этого периода еще не синтезированы. Все периоды, кроме первого начинаются с элемента, образующего щелочной металл (Li, Na, K и т. д.), а заканчиваются элементом, образующим благородный газ (He, Ne, Ar, Kr и т. д.).

В короткопериодной таблице — восемь групп, каждая из которых делится на две подгруппы (главную и побочную), в длиннопериодной таблице — шестнадцать групп, которые нумеруются римскими цифрами с буквами А или В, например: IA, IIIB, VIA, VIIB. Группа IA длиннопериодной таблицы соответствует главной подгруппе первой группы короткопериодной таблицы; группа VIIB — побочной подгруппе седьмой группы: остальные — аналогично.

Характеристики химических элементов закономерно изменяются в группах и периодах.

В периодах (с увеличением порядкового номера)

  • увеличивается заряд ядра,
  • увеличивается число внешних электронов,
  • уменьшается радиус атомов,
  • увеличивается прочность связи электронов с ядром (энергия ионизации),
  • увеличивается электроотрицательность,
  • усиливаются окислительные свойства простых веществ («неметалличность»),
  • ослабевают восстановительные свойства простых веществ («металличность»),
  • ослабевает основный характер гидроксидов и соответствующих оксидов,
  • возрастает кислотный характер гидроксидов и соответствующих оксидов.

В группах (с увеличением порядкового номера)

  • увеличивается заряд ядра,
  • увеличивается радиус атомов (только в А-группах),
  • уменьшается прочность связи электронов с ядром (энергия ионизации; только в А-группах),
  • уменьшается электроотрицательность (только в А-группах),
  • ослабевают окислительные свойства простых веществ («неметалличность»; только в А-группах),
  • усиливаются восстановительные свойства простых веществ («металличность»; только в А-группах),
  • возрастает основный характер гидроксидов и соответствующих оксидов (только в А-группах),
  • ослабевает кислотный характер гидроксидов и соответствующих оксидов (только в А-группах),
  • снижается устойчивость водородных соединений (повышается их восстановительная активность; только в А-группах).
Задачи и тесты по теме «Тема 9. «Строение атома. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева (ПСХЭ)».»
  • Периодический закон — Периодический закон и строение атомов 8–9 класс
    Вы должны знать: законы заполнения орбиталей электронами (принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Хунда), структуру периодической системы элементов.

    Вы должны уметь: определять состав атома по положению элемента в периодической системе, и, наоборот, находить элемент в периодической системе, зная его состав; изображать схему строения, электронную конфигурацию атома, иона, и, наоборот, определять по схеме и электронной конфигурации положение химического элемента в ПСХЭ; давать характеристику элемента и образуемых им веществ по его положению в ПСХЭ; определять изменения радиуса атомов, свойств химических элементов и образуемых ими веществ в пределах одного периода и одной главной подгруппы периодической системы.

    Пример 1. Определите количество орбиталей на третьем электронном уровне. Какие это орбитали?
    Для определения количества орбиталей воспользуемся формулой N орбиталей = n 2 , где n — номер уровня. N орбиталей = 3 2 = 9. Одна 3s -, три 3p — и пять 3d -орбиталей.

    Пример 2. Определите, у атома какого элемента электронная формула 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .
    Для того, чтобы определить, кокой это элемент, надо выяснить его порядковый номер, который равен суммарному числу электронов атома. В данном случае: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Это алюминий.

    Убедившись, что все необходимое усвоено, переходите к выполнению заданий. Желаем успехов.


    Рекомендованная литература:
    • О. С. Габриелян и др. Химия 11 кл. М., Дрофа, 2002;
    • Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. Химия 11 кл. М., Просвещение, 2001.

Электроны

Понятие атом возникло еще в античном мире для обозначения частиц вещества. В переводе с греческого атом означает «неделимый».

Ирландский физик Стони на основании опытов пришел к выводу, что электричество переносится мельчайшими частицами, сущеетвующими в атомах всех химических элементов. В 1891 г. Стони предложил эти частицы назвать электронами, что по-гречески означает «янтарь». Через несколько лет после того, как электрон получил свое название, английский физик Джозеф Томсон и французский физик Жан Перрен доказали, что электроны несут на себе отрицательный заряд. Это наименьший отрицательный заряд, который в химии принят за единицу (-1). Томсон даже сумел определить скорость движения электрона (скорость электрона на орбите обратно пропорциональна номеру орбиты n. Радиусы орбит растут пропорционально квадрату номера орбиты. На первой орбите атома водорода (n=1; Z=1) скорость равна ≈ 2,2·106 м/с, то есть примерно в сотню раз меньше скорости света с=3·108 м/с.) и массу электрона (она почти в 2000 раз меньше массы атома водорода).

Состояние электронов в атоме

Под состоянием электрона в атоме понимают со­вокупность информации об энергии определенного электрона и пространстве, в котором он находится . Электрон в атоме не имеет траектории движения, т. е. можно говорить лишь о веро­ятности нахождения его в пространстве вокруг ядра .

Он может находиться в лю­бой части этого пространства, окружающего ядро, и совокупность его различных положений рассматривают как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Образно это можно предста­вить себе так: если бы удалось через сотые или миллионные доли секунды сфотографиро­вать положение электрона в атоме, как при фотофинише, то электрон на таких фотогра­фиях был бы представлен в виде точек. При наложении бесчисленного множества та­ких фотографий получилась бы картина электронного облака с наибольшей плот­ностью там, где этих точек будет больше всего.

Пространство вокруг атомного ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называ­ется орбиталью. В нем заключено приблизительно 90 % электронного облака , и это означает, что около 90 % времени электрон находится в этой части пространства. По форме различают 4 известных ныне типа орбиталей , которые обозначаются латинскими буквами s, p, d и f . Графическое изображение некоторых форм электронных орбиталей представлено на рисунке.

Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является энергия его связи с ядром . Электроны, обладающие близкими значениями энергии, образуют единый электронный слои, или энергетический уровень. Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра, — 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.

Целое число n, обозначающее номер энергетического уровня, называют главным квантовым числом. Оно характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень. Наименьшей энергией обладают электроны первого энергетического уровня, наиболее близкого к ядру. По сравнению с электронами первого уровня, электроны последующих уровней будут характеризоваться большим запасом энергии. Следовательно, наименее прочно связаны с ядром атома электроны внешнего уровня.

Наибольшее число электронов на энергетичес­ком уровне определяется по формуле:

N = 2n 2 ,

где N — максимальное число электронов; n — но­мер уровня, или главное квантовое число. Следовательно, на первом, ближайшем к ядру энергетическом уровне может находиться не бо­лее двух электронов; на втором — не более 8; на третьем — не более 18; на четвертом — не бо­лее 32.

Начиная со второго энергетического уровня (n = 2) каждый из уровней подразделяется на подуровни (подслои), несколько отличающиеся друг от друга энергией связи с ядром. Число подуровней равно значению главного квантового числа: первый энергетический уровень имеет один подуровень; второй — два; третий — три; четвертый — четыре подуровня . Подуровни в свою очередь образованы орбиталями. Каждому значению n соответствует число орбиталей, равное n.

Подуровни принято обозначать латинскими буквами, равно как и форму орбиталей, из которых они состоят: s, p, d, f.

Протоны и нейтроны

Атом любого химического элемента сравним с крохотной Солнечной системой. Поэтому такую модель атома, предложенную Э. Резерфордом, называют планетарной .

Атомное ядро, в котором сосредоточена вся масса атома, состоит из частиц двух видов — протонов и нейтронов .

Протоны имеют заряд, равный заряду электронов, но противоположный по знаку (+1), и массу, равную массе атома водорода (она принята в химии за единицу). Нейтроны не несут заряда, они нейтральны и имеют массу, равную массе протона.

Протоны и нейтроны вместе называют нуклонами (от лат. nucleus — ядро). Сумма числа протонов и нейтронов в атоме называется массовым числом . Например, массовое число атома алюминия:

13 + 14 = 27

число протонов 13, число нейтронов 14, массовое число 27

Так как массой электрона, ничтожно малой, можно пренебречь, то очевидно, что в ядре сосредоточена вся масса атома. Электроны обозначают e — .

Поскольку атом электронейтрален , то также очевидно, что число протонов и электронов в атоме одинаково. Оно равно порядковому номеру химического элемента, присвоенному ему в Периодической системе. Масса атома складывается из массы протонов и нейтронов. Зная порядковый номер элемента (Z), т. е. число протонов, и массовое число (А), равное сумме чисел протонов и нейтронов, можно найти число нейтронов (N) по формуле:

N = A — Z

Например, число нейтронов в атоме железа равно:

56 — 26 = 30

Изотопы

Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число, называются изотопами . Химические элементы, встречающиеся в природе, являются смесью изотопов. Так, углерод имеет три изотопа с массой 12, 13, 14; кислород — три изотопа с массой 16, 17, 18 и т. д. Обычно приводимая в Периодической системе относительная атомная масса химического элемента является средним значением атомных масс природной смеси изотопов данного элемента с учетом их относительного содержания в природе. Химические свойства изотопов большинства химических элементов совершенно одинаковы. Однако изотопы водорода сильно различаются по свойствам из-за резкого кратного увеличения их относительной атомной массы; им даже присвоены индивидуальные названия и химические знаки.

Элементы первого периода

Схема электронного строения атома водорода:

Схемы электронного строения атомов показывают распределение электронов по электронным слоям (энергетическим уровням).

Графическая электронная формула атома во­дорода (показывает распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням):

Графические электронные формулы атомов показывают распределение электронов не только по уровням и подуровням, но и по орбиталям.

В атоме гелия первый электронный слой завершен — в нем 2 электрона. Водород и гелий — s-элементы; у этих атомов заполняется электронами s-орбиталь.

У всех элементов второго периода первый электронный слой заполнен , и электроны заполняют s- и р-орбитали второго электронного слоя в соот­ветствии с принципом наименьшей энергии (снача­ла s, а затем р) и правилами Паули и Хунда.

В атоме неона второй электронный слой завершен — в нем 8 электронов.

У атомов элементов третьего периода первый и второй электронные слои завершены, поэтому заполняется третий электронный слой, в котором электроны могут занимать 3s-, 3р- и 3d- подуровни.

У атома магния достраивается 3s- электронная орбиталь. Na и Mg — s-элементы.

У алюминия и последующих элементов запол­няется электронами 3р-подуровень.

У элементов третьего периода остаются неза­полненными 3d-орбитали.

Все элементы от Al до Ar — р-элементы. s- и р-элементы образуют главные подгруппы в Пе­риодической системе.

Элементы четвертого — седьмого периодов

У атомов калия и кальция появляется четвертый электронный слой, заполняется 4s-подуровень, т. к. он имеет меньшую энергию, чем 3d-подуровень.

К, Са — s-элементы, входящие в главные под­группы. У атомов от Sc до Zn заполняется электро­нами 3d-подуровень. Это 3d-элементы. Они входят в побочные подгруппы, у них заполняется пред­внешний электронный слой, их относят к переход­ным элементам.

Обратите внимание на строение электронных оболочек атомов хрома и меди. В них происходит «провал» одного электрона с 4s- на 3d-подуровень, что объясняется большей энергетической устойчи­востью образующихся при этом электронных кон­фигураций 3d 5 и 3d 10:

В атоме цинка третий электронный слой завер­шен — в нем заполнены все подуровни 3s, 3р и 3d, всего на них 18 электронов. У следующих за цин­ком элементов продолжает заполняться четвертый электронный слой, 4р-подуровень.

Элементы от Ga до Кr — р-элементы.

У атома криптона внешний слой (четвертый) завершен, имеет 8 электронов. Но всего в четвертом электронном слое может быть 32 электрона; у атома криптона пока остаются незаполненными 4d- и 4f-подуровни.У элементов пятого периода идет заполнение по-дуровней в следующем порядке: 5s — 4d — 5р. И так-же встречаются исключения, связанные с «провалом » электронов, у 41 Nb, 42 Мо, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

В шестом и седьмом периодах появляются f-элементы, т. е. элементы, у которых идет заполнение соответственно 4f- и 5f-подуровней третьего снаружи электронного слоя.

4f-элементы называют лантаноидами.

5f-элементы называют актиноидами.

Порядок заполнения электронных подуровней в атомах элементов шестого периода: 55 Cs и 56 Ва — 6s-элементы; 57 La … 6s 2 5d x — 5d-элемент; 58 Се — 71 Lu — 4f-элементы; 72 Hf — 80 Hg — 5d-элементы; 81 Т1 — 86 Rn — 6d-элементы. Но и здесь встречаются элементы, у которых «нарушается» порядок заполне­ния электронных орбиталей, что, например, связано с большей энергетической устойчивостью наполовину и полностью заполненных f-подуровней, т. е. nf 7 и nf 14 . В зависимости от того, какой подуровень атома заполняется электронами последним, все элемен­ты делят на четыре электронных семейства, или блока:

  • s-элементы . Электронами заполняется s-под­уровень внешнего уровня атома; к s-элементам относятся водород, гелий и элементы главных подгрупп I и II групп.
  • p-элементы . Электронами заполняется р-подуровень внешнего уровня атома; к р-элементам относятся элементы главных подгрупп III- VIII групп.
  • d-элементы . Электронами заполняется d-под­уровень предвнешнего уровня атома; к d-эле­ментам относятся элементы побочных подгрупп I-VIII групп, т. е. элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s- и р-элементами. Их также называют переход­ными элементами.
  • f-элементы . Электронами заполняется f-подуро­вень третьего снаружи уровня атома; к ним от­носятся лантаноиды и антиноиды.

Швейцарский физик В. Паули в 1925 г. установил, что в атоме на одной орбитали может находиться не более двух электронов, имеющих противоположные (антипараллельные) спины (в переводе с английского — «веретено»), т. е. обладающих такими свойствами, которые условно можно представить себе как вращение электрона вокруг своей воображаемый оси: по часовой или против часовой стрелки.

Этот принцип носит название принципа Паули . Если на орбитали находится один электрон, то он называется неспаренным, если два, то это спаренные электроны, т. е. электроны с противоположными спинами. На рисунке показана схема подразделения энергетических уровней на подуровни и очередность их заполнения.


Очень часто строение электронных оболочек атомов изображают с помощью энергетических или квантовых ячеек — записывают так называемые графические электронные формулы. Для этой записи используют следующие обозначения: каждая квантовая ячейка обозначается клеткой, которая соответствует одной орбитали; каждый электрон обозначается стрелкой, соответствующей направлению спина. При записи графической электронной формулы следует помнить два правила: принцип Паули и правило Ф. Хунда , согласно которому электроны занимают свободные ячейки сначала по одному и имеют при этом одинаковое значение спина, а лишь затем спариваются, но спины, при этом по принципу Паули будут уже противоположно направленными.

Правило Хунда и принцип Паули

Правило Хунда — правило квантовой химии, определяющее порядок заполнения орбиталей определённого подслоя и формулируется следующим образом: суммарное значение спинового квантового числа электронов данного подслоя должно быть максимальным. Сформулировано Фридрихом Хундом в 1925 году.

Это означает, что в каждой из орбиталей подслоя заполняется сначала один электрон, а только после исчерпания незаполненных орбиталей на эту орбиталь добавляется второй электрон. При этом на одной орбитали находятся два электрона с полуцелыми спинами противоположного знака, которые спариваются (образуют двухэлектронное облако) и, в результате, суммарный спин орбитали становится равным нулю.

Другая формулировка : Ниже по энергии лежит тот атомный терм, для которого выполняются два условия.

  1. Мультиплетность максимальна
  2. При совпадении мультиплетностей суммарный орбитальный момент L максимален.

Разберём это правило на примере заполнения орбиталей p-подуровня p -элементов второго периода (то есть от бора до неона (в приведённой ниже схеме горизонтальными чёрточками обозначены орбитали, вертикальными стрелками — электроны, причём направление стрелки обозначает ориентацию спина).

Правило Клечковского

Правило Клечковского — по мере увеличения суммарного числа электронов в атомах (при возрастании зарядов их ядер, или порядковых номеров химических элементов) атомные орбитали заселяются таким образом, что появление электронов на орбитали с более высокой энергией зависит только от главного квантового числа n и не зависит от всех остальных квантовых чисел, в том числе и от l. Физически это означает, что в водородоподобном атоме (в отсутствие межэлектронного отталкивания) орбитальная энергия электрона определяется только пространственной удаленностью зарядовой плотности электрона от ядра и не зависит от особенностей его движения в поле ядра.

Эмпирическое правило Клечковского и вытекающее из него схема очерёдностей несколько противоречатреальной энергетической последовательности атомых орбиталей только в двух однотипных случаях: у атомов Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au имеет место “провал” электрона с s-подуровня внешнего слояна d-подуровень предыдущего слоя, что приводит к энергетически более устойчивому состоянию атома, аименно: после заполнения двумя электронами орбитали 6s

Алгоритм составления электронной формулы элемента:

1. Определите число электронов в атоме используя Периодическую таблицу химических элементов Д.И. Менделеева .

2. По номеру периода, в котором расположен элемент, определите число энергетических уровней; число электронов на последнем электронном уровне соответствует номеру группы.

3. Уровни разбить на подуровни и орбитали и заполнить их электронами в соответствии с правилами заполнения орбиталей :

Необходимо помнить, что на первом уровне находится максимум 2 электрона 1s 2 , на втором — максимум 8 (два s и шесть р: 2s 2 2p 6 ), на третьем — максимум 18 (два s , шесть p , и десять d: 3s 2 3p 6 3d 10 ).

  • Главное квантовое число n должно быть минимально.
  • Первым заполняется s- подуровень, затем р-, d- b f- подуровни.
  • Электроны заполняют орбитали в порядке возрастания энергии орбиталей (правило Клечковского).
  • В пределах подуровня электроны сначала по одному занимают свободные орбитали, и только после этого образуют пары (правило Хунда).
  • На одной орбитали не может быть больше двух электронов (принцип Паули).

Примеры.

1. Составим электронную формулу азота. В периодической таблице азот находится под №7.

2. Составим электронную формулу аргона. В периодической таблице аргон находится под №18.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .

3. Составим электронную формулу хрома. В периодической таблице хром находится под №24.

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

Энергетическая диаграмма цинка.

4. Составим электронную формулу цинка. В периодической таблице цинк находится под №30.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10

Обратим внимание, что часть электронной формулы, а именно 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 — это электронная формула аргона.

Электронную формулу цинка можно представить в виде.

Давайте рассмотрим, как построен атом. Учитывайте, что речь будет вестись исключительно о моделях. На практике атомы представляют собой гораздо более сложную структуру. Но благодаря современным разработкам мы имеем возможность объяснять и даже успешно предсказывать свойства (пускай даже и не все). Итак, какова схема строения атома? Из чего он «сделаны»?

Планетарная модель атома

Впервые была предложена датским физиком Н. Бором в 1913 году. Это первая теория строения атома, основанная на научных фактах. К тому же она положила основу современной тематической терминологии. В ней электроны-частицы производят вращательные движения вокруг атома по такому же принципу, как планеты вокруг Солнца. Бор высказал предположение, что они могут существовать исключительно на орбитах, находящихся на строго определённом расстоянии от ядра. Почему именно так, учёный с позиции науки не смог объяснить, но такая модель потдтверждалась многими экспериментами. Для обозначения орбит использовались целые числа, начиная с единицы, которой нумеровалась, самая близкая к ядру. Все эти орбиты также называют уровнями. У атома водорода только один уровень, на котором вращается один электрон. Но сложные атомы имеют ещё уровни. Они делятся на составляющие, которые объединяют близкие по энергетическому потенциалу электроны. Так, второй уже имеет два подуровня — 2s и 2р. Третий имеет уже три — 3s, 3р и 3d. И так далее. Сначала «заселяются» более близкие к ядру подуровни, а потом дальние. На каждом из них может быть размещено только определённое количество электронов. Но это ещё не конец. Каждый подуровень делится на орбитали. Давайте проведём сравнение с обычной жизнью. Электронное облако атома сравнимо с городом. Уровни — это улицы. Подуровень — частный дом или квартира. Орбиталь — комната. В каждой из них «проживает» один или два электрона. Все они имеют конкретные адреса. Вот такой была первая схема строения атома. А напоследок про адреса электронов: они определяются наборами чисел, которые называют «квантовыми».

Волновая модель атома

Но со временем планетарная модель подверглась пересмотру. Была предложена вторая теория строения атома. Она более совершенна и позволяет объяснить результаты практических экспериментов. На смену первой пришла волновая модель атома, которую предложит Э. Шредингер. Тогда уже было установлено, что электрон может проявлять себя не только в качестве частицы, но и как волна. А что сделал Шредингер? Он применил уравнение, описывающее движение волны в Таким образом можно найти не траекторию движения электрона в атоме, а вероятность его обнаружения в определённой точке. Объединяет обе теории то, что элементарные частицы находятся на конкретных уровнях, подуровнях и орбиталях. На этом похожесть моделей заканчивается. Приведу один пример — в волновой теории орбиталью называется область, где можно будет найти электрон с вероятностью в 95%. На всё остальное пространство приходится 5%.Но в конечном итоге получилось, что особенности строения атомов изображаются с использование волновой модели, при том, что используется терминология используется общая.

Понятие вероятности в данном случае

Почему был использован этот термин? Гейзенбергом в 1927 г. был сформулирован принцип неопределенности, который сейчас используется, чтобы описывать движение микрочастиц. Он основан на их фундаментальном отличии от обычных физических тел. В чем оно заключается? Классическая механика предполагала, что человек может наблюдать явления, не влияя на них (наблюдение за небесными телами). На основе полученных данных можно рассчитать, где объект будет в определенный момент времени. Но в микромире дела необходимо обстоят по-другому. Так, к примеру, наблюдать за электроном, не влияя на него, сейчас не представляется возможным ввиду того, что энергии инструмента и частицы несопоставимы. Это приводит к тому, что меняется его местоположение элементарной частицы, состояние, направление, скорость движения и другие параметры. И бессмысленно говорить о точных характеристиках. Сам принцип неопределенности говорит нам о том, что невозможно вычислить точную траекторию полёта электрона вокруг ядра. Можно только указать вероятность нахождения частицы в определённом участке пространства. Вот такую особенность имеет строение атомов химических элементов. Но это следует учитывать исключительно ученым в практических экспериментах.

Состав атома

Но давайте сконцентрируемся на всём объекте рассмотрения. Итак, кроме неплохо рассмотренной электронной оболочки, второй составляющей атома является ядро. Оно состоит из позитивно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Все мы знакомы с таблицей Менделеева. Номер каждого элемента соответствует количеству протонов, что в нём есть. Количество нейтронов равняется разнице между массой атома и его количеством протонов. Могут и быть отклонения от этого правила. Тогда говорят о том, что присутствует изотоп элемента. Схема строения атома такова, что его «окружает» электронная оболочка. обычно равняется количеству протонов. Масса последнего примерно в 1840 раз больше, чем у первого, и примерно равна весу нейтрона. Радиус ядра составляет около 1/200000 диаметра атома. Сам он имеет сферическую форму. Таково, в общем, строение атомов химических элементов. Несмотря на различие в массе и свойствах, выглядят они примерно одинаково.

Орбиты

Говоря о том, что такое схема строения атома, нельзя умолчать о них. Итак, есть такие виды:

  1. s. Имеют сферическую форму.
  2. p. Являются похожими на объемные восьмерки или веретено.
  3. d и f. Имеют сложную форму, которая с трудом описывается формальным языком.

Электрон каждого типа можно с вероятностью в 95% найти на территории соответствующей орбитали. К представленной информации необходимо относиться спокойно, поскольку это, скорее, абстрактная математическая модель, нежели физическое реальное положение дел. Но при всём этом она обладает хорошей предсказательной силой относительно химических свойств атомов и даже молекул. Чем дальше от ядра расположен уровень, тем больше электронов можно на нём разместить. Так, количество орбиталей можно подсчитать с помощью специальной формулы: х 2 . Здесь х равно количеству уровней. А поскольку на орбитали можно разместить до двух электронов, то в конечном итоге формула их численного поиска будет выглядеть следующим образом: 2х 2 .

Орбиты: технические данные

Если говорить про строение атома фтора, то он будет иметь три орбитали. Все они будут заполнены. Энергия орбиталей в рамках одного подуровня одинакова. Чтобы их обозначить, добавляют номер слоя: 2s, 4p, 6d. Возвращаемся к разговору про строение атома фтора. У него будет два s- и один p-подуровень. У него девять протонов и столько же электронов. Сначала один s-уровень. Это два электрона. Потом второй s-уровень. Ещё два электрона. И 5 заполняют p-уровень. Вот такое у него строение. После прочтения следующего подзаголовка можно собственноручно проделать необходимые действия и убедиться в этом. Если говорить про к которым относится и фтор, то следует отметить, что они, хотя и в одной группе, полностью различаются по своим характеристикам. Так, их температура кипения колеблется от -188 до 309 градусов Цельсия. Так почему их объединили? Все благодаря химическим свойствам. Все галогены, а в наибольшей степени фтор обладают высочайшей окислительной способностью. Они реагируют с металлами и без проблем могут самостоятельно воспламеняться при комнатной температуре.

Как заполняются орбиты?

По каким правилам и принципам располагаются электроны? Предлагаем ознакомиться с тремя основными, формулировка которых была упрощена для лучшего понимания:

  1. Принцип наименьшей энергии. Электронам свойственно заполнять орбитали в порядке увеличения их энергии.
  2. Принцип Паули. На одной орбитали не может располагаться больше двух электронов.
  3. Правило Хунда. В пределах одного подуровня электроны заполняют сначала свободные орбитали, и только потом образуют пары.

В деле заполнения поможет и строение атома в таком случае станет более понятным в плане изображения. Поэтому при практической работе с построением схем элементов, необходимо держать её под рукой.

Пример

Для того, чтобы обобщить всё сказанное в рамках статьи, можно составить образец, как же распределяются электроны атома по своим уровням, подуровням и орбиталям (то есть, какой является конфигурация уровней). Он может быть изображен как формула, энергетическая диаграмма или как схема слоев. Здесь присутствуют очень хорошие иллюстрации, которые при внимательном рассмотрении помогают понять структуру атома. Так, сначала заполняется первый уровень. В нём имеется только один подуровень, в котором только одна орбиталь. Все уровни заполняются последовательно, начиная с меньшего. Сначала в рамках одного подуровня по одному электрону размещается на каждой орбитали. Потом создаются пары. И при наличии свободных происходит переключение на другой субъект заполнения. А теперь можно самостоятельно узнать, каково строение атома азота или фтора (который рассматривался раньше). Первоначально может быть немного сложно, но можно ориентироваться по картинкам. Давайте для ясности рассмотрим и строение атома азота. Он имеет 7 протонов (вместе с нейтронами составляющих ядро) и столько же электронов (которые составляют электронную оболочку). Сначала заполняется первый s-уровень. На нем 2 электрона. Потом идёт второй s-уровень. На ней тоже 2 электрона. И три остальных размещаются на p-уровне, где каждый из них занимает по одной орбитали.

Заключение

Как видите, строение атома — не такая сложная тема (если подходить к ней с позиции школьного курса химии, конечно). И понять данную тему не составляет труда. Напоследок хочется сообщить про некоторые особенности. К примеру, говоря про строение атома кислорода, мы знаем, что он имеет восемь протонов, и 8-10 нейтронов. И так как все в природе стремится к равновесию, два атома кислорода образуют молекулу, где два непарных электрона образуют ковалентную связь. Подобным же образом образуется другая стойкая молекула кислорода — озон (O 3). Зная строение атома кислорода, можно правильно составлять формулы окислительных реакций, в которых участвует самое распространенное на Земле вещество.

Строение электронной оболочки атома. Химия, 8–9 класс: уроки, тесты, задания.

1. Электронная оболочка атома

Сложность: лёгкое

1
2. Определи химический элемент

Сложность: лёгкое

1
3. Электронная схема атома

Сложность: лёгкое

1
4. Элементы с одинаковым внешним электронным слоем

Сложность: среднее

2
5. Внешний электронный слой

Сложность: среднее

2
6. Верные утверждения о строении атома

Сложность: среднее

2
7. Электроны в атоме

Сложность: среднее

2
8. Энергетические уровни

Сложность: сложное

3
9. Масса нуклида

Сложность: сложное

3
10. Массовая доля нейтронов

Сложность: сложное

4

Строение атомов химических элементов. Состав атомного ядра. Строение электронных оболочек атомов

Билет № 3

1. Строение атомов химических элементов. Состав атомного ядра. Строение электронных оболочек атомов первых 20 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева

Атом — наименьшая частица вещества, неделимая химическим путем. В XX веке было выяснено сложное строение атома. Атомы состоят из положительно заряженного ядра и оболочки, образованной отрицательно заряженными электронами. Общий заряд свободного атома* равен нулю, так как заряды ядра и электронной оболочки уравновешивают друг друга. При этом величина заряда ядра равна номеру элемента в периодической таблице (атомному номеру) и равна общему числу электронов (заряд электрона равен −1).

Атомное ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных частиц — нейтронов, не имеющих заряда. Обобщенные характеристики элементарных частиц в составе атома можно представить в виде таблицы:

Название частицы Обозначение Заряд Масса
протон p +1 1
нейтрон n 0 1
электрон e −1 принимается равной 0

Число протонов равно заряду ядра, следовательно, равно атомному номеру. Чтобы найти число нейтронов в атоме, нужно от атомной массы (складывающейся из масс протонов и нейтронов) отнять заряд ядра (число протонов).

Например, в атоме натрия 23Na число протонов p = 11, а число нейтронов n = 23 − 11 = 12

Число нейтронов в атомах одного и того же элемента может быть различным. Такие атомы называют изотопами.

Электронная оболочка атома также имеет сложное строение. Электроны располагаются на энергетических уровнях (электронных слоях).

Номер уровня характеризует энергию электрона. Связано это с тем, что элементарные частицы могут передавать и принимать энергию не сколь угодно малыми величинами, а определенными порциями — ква́нтами. Чем выше уровень, тем большей энергией обладает электрон. Поскольку чем ниже энергия системы, тем она устойчивее (сравните низкую устойчивость камня на вершине горы, обладающего большой потенциальной энергией, и устойчивое положение того же камня внизу на равнине, когда его энергия значительно ниже), вначале заполняются уровни с низкой энергией электрона и только затем — высокие.

Максимальное число электронов, которое может вместить уровень, можно рассчитать по формуле:
N = 2n2, где N — максимальное число электронов на уровне,
n — номер уровня.

Тогда для первого уровня N = 2 · 12 = 2,

для второго N = 2 · 22 = 8 и т. д.

Число электронов на внешнем уровне для элементов главных (А) подгрупп равно номеру группы.

В большинстве современных периодических таблиц расположение электронов по уровням указано в клеточке с элементом. Очень важно понимать, что уровни читаются снизу вверх, что соответствует их энергии. Поэтому столбик цифр в клеточке с натрием:
1
8
2

следует читать так:

на 1-м уровне — 2 электрона,

на 2-м уровне — 8 электронов,

на 3-м уровне — 1 электрон
Будьте внимательны, очень распространенная ошибка!

Распределение электронов по уровням можно представить в виде схемы:
11Na ) ) )
       2  8  1

Если в периодической таблице не указано распределение электронов по уровням, можно руководствоваться:

  • максимальным количеством электронов: на 1-м уровне не больше 2 e,
    на 2-м — 8 e,
    на внешнем уровне — 8 e;
  • числом электронов на внешнем уровне (для первых 20 элементов совпадает с номером группы)

Тогда для натрия ход рассуждений будет следующий:

  1. Общее число электронов равно 11, следовательно, первый уровень заполнен и содержит 2 e;
  2. Третий, наружный уровень содержит 1 e (I группа)
  3. Второй уровень содержит остальные электроны: 11 − (2 + 1) = 8 (заполнен полностью)

* Ряд авторов для более четкого разграничения свободного атома и атома в составе соединения предлагают использовать термин «атом» только для обозначения свободного (нейтрального) атома, а для обозначения всех атомов, в том числе и в составе соединений, предлагают термин «атомные частицы». Время покажет, как сложится судьба этих терминов. С нашей точки зрения, атом по определению является частицей, следовательно, выражение «атомные частицы» можно рассматривать как тавтологию («масло масляное»).

2. Задача. Вычисление количества вещества одного из продуктов реакции, если известна масса исходного вещества.


Пример:

Какое количество вещества водорода выделится при взаимодействии цинка с соляной кислотой массой 146 г?

Решение:

  1. Записываем уравнение реакции: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
  2. Находим молярную массу соляной кислоты: M (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 (г/моль)
    (молярную массу каждого элемента, численно равную относительной атомной массе, смотрим в периодической таблице под знаком элемента и округляем до целых, кроме хлора, который берется 35,5)
  3. Находим количество вещества соляной кислоты: n (HCl) = m / M = 146 г / 36,5 г/моль = 4 моль
  4. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
            4 моль           x моль
    Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
           2 моль            1 моль
  5. Составляем пропорцию:
    4 моль — x моль
    2 моль — 1 моль
    (или с пояснением:
    из 4 моль соляной кислоты получится x моль водорода,
    а из 2 моль — 1 моль)
  6. Находим x:
    x = 4 моль • 1 моль / 2 моль = 2 моль

Ответ: 2 моль.

автор: Владимир Соколов

Схемы строения атомов — Справочник химика 21


    Схему строения атомов можно изобразить следующим образом  [c.376]

    Составить электронные схемы строения атомов калия и цезия. Какой из этих элементов является более сильным восстановителем Почему  [c.263]

    Изобразите электронные схемы строения атомов элементов с порядковыми номерами 15, 20, 36, 40, 47. Укажите расположение этих элементов в периодической системе Д. И. Менделеева и их высшую валентность.  [c.44]

    Изобразите электронные схемы строения атомов натрия, хлора, хрома, кальция и железа. [c.44]

    Составить электронные схемы строения атомов щелочных металлов. Какой из них является наиболее сильным восстановителем Почему  [c.231]

    Нарисуйте схемы строения атомов С и 81. Разъясните, чем сходны и чем отличаются свойства этих элементов  [c.357]

    Нарисуйте схемы строения атомов элементов с № I по [c.44]

    Срисуйте себе в тетрадь эту схему строения атома лития. [c.82]

    Изобразить в виде схем строение атомов элементов, имеющих порядковые номера а) 6 б) 11 в) 20. [c.40]

    Представить с помощью схем строения атомов процессы образования молекул следующих простых веществ а) водорода б) кислорода в) азота г) фтора. [c.42]

    Наиболее проста схема строения атома водорода (порядковый номер равен 1). Его ядро имеет один элементарный положительный заряд и в поле ядра вращается один электрон. [c.41]


    В электронных схемах строения атомов следующих элементов подчеркнуть атомные остовы и указать число валентных электронов в атоме каждого элемента  [c.36]

    Подсчитать общее число электронов в каждом случае, указать положительный заряд ядра представ ить электронные схемы строения атомов подобно тому, как это сделано в задаче 17, Назвать элементы, схемы строения электронных оболочек которых даны выше. [c.37]

    Представить схемы строения атомов и отвечающих им ионов следующих элементов с разбивкой электронов по квантовым уровням, атомные остовы подчеркнуть, как это выполнено в примере (а)  [c.38]

    Начертите электронные схемы строения атомов элементов, имеющих порядковые номера 14, 15, 16 и 17. [c.176]

    Изобразите схемы строения атома и иона натрия. [c.44]

    Неправильно. Вы только что сами срисовывали схему строения атома водорода и записывали символы составляющих его частиц. [c.73]

    Второй учащийся запишите в тетради схемы строения атомов кремния (порядковый № 14) и олова (№ 50). [c.130]

    Составить электронные схемы строения атомов бериллия, магния и щелочноземельных металлов. [c.330]

    Неправильно. Вы сами только что срисовывали схему строения атома водорода, поэтому должны знать, что он состоит всего из двух частиц. [c.88]

    Наиболее проста схема строения атома водорода (порядковый номер равен 1). Его ядро имеет один элементарный положительный заряд, и вокруг ядра вращается один электрон. Ядро атома водорода — элементарная частица, которую называют протоном. [c.67]

    Начертите электронные схемы строения атомов первых четырех элементов четвертого периода, укажите наибольшую валентность этих элементов и изобразите символами соответствующие ионы.,  [c.176]

    Цель на основе использования ранее приобретенных знаний о строении атомов составить схемы строения атомов элементов подгруппы углерода, сделать заключение о сходстве и различии строения этих атомов и предположение о свойствах данных элементов. [c.130]

    Первый учащийся запишите в тетради схемы строения атомов углерода (порядковый № 6) и германия (№ 32). [c.130]

    Изобразить схему строения атома серы. [c.97]

    Содержание пособия используют для иллюстрации высказанной мысли, ее конкретизации с целью создания более ясного представления об изучаемом явлении. В этом отношении большое значение имеют экранные пособия, в которых последовательность видеоряда соответствует последовательности содержания изложения. Такие экранные средства особенно эффективны для закрепления и совершенствования знаний учащихся. В их отдельные кадры или графопособия включаются закономерности изменения физических констант веществ, схемы строения атомов и молекул, процессы разрыва и образования новых химических связей, энергетические эффекты химических взаимодействий. [c.120]

    При составлении таблицы учащимся разрещается пользоваться учебником. Из него они могут извлечь данные о строении атома хрома. Затем по аналогии, а также с учетом числа электронных слоев и максимального количества электронов для каждого слоя записывают схемы строения атомов молибдена и вольфрама. [c.147]

    А1. Еслн химическому элементу соответствует схема строения атома [c.5]

    Ц м о л и п ычуг- «. Jтo важное-положение-тгостгг-нгтзва ние правила Хиноа. Из двух приведенных схем строения атома азота устойчивому состоянию (с наименьшей энергией) отвечает первая, где все р-электроны занимают разные орбитали. [c.29]

    Наряду с проблемным обучением, постоянно используется в процессе изучения периодического закона работа с карточками, на которых учащиеся записывают известные им сведения о каждом элементе. Работа с карточками не ограничивается только этапом выведения периодического закона. Учащиеся пользуются ими постоянно в ходе изучения темы на разных дидактических этапах. На карточке отмечают химический знак элемента, характер его свойств, высшую валентность в оксидах, формулы оксидов, валентность в летучих водородных соединениях и гидридах, схемы строения атомов, степень окисления элементов и т. д. Карточки позволяют эффективно организовать самостоятельную работу. Они используются как справочные материалы, способствуют выработке умений пользоваться периодической системой. [c.228]

    Привести схему строения атомов хрома, молибдена и вольфрама. Какой из этих элементов должен проявлять металлические свойства в меньшей степени Ответ мотивировать. [c.274]

    На рис. 20 приведены схемы строения атомов элементов, имеющих заряд ядра от 1 до 18. [c.58]

    Привести схемы строения атомов водорода (1), гелия (2), калия (19). В скобках указан заряд ядра атома. [c.59]

    На рис. 29, 30 и 31 даны схемы строения атомов гелия, неона и натрия по Бору с орбитами, по которым движутся электроны. Ядро обозначено точкой внутри системы. [c.175]

    Изобразить с помош,ьго схем строения атомов образование молекул следующих ветцеств а) фтористого калия КР б) хлористого магиия Mg l2 в) сернистого алюминия А125з г) азотного ангидрида N265. [c.42]


    Каждому квадрату (называемому каОнтовой ячейкой) соответствует определенная орбиталь. В первой схеме все р-электроны имеют разные значения /я во второй — у двух р-электронов они одинаковы. Квантовая механика и анализ атомных спектров показывают, что заполнение орбиталей, отвечающее низшему энергетическому состоянию атома, происходит следующим образом. При заполнении подуровня электроны сначала располагаются по орбиталям, отвечающим различным значениям магнитного квантового числа, и только после того как все орбитали подуровня однократно заполнены, в орбиталях появляется по два электрона с противоположно направленными спинами . Иными словами, заполнение энергетических подуровней происходит таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным. Это важное положение носит название правила Хунда. Из двух приведенных схем строения атома азота устойчивому состоянию (с наименьшей энергией) отвечает первая, где все р-электроны занимают разные орбитали. [c.32]

    Составить э.пектронные схемы строения атомов щелочноземельных металлов. Какая степень окисления характерна для этих элементов Чем объяснить их более низкую восстановительную способность по сравнению со щелочными металлами  [c.241]


11 класс. Химия. Строение атома. Периодический закон. Атом. — Атом. Строение атома.

Комментарии преподавателя

Строение атома

В переводе с греческого языка, слово «атом» означает «неделимый». Однако, были открыты явления, которые демонстрируют возможность его деления. Это испускание рентгеновских лучей, испускание катодных лучей, явление фотоэффекта, явление радиоактивности. Электроны, протоны и нейтроны – это частицы, из которых состоит атом. Они называются субатомными частицами.

Кроме протонов, в состав ядра большинства атомов входят нейтроны, не несущие никакого заряда.  Как видно из табл. 1, масса нейтрона практически не отличается от массы протона. Протоны и нейтроны составляют ядро атома и называются нуклонами ( nucleus – ядро). Их заряды и массы в атомных единицах массы (а.е.м.) показаны в таблице 1. При расчете массы атома массой электрона можно пренебречь.

Масса атома (массовое число) равна сумме масс, составляющих его ядро протонов и нейтронов. Массовое число обозначается буквой А. Из названия этой величины видно, что она тесно связана с округленной до целого числа атомной массой элемента. A = Z + N

Здесь A – массовое число атома (сумма протонов и нейтронов), Z – заряд ядра (число протонов в ядре), N – число нейтронов в ядре. Согласно учению об изотопах, понятию «химический элемент» можно дать такое определение:

Химическим элементом называется совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Некоторые элементы существуют в виде нескольких изотопов. «Изотопы» означает «занимающий одно и тоже место». Изотопы имеют одинаковое число протонов, но отличаются массой, т. е. числом нейтронов в ядре (числом N). Поскольку нейтроны практически не влияют на химические свойства элементов, все изотопы одного и того же элемента химически неотличимы.

Изотопами называются разновидности атомов одного и того же химического элемента с одинаковым зарядом ядра (то есть с одинаковым числом протонов), но с разным числом нейтронов в ядре.

 Изотопы отличаются друг от друга только массовым числом. Это обозначается либо верхним индексом в правом углу, либо в строчку: 12С  или С-12. Если элемент содержит несколько природных  изотопов, то в периодической таблице Д.И. Менделеева указывается, его средняя атомная масса с учетом распространённости. Например, хлор содержит 2 природных изотопа  35Cl и37Cl, содержание которых составляет соответственно 75% и 25%. Таким образом, атомная масса хлора будет равна:

Аr(Cl)=0,75.35+0,25.37=35,5

Для тяжёлых искусственно-синтезированных атомов приводится одно значение атомной массы в квадратных скобках. Это атомная масса наиболее устойчивого изотопа данного элемента.

Основные модели строения атома

Исторически первой в 1897 году была модель атома Томсона.


Рис. 1. Модель строения атома Дж. Томсона

Английский физик Дж. Дж. Томсон предположил, что атомы состоят из положительно заряженной сферы, в которую вкраплены электроны (рис. 1). Эту модель образно называют «сливовый пудинг», булочка с изюмом (где «изюминки» – это электроны), или «арбуз» с «семечками» – электронами. Однако от этой модели отказались, т. к. были получены экспериментальные данные, противоречащие ей.

 

Рис. 2. Модель строения атома Э. Резерфорда

В 1910 году английский физик Эрнст Резерфорд со своими учениками Гейгером и Марсденом провели эксперимент, который дал поразительные результаты, необъяснимые с точки зрения модели Томсона. Эрнст Резерфорд доказал на опыте, что в центре атома имеется положительно заряженное ядро (рис. 2), вокруг которого, подобно планетам вокруг Солнца, вращаются электроны. Атом в целом электронейтрален, а электроны удерживаются в атоме за счет сил электростатического притяжения (кулоновских сил). Эта модель имела много противоречий и главное, не объясняла, почему электроны не падают на ядро, а также возможность поглощения и излучения им энергии.

Датский физик Н. Бор в 1913 году, взяв за основу модель атома Резерфорда, предложил модель атома, в которой электроны-частицы вращаются вокруг ядра атома примерно так же, как планеты обращаются вокруг Солнца.

Рис. 3. Планетарная модель Н. Бора

Бор предположил, что электроны в атоме могут устойчиво существовать только на орбитах, удаленных от ядра на строго определенные расстояния. Эти орбиты он назвал стационарными. Вне стационарных орбит электрон существовать не может. Почему это так, Бор в то время объяснить не мог. Но он показал, что такая модель (рис. 3) позволяет объяснить многие экспериментальные факты.

Формы атомных орбиталей

В настоящее время для описания строения атома используется квантовая механика. Это наука, главным аспектом в которой является то, что электрон обладает свойствами частицы и волны одновременно, т. е. корпускулярно-волновым дуализмом. Согласно квантовой механике, область пространства, в которой вероятность нахождения электрона наибольшая, называется орбиталью. Чем дальше электрон находится от ядра, тем меньше его энергия взаимодействия с ядром. Электроны с близкими энергиями образуют энергетический уровень. Число энергетических уровней равно номеру периода, в котором находится данный элемент в таблице Д.И. Менделеева. Существуют различные формы атомных орбиталей. (Рис. 4). d-орбиталь и f-орбиталь имеют более сложную форму.

Рис. 4. Формы атомных орбиталей

В электронной оболочке любого атома ровно столько электронов, сколько протонов в его ядре, поэтому атом в целом электронейтрален. Электроны в атоме размещаются так, чтобы их энергия была минимальной. Чем дальше электрон находится от ядра, тем больше орбиталей и тем сложнее они по форме. На каждом уровне и подуровне может помещаться только определенное количество электронов. Подуровни, в свою очередь, состоят из одинаковых по энергии орбиталей.

На первом энергетическом уровне, наиболее близком к ядру, может существовать одна сферическая орбиталь (1s). На втором энергетическом уровне – сферическая орбиталь, большая по размеру и три р-орбитали: 2s2ppp. На третьем уровне: 3s3ppp3ddddd.

 Кроме движения вокруг ядра, электроны обладают еще движением, которое можно представить, как их движение вокруг собственной оси. Это вращение называется спином (в пер. с англ. «веретено»). На одной орбитали могут находиться лишь два электрона, обладающих противоположными (антипараллельными) спинами.

Максимальное число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле N=2n2.

Где n – главное квантовое число (номер энергетического уровня). 

В зависимости от того, на какой орбитали находится последний электрон, различают  s, p-, d-элементы. Элементы главных подгрупп относятся к s, p-элементам. В побочных подгруппах находятся  d-элементы

Графическая схема строения электронных слоев атомов (электронно-графическая формула).

Для описания расположения электронов на атомных орбиталях используют электронную конфигурацию. Для её написания в строчку пишутся орбитали в условных обозначениях (s-, p-, d-, f-орбитали), а перед ними – числа, обозначающие номер энергетического уровня. Чем больше число, тем дальше электрон находится от ядра. В верхнем регистре, над обозначением орбитали, пишется количество электронов, находящихся на данной орбитали (Рис. 5).

Рис. 5

Графически распределение электронов на атомных орбиталях можно представить в виде ячеек. Каждая ячейка соответствует одной орбитали. Для р-орбитали таких ячеек будет три, для d-орбитали – пять, для f-орбитали – семь. В одной ячейке может находиться 1 или 2 электрона.  Согласно правилу Гунда,  электроны распределяются на одинаковых по энергии орбиталях (например, на трех p-орбиталях) сначала по одному, и лишь когда в каждой такой орбитали уже находится по одному электрону, начинается заполнение этих орбиталей вторыми электронами. Такие электроны называют спаренными. Объясняют это тем, что в соседних ячейках электроны меньше отталкиваются друг от друга, как одноименно заряженные частицы.

 См. рис. 6 для атома 7N.

Рис. 6

Электронная конфигурация атома скандия

21Sc: 1s2 2s22p63s23p64s23d1

Электроны внешнего энергетического уровня называются валентными. 21Sc относится к d-элементам.

Источники

http://www.youtube.com/watch?t=6&v=6zwx_d-MIvQ

http://www.youtube.com/watch?t=326&v=dB9tqbSV9aw

Презентация  http://mirhimii.ru/11class/93-stroenie-atoma.html

http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass — конспект

заставка http://www.youtube.com/watch?t=1&v=U6Oq4EBghIM

Схема атома

— Вселенная сегодня

[/ caption] Изображение слева представляет собой базовую атомную диаграмму. На этом изображены протоны, нейтроны и электроны атома углерода. Каждый находится в группе по шесть человек. Это делает атом очень стабильным. На протяжении многих лет существовало много атомных моделей, но сейчас они широко считаются надежной базовой версией. Атомные диаграммы были разработаны для объяснения взаимодействия элементов Земли и космоса задолго до того, как атомы можно было наблюдать. В настоящее время ученые могут видеть частицы размером меньше атома.Эти субатомные частицы составляют основу физики элементарных частиц.

Ученые веками использовали атомные диаграммы для объяснения устройства мира. Древние греки, а до них китайцы и вавилоняне верили, что существуют невидимые силы, позволяющие соединять определенные металлы и работать на благо человека. Они этого не знали, но это был просто нагретый металл, обменивающийся субатомными частицами, чтобы стать новым металлом.

Основы химии лучше всего объясняют атом.В нем говорится, что фундаментальным строительным блоком материи является атом. Атом состоит из трех основных частей: протонов, нейтронов и электронов. Протоны имеют положительный электрический заряд. У нейтронов нет электрического заряда. Электроны имеют отрицательный электрический заряд. Протоны и нейтроны находятся вместе в так называемом ядре атома. Электроны вращаются вокруг ядра. Химические реакции включают взаимодействия между электронами одного атома и электронами другого атома. Атомы с разным количеством электронов и протонов имеют положительный или отрицательный электрический заряд и называются ионами.Когда атомы соединяются вместе, они могут образовывать более крупные строительные блоки материи, называемые молекулами. Если бы наука не смоделировала атом, она никогда бы не поняла этот обмен электронами, и мы все еще могли бы застрять в темных веках.

Ранее я упоминал, что было разработано много моделей атомов. Некоторые из них — модель Бора, кубическая модель, модель сливового пудинга, модель Сатурна и модель Резерфорда.
Каждая из этих моделей улучшала другую и приближала науку к совершенной атомной модели.Модели Бора и Резерфорда были разработаны для квантовой механики и использовались в астрономических приложениях. Фактически, улучшение модели Бора, называемое моделью Бора-Саммерфилда, отвечает за некоторые из многих вещей, которые мы теперь знаем о квантовой механике.

Атомная диаграмма постоянно пересматривается, поскольку наука открывает больше информации о субатомных частицах. Перейдите по этой ссылке, чтобы получить информацию о модели Бора и ее усовершенствованиях. В «Вселенной сегодня» у нас есть две замечательные статьи: одна о протоне, а другая об электронах.Astronomy Cast предлагает хороший эпизод о материи от звезд.

Источники:
Википедия
Справка по химии

Как это:

Нравится Загрузка …

Электронные конфигурации элементов

Легче понять электронную конфигурацию и валентность, если вы действительно видите электроны, окружающие атомы. Для этого у нас есть диаграммы электронных оболочек.

Вот диаграммы атомов электронной оболочки для элементов, упорядоченных по возрастанию атомного номера.

Для каждой диаграммы атома электронной оболочки символ элемента указан в ядре. Показаны электронные оболочки, движущиеся наружу от ядра. Последнее кольцо или оболочка электронов содержит типичное количество валентных электронов для атома этого элемента. Атомный номер и имя элемента указаны в верхнем левом углу. В правом верхнем углу показано количество электронов в нейтральном атоме. Помните, что нейтральный атом содержит одинаковое количество протонов и электронов.

Изотоп определяется количеством нейтронов в атоме, которое может быть равно количеству протонов — или нет.

Ион атома — это ион, в котором количество протонов и электронов неодинаково. Если протонов больше, чем электронов, атомный ион имеет положительный заряд и называется катионом. Если электронов больше, чем протонов, ион имеет отрицательный заряд и называется анионом.

Показаны элементы от атомного номера 1 (водород) до 94 (плутоний). Однако легко определить конфигурацию электронов для более тяжелых элементов, составив диаграмму.

Водород

Грег Робсон / CC BY 2.0

Гелий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Литий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Литий — первый элемент, в который добавлена ​​дополнительная электронная оболочка. Помните, валентные электроны находятся во внешней оболочке. Заполнение электронных оболочек зависит от их орбитали. Первая орбиталь (орбиталь s ) может содержать только два электрона.

Бериллий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Бор

Грег Робсон / CC BY 2.0

Углерод

Грег Робсон / CC BY 2.0

Азот

Грег Робсон / CC BY 2.0

Кислород

Грег Робсон / CC BY 2.0

Фтор

Грег Робсон / CC BY 2.0

Неон

Грег Робсон / CC BY 2.0

Натрий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Магний

Грег Робсон / CC BY 2.0

Алюминий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Кремний

Грег Робсон / CC BY 2.0

фосфор

Грег Робсон / CC BY 2.0

Сера

Грег Робсон / CC BY 2.0

Хлор

Грег Робсон / CC BY 2.0

Аргон

Грег Робсон / CC BY 2.0

Калий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Кальций

Грег Робсон / CC BY 2.0

Скандий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Титан

Грег Робсон / CC BY 2.0

Ванадий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Хром

Грег Робсон / CC BY 2.0

Марганец

Грег Робсон / CC BY 2.0

Утюг

Грег Робсон / CC BY 2.0

Кобальт

Грег Робсон CC BY 2.0

Никель

Грег Робсон / CC BY 2.0

Медь

Грег Робсон / CC BY 2.0

Цинк

Грег Робсон / CC BY 2.0

Галлий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Германий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Мышьяк

Грег Робсон / CC BY 2.0

Селен

Грег Робсон / CC BY 2.0

Бром

Грег Робсон / CC BY 2.0

Криптон

Грег Робсон / CC BY 2.0

Рубидий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Стронций

Грег Робсон / CC BY 2.0

Иттрий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Цирконий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Ниобий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Молибден

Грег Робсон / CC BY 2.0

Технеций

Грег Робсон / CC BY 2.0

Рутений

Грег Робсон / CC BY 2.0

Родий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Палладий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Серебро

Грег Робсон / CC BY 2.0

Кадмий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Индий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Олово

Грег Робсон / CC BY 2.0

Сурьма

Грег Робсон / CC BY 2.0

Теллур

Грег Робсон / CC BY 2.0

Йод

Грег Робсон / CC BY 2.0

Ксенон

Грег Робсон / CC BY 2.0

Цезий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Барий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Лантан

Грег Робсон / CC BY 2.0

Церий

Грег Робсон / CC BY 2.0

празеодим

Грег Робсон / CC BY 2.0

Неодим

Грег Робсон / CC BY 2.0

Прометий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Самарий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Европий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Гадолиний

Грег Робсон / CC BY 2.0

Тербий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Диспрозий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Гольмий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Эрбий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Тулий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Иттербий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Лютеций

Грег Робсон / CC BY 2.0

Гафний

Грег Робсон / CC BY 2.0

Тантал

Грег Робсон / CC BY 2.0

Вольфрам

Грег Робсон / CC BY 2.0

Рений

Грег Робсон / CC BY 2.0

Осмий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Иридий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Платина

Грег Робсон / CC BY 2.0

Золото

Грег Робсон / CC BY 2.0

Меркурий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Таллий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Свинец

Грег Робсон / CC BY 2.0

висмут

Грег Робсон / CC BY 2.0

Полоний

Грег Робсон / CC BY 2.0

Астатин

Грег Робсон / CC BY 2.0

Радон

Грег Робсон / CC BY 2.0

Франций

Грег Робсон / CC BY 2.0

Радий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Актиний

Грег Робсон / CC BY 2.0

Торий

Грег Робсон / CC BY 2.0

Протактиний

Грег Робсон / CC BY 2.0

Уран

Грег Робсон / CC BY 2.0

Нептуний

Грег Робсон / CC BY 2.0

Плутоний

Грег Робсон / CC BY 2.0

Диаграммы Бора атомов и ионов

Цели

  • Вспомните стабильность, связанную с атомом, который имеет полностью заполненную валентную оболочку
  • Постройте атом по модели Бора

Ключевые термины

  • Правило октета: Правило, согласно которому атомы теряют, приобретают или делятся электронами, чтобы иметь полную валентную оболочку из 8 электронов. (Водород исключен, потому что он может удерживать максимум 2 электрона в своей валентной оболочке.)
  • Электронная оболочка : Коллективные состояния всех электронов в атоме, имеющие одинаковое главное квантовое число (визуализированное как орбита, по которой движутся электроны).

Электронные оболочки

Нильс Бор предложил раннюю модель атома как центрального ядра, содержащего протоны и нейтроны, вращающиеся электронами в оболочках. Как обсуждалось ранее, существует связь между количеством протонов в элементе, атомным номером, который отличает один элемент от другого, и количеством электронов, которые он имеет.Во всех электрически нейтральных атомах количество электронов равно количеству протонов. Каждый элемент, когда он электрически нейтрален, имеет количество электронов, равное его атомному номеру.

Ранняя модель атома была разработана в 1913 году датским ученым Нильсом Бором (1885–1962). Модель Бора показывает атом как центральное ядро, содержащее протоны и нейтроны, с электронами на круговых орбиталях на определенных расстояниях от ядра (рис. \ (\ PageIndex {1} \)). Эти орбиты образуют электронные оболочки или уровни энергии, которые позволяют визуализировать количество электронов в различных оболочках.Эти уровни энергии обозначены числом и символом «n». Например, оболочка 1n представляет собой первый энергетический уровень, ближайший к ядру.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Модель Бора постулировала, что электрон вращается вокруг ядра в оболочках на фиксированном расстоянии.

Электрон обычно существует в оболочке с наименьшей доступной энергией, которая является ближайшей к ядру. Энергия фотона света может подтолкнуть его к более высокой энергетической оболочке, но эта ситуация нестабильна, и электрон быстро распадается обратно в основное состояние.

Диаграммы Бора

Диаграммы Бора показывают электроны, вращающиеся вокруг ядра атома, чем-то вроде планет, вращающихся вокруг Солнца. В модели Бора электроны изображаются движущимися по кругу на разных оболочках, в зависимости от того, какой элемент у вас есть. Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) противопоставляет диаграммы Бора для атомов лития, фтора и алюминия. Оболочка, ближайшая к ядру, называется K-оболочкой, далее идет L-оболочка, затем M-оболочка.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): диаграммы Бора для нейтральных атомов лития, фтора и алюминия.

Каждая оболочка может содержать только определенное количество электронов. Оболочка K может иметь 2, L может иметь 8, M может иметь 18 электронов и так далее.

  • Литий имеет три электрона:
      два
    • идут в оболочку K и
    • оставшийся идет в оболочку L.
    • Его электронная конфигурация: K (2), L (1)
  • У фтора девять электронов:
      два
    • идут в оболочку K и
    • остальные семь идут в оболочку L.
    • Его электронная конфигурация — K (2), L (7). Обратите внимание, что L может иметь 8 электронов.
  • Алюминий имеет тринадцать электронов:
    • два идут на оболочку К,
    • восемь идут на L-оболочку, а
    • остальные три идут в оболочку M.
    • Его электронная конфигурация — K (2), L (8), M (3). Обратите внимание, что M-оболочка может иметь 18 электронов.

Орбитали в модели Бора

Электроны заполняют оболочки орбиты в последовательном порядке.В стандартных условиях атомы сначала заполняют внутренние оболочки (ближе к ядру), что часто приводит к переменному количеству электронов во внешней оболочке. Самая внутренняя оболочка имеет максимум два электрона, но следующие две электронные оболочки могут иметь максимум восемь электронов. Это известно как правило октета, которое гласит, что, за исключением самой внутренней оболочки, атомы более энергетически стабильны, когда у них есть восемь электронов в их валентной оболочке, самой внешней электронной оболочке.Примеры некоторых нейтральных атомов и их электронных конфигураций показаны на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). Как показано, гелий имеет полную внешнюю электронную оболочку с двумя электронами, заполняющими его первую и единственную оболочку. Точно так же неон имеет полную внешнюю 2n-оболочку, содержащую восемь электронов. Напротив, хлор и натрий имеют семь и один электрон на своих внешних оболочках соответственно. Теоретически они были бы более энергетически стабильными, если бы следовали правилу октетов и имели восемь.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \):

Диаграммы Бора

Диаграммы Бора показывают, сколько электронов заполняет каждую главную оболочку.Элементы 18-й группы (показаны гелий, неон и аргон) имеют полную внешнюю или валентную оболочку. Полная валентная оболочка — наиболее стабильная электронная конфигурация. Элементы в других группах имеют частично заполненные валентные оболочки и приобретают или теряют электроны для достижения стабильной электронной конфигурации.

Атом может приобретать или терять электроны для достижения полной валентной оболочки, наиболее стабильной электронной конфигурации. Периодическая таблица разделена на столбцы и строки в зависимости от количества электронов и их расположения, что позволяет понять, как электроны распределяются во внешней оболочке атома.Как показано на фиг.1, группа из 18 атомов гелия (He), неона (Ne) и аргона (Ar) заполнила внешние электронные оболочки, что делает ненужным приобретение или потеря электронов для достижения стабильности; они очень стабильны как отдельные атомы. Их инертность привела к тому, что они были названы инертными газами (или благородными газами). Для сравнения, элементы группы 1, включая водород (H), литий (Li) и натрий (Na), все имеют по одному электрону на своих внешних оболочках. Это означает, что они могут достичь стабильной конфигурации и заполненной внешней оболочки, отдав или потеряв электрон.В результате потери отрицательно заряженного электрона они становятся положительно заряженными ионами. Когда атом теряет электрон, чтобы стать положительно заряженным ионом, это обозначается знаком плюс после символа элемента; например Na + . Элементы группы 17, включая фтор и хлор, имеют семь электронов на своих внешних оболочках; они стремятся заполнить эту оболочку, получая электрон от других атомов, делая их отрицательно заряженными ионами. — \).Таким образом, столбцы периодической таблицы представляют потенциальное общее состояние внешних электронных оболочек этих элементов, которое отвечает за их схожие химические характеристики.

Символы Льюиса

Символы Льюиса — это упрощенные диаграммы Бора, которые отображают электроны только на внешнем энергетическом уровне.

Сводка

  • В модели атома Бора ядро ​​содержит большую часть массы атома в его протонах и нейтронах.
  • По орбите положительно заряженного ядра вращаются отрицательно заряженные электроны, которые имеют небольшой вклад в массе, но электрически эквивалентны протонам в ядре.
  • В большинстве случаев электроны сначала заполняют орбитали с более низкой энергией, затем следуют орбитали с более высокой энергией, пока она не заполнится, и так далее, пока не будут размещены все электроны.
  • Атомы, как правило, наиболее стабильны с полной внешней оболочкой (которая после первой содержит 8 электронов), что приводит к тому, что обычно называют «правилом октетов».
  • Свойства элемента определяются его внешними электронами или электронами на орбитали с наибольшей энергией.
  • Атомы, у которых нет полных внешних оболочек, будут иметь тенденцию приобретать или терять электроны, что приводит к полной внешней оболочке и, следовательно, к стабильности.

Авторы и авторство

Без границ (www.boundless.com)

Атомная структура | ARPANSA

Атомы — это чрезвычайно маленькие частицы, которые являются основными строительными блоками обычной материи.

Атомы могут объединяться в молекулы, из которых состоит большинство объектов. Различные элементы (например, кислород, углерод, уран) состоят из атомов разных типов. Атом — это наименьшая единица элемента, которая будет вести себя как этот элемент.

Атомы состоят из чрезвычайно маленького положительно заряженного ядра, окруженного облаком отрицательно заряженных электронов. Хотя обычно ядро ​​меньше одной десятитысячной размера атома, ядро ​​содержит более 99,9% массы атома. Ядра состоят из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов, удерживаемых вместе ядерной силой. Эта сила намного сильнее электростатической силы, которая связывает электроны с ядром, но ее диапазон ограничен расстояниями порядка 1 x 10 903 10-15 метров.См. Рисунок 1.

Число протонов в ядре называется атомным номером (Z), атомный номер определяет элемент. Число нейтронов в ядре обозначено N. Массовое число (A) ядра равно Z + N (Рисунок 2). Масса ядра в атомных единицах массы (а.е.м.) обычно немного отличается от массового числа.

Атомы одного и того же элемента могут иметь разное количество нейтронов, и их называют изотопами этого элемента.Например, водород имеет три (3) изотопа: водород-1 (водород), водород-2 (дейтерий) и водород-3 (тритий) (рис. 3).

В настоящее время известно 118 элементов, которые обычно отображаются в периодической таблице элементов. Было показано, что элементы с атомными номерами 1–98 существуют в природе, в то время как элементы с атомными номерами 99–118 были созданы только искусственно.

Нуклиды часто идентифицируются по названию элемента и массовому числу (общее количество протонов и нейтронов), т.е.е. литий-7, уран-238 и др. (Рисунок 4). Когда говорят о нуклидах одного и того же элемента, их обычно называют изотопами, то есть уран-238 и уран-235. Радиоактивные нуклиды или изотопы называются радионуклидами или радиоизотопами.

Среди элементов 253 стабильных нуклида и более 3000 радиоизотопов. Большинство радиоизотопов (> 2400) производятся искусственно и в настоящее время не встречаются в природе.

Атомная структура


Идея о том, что все состоит из атомов, была впервые высказана Джоном Далтоном (1766-1844) в книге, которую он опубликовал в 1808 году.Его иногда называют «отцом» теории атома, но, судя по фотографии справа, термин «дедушка» может быть более подходящим.

В течение почти 100 лет после этого большинство ученых считали атомы твердыми структурами, пока в 1897 году Дж. Дж. Томпсон не обнаружил, что атомы содержат еще более мелкие частицы, названные электроном . Таким образом, модифицированная атомная структура теперь содержала электроны, встроенные в атом, как M&M в мороженом.

Поэтому в 1906 году это был шок, когда Резерфорд и Гигер объявили, что, когда они стреляли альфа-частицами в тонкий лист золотой фольги, большая часть альфа-частиц прошла прямо через него, но некоторые отскочили обратно.Как сказал Резерфорд: «Это было почти так, как если бы вы выпустили артиллерийский снаряд по куску папиросной бумаги, а он вернулся и поразил вас!» Альфа-частицы были обнаружены вспышками света на экране.

Этот эксперимент показал, что большая часть атома представляет собой пустое пространство, но есть очень маленькое плотное ядро ​​ в центре, которое имеет почти всю массу всего атома. Позже Резерфорд обнаружил положительно заряженный протон в ядре атома. Резерфорд был известен своими интересными фразами, например:

«Всякая наука либо физика, либо коллекционирование марок!»

Только в 1932 году Джеймс Чедвик открыл другую частицу в ядре, электрически нейтральный нейтрон , , хотя на этой фотографии он не выглядит слишком взволнованным своим открытием.Возможно, ему стоит добавить больше клетчатки в свой рацион! Карьера Чедвика началась неустойчиво. Он поехал из Англии в Германию в 1914 году, чтобы работать с Гансом Гейгером (соавтором счетчика Гейгера, который используется для обнаружения радиоактивных атомов). К сожалению, Первая мировая война началась вскоре после этого, поэтому Чедвик провел следующие 4 года в лагере для военнопленных. Находясь там, он обнаружил, что популярная зубная паста, которую использовали в то время в Германии, на самом деле была радиоактивной!

Итак, наконец, в 1930-х годах появилась современная модель атома: плотное ядро, содержащее протоны и нейтроны, с электронами, вращающимися вокруг атома.Большинство диаграмм, таких как приведенная ниже, дают очень неточное представление об атоме:

На самом деле электроны находятся намного дальше от ядра, чем можно было бы ожидать. Если бы ядро ​​было представлено мячом для гольфа, весь атом был бы шириной в три мили! Итак, теперь эксперимент Резерфорда имеет смысл: типичная альфа-частица проходит прямо через атом, и лишь очень редко одна отскакивает от крошечного ядра.



Каждый химический элемент имеет определенное количество протонов в ядре.Например, углерод — единственный элемент с 6 протонами на атом. Число протонов называется атомным номером элемента. В атоме количество электронов такое же, как и количество протонов, поэтому каждый атом углерода имеет 6 протонов и 6 электронов. Однако количество нейтронов может варьироваться от одного атома к другому. Атомы одного и того же элемента с разным числом нейтронов называются изотопами .

Помните, что большая часть веса атома приходится на его ядро ​​(протоны и нейтроны).Массовое число или атомный вес элемента сообщает вам общее количество протонов + нейтронов в элементе. Например, на этой диаграмме показано ядро ​​атома бериллия. Красная буква «P» указывает количество протонов, а нейтроны показаны фиолетовой буквой «N».

Обратите внимание, что 4 электрона находятся в двух слоях или уровнях энергии. Первый энергетический уровень может содержать максимум 2 электрона, второй — максимум 8 электронов.

Так, например, атом натрия с 11 электронами выглядит так:

Атомная теория

3.1 Атомная теория

Цели обучения

  1. Изложите современную атомную теорию.
  2. Узнайте, как устроены атомы.

Наименьшая часть элемента, которая поддерживает идентичность этого элемента, называется атомом. Наименьшая часть элемента, которая поддерживает идентичность этого элемента. Отдельные атомы чрезвычайно малы. Чтобы построить линию длиной 1 см, потребуется около пятидесяти миллионов атомов подряд.Точка в конце печатного предложения состоит из нескольких миллионов атомов. Атомы настолько малы, что трудно поверить, что вся материя состоит из атомов, но это так.

Представление о том, что атомы играют фундаментальную роль в химии, формализовано современной атомной теорией. Представление о том, что атомы играют фундаментальную роль в химии., Впервые высказанное английским ученым Джоном Далтоном в 1808 году. Оно состоит из трех частей:

  1. Вся материя состоит из атомов.
  2. Атомы одного и того же элемента одинаковы; атомы разных элементов разные.
  3. Атомы объединяются в целочисленных отношениях с образованием соединений.

Эти концепции составляют основу химии.

Хотя слово атом происходит от греческого слова, означающего «неделимый», теперь мы понимаем, что сами атомы состоят из более мелких частей, называемых субатомными частицами . Первым был обнаружен электрон — крошечная субатомная частица с отрицательным зарядом., крошечная субатомная частица с отрицательным зарядом. Его часто обозначают как e , с правым надстрочным индексом, показывающим отрицательный заряд. Позже были обнаружены две более крупные частицы. Протон — субатомная частица с положительным зарядом. более массивная (но все же крошечная) субатомная частица с положительным зарядом, представленная как p + . Нейтрон: субатомная частица без заряда. представляет собой субатомную частицу с массой примерно такой же, как у протона, но без заряда. Он представлен как n или n 0 .Теперь мы знаем, что все атомы всех элементов состоят из электронов, протонов и (за одним исключением) нейтронов. Таблица 3.1 «Свойства трех субатомных частиц» суммирует свойства этих трех субатомных частиц.

Таблица 3.1 Свойства трех субатомных частиц

Имя Символ Масса (прибл .; кг) Заряд
Протон п. + 1.6 × 10 −27 1+
нейтрон н, н 0 1,6 × 10 −27 нет
Электрон e 9,1 × 10 −31 1−

Как эти частицы расположены в атомах? Они не расположены случайным образом.Эксперименты Эрнеста Резерфорда в Англии в 1910-х годах указали на ядерную модель — модель атома, в котором протоны и нейтроны находятся в центральном ядре, а электроны находятся на орбите вокруг ядра. атома. Относительно массивные протоны и нейтроны собираются в центре атома, в области, называемой ядром, центром атома, содержащим протоны и нейтроны. атома (множественные ядра ). Электроны находятся вне ядра и проводят время, вращаясь в космосе вокруг ядра.(См. Рисунок 3.1 «Структура атома».)

Рисунок 3.1 Структура атома

В центре атома протоны и нейтроны, образующие ядро, а электроны вращаются вокруг ядра.

Современная атомная теория утверждает, что атомы одного элемента одинаковы, а атомы разных элементов различны. Что отличает атомы разных элементов? Фундаментальной характеристикой, которой обладают все атомы одного и того же элемента, является число протонов .Все атомы водорода имеют в ядре один и только один протон; все атомы железа имеют в ядре 26 протонов. Это число протонов настолько важно для идентичности атома, что его называют атомным номером — числом протонов в атоме. элемента. Таким образом, атомный номер водорода равен 1, а атомный номер железа — 26. Каждый элемент имеет свой собственный характерный атомный номер.

Однако атомы одного и того же элемента могут иметь разное количество нейтронов. Атомы одного и того же элемента (т.е., атомы с одинаковым числом протонов) с разным числом нейтронов называются изотопами (атомы одного и того же элемента, которые имеют разное число нейтронов). Большинство природных элементов существуют в виде изотопов. Например, большинство атомов водорода имеют в своем ядре единственный протон. Однако небольшое количество (примерно один из миллиона) атомов водорода имеет в своих ядрах протон и нейтрон. Этот конкретный изотоп водорода называется дейтерий. Очень редкая форма водорода имеет в ядре один протон и два нейтрона; этот изотоп водорода называется тритием.Сумма количества протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом. Сумма количества протонов и нейтронов в ядре. изотопа.

У нейтральных атомов такое же количество электронов, как и у протонов, поэтому их общий заряд равен нулю. Однако, как мы увидим позже, так будет не всегда.

Пример 1

  1. Наиболее распространенные атомы углерода содержат шесть протонов и шесть нейтронов в своих ядрах. Каковы атомный номер и массовое число этих атомов углерода?
  2. Изотоп урана имеет атомный номер 92 и массовое число 235.Какое количество протонов и нейтронов в ядре этого атома?

Решение

  1. Если в ядре атома углерода шесть протонов, его атомный номер равен 6. Если у него также шесть нейтронов в ядре, то массовое число равно 6 + 6, или 12.
  2. Если атомный номер урана 92, то это количество протонов в ядре. Поскольку массовое число равно 235, то количество нейтронов в ядре составляет 235 — 92, или 143.

Проверьте себя

Число протонов в ядре атома олова — 50, а число нейтронов в ядре — 68. Каковы атомный номер и массовое число этого изотопа?

Ответ

Атомный номер = 50, массовое число = 118

Обращаясь к атому, мы просто используем название элемента: термин натрий относится как к элементу, так и к атому натрия.Но постоянно использовать имя элемента может быть неудобно. Вместо этого химия определяет символ для каждого элемента. Атомарный символ — одно- или двухбуквенное представление имени элемента. представляет собой одно- или двухбуквенное сокращение названия элемента. По соглашению первая буква символа элемента всегда заглавная, а вторая буква (если есть) — строчная. Таким образом, символ водорода — H, символ натрия — Na, а символ никеля — Ni. Большинство символов происходит от английского названия элемента, хотя некоторые символы происходят от латинского названия элемента.(Символ натрия Na происходит от его латинского названия natrium .) В таблице 3.2 «Названия и символы общих элементов» перечислены некоторые общие элементы и их символы. Вам следует запомнить символы в Таблице 3.2 «Имена и символы общих элементов», так как именно так мы будем представлять элементы в химии.

Таблица 3.2 Названия и символы общих элементов

Имя элемента Символ Имя элемента Символ
Алюминий Al Меркурий Hg
Аргон Ar молибден Пн
Мышьяк как Неон Ne
Барий Ba Никель Ni
Бериллий Be Азот N
Висмут Bi Кислород O
Бор B Палладий Pd
Бром Br фосфор -п.
Кальций Ca Платина Pt
Углерод С Калий К
Хлор Класс Радий Ra
Хром Cr Радон Rn
Кобальт Co Рубидий руб.
Медь Cu Скандий Sc
Фтор F Селен SE
Галлий Ga Кремний Si
Германий Ge Серебро Ag
Золото Au Натрий Na
Гелий He Стронций Sr
Водород H сера S
Йод я Тантал Ta
Иридий Ir Олово Sn
Утюг Fe Титан Ti
Криптон Кр Вольфрам Вт
Свинец Пб Уран U
Литий Li Ксенон Xe
Магний мг цинк Zn
Марганец Mn Цирконий Zr

Элементы сгруппированы вместе в специальной таблице, называемой периодической таблицей — диаграммой всех элементов.. Простая периодическая таблица показана на рисунке 3.2 «Простая периодическая таблица», а более обширная представлена ​​в главе 17 «Приложение: Периодическая таблица элементов». Элементы в периодической таблице перечислены в порядке возрастания атомного номера. Периодическая таблица имеет особую форму, которая станет для нас важной, когда мы рассмотрим организацию электронов в атомах (см. Главу 8 «Электронная структура»). Одно немедленное использование таблицы Менделеева помогает нам идентифицировать металлы и неметаллы.Неметаллы находятся в правом верхнем углу таблицы Менделеева, на одной стороне жирной линии, разделяющей правую часть таблицы. Все остальные элементы — металлы.

Рисунок 3.2 Простая периодическая таблица

Есть простой способ представить изотопы с помощью атомных символов. Используем конструкцию

XZA

, где X — символ элемента, A — массовое число, а Z — атомный номер. Таким образом, для изотопа углерода, который имеет 6 протонов и 6 нейтронов, символ

. C612

, где C — символ элемента, 6 — атомный номер, а 12 — массовое число.

Пример 2

  1. Какой символ у изотопа урана с атомным номером 92 и массовым числом 235?
  2. Сколько протонов и нейтронов в F2656e?

Решение

  1. Обозначение этого изотопа — U92235.
  2. В этом атоме железа 26 протонов и 56 — 26 = 30 нейтронов.

Проверьте себя

Сколько протонов в N1123a?

Ответ

11 протонов

Также принято указывать массовое число после названия элемента, чтобы указать на конкретный изотоп. Углерод-12 представляет собой изотоп углерода с 6 протонами и 6 нейтронами, а уран-238 представляет собой изотоп урана с 146 нейтронами.

Основные выводы

  • Химия основана на современной атомной теории, которая утверждает, что вся материя состоит из атомов.
  • Сами атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов.
  • Каждый элемент имеет свой атомный номер, равный количеству протонов в его ядре.
  • Изотопы элемента содержат разное количество нейтронов.
  • Элементы представлены атомным символом.
  • Периодическая таблица — это таблица, в которой упорядочены все элементы.

Упражнения

  1. Перечислите три утверждения, из которых состоит современная атомная теория.

  2. Объясните, как устроены атомы.

  3. Что больше, протон или электрон?

  4. Что больше, нейтрон или электрон?

  5. Каковы заряды каждой из трех субатомных частиц?

  6. Где находится большая часть массы атома?

  7. Нарисуйте схему атома бора, в ядре которого находятся пять протонов и шесть нейтронов.

  8. Нарисуйте схему атома гелия, в ядре которого есть два протона и два нейтрона.

  9. Определите атомный номер . Какой атомный номер у атома бора?

  10. Какой атомный номер у гелия?

  11. Определите изотоп и приведите пример.

  12. В чем разница между дейтерием и тритием?

  13. Какая пара представляет собой изотопы?

    1. h34e и h33e
    2. F2656e и M2556n
    3. S1428i и P1531
  14. Какая пара представляет собой изотопы?

    1. C2040a и K1940
    2. F2656e и F2658e
    3. U92238 и U92235
  15. Укажите полные обозначения каждого атома, включая атомный номер и массовое число.

    1. атом кислорода с 8 протонами и 8 нейтронами
    2. Атом калия с 19 протонами и 20 нейтронами
    3. Атом лития с 3 протонами и 4 нейтронами
  16. Укажите полные обозначения каждого атома, включая атомный номер и массовое число.

    1. атом магния с 12 протонами и 12 нейтронами
    2. Атом магния с 12 протонами и 13 нейтронами
    3. атом ксенона с 54 протонами и 77 нейтронами
  17. Америций-241 — изотоп, используемый в детекторах дыма.Каков полный символ этого изотопа?

  18. Углерод-14 — изотоп, используемый для проведения радиоактивных испытаний на датирование ранее живого материала. Каков полный символ этого изотопа?

  19. Укажите атомарные символы для каждого элемента.

    1. натрий
    2. аргон
    3. азот
    4. радон
  20. Укажите атомарные символы для каждого элемента.

    1. серебристый
    2. золото
    3. ртуть
    4. йод
  21. Дайте название элементу.

    1. Si
    2. Mn
    3. Fe
    4. Cr
  22. Дайте название элементу.

    1. Ф
    2. Класс
    3. Br
    4. I

Ответы

  1. Вся материя состоит из атомов; атомы одного и того же элемента одинаковы, а атомы разных элементов различны; атомы объединяются в целочисленных отношениях с образованием соединений.

  2. Протон больше электрона.

  3. протон: 1+; электрон: 1-; нейтрон: 0

  4. Атомный номер — это количество протонов в ядре.Бор имеет атомный номер пять.

  5. Изотопы — это атомы одного и того же элемента, но с разным числом нейтронов. h21 и h22 являются примерами.

    1. изотопов
    2. не изотопы
    3. не изотопы
    1. кремний
    2. марганец
    3. утюг
    4. хром

вопросов и ответов — Как сделать модель атома?

Как сделать модель атома?

Вам нужно сделать модель или рисунок атома для урока естествознания? Если да, следуйте этим инструкциям, чтобы узнать, куда идут все части атома.

Шаг 1. Сбор информации

Прежде чем вы сможете построить свою модель, вам необходимо знать, сколько протонов, нейтронов и электронов имеет ваш атом. Если вы еще не знаете, как использовать Периодическую таблицу элементов, чтобы найти эту информацию, прочтите «Сколько протонов, электронов и нейтронов находится в атоме…?» страницу, чтобы узнать, как это сделать.

Давайте возьмем азот в качестве примера. Используя информацию из Периодической таблицы элементов, мы можем сказать, что средний атом азота содержит 7 протонов, 7 нейтронов и 7 электронов.

Шаг 2 — Сбор материалов

Теперь, когда вы знаете, сколько протонов, нейтронов и электронов вам понадобится для вашей модели, пора решить, что использовать для их представления. Мячи для пинг-понга, резиновые мячи, шариковые подшипники, мячи для гольфа и мячи из пенополистирола использовались в прошлом. В принципе, подойдет все, что имеет округлую форму и может быть склеено друг с другом. Полезно, если шары имеют цветовую маркировку, чтобы было легче определить, какие шары являются протонами, какие — нейтронами, а какие — электронами.Также полезно, если электроны меньше протонов и нейтронов.

Шаг 3 — Постройте ядро ​​

Ядро, центральная часть атома, состоит из протонов и нейтронов. Все протоны и нейтроны вашего атома переходят в ядро. Для азота ядро ​​будет выглядеть примерно так:

Шаг 4 — Поместите электроны

Электроны находятся вне ядра. То, как вы их разместите, зависит от того, какую модель атомной структуры изучает ваш класс.Это можно сделать несколькими способами:

Планетарная модель

Эта модель изображает более раннее представление о структуре атома вскоре после открытия ядра. Эта модель обычно преподается младшим школьникам как введение в атомную структуру. В нем говорится, что электроны вращаются вокруг ядра так же, как планеты в солнечной системе вращаются вокруг Солнца. В зависимости от вашего учителя фактические орбиты обычно не имеют значения. Обычно достаточно иметь нужное количество электронов.Планетарная модель атома азота может выглядеть примерно так:

В планетарной модели атом азота имеет центральное ядро, состоящее из семи протонов и семи нейтронов, окруженных семью электронами.

Модель Бора

Ученые вскоре поняли, что планетарная модель является неточным описанием атомной структуры. Они узнали, что электроны могут занимать только определенные орбиты (обычно называемые энергетическими уровнями или оболочками) вокруг ядра.Они также обнаружили, что на каждом энергетическом уровне может поместиться только определенное количество электронов.

Чтобы правильно разместить электроны вокруг ядра, вам необходимо обратиться к таблице электронной конфигурации вашего элемента. Чтобы найти таблицу электронной конфигурации вашего элемента, перейдите в Периодическую таблицу элементов, щелкните свой элемент и прокрутите страницу вниз. Если вы не знаете, как читать таблицу электронной конфигурации, прочтите «Как мне прочитать таблицу электронной конфигурации?» страницу для помощи.

Согласно таблице электронной конфигурации азота, атом азота содержит два электрона на первом уровне энергии и пять электронов на втором уровне энергии. Модель атома азота Бора могла бы выглядеть так:

В модели Бора атом азота имеет центральное ядро, состоящее из семи протонов и семи нейтронов, окруженных семью электронами. Два электрона находятся на первом энергетическом уровне, а другие пять — на втором энергетическом уровне.

Уточненная модель Бора

Дальнейшие исследования показали, что модель Бора не так точна, как могла бы быть. Ученые узнали, что каждый энергетический уровень состоит из определенного количества подоболочек. Каждая подоболочка, названная s, p, d и f, может содержать только определенное количество электронов. Подоболочка s может содержать только 2 электрона, подоболочка p может содержать 6, подоболочка d может содержать 10, а подоболочка f может содержать 14. Число доступных подоболочек увеличивается с увеличением уровня энергии. увеличивается.

Чтобы правильно разместить электроны вокруг ядра, вам необходимо обратиться к таблице электронной конфигурации вашего элемента. Чтобы найти таблицу электронной конфигурации вашего элемента, перейдите в Периодическую таблицу элементов, щелкните свой элемент и прокрутите страницу вниз. Если вы не знаете, как читать таблицу электронной конфигурации, прочтите «Как мне прочитать таблицу электронной конфигурации?» страницу для помощи.

Согласно таблице электронной конфигурации азота, атом азота содержит два электрона на своем первом энергетическом уровне (оба в суб-оболочке) и пять электронов на своем втором энергетическом уровне (два в суб-оболочке и три в суб-оболочке). p суб-оболочки).Более точная модель атома азота Бора могла бы выглядеть так:

В уточненной модели Бора атом азота имеет центральное ядро, состоящее из семи протонов и семи нейтронов, окруженных семью электронами. Два электрона находятся в подоболочке s первого энергетического уровня, два находятся в подоболочке s второго энергетического уровня и три находятся в подоболочке p второго энергетического уровня.

Шаг 5 — Что следует помнить

Важно помнить, что модель — это упрощенное представление объекта.Некоторые из рассмотренных выше моделей более точны, чем другие, но ни одна из них не является полностью правильной. Вот несколько вещей, которые мы проигнорировали:

Размер ядра

На рисунках выше ядро ​​слишком велико. Или, другими словами, если ядро ​​будет таким большим, электроны окажутся слишком близко. Настоящие атомы — это в основном пустое пространство. Если бы мы хотели, чтобы наши рисунки были точными, нам пришлось бы разместить электроны примерно в миле от них. Понятно, что принести в класс такой большой рисунок будет непросто.

Электроны не вращаются вокруг ядра

На рисунках выше мы нарисовали красивые круги, показывающие, где электроны вращаются вокруг атома. На самом деле ученые не могут точно сказать, где электрон в данный момент или куда он движется. Они могут вычислить вероятность того, что электрон будет найден в данном объеме пространства, но это не то же самое, что знать, где находится этот электрон. Такое поведение описано в квантовой модели атома. Хотя это наиболее точное описание атома, имеющееся в настоящее время у ученых, его гораздо труднее понять.

Связанные страницы:

Все об атомах

Видео — Как нарисовать атом!

Что такое атом? Из чего состоят атомы?

Периодическая таблица элементов

Как узнать количество протонов, электронов и нейтронов в атоме элемента?

Сколько электронов умещается в каждой оболочке атома?

Как мне прочитать таблицу электронной конфигурации?

.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *