Тема: Будова атома. Періодичний закон Д.І. Менделєєва

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 35Следующая ⇒

Мета:Закріпити правила складання електронних формул елементів та визначення їх можливої валентності та ступенів окиснення в сполуках.

Знати:склад атома, будову електронних оболонок атомів хімічних елементів, фізичний зміст періодичного закону.

Вміти:записувати електронні формули атомів, характеризувати хімічні елементи за їх розміщенням у періодичній системі та будовою атома, визначати тип хімічного зв'язку в сполуках.

Теоретичні передумови до заняття

Атоми хімічних елементів мають складну будову. В центрі атома знаходиться ядро, саме в ядрі зосереджена основна маса атома. Ядро складають протони і нейтрони, які утримуються в ядрі специфічними ядерними силами.

Властивості ядра зумовлені його складом – числом протонів Z і нейтронів N, які входять до складу ядра і визначають його масове число:

А = Z + N

Оскільки число протонів у ядрі дорівнює величні його позитивного заряду, тобто порядковому номеру елемента, число нейтронів дорівнює різниці між масовим числом і порядковим номером елемента.

Електрони, що рухаються навкруг ядра зумовлюють розміри атома та його хімічні властивості. Для електрона характерним э корпускулярно-хвильовий дуалізм. Рух електрона довкола ядра описується рівнянням Шредінгера. Частина простору навкруг ядра, де імовірність знаходження електрона максимальна, називається електронною орбіталлю. Електронні орбіталі характеризуються певною формою, розмірами (енергією) та орієнтацією у просторі.

Для характеристики стану електрона в атомі у квантовій механіці використовують чотири квантові числа, які є коренями рівняння Шредінгера : n – головне квантове число, яке визначає енергетичний рівень та відстань до найбільш імовірной зони знаходження електрона в атомі; l – орбітальне квантове число, що визначає форму електронної орбіталі; m – магнітне квантове число, яке визначає розташування електронних орбіталей у просторі; s – спінове квантове число, яке характеризує власний магнітний момент електрона, тобто рух електрона навколо власної осі.

Розподіл електронів в атомі на енергетичних рівнях і підрівнях записується за допомогою електронних формул. Заповнення електронами підрівнів залежить від їхньої енергії. Електронні підрівні заповнюють електронами в порядку зростання енергії у такій послідовності:

1s - 2s - 2p - 3s - 3p – 4s - 3d – 4р - 5s - 4d – 5р - 6s - 5d - 4f - 6р - 7s - 5f- 6d - 7р

Наприклад, електронна формула атома Оксигену: ₈О 1s²2s²2р⁴.

Електронно-графічні формули відображають схеми розміщення електронів у квантових (енергетичних) комірках, які є схематичним зображенням атомних орбіталей. Квантову комірку можна зображувати клітинкою, а електрони в них позначають стрілками. В кожній квантовій комірці може бути не більше 2 електронів із протилежними спінами (наслідок принципу Паулі). Орбіталі даного підрівня заповнюються спочатку по одному електрону з однаковими спінами, а потім по другому електрону з протилежними спінами (правило Гунда):

електронних схема: ₈О

n=2	↑↓	↑↓	↑	↑
			р
n=1	↑↓
	s

Електронні формули дозволяють визначити число валентних електронів, а електронні схеми - число неспарених електронів, що важливо для визначення валентних можливостей елемента, тобто здатності утворювати хімічні зв'язки.

Видатний російський учений Д.І. Менделєєв в 1869 р. відкрив Періодичний закон і склав періодичну систему хімічних елементів. Графічним виразом цього закону є періодична система

Періодичного закону Д.І. Менделєєва: властивості хімічних елементів, а також форми і властивості їх сполук перебувають у періодичній залежності від зарядів ядер атомів.

Періодична система відображає періодичний закон, а разом з цим, і будову атомів елементів. Теорія будови атомів пояснює періодичну зміну властивостей елементів. Зростання позитивних зарядів атомних ядер 1 до 110 призводить до періодичного повторення будови електронних оболонок. А враховуючи те, що від них залежать хімічні властивості елементів, вони також періодично повторюються. У цьому полягає фізичний зміст періодичного закону.

Розташування елементів у періодичній системі обумовлено будовою їх атомів. Номер періоду відповідає числу енергетичних рівнів атомів. Номер групи, як правило, показує кількість електронів, які можуть брати участь в утворенні хімічних зв'язків.

Електронна будова атомів пояснює також ряд важливих закономірностей, що мають місце у періодичній системі: послаблення металічних та підсилення неметалічних властивостей у елементів одного періоду зліва направо (збільшується число валентних електронів); зміну властивостей елементів по вертикалі – в групі з ростом порядкового номера посилюються металічні властивості (збільшується число електронних шарів і, відповідно, збільшується радіус атома).

Такі властивості атомів елементів, як їх розмір, енергія іонізації, спорідненість до електрона, електронегативність, ступінь окиснення, пов'язані з електронною конфігурацією електронів в атомі. У їх зміні зі збільшенням порядкового номера елемента спостерігається періодичність.

Приклад . Складіть електронні формули атомів елементів із порядковими номерами 15 і 22. Покажіть розподіл електронів цих атомів по квантових (енергетичних) комірках, тобто, зобразіть їх електронно-графічні формули.

₁₅P 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

₂₂Ti 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3d² 4s²

Фосфор – р-елемент, Титан – d-елемент.

s p d

n=3	¯
n=2	¯	¯	¯	¯
n=1	¯

s p d f

n=4

n=3

N=2

N=1

Контрольні питання

1. Які сучасні уявлення про будову атомів?

2. В чому суть корпускулярно-хвильової природи електрона?

3. Який набір квантових чисел потрібний для описання стану електрона в атомі?

4. Які квантові числа визначають розмір, форму й орієнтацію електронної хмари?

5. Як заповнюються електронами енергетичні рівні й підрівні? Як складають електронні формули й схеми?

6. Чому виникла необхідність в уточненні формулювання періодичного закону Д.І. Менделєєва? Як зараз формулюють цей закон?

7. Який фізичний зміст мають номер групи й номер періоду, порядковий номер елементу?

8. Як пояснити залежність властивостей хімічних елементів від їх положення в періодичній системі?

9. Як пояснити закономірності у виявленні металічних і неметалічних властивостей, виходячи з положення елементів у періодичній системі?

10. Складіть електронну формулу атома Германію і графічну схему заповнення електронами валентних орбіталей цього атома в нормальному і збудженому стані.

11. Назвіть елементи, яким відповідають такі електронні конфігурації:

1s²; 1s²2s¹; 1s²2s²2p¹; 1s²2s²2p⁶; 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s².

12. Складіть електронні формули атомів Стронцію і Кадмію. У якого з них сильніше виражені металічні властивості?

13. Зовнішні і передостанні енергетичні рівні атомів деяких елементів виражаються формулами 3s²3p⁶3d²4s² i 3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p². Складіть повні електронні формули елементів. Чому дорівнює їх максимальна валентність?

Тестові завдання для самоперевірки та контролю засвоєння знань

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1544; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!