Lecția „Schimbarea numărului de electroni la nivelul energetic extern al atomilor elementelor chimice. Niveluri de energie externă: caracteristici structurale și rolul lor în interacțiunile dintre atomi Nivelul energetic extern finalizat

Malyugina O.V. Curs 14. Niveluri de energie externă și internă. Completitudinea nivelului de energie.

Să ne amintim pe scurt ceea ce știm deja despre structura învelișului de electroni a atomilor:

numărul de niveluri de energie ale unui atom = numărul perioadei în care se află elementul;

capacitatea maximă a fiecărui nivel de energie este calculată folosind formula 2n 2

învelișul energetic exterior nu poate conține mai mult de 2 electroni pentru elementele din perioada 1 și mai mult de 8 electroni pentru elementele din alte perioade

Să revenim încă o dată la analiza schemei de umplere a nivelurilor de energie în elemente de perioade mici:

Tabel 1. Niveluri de energie de umplere

pentru elemente de perioade mici

Analizați Tabelul 1. Comparați numărul de electroni din ultimul nivel de energie și numărul grupului în care se află elementul chimic.

Ai observat asta numărul de electroni din nivelul energetic exterior al atomilor coincide cu numărul grupului, în care se găsește elementul (cu excepția heliului)?

!!! Această regulă este adevăratănumai pentru elementeprincipal subgrupuri

Fiecare perioadă a D.I. Mendeleev se termină cu un element inert(heliu He, neon Ne, argon Ar). Nivelul de energie exterior al acestor elemente conține numărul maxim posibil de electroni: heliu -2, elementele rămase - 8. Acestea sunt elemente din grupa VIII a subgrupului principal. Se numește un nivel de energie similar cu structura nivelului de energie al unui gaz inert finalizat. Acesta este un fel de limită de putere a nivelului de energie pentru fiecare element din Tabelul Periodic. Moleculele de substanțe simple - gaze inerte - constau dintr-un atom și se caracterizează prin inerție chimică, adică. practic nu intră în reacții chimice.

Pentru restul elementelor PSHE, nivelul de energie diferă de nivelul de energie al elementului inert se numesc astfel de niveluri neterminat. Atomii acestor elemente se străduiesc să completeze nivelul de energie exterior dând sau acceptând electroni.

Întrebări pentru autocontrol

Ce nivel de energie se numește extern?

Ce nivel de energie se numește intern?

Ce nivel de energie se numește complet?

Elementele din care grup și subgrup au un nivel de energie complet?

Care este numărul de electroni din nivelul energetic exterior al elementelor principalelor subgrupuri?

Cum sunt similare elementele unui subgrup principal în structura nivelului electronic?

Câți electroni la nivelul exterior conțin elementele a) grupului IIA?

b) grupa IVA; c) VII A grup

Vizualizați răspunsul

Dura

Oricare, cu excepția ultimului

Cel care conține numărul maxim de electroni.

Și, de asemenea, nivelul exterior, dacă conține 8 electroni pentru prima perioadă - 2 electroni.

Elemente din grupa VIIIA (elemente inerte)

Numărul grupului în care se află elementul

Toate elementele subgrupurilor principale de la nivelul energetic exterior conțin tot atâtea electroni cât numărul grupului

a) elementele grupei IIA au 2 electroni la nivelul exterior;

b) elementele grupului IVA au 4 electroni; c) Elementele grupei VII A au 7 electroni.

Sarcini pentru soluție independentă

Identificați elementul pe baza următoarelor caracteristici: a) are 2 niveluri de electroni, la nivelul exterior - 3 electroni; b) are 3 nivele electronice, pe cel exterior - 5 electroni. Scrieți distribuția electronilor de-a lungul nivelurilor de energie ale acestor atomi.

Care doi atomi au același număr de niveluri de energie umplute?

a) sodiu și hidrogen; b) heliu şi hidrogen; c) argon și neon d) sodiu și clor

Câți electroni sunt în nivelul de energie exterior al magneziului?

Câți electroni sunt într-un atom de neon?

Care doi atomi au același număr de electroni la nivelul energetic exterior: a) sodiu și magneziu; b) calciu și zinc;

c) arsen şi fosfor d) oxigen şi fluor.

Alegeți un element din perioada a doua care are un electron la nivelul său exterior: a) litiu; b) beriliu; c) oxigen;

d) sodiu

Nivelul exterior al unui atom al unui element din perioada a treia conține 4 electroni. Precizați acest element: a) sodiu; b) carbon c) siliciu d) clor

Vizualizați răspunsul:

Un atom are 2 niveluri de energie și conține 3 electroni. Precizați acest element: a) aluminiu; b) bor c) magneziu d) azot 1. a) Să stabilim „coordonatele” elementului chimic: 2 nivele electronice – perioada II; 3 electroni la nivelul exterior – grupa III A. Acesta este bor 5 B. Diagrama distribuției electronilor de-a lungul nivelurilor de energie: - 2e -

, 3e 1. a) Să stabilim „coordonatele” elementului chimic: 2 nivele electronice – perioada II; 3 electroni la nivelul exterior – grupa III A. Acesta este bor 5 B. Diagrama distribuției electronilor de-a lungul nivelurilor de energie: - b) Perioada III, grupa VA, elementul fosfor 15 R. Diagrama distribuției electronilor pe niveluri de energie: - , 8e -

, 5e

2. d) sodiu şi clor. Explicaţie ) 2 ) 8 : a) sodiu: +11

) 1 (umplut 2) ←→ hidrogen: +1) 1 ) 2 b) heliu: +2

(umplut 1) ←→ hidrogen: hidrogen: +1) 1 ) 2 c) heliu: +2 ) 2 ) 8 (umplut 1) ←→ neon: +10

(umplut 2)*G) ) 2 ) 8 sodiu: +11 ) 2 ) 8 ) 1 (umplut 2) ←→ clor: +17

) 7 (complet 2)

1. 4. Zece. Numărul de electroni = numărul atomic

c) arsen şi fosfor. Atomii aflați în același subgrup au același număr de electroni.

Explicatii: * a) sodiu și magneziu (în diferite grupe); b) calciu și zinc (în același grup, dar subgrupe diferite);

c) arsen și fosfor (într-unul, principal, subgrup) d) oxigen și fluor (în diferite grupuri).

7. d) numărul de electroni la nivelul exterior

8. b) numărul de niveluri energetice

9. a) litiu (situat în grupa IA din perioada II)

10. c) siliciu (grupa IVA, perioada III) 11. b) bor (2 nivele -II perioadă , 3 electroni la nivelul exterior –IIIA)

grup

MBOU "Gimnaziul nr. 1 al orașului Novopavlovsk"

Chimie clasa a VIII-a

Subiect:

„Schimbarea numărului de electroni

la nivel energetic extern

atomi de elemente chimice"

Profesor: Tatyana Alekseevna Komarova

Novopavlovsk ___________

Data:– 9

Lecţie Subiectul lecției:

Modificarea numărului de electroni la energia externă

nivelul atomilor elementelor chimice.

Obiectivele lecției:

— formați un concept despre proprietățile metalice și nemetalice ale elementelor la nivel atomic;

— arată motivele modificărilor proprietăților elementelor în perioade și grupuri pe baza structurii atomilor lor;

— dați idei inițiale despre legăturile ionice. Echipamente

: PSHE, tabel „Legătura ionică”.

Progresul lecției

Moment organizatoric.

Testul de cunoștințe

Caracteristicile elementelor chimice conform tabelului (3 persoane)

Structura atomilor (2 persoane)

Învățarea de materiale noi

1 Să luăm în considerare următoarele întrebări:

- aceștia sunt atomi de gaze inerte, care se află în subgrupul principal al celui de-al 8-lea grup.

Straturile electronice finalizate au robustețe și stabilitate sporite.

Atomi Grupa VIII (He Ne Ar Kr Xe Rn) conține 8e - la nivelul exterior, motiv pentru care sunt inerți, adică. . nu este activ din punct de vedere chimic, nu interacționează cu alte substanțe, de ex. atomii lor au stabilitate și stabilitate sporite. Adică, toate elementele chimice (având structuri electronice diferite) tind să se obțină în timpul interacțiunii chimice nivelul de energie exterior finalizat ,8е - .

Exemplu:

N a Mg F Cl

11 +12 +9 +17

2 8 1 2 8 2 2 7 2 8 7

1s 2 2s 2 p 6 3 s 1 1s 2 2s 2 p 6 3 s 2 1s 2 2s 2 p 5 1s 2 2s 2 p 6 3 s 2 p 5

Cum credeți că atomii acestor elemente pot obține opt electroni la nivelul exterior?

Dacă (să presupunem) închidem ultimul nivel de Na și Mg cu mâna, atunci obținem niveluri finalizate. Prin urmare, acești electroni trebuie renunțați de la nivelul electronic extern! Apoi, când electronii sunt eliberați, stratul pre-exterior de 8e - , devine extern.

Și pentru elementele F și Cl, ar trebui să acceptați 1 electron lipsă la nivelul dvs. de energie, mai degrabă decât să dați 7e - . Și așa, există 2 moduri de a atinge un nivel de energie complet:

A) Eliberarea de electroni („extra”) din stratul exterior.

B) Acceptarea electronilor („lipsă”) la nivel extern.

2. Conceptul de metalicitate și non-metalicitate la nivel atomic:

Metalele sunt elemente ai căror atomi renunță la electronii lor exteriori.

nemetale - Acestea sunt elemente ai căror atomi acceptă electroni în nivelul de energie exterior.

Cu cât atomul Me renunță mai ușor la electroni, cu atât este mai pronunțat proprietăți metalice.

Cu cât atomul HeMe acceptă mai ușor electronii lipsă în stratul exterior, cu atât este mai puternic exprimat. proprietăți nemetalice.

3. Modificări ale proprietăților Me și NeMe ale atomilor ch.e. în perioade și grupe în PSHE.

În perioade:

Exemplu: Na (1e -) Mg (2e -) – notează structura atomului.

— Care element crezi că are proprietăți metalice mai puternice, Na sau Mg? Care este mai ușor să dai 1e - sau 2e -? (Desigur 1e - , prin urmare Na are proprietăți metalice mai pronunțate).

Exemplu: Al (3e -) Si (4e -), etc.

Pe parcursul perioadei, numărul de electroni din nivelul exterior crește de la stânga la dreapta.

(proprietățile metalice sunt mai pronunțate în Al).

Desigur, capacitatea de a renunța la electroni într-o perioadă va scădea, adică. proprietățile metalice se vor slăbi.

Astfel, cele mai puternice Mes sunt situate la începutul perioadelor.

— Cum se va schimba capacitatea de a adăuga electroni? (va crește)

Exemplu:

SiCl

14 r +17 r

2 8 4 2 8 7

Este mai ușor să acceptați 1 electron lipsă (din Cl) decât 4e din Si.

Concluzie:

Proprietățile nemetalice vor crește de la stânga la dreapta pe parcursul perioadei, iar proprietățile metalice se vor slăbi.

Un alt motiv pentru îmbunătățirea proprietăților NeMe este o scădere a razei atomului cu un număr constant de niveluri.

Deoarece în prima perioadă, numărul de niveluri de energie pentru atomi nu se modifică, dar numărul de electroni externi e - și numărul de protoni p - din nucleu crește. Ca urmare, atracția electronilor către nucleu crește (legea lui Coulomb), iar raza (r) atomului scade, atomul pare să se micșoreze.

Concluzie generala:

Într-o perioadă, odată cu creșterea numărului de ordine (N) al unui element, proprietățile metalice ale elementelor slăbesc, iar proprietățile nemetalice cresc, deoarece:

- Numărul e crește - la nivel extern este egal cu numărul grupului și numărul de protoni din nucleu.

— Raza atomului scade

— Numărul de niveluri de energie este constant.

4. Să luăm în considerare dependența verticală a modificărilor proprietăților elementelor (în cadrul subgrupurilor principale) în grupuri.

Exemplu: Subgrupul principal al grupului VII (halogeni)

FCl

9 +17

2 7 2 8 7

1s 2 2s 2 p 5 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 5

Numărul e este același la nivelurile externe ale acestor elemente, dar numărul de niveluri de energie este diferit,

la F -2e - și Cl – 3e - /

— Care atom are o rază mai mare? (—clorul are 3 niveluri de energie).

Cu cât e sunt mai aproape de nucleu, cu atât sunt mai puternic atrași de acesta.

- Care element atom va fi mai ușor de adăugat e - F sau Cl?

(F – este mai ușor să adaugi 1 electron lipsă), deoarece are o rază mai mică, ceea ce înseamnă că forța de atracție a electronului către nucleu este mai mare decât cea a Cl.

legea lui Coulomb

Forța de interacțiune între două sarcini electrice este invers proporțională cu pătratul

distanțele dintre ele, adică cu cât distanța dintre atomi este mai mare, cu atât forța este mai mică

atracția a două sarcini opuse (în acest caz, electroni și protoni).

F este mai puternic decât Cl ˃Br ˃J etc.

Concluzie:

În grupuri (subgrupe principale), proprietățile nemetalice scad, iar proprietățile metalice cresc, deoarece:

1). Numărul de electroni la nivelul exterior al atomilor este același (și egal cu numărul grupului).

2). Numărul nivelurilor de energie din atomi este în creștere.

3). Raza atomului crește.

Oral, conform tabelului PSHE, luați în considerare Grupul I - subgrupul principal. Concluzi că cel mai puternic metal este Fr franciu, iar cel mai puternic nemetal este F fluor.

Legătura ionică.

Să luăm în considerare ce se va întâmpla cu atomii elementelor dacă ating octetul (adică 8e -) la nivel extern:

Să notăm formulele elementelor:

Na 0 +11 2e - 8e - 1e - Mg 0 +12 2e - 8e - 2e - F 0 +9 2e - 7e - Cl 0 +17 2e - 8e - 7e -

Na x +11 2e - 8e - 0e - Mg x +12 2e - 8e - 0e - F x +9 2e - 8e - Cl x +17 2e - 8e - 8e -

Rândul de sus de formule conține același număr de protoni și electroni, deoarece Acestea sunt formulele atomilor neutri (sarcina zero este „0” - aceasta este starea de oxidare).

Rândul de jos – numere diferite p + și e -, adică Acestea sunt formulele pentru particulele încărcate.

Să calculăm sarcina acestor particule.

Na +1 +11 2e - 8e - 0e - 2+8=10, 11-10 =1, stare de oxidare +1

F - +9 2е - 8e - 2+8 =10, 9-10 =-1, stare de oxidare -1

Mg +2 +12 2e — 8e — 0e — 2+8 =10, 12-10 =-2, starea de oxidare -2

Ca urmare a adăugării și pierderii de electroni, se obțin particule încărcate, care se numesc ioni.

Me atomi la recul e - capătă „+” (sarcină pozitivă)

Atomii non-Me care acceptă electroni „străini” sunt încărcați „-” (sarcină negativă)

Legătura chimică formată între ioni se numește ionică.

O legătură ionică are loc între Me puternic și NeMe puternic.

Exemple.

a) formarea unei legături ionice. Na + Cl -

N o Cl+ —

11 + +17 +11 +17

2 8 1 2 8 7 2 8 2 8 8

1e—

Procesul de transformare a atomilor în ioni:

1 e -

N a 0 + Cl 0 Na + + Cl — Na + Cl —

atom atom ion ion compus ionic

2e -

b) Ca O 2+ 2-

Ca 0 + 2 C l 0 Ca 2+ Cl 2 —

2 e -

Consolidarea cunoștințelor, aptitudinilor, abilităților.

Atoms Me și NeMe

Ioni „+” și „-”

Legătură chimică ionică

Coeficienți și indici.

D/Z§ 9, nr. 1, nr. 2, p. 58

Rezumatul lecției

Literatură:

1. Chimie clasa a VIII-a. manual pentru învățământul general

instituții/O.S. Gabrielyan. Butarda 2009

2. Gabrielyan O.S. Manualul profesorului.

Chimie clasa a VIII-a, Butarda, 2003

Fiecare perioadă a tabelului periodic al lui D.I Mendeleev se termină cu un gaz inert sau nobil.

Cele mai comune dintre gazele inerte (nobile) din atmosfera Pământului este argonul, care a fost izolat în forma sa pură înaintea altor analogi. Care este motivul inerției heliului, neonului, argonului, criptonului, xenonului și radonului?

Cert este că atomii de gaze inerte au opt electroni la nivelurile cele mai exterioare din nucleu (heliul are doi). Opt electroni la nivelul exterior este numărul limită pentru fiecare element al tabelului periodic al lui D.I Mendeleev, cu excepția hidrogenului și a heliului. Acesta este un fel de ideal al puterii nivelului de energie, la care se străduiesc atomii tuturor celorlalte elemente din Tabelul Periodic al lui Mendeleev.

Atomii pot atinge această poziție a electronilor în două moduri: donând electroni de la nivelul extern (în acest caz dispare nivelul extern incomplet, iar penultimul, care a fost finalizat în perioada anterioară, devine extern) sau acceptând electroni care nu sunt suficiente pentru a ajunge la râvnitele opt. Atomii care au mai puțini electroni la nivelul lor exterior îi oferă atomilor care au mai mulți electroni la nivelul lor exterior. Este ușor să dați un electron, atunci când este singurul la nivelul exterior, atomilor elementelor subgrupului principal al grupului I (grupul IA). Este mai dificil să renunți la doi electroni, de exemplu, la atomii elementelor subgrupului principal al grupului II (grupul IIA). Este și mai dificil să renunți la cei trei electroni exteriori la atomii elementelor din grupul III (grupul IIIA).

Atomii elementelor metalice au tendința de a renunța la electroni de la nivelul exterior. Și cu cât atomii unui element metalic renunță mai ușor la electronii lor exteriori, cu atât proprietățile sale metalice sunt mai pronunțate. Este clar, așadar, că cele mai tipice metale din Tabelul Periodic al lui D.I Mendeleev sunt elementele subgrupului principal al grupului I (grupul IA). În schimb, atomii elementelor nemetalice au tendința de a-i accepta pe cei care lipsesc înainte de finalizarea nivelului de energie externă. Din cele de mai sus putem trage următoarea concluzie. În această perioadă, cu creșterea sarcinii nucleului atomic și, în consecință, cu creșterea numărului de electroni externi, proprietățile metalice ale elementelor chimice slăbesc. Proprietățile nemetalice ale elementelor, caracterizate prin ușurința acceptării electronilor la nivel extern, sunt îmbunătățite.

Cele mai tipice nemetale sunt elementele subgrupului principal din grupa VII (grupa VIIA) din Tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev. Nivelul exterior al atomilor acestor elemente conține șapte electroni. Până la opt electroni la nivel extern, adică până la starea stabilă a atomilor, le lipsește un electron. Le atașează cu ușurință, prezentând proprietăți nemetalice.

Cum se comportă atomii elementelor subgrupului principal al grupului IV (grupul IVA) al sistemului periodic al lui Mendeleev? La urma urmei, au patru electroni la nivelul exterior și s-ar părea că nu le pasă dacă dau sau iau patru electroni. S-a dovedit că capacitatea atomilor de a da sau accepta electroni este influențată nu numai de numărul de electroni la nivelul exterior, ci și de raza atomului. În cadrul perioadei, numărul de niveluri de energie ale atomilor elementelor nu se modifică, este același, dar raza scade, pe măsură ce sarcina pozitivă a nucleului (numărul de protoni din acesta) crește. Ca urmare, atracția electronilor către nucleu crește, iar raza atomului scade, atomul pare să se micșoreze. Prin urmare, devine din ce în ce mai dificil să cedezi electronii exteriori și, dimpotrivă, devine din ce în ce mai ușor să accepti până la opt electroni lipsă.

În cadrul aceluiași subgrup, raza unui atom crește odată cu creșterea sarcinii nucleului atomic, deoarece cu un număr constant de electroni la nivelul exterior (este egal cu numărul grupului), numărul de niveluri de energie crește (este egal). la numărul perioadei). Prin urmare, devine din ce în ce mai ușor pentru atom să renunțe la electronii săi exteriori.

În Tabelul periodic al lui D.I Mendeleev, cu o creștere a numărului de serie, proprietățile atomilor elementelor chimice se modifică după cum urmează.

Care este rezultatul acceptării sau donării de electroni de către atomii elementelor chimice?

Să ne imaginăm că doi atomi „se întâlnesc”: un atom de metal din grupul IA și un atom nemetal din grupul VIIA. Un atom de metal are un singur electron la nivelul său de energie exterior, în timp ce unui atom nemetal îi lipsește doar un electron pentru ca nivelul său exterior să fie complet.

Un atom de metal își va renunța cu ușurință electronul, cel mai îndepărtat de nucleu și slab legat de acesta, la un atom nemetal, care îi va oferi un loc liber la nivelul său de energie exterior.

Apoi atomul de metal, lipsit de o sarcină negativă, va dobândi o sarcină pozitivă, iar atomul nemetalic, datorită electronului rezultat, se va transforma într-o particulă încărcată negativ - un ion.

Ambii atomi își vor realiza „visul prețuit” - vor primi cei opt electroni mult râvniți la nivelul energiei externe. Dar ce se întâmplă în continuare? Ionii cu încărcare opusă, în deplină conformitate cu legea de atracție a sarcinilor opuse, se vor uni imediat, adică între ei va apărea o legătură chimică.

Să luăm în considerare formarea acestei legături chimice folosind exemplul binecunoscutului compus clorură de sodiu (sare de masă):

Procesul de transformare a atomilor în ioni este descris în diagramă și figură:

De exemplu, o legătură ionică se formează și atunci când atomii de calciu și oxigen interacționează:

Această transformare a atomilor în ioni are loc întotdeauna în timpul interacțiunii atomilor de metale tipice și nemetale tipice.

În concluzie, să luăm în considerare algoritmul (secvența) raționamentului atunci când scriem schema pentru formarea unei legături ionice, de exemplu, între atomii de calciu și clor.

1. Calciul este un element al subgrupului principal al grupului II (grupul HA) din Tabelul Periodic al lui D.I Mendeleev, un metal. Este mai ușor pentru atomul său să dea doi electroni exteriori decât să accepte cei șase lipsă:

2. Clorul este un element al subgrupului principal din grupa VII (grupa VIIA) din tabelul lui D.I Mendeleev, un nemetal. Este mai ușor pentru atomul său să accepte un electron, care îi lipsește pentru a completa nivelul de energie exterior, decât să dea șapte electroni de la nivelul exterior:

3. Mai întâi, să găsim cel mai mic multiplu comun dintre sarcinile ionilor rezultați este egal cu 2 (2×1). Apoi determinăm câți atomi de calciu trebuie luați astfel încât să poată ceda doi electroni (adică trebuie luat 1 atom de Ca) și câți atomi de clor trebuie luați pentru a putea accepta doi electroni (adică 2 Cl). trebuie luati atomi) .

4. Schematic, formarea unei legături ionice între atomii de calciu și clor poate fi scrisă astfel:

Pentru a exprima compoziția compușilor ionici, se folosesc unități de formulă - analogi ai formulelor moleculare.

Numerele care arată numărul de atomi, molecule sau unități de formulă se numesc coeficienți, iar numerele care arată numărul de atomi dintr-o moleculă sau ioni dintr-o unitate de formulă sunt numite indici.

În prima parte a paragrafului, am făcut o concluzie despre natura și motivele modificărilor proprietăților elementelor. În a doua parte a paragrafului prezentăm cuvintele cheie.

Cuvinte și expresii cheie

1. Atomi de metale și nemetale.
2. Ionii sunt pozitivi și negativi.
3. Legătură chimică ionică.
4. Coeficienți și indici.

Lucrul cu un computer

1. Consultați aplicația electronică. Studiați materialul lecției și finalizați sarcinile atribuite.
2. Găsiți adrese de e-mail pe Internet care pot servi drept surse suplimentare care dezvăluie conținutul cuvintelor cheie și al expresiilor din paragraf. Oferiți-vă ajutorul profesorului în pregătirea unei noi lecții - faceți un raport asupra cuvintelor și frazelor cheie din următorul paragraf.

Întrebări și sarcini

1. Comparați structura și proprietățile atomilor: a) carbon și siliciu; b) siliciu si fosfor.
2. Luați în considerare schemele de formare a legăturilor ionice între atomii elementelor chimice: a) potasiu și oxigen; b) litiu si clor; c) magneziu și fluor.
3. Numiți cel mai tipic metal și cel mai tipic nemetal din Tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev.
4. Folosind surse suplimentare de informații, explicați de ce gazele inerte au ajuns să fie numite gaze nobile.

Un atom este o particulă neutră din punct de vedere electric, constând dintr-un nucleu încărcat pozitiv și un înveliș de electroni încărcat negativ. Nucleul este situat în centrul atomului și este format din protoni încărcați pozitiv și neutroni neîncărcați ținuți împreună de forțele nucleare. Structura nucleară a atomului a fost dovedită experimental în 1911 de către fizicianul englez E. Rutherford.

Numărul de protoni determină sarcina pozitivă a nucleului și este egal cu numărul atomic al elementului. Numărul de neutroni este calculat ca diferență dintre masa atomică și numărul atomic al elementului. Elementele care au aceeași sarcină nucleară (același număr de protoni) dar masă atomică diferită (număr diferit de neutroni) se numesc izotopi. Masa unui atom este concentrată în principal în nucleu, deoarece masa neglijabilă a electronilor poate fi neglijată. Masa atomică este egală cu suma maselor tuturor protonilor și tuturor neutronilor din nucleu.
Un element chimic este un tip de atom cu aceeași sarcină nucleară. În prezent, sunt cunoscute 118 elemente chimice diferite.

Toți electronii unui atom formează învelișul său de electroni. Învelișul de electroni are o sarcină negativă egală cu numărul total de electroni. Numărul de electroni din învelișul unui atom coincide cu numărul de protoni din nucleu și este egal cu numărul atomic al elementului. Electronii din înveliș sunt distribuiți între straturile electronice în funcție de rezervele de energie (electronii cu valori energetice similare formează un singur strat de electroni): electronii cu energie mai mică sunt mai aproape de nucleu, electronii cu energie mai mare sunt mai departe de nucleu. Numărul de straturi electronice (niveluri de energie) coincide cu numărul perioadei în care se află elementul chimic.

Există niveluri de energie finalizate și incomplete. Un nivel este considerat complet dacă conține numărul maxim posibil de electroni (primul nivel - 2 electroni, al doilea nivel - 8 electroni, al treilea nivel - 18 electroni, al patrulea nivel - 32 electroni etc.). Un nivel incomplet conține mai puțini electroni.
Nivelul cel mai îndepărtat de nucleul atomului se numește extern. Electronii aflați în nivelul de energie exterior se numesc electroni exteriori (de valență). Numărul de electroni din nivelul energetic exterior coincide cu numărul grupului în care se află elementul chimic. Nivelul exterior este considerat complet dacă conține 8 electroni. Atomii elementelor grupei 8A (gaze inerte heliu, neon, kripton, xenon, radon) au un nivel de energie extern complet.

Regiunea spațiului din jurul nucleului unui atom în care este cel mai probabil să se găsească un electron se numește orbital de electroni. Orbitalii diferă ca nivel de energie și formă. Pe baza formei lor, există orbitali s (sferă), orbitali p (figura opt tridimensională), orbitali d și orbitali f. Fiecare nivel de energie are propriul său set de orbitali: la primul nivel de energie - un orbital s, la al doilea nivel de energie - unul s- și trei orbitali p, la al treilea nivel de energie - un s-, trei p-, cinci d-orbitali, la al patrulea nivel de energie există un s-, trei p-, cinci d-orbitali și șapte f-orbitali. Fiecare orbital poate găzdui maxim doi electroni.
Distribuția electronilor între orbiti este reflectată folosind formule electronice. De exemplu, pentru un atom de magneziu, distribuția electronilor de-a lungul nivelurilor de energie va fi după cum urmează: 2e, 8e, 2e. Această formulă arată că cei 12 electroni ai unui atom de magneziu sunt distribuiți pe trei niveluri de energie: primul nivel este complet și conține 2 electroni, al doilea nivel este complet și conține 8 electroni, al treilea nivel este incomplet deoarece contine 2 electroni. Pentru un atom de calciu, distribuția electronilor de-a lungul nivelurilor de energie va fi după cum urmează: 2e, 8e, 8e, 2e. Această formulă arată că 20 de electroni de calciu sunt distribuiți pe patru niveluri de energie: primul nivel este complet și conține 2 electroni, al doilea nivel este complet și conține 8 electroni, al treilea nivel este incomplet deoarece conține 8 electroni, al patrulea nivel nu este finalizat, deoarece contine 2 electroni.

Ce se întâmplă cu atomii elementelor în timpul reacțiilor chimice? De ce depind proprietățile elementelor? Un răspuns poate fi dat la ambele întrebări: motivul constă în structura nivelului extern. În articolul nostru ne vom uita la electronica metalelor și a nemetalelor și vom afla relația dintre structura nivelului extern și. proprietățile elementelor.

Proprietăți speciale ale electronilor

Atunci când are loc o reacție chimică între moleculele a doi sau mai mulți reactivi, apar modificări în structura învelișurilor electronice ale atomilor, în timp ce nucleele acestora rămân neschimbate. În primul rând, să ne familiarizăm cu caracteristicile electronilor aflați la nivelurile atomului cel mai îndepărtat de nucleu. Particulele încărcate negativ sunt aranjate în straturi la o anumită distanță de nucleu și unele de altele. Spațiul din jurul nucleului unde electronii sunt cel mai probabil să se găsească se numește orbital de electroni. Aproximativ 90% din norul de electroni încărcat negativ este condensat în el. Electronul însuși dintr-un atom prezintă proprietatea dualității se poate comporta simultan atât ca o particulă, cât și ca o undă.

Reguli pentru umplerea învelișului de electroni a unui atom

Numărul de niveluri de energie la care se află particulele este egal cu numărul perioadei în care se află elementul. Ce indică compoziția electronică? S-a dovedit că la nivelul de energie externă pentru elementele s și p principalele subgrupe de perioade mici și mari corespund numărului grupului. De exemplu, atomii de litiu din primul grup, care au două straturi, au un electron în învelișul exterior. Atomii de sulf conțin șase electroni la ultimul nivel de energie, deoarece elementul este situat în subgrupul principal al celui de-al șaselea grup etc. Dacă vorbim de elemente d, atunci pentru ei există următoarea regulă: numărul de negative externe. particulele este egal cu 1 (pentru crom și cupru) sau 2. Acest lucru se explică prin faptul că, pe măsură ce sarcina nucleului atomic crește, subnivelul d intern este mai întâi umplut, iar nivelurile de energie externă rămân neschimbate.

De ce se schimbă proprietățile elementelor perioadelor mici?

Perioadele 1, 2, 3 și 7 sunt considerate mici. Schimbarea lină a proprietăților elementelor pe măsură ce cresc sarcinile nucleare, de la metale active la gaze inerte, se explică printr-o creștere treptată a numărului de electroni la nivel extern. Primele elemente din astfel de perioade sunt cele ai căror atomi au doar unul sau doi electroni care pot fi îndepărtați cu ușurință din nucleu. În acest caz, se formează un ion metalic încărcat pozitiv.

Elementele amfotere, de exemplu, aluminiul sau zincul, își umple nivelurile exterioare de energie cu un număr mic de electroni (1 pentru zinc, 3 pentru aluminiu). În funcție de condițiile reacției chimice, ele pot prezenta atât proprietățile metalelor, cât și ale nemetalelor. Elementele nemetalice de perioade mici conțin de la 4 până la 7 particule negative pe învelișurile exterioare ale atomilor lor și le completează la octet, atrăgând electroni de la alți atomi. De exemplu, nemetalul cu cea mai mare electronegativitate, fluorul, are 7 electroni în ultimul strat și ia întotdeauna un electron nu numai din metale, ci și din elementele nemetalice active: oxigen, clor, azot. Perioadele mici, precum cele mari, se termină cu gaze inerte, ale căror molecule monoatomice au completat complet nivelurile exterioare de energie de până la 8 electroni.

Caracteristici ale structurii atomilor de perioade lungi

Rândurile pare ale perioadelor 4, 5 și 6 constau din elemente ale căror învelișuri exterioare găzduiesc doar unul sau doi electroni. După cum am spus mai devreme, ele umplu subnivelurile d sau f ale penultimului strat cu electroni. De obicei, acestea sunt metale tipice. Proprietățile lor fizice și chimice se schimbă foarte lent. Rândurile impare conțin elemente ale căror niveluri exterioare de energie sunt umplute cu electroni după următoarea schemă: metale - element amfoter - nemetale - gaz inert. Am observat deja manifestarea ei în toate perioadele mici. De exemplu, în rândul impar al perioadei a 4-a, cuprul este un metal, zincul este amfoter, apoi de la galiu la brom există o creștere a proprietăților nemetalice. Perioada se termină cu criptonul, ai cărui atomi au o înveliș de electroni complet completat.

Cum se explică împărțirea elementelor în grupuri?

Fiecare grup - și sunt opt ​​dintre ele în forma scurtă a tabelului - este, de asemenea, împărțit în subgrupe, numite principale și secundare. Această clasificare reflectă pozițiile diferite ale electronilor pe nivelul energetic extern al atomilor elementelor. S-a dovedit că pentru elementele principalelor subgrupe, de exemplu, litiu, sodiu, potasiu, rubidiu și cesiu, ultimul electron este situat la subnivelul s. Elementele grupului 7 din subgrupul principal (halogeni) își umplu subnivelul p cu particule negative.

Pentru reprezentanții subgrupurilor laterale, cum ar fi cromul, umplerea subnivelului d cu electroni va fi tipică. Iar pentru elementele incluse în familii, acumularea de sarcini negative are loc la subnivelul f al penultimului nivel energetic. În plus, numărul grupului, de regulă, coincide cu numărul de electroni capabili să formeze legături chimice.

În articolul nostru, am aflat ce structură au nivelurile de energie externă ale atomilor elementelor chimice și am determinat rolul acestora în interacțiunile interatomice.