Nyolc elektron. Az atom elektronhéja. A fémek elektromos vezetőképességének kvantumelmélete. Fermi szint. A kristályok zónaelméletének elemei

Az óra témája: Alkenes. Fogadás, Kémiai tulajdonságokés az alkének használata.

Az óra céljai és céljai:

• vegye figyelembe az etilén és a általános tulajdonságok alkének;
• elmélyíteni és konkretizálni az a -kötések fogalmát, a kémiai reakciók mechanizmusairól;
• kezdeti elképzelést adni a polimerizációs reakciókról és a polimerek szerkezetéről;
• szétszerelni az alkének előállítására szolgáló laboratóriumi és általános ipari módszereket;
• folytassuk a tankönyvvel való munka képességének kialakítását.

Felszerelés: készülék gázok előállítására, KMnO 4 oldat, etil -alkohol, tömény kénsav, gyufák, szeszes lámpa, homok, táblázatok "Az etilén molekula szerkezete", "Az alkének alapvető kémiai tulajdonságai", bemutató minták "Polimerek".

AZ Osztályok alatt

I. Szervezeti pillanat

Folytatjuk az alkének homológ sorozatának tanulmányozását. Ma figyelembe kell vennünk az alkének előállítási módszereit, kémiai tulajdonságait és alkalmazását. Jelölnünk kell a kettős kötés miatti kémiai tulajdonságokat, meg kell értenünk a polimerizációs reakciókat, figyelembe kell vennünk a laboratóriumi és ipari módszerek alkének beszerzése.

II. A tanulói ismeretek bővítése

1. Milyen szénhidrogéneket neveznek alkének?

1. Melyek a szerkezetük jellemzői?

1. Milyen hibrid állapotúak azok a szénatomok, amelyek kettős kötést alkotnak egy alkén molekulában?

Lényeg: az alkének abban különböznek az alkánoktól, hogy a molekulákban egy kettős kötés van jelen, ami meghatározza az alkének kémiai tulajdonságainak sajátosságait, előállítási és felhasználási módszereiket.

III. Új anyag tanulása

1. Módszerek alkének előállítására

Rajzolja fel a reakcióegyenleteket, amelyek megerősítik az alkének előállításának módszereit

- az alkánok krakkolása C 8 H 18 ––> C 4 H 8 + C 4H 10; (hőrepedés 400-700 o C-on)
oktán -butén -bután
- az alkánok dehidrogénezése C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
bután -butén -hidrogén
- haloalkánok dehidrohalogénezése C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
klór -bután -hidroxid -butén -klorid víz
kálium kálium
- dihaloalkánok dehidrohalogénezése
- alkoholok dehidratálása С 2 Н 5 ОН ––> С 2 Н 4 + Н 2 О (koncentrált kénsav jelenlétében melegítve)
Emlékezik! A dehidrogénezés, dehidráció, dehidrohalogénezés és dehalogénezés reakcióiban emlékeztetni kell arra, hogy a hidrogén túlnyomórészt leválik a kevésbé hidrogénezett szénatomoktól (Zaitsev szabálya, 1875)

2. Az alkének kémiai tulajdonságai

A szén -szén kötés jellege határozza meg a belépő kémiai reakciók típusát szerves anyag... A kettős szén -szén kötés jelenléte az etilén szénhidrogének molekuláiban meghatározza ezeknek a vegyületeknek a következő jellemzőit:
- a kettős kötés jelenléte lehetővé teszi az alkének telítetlen vegyületekként való besorolását. Telítetté való átalakulásuk csak addíciós reakciók eredményeként lehetséges, ami az olefinek kémiai viselkedésének fő jellemzője;
- a kettős kötés az elektronsűrűség jelentős koncentrációja, ezért az addíciós reakciók elektrofilek;
- a kettős kötés egy - és egy - kötésből áll, amely meglehetősen könnyen polarizálható.

Az alkének kémiai tulajdonságait jellemző reakcióegyenletek

a) Összeadási reakciók

Emlékezik! A szubsztitúciós reakciók jellemzőek az alkánokra és a magasabb cikloalkánokra, amelyek csak egyetlen kötéssel rendelkeznek, az addíciós reakciók pedig a kettős és hármas kötéssel rendelkező alkénekre, diénekre és alkinokra.

Emlékezik! A kapcsolat megszakításának alábbi mechanizmusai lehetségesek:

a) ha az alkének és a reagens nem poláris vegyületek, akkor a -kötés szabad gyök képződésével megszakad:

H 2C = CH 2 + H: H ––> + +

b) ha az alkén és a reagens poláris vegyületek, akkor a kötés megszakadása ionok képződéséhez vezet:

c) amikor a molekulában hidrogénatomot tartalmazó reagensek kapcsolódnak a -kötés megszakadásának helyéhez, a hidrogén mindig egy hidrogénezett szénatomhoz csatlakozik (Morkovnikov szabálya, 1869).

- polimerizációs reakció nCH 2 = CH 2 ––> n - CH 2 - CH 2 ––> ( - CH 2 - CH 2 -) n
etilén -polietilén

b) oxidációs reakció

Laboratóriumi tapasztalat. Szerezzen be etilént és tanulmányozza annak tulajdonságait (utasítások a diákok asztalán)

Utasítások az etilén előállításához és kísérletei vele

1. Tegyen kémcsőbe 2 ml tömény kénsavat, 1 ml alkoholt és kis mennyiségű homokot.
2. Zárja le a csövet egy gázcsővel ellátott dugóval, és melegítse fel egy alkoholos lámpa lángjában.
3. A kifejlesztett gázt vezesse át kálium -permanganátos oldaton. Jegyezze fel az oldat színváltozását.
4. Gyújtsa meg a gázt a füstgázcső végén. Ügyeljen a láng színére.

- az alkének izzó lánggal égnek. (Miért?)

C 2H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2O (teljes oxidációval a reakciótermékek szén-dioxidés víz)

Minőségi reakció: "enyhe oxidáció (vizes oldatban)"

- az alkének színtelenítik a kálium -permanganát oldatot (Wagner -reakció)

Súlyosabb körülmények között savas közegben a reakciótermékek lehetnek karbonsavak, például (savak jelenlétében):

CH 3 - CH = CH 2 + 4 [O] ––> CH 3 COOH + HCOOH

- katalitikus oxidáció

Emlékezz a főre!

1. Telítetlen szénhidrogének aktívan részt vesz az addíciós reakciókban.
2. Az alkének reaktivitása annak köszönhető, hogy a kötés a reagensek hatására könnyen felbomlik.
3. Az összeadás eredményeként a szénatomok sp 2 - sp 3 - hibrid állapotból való átmenetére kerül sor. A reakciótermék marginális jellegű.
4. Amikor az etilént, a propilént és más alkéneket nyomás alatt vagy katalizátor jelenlétében hevítik, az egyes molekulák hosszú láncokká - polimerekké - egyesülnek. A polimerek (polietilén, polipropilén) gyakorlati jelentőséggel bírnak.

3. Az alkének alkalmazása(tanuló üzenete a következő terv szerint).

1 - magas oktánszámú üzemanyag beszerzése;
2 - műanyagok;
3 - robbanóanyagok;
4 - fagyálló;
5 - oldószerek;
6 - a gyümölcsök érésének felgyorsítása;
7 - acetaldehid megszerzése;
8 - szintetikus gumi.

III. A vizsgált anyag összevonása

Házi feladat: 15., 16. §, pl. 1, 2, 3 90. oldal, gyakorlat. 4, 5 95. o.

A kiváló dán fizikus, Niels Bohr (1. ábra) azt sugallta, hogy az atom elektronjai nem bármelyik, hanem szigorúan meghatározott pályán mozoghatnak.

Ebben az esetben az atom elektronjai energiájukban különböznek. A kísérletek azt mutatják, hogy néhányuk erősebben vonzódik a maghoz, míg mások gyengébben. fő ok ez abban áll, hogy az elektronok különböző távolságokban vannak az atommagtól. Minél közelebb vannak az elektronok a maghoz, annál erősebben kötődnek hozzá, és annál nehezebb kihúzni őket az elektronhéjból. Így az atom magjától való távolság növekedésével az elektron energiatartaléka nő.

Az atommag közelében mozgó elektronok mintegy blokkolják (szitálják) a magot más elektronoktól, amelyek gyengébben vonzódnak a maghoz, és nagyobb távolságra mozognak tőle. Így jönnek létre az elektronikus rétegek.

Minden elektronréteg hasonló energiájú elektronokból áll; ezért az elektronikus rétegeket energiaszinteknek is nevezik.

A mag az egyes elemek atomjának közepén helyezkedik el, és az elektronhéjat alkotó elektronok rétegekben helyezkednek el az atommag körül.

Az elektronrétegek száma egy elem atomjában megegyezik annak az időszaknak a számával, amelyben ez az elem található.

Például a nátrium -Na a 3. periódus eleme, ami azt jelenti, hogy elektronhéja 3 energiaszintet tartalmaz. A Br brómatomban 4 energiaszint van, mivel a bróm a 4. periódusban található (2. ábra).

Nátrium atom modell: bróm atom modell:

Az energiaszintek maximális elektronszámát a következő képlettel kell kiszámítani: 2n 2, ahol n az energiaszint száma.

Így a maximális elektronszám:

3 réteg - 18 stb.

A fő alcsoportok elemei esetében az elemhez tartozó csoportok száma megegyezik az atom külső elektronjainak számával.

A külső elektronokat utolsó elektronrétegnek nevezzük.

Például a nátriumatomban 1 külső elektron található (mivel ez az IA alcsoport eleme). A brómatomnak 7 elektronja van az utolsó elektronrétegen (ez a VIIA alcsoport eleme).

Az 1-3 periódusú elemek elektronikus héjainak szerkezete

A hidrogénatomban a nukleáris töltés +1, és ezt a töltést egyetlen elektron semlegesíti (3. ábra).

A hidrogén után a következő elem a hélium, szintén az 1. periódus eleme. Következésképpen a héliumatomban van egy energiaszint, ahol két elektron található (4. ábra). Ez a maximális lehetséges elektronszám az első energiaszinten.

A # 3 cella lítium. A lítium -atom 2 elektronikus réteggel rendelkezik, mivel a 2. periódus eleme. A lítiumatom 1 rétegén 2 elektron található (ez a réteg teljes), a 2 rétegen pedig -1 elektron található. A berillium atomnak 1 elektronja van több, mint a lítiumatomnak (5. ábra).

Hasonlóképpen ábrázolhatja a második periódus többi elemének atomjainak szerkezetének diagramjait (6. ábra).

A második periódus utolsó elemének - neon - atomjában az utolsó energiaszint teljes (8 elektronja van, ami a 2. réteg maximális értékének felel meg). A neon inert gáz, amely nem lép be kémiai reakciók ezért elektronikus héja nagyon stabil.

Amerikai vegyész Gilbert Lewis magyarázatot adott erre és előterjesztette oktett szabály, amely szerint a nyolc elektronos réteg stabil(1 réteg kivételével: mivel nem lehet 2-nél több elektron rajta, ezért egy kételektronos állapot stabil lesz számára).

A neon után jön a 3. periódus eleme - a nátrium. A nátriumatomnak 3 elektronrétege van, amelyeken 11 elektron található (7. ábra).

Rizs. 7. A nátriumatom szerkezetének diagramja

A nátrium az 1. csoportba tartozik, vegyületei vegyértéke I, mint a lítiumé. Ez annak köszönhető, hogy a nátrium- és lítiumatomok külső elektronrétegén 1 elektron található.

Az elemek tulajdonságai periodikusan ismétlődnek, mert az elemek atomjai periodikusan megismétlik az elektronok számát a külső elektronrétegen.

A harmadik periódus többi elemének atomjainak szerkezetét analógiával lehet ábrázolni a második periódus elemeinek atomjainak szerkezetével.

A 4. periódus elemeinek elektronikus héjainak felépítése

A negyedik időszak 18 elemet tartalmaz, köztük vannak a fő (A) és a másodlagos (B) alcsoport elemei. Az elemek atomjainak szerkezetének sajátossága oldali alcsoportok az az, hogy a külső, külső (belső), nem pedig külső elektronikus rétegeiket egymás után töltik ki.

A negyedik időszak káliummal kezdődik. A kálium a vegyületekben I. vegyértékű alkálifém, amely összhangban van atomjának következő szerkezetével. A 4. periódus elemeként a káliumatom 4 elektronréteggel rendelkezik. A kálium utolsó (negyedik) elektronrétege 1 elektronot tartalmaz, a káliumatomban lévő elektronok száma összesen 19 (ennek az elemnek a sorszáma) (8. ábra).

Rizs. 8. A káliumatom szerkezetének diagramja

A káliumot a kalcium követi. A külső elektronrétegen lévő kalciumatomnak 2 elektronja lesz, mint a berilliumnak magnéziummal (ezek szintén a II A alcsoport elemei).

A következő elem a kalcium után a szkandium. Ez a másodlagos (B) alcsoport eleme. A másodlagos alcsoportok minden eleme fém. Atomjaik szerkezetének egyik jellemzője, hogy legfeljebb 2 elektron van jelen az utolsó elektronrétegen, azaz az utolsó előtti elektronréteg sorrendben tele lesz elektronokkal.

Tehát a szkandium esetében elképzelheti az atom szerkezetének következő modelljét (9. ábra):

Rizs. 9. A szkandiumatom szerkezetének sémája

Az elektronok ilyen eloszlása ​​lehetséges, mivel a harmadik rétegen a megengedett legnagyobb elektronszám 18, azaz a nyolc réteg nyolc elektronja a réteg stabil, de hiányos állapota.

A 4. periódus másodlagos alcsoportjainak tíz elemében, a szkandiumtól a cinkig, a harmadik elektronréteget sorban töltik fel.

A cinkatom szerkezetének diagramja a következőképpen ábrázolható: a külső elektronrétegen - két elektron, az elő -külső rétegen - 18 (10. ábra).

Rizs. 10. A cinkatom szerkezetének diagramja

A cinket követő elemek a fő alcsoport elemeihez tartoznak: gallium, germánium stb. A kriptonhoz. Ezen elemek atomjaiban a negyedik (azaz külső) elektronréteg egymást követően töltődik fel. A kripton közömbös gázának atomjában egy oktett lesz a külső héjon, azaz stabil állapot.

Lecke összefoglaló

Ebben a leckében megtanulta, hogyan működik az atom elektronhéja, és hogyan magyarázza meg a periodicitás jelenségét. Megismerkedtünk az atomok elektronikus héjainak szerkezetének modelljeivel, amelyek segítségével meg lehet jósolni és megmagyarázni a tulajdonságokat kémiai elemekés kapcsolataik.

Bibliográfia

1. Orzhekovsky P.A. Kémia: 8. osztály: tankönyv az általános oktatáshoz. intézmények. / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (44. §)
2. Rudzitis G.E. Kémia: Szervetlen. kémia. Szerv. kémia: tankönyv. 9 cl -ért. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Oktatás, JSC "Moszkvai tankönyvek", 2009. (37. §)
3. Khomchenko I.D. Kémiai feladatok és gyakorlatok gyűjteménye Gimnázium... - M .: RIA " Új hullám": Umerenkov kiadó, 2008. (37-38. O.)
4. Enciklopédia gyerekeknek. Kötet 17. Kémia / fejezet. szerk. V.A. Volodin, vezette. tudományos. szerk. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003. (38-41. O.)

1. Chem.msu.su ().
2. Dic.academic.ru ().
3. Krugosvet.ru ().

Házi feladat

1. val vel. 250 2-4 a tankönyvből P.A. Orzhekovsky "Kémia: 8. osztály" / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.
2. Írja le az elektronok eloszlását az argon és a kripton atom rétegeiben. Magyarázza el, hogy ezen elemek atomjai miért lépnek kémiai kölcsönhatásba nagy nehézségekkel.

Az atom az anyag legkisebb részecskéje, amely magból és elektronokból áll. Az atomok elektronhéjainak szerkezetét az elem pozíciója határozza meg D.I. Mendelejev kémiai elemeinek periódusos rendszerében.

Az atom elektronja és elektronhéja

Az általában semleges atom pozitív töltésű atommagból és negatív töltésű elektronhéjból (elektronfelhő) áll, míg a pozitív és negatív töltések összértéke egyenlő. A relatív atomtömeg kiszámításakor az elektronok tömegét nem veszik figyelembe, mivel elhanyagolható és 1840 -szer kisebb, mint egy proton vagy neutron tömege.

Rizs. 1. Atom.

Az elektron egy teljesen egyedi részecske, amelynek kettős természete van: mind a hullám, mind a részecske tulajdonságaival rendelkezik. Folyamatosan mozognak a mag körül.

A mag körüli teret, ahol az elektron megtalálásának valószínűsége a legvalószínűbb, elektronpályának vagy elektronfelhőnek nevezzük. Ennek a térnek sajátos alakja van, amelyet az s-, p-, d- és f- betűk jeleznek. Az S-elektron pálya gömb alakú, a p-pálya súlyzó vagy háromdimenziós alakú, a d és f pályák alakja sokkal bonyolultabb.

Rizs. 2. Elektronpályák formái.

Az atommag körül elektronok helyezkednek el az elektronrétegeken. Minden réteget a magtól való távolság és az energia jellemez, ezért az elektronikus rétegeket gyakran elektronikus energiaszinteknek nevezik. Minél közelebb van a szint a maghoz, annál kisebb a benne lévő elektronok energiája. Az egyik elem különbözik a másiktól az atommagban lévő protonok és ennek megfelelően az elektronok számában. Következésképpen a semleges atom elektronhéjában lévő elektronok száma megegyezik az atom atomjában található protonok számával. Minden következő elemnek van még egy protonja az atommagban, és még egy elektron az elektronhéjban.

Az újonnan belépő elektron a legkisebb energiájú pályát foglalja el. Azonban a szintre eső maximális elektronszámot a következő képlet határozza meg:

ahol N az elektronok maximális száma, és n az energiaszint száma.

Az első szinten csak 2 elektron lehet, a másodikban - 8, a harmadikban - 18, a negyedikben pedig 32 elektron. Az atom külső szintjén nem lehet több 8 elektronnál: amint az elektronok száma eléri a 8 -at, a következő, a magtól távolabbi szint elkezd kitöltődni.

Az atomok elektronhéjainak szerkezete

Minden elem egy bizonyos időszakban áll. A periódus az elemek vízszintes halmaza az atomjaik töltésének növekvő sorrendjében, amely alkálifémmel kezdődik és közömbös gázzal végződik. A táblázat első három periódusa kicsi, a következő, kezdve negyedik időszak- nagy, két sorból áll. Annak az időszaknak a száma, amelyben az elem található fizikai jelentése... Ez azt jelenti, hogy hány elektronikus energiaszintek jelen van egy adott időszak bármely elemének atomjában. Tehát a Cl klór elem a 3. periódusban van, vagyis az elektronhéja három elektronikus réteggel rendelkezik. A klór a táblázat VII. Csoportjában és a fő alcsoportban található. A fő alcsoport oszlopnak nevezzük minden csoporton belül, amely 1 vagy 2 ponttal kezdődik.

Így a klóratom elektronhéjainak állapota a következő: a klórelem sorszáma 17, ami azt jelenti, hogy az atomban 17 proton található, az elektronhéjban pedig 17 elektron. Az 1. szinten csak 2 elektron lehet, a 3. szinten - 7 elektron, mivel a klór a VII csoport fő alcsoportjában található. Ezután a 2. szinten van: 17-2-7 = 8 elektron.

Egy atomban az elektronok száma megegyezik az atom töltésével. A nukleáris töltés a periódusos rendszer egyik elemének sorszáma. Következésképpen a periódusos rendszer minden következő kémiai elemének atomja eggyel több elektronnal rendelkezik, mint az előző.

Az atom elektronikus szerkezetének leírásakor jelezze, hogyan oszlanak el elektronjai az energiaszinteken. Az elektronok először alacsonyabb energiával, majd magasabb energiával foglalnak el szinteket. Tehát először az első energiaszint megtelik, ha még vannak elektronok, akkor a második, harmadik stb. .

Az első energiaszinten csak két elektron lehet. Ezért az első időszakban csak két kémiai elem van - hidrogén és hélium. Amikor csak a lehető legnagyobb számú elektron található egy bizonyos szinten, akkor azt mondják, hogy ez a szint teljes. Tehát az első energiaszint a hidrogén kivételével minden elemre teljes.

A második időszak elemeire a második energiaszint fokozatosan feltöltődik. A második energiaszinten maximum 8 elektron lehet. Ezért a második időszakban nyolc kémiai elem van.

A harmadik energiaszinten maximum 18 elektron lehet. A harmadik időszakban azonban ez a szint külső. Külső szinten nem lehet több 8 elektronnál. Ezért a harmadik periódusban a harmadik energiaszint legfeljebb 8 elektronig töltődik be, és ezért a harmadik periódus, valamint a második, csak 8 kémiai elemet tartalmaz.

A negyedik időszakban a harmadik energiaszint már nem külső, ezért akár 18 elektronot is tartalmaz. A 4. periódus első két elemére (K, Ca) a külső energiaszint megtelik. Tehát a káliumnak van egy elektronja, és a kalciumnak 2. Továbbá, a szkandiumtól (Sc) a cinkig (Zn) tartozó elemeknél a harmadik energiaszint megtelik, és 2 elektron marad a külsőn. A cink gallium (Ga) után a negyedik energiaszint ismét feltöltődik 8 elektronra a kriptonra (Kr).

Általában maximális összeg az elektronokat minden energiaszinten a 2n2 képlet határozza meg, ahol n a szint száma. Tehát, ha a szint a második, akkor 2 * 2 2 = 8, és ha a harmadik, akkor 2 * 3 2 = 18.

Elektronok a a legnagyobb energia meghatározzák az atomok kémiai tulajdonságait, és vegyértéknek nevezik. A fő alcsoportokban a külső szint elektronjai vegyértékűek, és számukat a csoportszám határozza meg. Ezért hasonlóak az egyik alcsoport elemeinek tulajdonságai.

Az atomok tulajdonságai a vegyértékelektronok számától függenek. A fémekből kevés van, a nemfémekből pedig sok.

Megtudtuk, hogy az atom szíve a magja. Körülötte elektronok találhatók. Nem lehetnek mozdulatlanok, mivel azonnal a magra esnének.

A XX. Század elején. az atom szerkezetének planetáris modelljét fogadták el, amely szerint az elektronok nagyon kicsi pozitív mag körül mozognak, ahogy a bolygók is a Nap körül keringnek. További kutatások azt mutatták, hogy az atom szerkezete sokkal összetettebb. Az atom szerkezetének problémája továbbra is releváns a modern tudomány számára.

Elemi részecskék, atom, molekula - mindezek a mikrokozmosz objektumai, amelyeket nem figyelünk meg. Más törvényei vannak, mint a makrokozmoszban, amelynek tárgyait akár közvetlenül, akár műszerek (mikroszkóp, távcső stb.) Segítségével megfigyelhetjük. Ezért, ha tovább tárgyaljuk az atomok elektronikus héjainak szerkezetét, megértjük, hogy saját reprezentációt (modellt) hozunk létre, amely nagyrészt megfelel a modern nézeteknek, bár nem teljesen ugyanaz, mint egy tudós-vegyészé. Modellünk egyszerűsödött.

Az atommag körül mozgó elektronok együtt alkotják annak elektronhéját. Az atomok héjában lévő elektronok száma megegyezik, amint azt már tudja, az atommagban lévő protonok számával; megegyezik D.I. Mendelejev táblázatában szereplő elem sorszámával vagy atomszámával. Tehát a hidrogénatom elektronhéja egy elektronból, klórból - tizenhétből, aranyból - hetvenkilencből áll.

Hogyan mozognak az elektronok? Kaotikus, mint a keszeg az égő villanykörte körül? Vagy valamilyen meghatározott sorrendben? Pontosan bizonyos sorrendben derül ki.

Az atom elektronjai energiájukban különböznek. A kísérletek azt mutatják, hogy néhányuk erősebben vonzódik a maghoz, míg mások gyengébben. Ennek fő oka az elektronok atomtól való különböző távolságaiban rejlik. Minél közelebb vannak az elektronok a maghoz, annál szilárdabban kötődnek hozzá, és annál nehezebb kihúzni őket az elektronhéjból, de minél távolabb vannak az atommagoktól, annál könnyebb leszakítani őket. Nyilvánvaló, hogy az atommagtól való távolság növekedésével az elektron (E) energiatárolása növekszik (38. ábra).

Rizs. 38.
Maximális elektronszám energiaszinten

A mag közelében mozgó elektronok mintegy blokkolják (szitálják) a magot más elektronoktól, amelyek gyengébben vonzódnak a maghoz, és nagyobb távolságra mozognak tőle. Így keletkeznek elektronrétegek az atom elektronhéjában. Minden elektronréteg közeli energiájú elektronokból áll,

ezért az elektronikus rétegeket energiaszinteknek is nevezik. Továbbá ezt fogjuk mondani: "Az elektron egy bizonyos energiaszinten van."

Az atomban elektronokkal töltött energiaszintek száma megegyezik a D.I. Mendelejev táblázatában szereplő periódus számával, amelyben a kémiai elem található. Ez azt jelenti, hogy az 1. periódus atomjainak elektronhéja egy energiaszintet tartalmaz, a 2. periódus - kettőt, a 3. - három, stb. Például a nitrogénatomban két energiaszintből áll, a magnéziumatomban - háromból:

A maximális (legnagyobb) elektronszám az energiaszinten a következő képlettel határozható meg: 2n 2, ahol n a szint száma. Következésképpen az első energiaszint két elektron jelenlétében töltődik fel rajta (2 × 1 2 = 2); a második - nyolc elektron jelenlétében (2 × 2 2 = 8); a harmadik - tizennyolc (2 × W 2 = 18), stb. A 8-9. évfolyam kémiája során csak az első három periódus elemeit vesszük figyelembe, ezért nem találkozunk az atomok befejezett harmadik energiaszintjével .

A fő alcsoportok kémiai elemeihez tartozó elektronok száma az atom elektronhéjának külső energiaszintjén megegyezik a csoportszámmal.

Most diagramokat készíthetünk az atomok elektronikus héjainak szerkezetéről, a terv alapján:

1. meghatározni teljes szám elektronok a héjon az elem sorszáma szerint;
2. határozza meg az elektronhéjban elektronokkal töltött energiaszintek számát a periódus számával;
3. meghatározzuk az elektronok számát minden energiaszinten (az elsőnél - legfeljebb kettő; a másodiknál ​​- legfeljebb nyolc, a külső szinten az elektronok száma megegyezik a csoportszámmal - a fő alcsoportok elemeire ).

A hidrogénatom magjának töltése +1, azaz csak egy protont, illetve csak egy elektronot tartalmaz egyetlen energiaszinten:

Ezt az alábbi elektronikus képlettel írják le:

Az 1. időszak következő eleme a hélium. A hélium atom magjának töltése +2. Már két elektronja van az első energiaszinten:

Az első energiaszinten csak két elektron fér el, és semmi több - teljesen kész. Éppen ezért DI Mendelejev táblázatának 1. periódusa két elemből áll.

A lítium atomnak, a 2. periódus egyik elemének van egy másik energiaszintje, amelyre a harmadik elektron "elmegy":

A berilliumatomban még egy elektron "jut" a második szintre:

A külső szinten lévő bóratomnak három elektronja van, a szénatomnak pedig négy elektronja van ... a fluoratomnak hét elektronja van, a neonatomnak nyolc elektronja van:

A második szint csak nyolc elektronot képes befogadni, ezért teljes a neonban.

A nátriumatomnak, a 3. periódus egyik elemének van egy harmadik energiaszintje (megjegyzés - a 3. periódus elemének atomja három energiaszintet tartalmaz!), És van rajta egy elektron:

Figyelem: a nátrium az I. csoport eleme, külső energiaszinten egy elektronnal rendelkezik!

Nyilvánvaló, hogy nem lesz nehéz leírni a kénatom energiaszintjének szerkezetét, a 3. periódus VIA elemét:

A harmadik időszak argonnal zárul:

A 4. periódus elemeinek atomjai természetesen rendelkeznek egy negyedik szinttel, amelynél a káliumatomnak egy elektronja van, a kalciumatomnak pedig két elektronja van.

Most, amikor egyszerűsített elképzelésekkel ismerkedtünk meg az 1. és 2. periódus elemeinek atomjainak szerkezetéről Periódusos táblázat DI Mendelejev, lehetséges olyan pontosításokat bevezetni, amelyek közelebb visznek minket az atom szerkezetének helyesebb nézetéhez.

Kezdjük egy hasonlattal. Ahogyan a varrógép gyorsan mozgó tűje, amely áthatol egy szöveten, mintát hímez, úgy az atommag körüli térben mérhetetlenül gyorsabban mozgó elektron „hímez”, csak nem egy lapos, hanem egy háromdimenziós mintát. elektronfelhő. Mivel az elektron sebessége több százezerszer nagyobb, mint a varrótű sebessége, ezért arról beszélnek, hogy mekkora valószínűséggel találnak elektronot egy vagy másik helyen a térben. Tegyük fel, hogy sikerült, mint egy sportfotón, megállapítani az elektron helyzetét a mag közelében, és ezt a pozíciót egy ponttal megjelölni. Ha egy ilyen "fotóbefejezést" több száz, ezerszer végeznek el, akkor kap egy elektronikus felhő modelljét.

Az elektronfelhőket néha pályáknak nevezik. Ugyanezt fogjuk tenni. Az elektronfelhők, vagyis a pályák mérete az energiától függően eltérő. Világos, hogy minél kisebb az elektronenergia -tartalék, annál erősebben vonzódik a maghoz, és annál kisebb a pályája.

Az elektronfelhők (pályák) különböző alakúak lehetnek. Az atom minden energiaszintje gömb alakú s-pályával kezdődik. A második és az azt követő szinteken egy s-pálya után egy súlyzó alakú p-pálya jelenik meg (39. ábra). Három ilyen pálya van. Bármely pályát legfeljebb két elektron foglal el. Következésképpen csak kettő lehet az s-pályán, hat pedig három p-pályán.

Rizs. 39.
S- és p-pályák formái (elektronfelhők)

Ha arab számokkal jelöli a szintet, és jelöli a pályákat s és p betűkkel, valamint az adott pálya elektronjainak számát arab számmal a jobb felső sarokban a betű felett, akkor az atomok szerkezetét teljesebb elektronikával ábrázolhatjuk. képletek.

Írjuk fel az 1. és 2. periódus atomjainak elektronikus képleteit:

Ha az elemek külső energiaszintje hasonló szerkezetű, akkor ezen elemek tulajdonságai hasonlóak. Például az argon és a neon mindegyike nyolc elektronot tartalmaz a külső szinten, ezért inertek, vagyis alig lépnek kémiai reakciókba. Szabad formában az argon és a neon gázok, amelyek molekulái egyatomosak. A lítium, a nátrium és a kálium atomjai egy elektronot tartalmaznak a külső szinten, és hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, ezért a D.I. Mendelejev periódusos rendszer ugyanazon csoportjába kerülnek.

Végezzünk általánosítást: a külső energiaszintek azonos szerkezete periodikusan megismétlődik, ezért a kémiai elemek tulajdonságai periodikusan ismétlődnek. Ezt a mintát tükrözi DI Mendelejev kémiai elemek periódusos rendszerének neve.

Kulcsszavak és kifejezések

1. Az atomok elektronjai energiaszinten helyezkednek el.
2. Az első energiaszinten csak két elektron lehet, a másodiknál ​​- nyolc. Az ilyen szinteket teljesnek nevezik.
3. A feltöltött energiaszintek száma megegyezik annak az időszaknak a számával, amelyben az elem található.
4. Az elektronok száma a kémiai elem atomjának külső szintjén megegyezik a csoportjának számával (a fő alcsoportok elemeinél).
5. A kémiai elemek tulajdonságai periodikusan ismétlődnek, mivel atomjaik külső energiaszintjének szerkezete periodikusan megismétlődik.

Dolgozzon számítógéppel

1. Lásd az elektronikus mellékletet. Tanulmányozza a lecke anyagát, és végezze el a javasolt feladatokat.
2. Keressen az interneten olyan e-mail címeket, amelyek további forrásokként szolgálhatnak a bekezdésben szereplő kulcsszavak és kifejezések tartalmának feltárásához. Ajánljon segítséget a tanárnak egy új lecke előkészítéséhez - írjon üzenetet kulcsszavakés a következő bekezdés mondatai.

Kérdések és feladatok