И строение атома

ТЕМА 1. Периодический закон Д.И. Менделеева

Методика самостоятельной работы над курсом

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении курса «Химия» придерживайтесь следующего порядка:

1. Прежде всего ознакомьтесь с методическими указаниями по каждой теме курса.

2. Изучайте материалы по рекомендованным учебникам и учебным пособиям последовательно, согласно программе.

3. Изучаемый материал учебника конспектируйте. Проработав тему, запишите в конспект ответы на вопросы для самопроверки.

4. Особое внимание обращайте на усвоение понятий, определений, законов.

5. Если при изучении курса появятся неясные вопросы, их необходимо своевременно выяснить на аудиторных занятиях или путем письменной консультации с преподавателем.

Лекции. В помощь студентам по важнейшим разделам курса читаются лекции. Их цель – дать в сжатом виде наиболее существенный и трудный материал по изучаемому курсу.

Лабораторные занятия. Лабораторные работы по химии позволяют студенту углубить свои знания и прививают целый ряд важных практических навыков.

Консультации. Если у студента возникают затруднения при изучении материала курса, он может получить консультацию преподавателя. Также преподаватель может оказать методическую помощь по процессу организации самостоятельной работы и иным организационным вопросам.

Экзамен. К сдаче экзамена допускают студента, который выполнил заочно контрольную работу, прошёл по ней устное собеседование и защитил сделанные на практических занятиях лабораторные работы, предусмотренные рабочей программой по дисциплине. Экзаменатору студент предоставляет зачётную книжку и рабочий журнал с пометкой преподавателя о выполнении и защите всех лабораторных работ.

Контрольная работа. Студент, обучающийся по заочной или ускоренной форме подготовки, в процессе изучения курса химии должен выполнить заочно контрольную работу и пройти по ней устное собеседование с преподавателем. К выполнению контрольной работы приступают в момент, когда изучена нужная часть курса и разобраны решения примеров, приведённых перед задачами к конкретным темам контрольного задания.

Работа, выполненная по произвольно выбранному варианту, зачитываться не будет. Контрольная работа должна быть выполнена в срок, предусмотренный учебным графиком. При выборе номеров своих заданий руководствоваться указаниями.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА «ХИМИЯ»

Основные вопросы

Краткий обзор развития представлений о строении атома. Планетарная модель атома по Резерфорду. Постулаты Бора. Кванто-механические представления о строении электронных оболочек атомов. Принцип Паули. Правило Гунда. Понятие о корпускулярно-волновом дуализме элементарных частиц. Электронные формулы атомов элементов.

Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система элементов. Причина периодичности изменения свойств элементов на основании данных о строении электронных оболочек атомов. Электронные аналоги. Изменения свойств химических элементов, периодические изменения важнейших характеристик химических элементов: эффективных радиусов атомов и ионов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства элементов. Реакционная способность веществ.

Методические указания

Ознакомьтесь с формулировками Периодического закона (времен Д.И.Менделеева и современной). Разберитесь в построении периодической системы элементов, которая является выражением Периодического закона.

Обратите внимание на два основных принципа, заложенных Д.И.Менделеевым в построении периодической системы: закономерного сходства - элементов группы (вертикальные ряды) и закономерного различия - элементов в периодах (горизонтальные ряды). Свойства любого элемента нужно научиться рассматривать по его месту в периодической системе.

Следует усвоить, что основные закономерности периодической системы (периодическое изменение свойств элементов; наличие главной и побочной подгруппы; периодическое изменение атомных и ионных радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности) объясняют, исходя из современных представлений о строении атомов. Современные представления о строении атома исходят из того, что электрон - микрочастица, обладающая свойствами частицы и волны. Поэтому его поведение в атоме не может быть описано одними законами электродинамики. В квантовой механике соединились законы механики и оптики. Состояние электрона в атоме принято описывать с помощью четырех квантовых чисел (их числовые значения, пределы изменений, а также буквенные обозначения необходимо знать).

Для определения состояния электрона в многоэлектронном атоме важное значение имеет принцип Паули, согласно которому в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми. Отсюда следует, что каждая орбиталь, характеризующаяся определенными значениями n, l и m может быть занята не более, чем двумя электронами, спины которых имеют противоположные знаки ± 1 / 2.

Два таких электрона, находящихся на одной орбитали (т.е. n, l, m - одинаковы) и обладающие противоположно направленными спинами, называют спаренными.

Используя принцип Паули, возможно определить, сколько электронов может находиться на различных энергетических уровнях и подуровнях в атоме.

l = 0 n = 1 m = 0 s - подуровень

- всего одна орбиталь - - квантовая ячейка

не более двух электронов ­¯

n = 2 l = 1 p - подуровень

m = -1, 0, +1 три орбитали 6 электронов

d - подуровень l = 2

m = -2, -1, 0, +1, +2 пять орбиталей 10 электронов

f - подуровень l = 3 - 14 электронов

Максимальное количество электронов на подуровне = 2(2 l + 1)

Запомните, что наиболее устойчивым состоянием электрона в атоме является состояние, соответствующее минимально возможному значению его энергии. Любое другое состояние является возбужденным, неустойчивым. Электрон из него самопроизвольно переходит в состояние с более низкой энергией.

Порядок размещения электронов в атоме определяется правилом Хунда: устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально. Это правило не запрещает возбужденное состояние атома.

Последовательность заполнения атомных электронных орбиталей в зависимости от значения n и l определяется правилом Клечковского.

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f» 5d < 6p < 7s < 5f» 6d <7p

1. При увеличении заряда ядра атома последовательное заполнение электронных орбиталей происходит от орбитали с меньшим значением суммы (n + l) к орбиталям с большим значением этой суммы.

2. При одинаковых значениях суммы (n + l) заполнение орбиталей происходит последовательно в направлении возрастания значения n.

Sc - скандий - 21N (Z = 21)

Начиная со скандия и кончая цинком - десять элементов - переходные. Названы они так потому, что у них заполняется не внешний слой, а второй снаружи. Таким образом, можно отметить, что химические свойства элементов в первую очередь определяются структурой внешнего электронного слоя их атомов и в меньшей степени зависят от строения предшествующих слоев. У переходных элементов внешний слой 4s² полностью заполнен и с увеличением порядкового номера изменяется не так резко, как свойства s- и n-элементов. Это d-элементы, все принадлежат к металлам, тогда как переход от металла к неметаллу сопровождается заполнением внешнего р-подуровня.

Электронное строение атомов определяется зарядом их ядер и, в свою очередь, обусловливает свойства элементов и их соединений, а расположение элементов в периодической системе соответствует электронному строению их атомов.

Нужно научиться писать электронные формулы изолированных атомов и с их помощью объяснять свойства элементов (основные валентные состояния, способность отдавать или принимать электроны, проявление металлических свойств, способность к комплексообразованию и др.). Для описания свойств элементов группы, подгруппы или конкретного элемента важно знать, к какому электронному семейству (s-, p-, d- или f-) соответственно они или он относятся. Отнесение элемента к конкретному электронному семейству определяется тем, какой из электронных подуровней в его атоме заполняется последним.

Дата добавления: 2015-08-31