Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Электронное строение атомов в основном состоянии




Cходные по составу атомы

Сведения об элементарных частицах

Частица Заряд Масса
Условные единицы г а.е.м.
Электрон e –1,6•10–19 –1 9,1•10–28 0,00055
Протон p 1,6•10–19 +1 1,67•10–24 1,007825
Нейтрон n     1,67•10–24 1,00866

Примечание. A – массовое число, Z – заряд ядра атома, N – число нейтронов в ядре, A = Z + N.

 

Таблица

Порядковый номер элемента Элемент Главное квантовое число
       
Электронный слой
K L M N
Энергетический подуровень
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
Число электронов на данном уровне
1 2 Н He 1 2              
3 4 5 6 7 8 9 10 Li Be B C N O F Ne 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 0 0 1 2 3 4 5 6          
11 12 13 14 15 16 17 18 Na Mg Al Si P S Cl Ar 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 6 6 6 1 2 2 2 2 2 2 2 0 0 1 2 3 4 5 6      
19 20 21 K Ca Sc 2 2 2 2 2 2 6 6 6 2 2 2 6 6 6 0 0 1 1 2 2  

Данные о строении ядра и распределении электронов в атомах позволяют рассмотреть ПСХЭ Д.И.Менделеева с фундаментальных физических позиций. Однозначным признаком химического элемента является заряд ядра Z, определяемый числом протонов в ядре и равный порядковому номеру элемента в ПСХЭ. Относительная атомная масса – усредненное значение Ar изотопов природной смеси.

Общее число электронов в электронейтральных атомах равно числу протонов в ядре или порядковому номеру элемента.
Число энергетических уровней, на которых располагаются электроны в атоме, определяется номером периода. Чем больше номер периода у элемента, тем больше энергетических уровней в его атоме.

Число элементов в периодах можно определить по следующим формулам:

для нечетных периодов

Ln = (n + 1)2/2,

где Ln – число элементов в периоде, n – номер периода;

для четных периодов

Ln = (n + 2)2/2.

Задание 1. Определить число химических элементов в каждом периоде ПСХЭ.

Задание 2. Определить число главных и побочных подгрупп в ПСХЭ.

Решение

Число главных подгрупп определяется максимальным числом электронов на s - и p -подуровнях.
Число переходных элементов в 4-м периоде (от 21Sc до 30Zn), в 5-м (от 39Y до 48Cd) и
6-м (57La и от 72Hf до 80Hg) периодах равно 10 в каждом случае.
Число переходных элементов равно максимальному числу электронов на d -подуровне (10). Именно поэтому на 3-м (М) уровне на 10 электронов больше, чем на 2-м (L). Поскольку в каждом большом периоде периодической системы Д.И.Менделеева одна из побочных подгрупп содержит сразу три переходных элемента, близких по химическим свойствам:

4-й период – Fe–Co–Ni,
5-й период – Ru–Rh–Pd,
6-й период – Os–Ir–Pt,

то число побочных подгрупп....
(Проверить по периодической системе, сколько в ней главных и побочных подгрупп.)

Задание 3. Определить (по аналогии с переходными элементами) число лантаноидов и актиноидов, вынесенных в виде самостоятельных рядов вниз периодической системы.
Оно должно быть равно разности между максимальным числом электронов на … и … энергетических уровнях. Это число равно максимальному числу электронов на …-подуровне.
(Сверить вывод с периодической системой.)

Таким образом, строгая периодичность расположения элементов в ПСХЭ полностью
объясняется....
Периодическое изменение характера заполнения электронами внешних энергетических уровней вызывает периодические изменения химических свойств элементов и их соединений.

Электронные формулы элементов 2-го периода:

3Li – 1 s 22 s 1, 6С – 1 s 22 s 22 p 2, 9F – 1 s 22 s 22 p 5, 4Be – 1 s 22 s 2, 7N – 1 s 22 s 22 p 3, 10Ne – 1 s 22 s 22 p 6, 5B – 1 s 22 s 22 p 1, 8O – 1 s 22 s 22 p 4.

При переходе от Li к Ne заряд ядра (Z) постепенно увеличивается от +3 до +10, что вызывает увеличение сил притяжения электронов к ядру. В результате радиусы атомов в этом ряду уменьшаются.

Элемент Li Be B C N O F
r (атома), в нм 0,156 0,111 0,083 0,065 0,055 0,047 0,042

Поэтому способность отдавать электроны, ярко выраженная у лития, постепенно ослабевает при переходе к фтору, являющемуся типичным неметаллом. Элемент фтор в реакциях присоединяет электроны. Он имеет самую высокую электроотрицательность, равную 4. Начиная со следующего за неоном элемента натрия (Na, Z = 11), электронные структуры атомов повторяются. Как следствие, внешние электронные орбитали можно представить в общем виде, где n – номер периода:

для Li и Na – ns 1, для B и Al – ns 2 np 1, для N и P – …….……., для F и Cl – …….……., для Be и Mg – ns 2, для C и Si – …….……., для O и S – …….……., для Ne и Ar – …….……..

В 4-м периоде появляются переходные элементы, принадлежащие побочным подгруппам. Элементы одной и той же подгруппы имеют идентичный характер расположения электронов на внешних электронных уровнях, а принадлежащие к разным подгруппам одной и той же
группы – ….
Например, галогены (главная подгруппа VIIa) – ns 2 np 5 (идентичная конфигурация), элементы побочной подгруппы VIIб – (n – 1) s 2(n – 1) p 6(n – 1) d 5 ns 2 (cходная конфигурация). Сходство состоит в наличии у атомов обеих подгрупп семи валентных электронов, но их расположение по подуровням существенно отличается.

Задание 4. Указать и обосновать сходство и различие элементов главной и побочной подгрупп: а) V группы ПСХЭ; б) VI группы ПСХЭ; принадлежность этих элементов к s-, p-, d-, f-типам.

Задание 5. Привести конкретные примеры важнейших направлений развития химии на основе периодического закона и системы химических элементов Д.И.Менделеева.

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-15; Просмотров: 1375; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.019 сек.