СТРОЕНИЕ АТОМА
к 19p+ (т.к. порядковый номер 19)19e- (т.к. число протонов = числу электронов) 20n0 (39-19p+ =20) Атом электронейтрален, так как число протонов равно общему числу электронов |
Основные характеристики элементарных частиц.
Частица и ее обозначение | Масса | Заряд | Примечание |
Протон - p+ | 1 | +1 | Число протонов равно порядковому номеру элемента и общему числу электронов в атоме |
Нейтрон - n0 | 1 | 0 | Число нейтронов находят по формуле: N=A−Z |
Электрон - e− | 1/1837 | −1 | Число электронов равно порядковому номеру элемента |
Электронная оболочка – это совокупность электронов, двигающихся вокруг ядра атома.
Электроны в атоме различаются своей энергией (Е). Поэтому одни держаться вблизи ядра, другие подальше. Так образуютсяэлектронные слои или энергетические уровни
Электроны, которые обладают наименьшим запасом энергии, находятся на первом энергетическом уровне.
Электроны, которые обладают большим запасом энергии, находятся на втором энергетическом уровне и т.д.
Ядро
p+ n0
р+1 n0
1е- - 3е- - металлыя 4е- - 7е- - неметаллы
8е- - инертные химические элементы
внутренние внешний ( искл. гелий)
слои слой
число протонов
порядковый номер общее число электронов
заряд ядра
номер периода число электронных слоев у атомов
номер группы число электронов на внешнем уровне
(для элементов главных подгрупп)
Если 1 энергетический уровень содержит 2е- , то он завершенный,
Если 2 энергетический уровень содержит 8е- , то он завершенный
Если 3 энергетический уровень содержит 8е- , то он завершенный.
Если энергетические уровни содержат меньше е- , то они незавершенные.
Завершенный электронный слой имеют атомы инертных газов.
Каждый энергетический уровень делится наподуровни:
1уровень состоит из s – подуровня,
2уровень - из s и p – подуровней
3уровень - из s,p и d- подуровней
Каждый подуровень содержит определенное числоорбиталей (энергетических ячеек)
s – подуровень – одну s –орбиталь
р – подуровень - три р – орбитали
d – подуровень - пять d – орбиталей
f – подуровень - семь f – орбиталей
Распределение электронов по энергетическим уровням.
Максимально возможное число е- (N) на уровне определяется по формуле:
N = 2n2, где n – номер энергетического уровня.
• ) ) ) )
2е- 8е- 18е- 32е-
- число энергетических уровней = № периода;
- число е- на последнем уровне (у элементов главных подгрупп) = № группы.
Состояние электронов в атомахопределяется квантовыми числами:
- главное квантовое число n – определяет номер энергетического уровня;
- орбитальное или побочное квантовое число l– определяет форму орбитали;
- магнитное квантовое число m l - ориентацию орбиталей в пространстве;
- спиновое квантовое число m s – магнитный момент (+1/2 и -1/2).
В атоме не может быть двух электронов со всеми четырьмя одинаковыми квантовыми числами), т. е. каждый электрон в атоме имеет свой уровень, форму орбитали, ориентацию в пространстве и магнитный момент.
Орбиталь –пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона. | s-орбиталь имеет форму шара, имеет одно направление в пространстве: |
р-орбиталь имеет форму гантели, имеет три направления в пространстве: p | |
d-орбиталь имеет форму лепестков, имеет пять направлений в пространстве: | |
f-орбиталь еще сложнее по форме, и имеет семь направлений в пространстве: | |
Порядок заполнения орбиталей в основном состоянии
1) Принцип наименьшей энергии. Электроны занимают в первую очередь орбитали, имеющие наименьшую энергию.
2) Принцип Паули. На каждой орбитали могут находиться не более двух электронов, причём спины их противоположны (стрелки направлены в разные стороны): .
3) Правило Хунда. Орбитали заполняются электронами так, чтобы их суммарный спин был максимальным.
Спин электрона — свойство электрона, характеризующее его способность взаимодействовать с магнитным полем. Может принимать два значения (положительное и отрицательное).
Основное и возбужденное состояние атома
2s2 2p2
+6C … - основное состояние
↗ ↖
спаренные электроны неспаренные электроны
В атоме углерода в основном состоянии 2 спаренных и 2 неспаренных электрона во внешнем слое
Кроме основного, есть еще и возбужденное состояние атома, обусловленное распариванием электронов внешнего слоя с последующим занятием пустой орбитали (обозначается значком*):
2s1 2p3
+6C* …
В этом случае у углерода четыре неспаренных электрона на внешнем слое.
У атомов N,O,F такого состояния нет, за отсутствием свободных орбиталей.
2s2 2p3
+7N … - основное состояние
На третьем уровне дополнительно появляетсяd-орбиталь, которая используется при переходе атома в возбужденное состояние.
Основное состояние | Возбужденное состояние* |
3s2 3p5 3d0 +17Сl… | 3s2 3p4 3d1 +17Сl * … 3s1 3p3 3d2 +17Сl ** … 3s1 3p3 3d3 +17Сl *** … |
У некоторых элементов происходит так называемый «провал электрона».
«Провал» или «проскок» электрона - переход электрона свнешнего, более высокого энергетического уровня, на предвнешний, энергетически более низкий. Это связано с большей устойчивостью получающихся при этом электронных конфигураций(необходимо запомнитьCu,Ag,Au , Cr,Mo, Рtи Pd).
Например, для хрома и меди следовало бы записать так:
3d4 4s2 +24Cr… … | 3d9 4s2 +29Сu … … |
А на самом деле происходит провал электрона:
3d5 4s1 +24Cr… … | 3d10 4s1 +29Сu … … |
В зависимости от того, какой подуровень атома заполняется электронами последним, все элементы, делят на четыре электронных семейства, или блока:
s-элементы; электронами заполняется s-подуровень внешнего уровня атома; к s-элементам относятся водород, гелий и элементы главных подгрупп I и II групп;
р-элементы; электронами заполняется р-подуровень внешнего уровня атома; к р-элементам относятся элементы главных подгрупп III–VIII групп;
d-элементы; электронами заполняется d-подуровень предвнешнего уровня атома; к d-элементам относятся элементы побочных подгрупп I–VIII групп, т.е. элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s− и р−элементами. Их также называютпереходными элементами;
f-элементы; электронами заполняется f−подуровень третьего снаружи уровня атома; к ним относятся лантаноиды и актиноиды.
