Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Строение электронных оболочек атомов. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Строение вещества

28.03.2024
1501
0

Строение электронных оболочек атомов

План урока

  • Электронные облака (орбитали)
  • Энергетические уровни
  • Внешние и валентные электроны

Цели урока

  • сформировать представления об электронной оболочке атома и энергетических уровнях
  • научиться составлять электронные формулы атомов, определять элементы по их электронным формулам
  • рассмотреть электронное строение атомов элементов первых трёх периодов

Введение

Как мы узнали с Вами на прошлом уроке, атом химического элемента состоит из протонов, нейтронов и электронов. 

Электрон вращается вокруг ядра, причем с огромной скоростью. За 1 сек. он делает столько оборотов вокруг ядра атома, сколько оборотов делает пропеллер самолета вокруг оси за 5–6 лет непрерывной работы двигателя. Но пропеллер самолета образует «облако», находящееся в одной плоскости, а электрон образует объемное облако, форма и размер которого зависят от энергии электрона. Такие облака называют электронные облака, или орбитали.

Электронные облака (орбитали)


Электронные орбитали — пространство вокруг ядра атома, в котором есть наибольшая вероятность нахождения электрона.


Орбитали могут иметь различную форму. Каждый новый энергетический уровень начинается с одной s-орбитали, которая имеет сферическую форму. На втором и последующих уровнях после одной s-орбитали появляются три р-орбитали гантелеобразной формы. Любую орбиталь занимают не более двух электронов. Следовательно, на s-орбитали их может быть не более двух, а на трех р-орбиталях — не более шести электронов.

 

Электроны в атоме различаются своей энергией. Как показывают опыты, одни из них притягиваются к ядру сильнее, другие слабее. Главная причина этого заключается в разном удалении электронов от ядра атома. Чем ближе электроны к ядру, тем они прочнее связаны с ним, и тем труднее «оторвать» электрон из электронной оболочки, а вот чем дальше они от ядер, тем легче их отсоединить. Значит, что по мере удаления от ядра атома запас энергии электрона увеличивается.

 

Таблица 1. Электронные облака

 

Тип

орбитали

max

количество

e-

Форма атомной орбитали

Графическое

обозначение

s

2

p

6

d

10

f

14

 

Электроны, которые движутся вблизи ядра, как бы закрывают ядро от других электронов, которые притягиваются к ядру слабее и движутся на большем удалении от него, так образуются электронные слои в электронной оболочке атома.


Электронные орбитали — пространство вокруг ядра атома, в котором есть наибольшая вероятность нахождения электрона.


Рассмотрим пример заполнения электронных орбиталей.


Пример 1

 

Составить электронную схему атома серы.


Решение
 

Сера имеет порядковый номер 16 и находится в 3 периоде, значит необходимо распределить 16 электронов по 3 электронным уровням.

 

1. Рисуем 3 электронных орбитали:

упр1 ч1

2. Всего у серы 16 электронов, на первый слой уходят 2, остается 14 электронов распределить:

упр1 ч2

3. Сера находится в 6 группе главной подгруппе, значит на последнем слое она будет иметь 6 электронов:

упр1 ч3

4. Мы помним, что на втором слое максимум 8 электронов, проверяем: 16 – 2 – 6 = 8:

упр1 ч4


Если составляется электронная формула иона, то при отрицательном заряде в формулу атома добавляется число электронов равное заряду . Если ион положительно заряжен, то отнимаем у атома количество электронов равное заряду иона .


Электронные уровни

Количество заполняемых электронами энергетических уровней в атоме равно номеру периода в таблице Д.И.Менделеева, в котором находится химический элемент. Следовательно, электронная оболочка атомов 1-ого периода содержит один энергетический уровень, 2-ого периода – два, 3-ого – три и т.д.

Для того, чтобы правильно составить электронную формулу атома, необходимо уметь правильно заполнять каждый энергетический уровень:
 

Максимальное количество e

на энергетическом уровне

Электронная формула

2

1s2

8

2s2р6

18

3s2р6d10

32

4s2p6d10f14

 

Необходимо запомнить, что сумма электронов на всех уровнях должна быть равна заряду атома, то есть его порядковому номеру.

 

Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома для химических элементов главных подгрупп равно номеру группы.


Алгоритм составления электронных формул атомов:

 

  • Записать знак химического элемента и заряд ядра его атома — он равен порядковому номеру элемента.
  • Определить количество энергетических уровней — оно равно номеру периода.
  • Определить количество электронов на каждом уровне.
  • Составить электронную формулу, учитывая порядок заполнения электронами каждого энергетического уровня — сначала s-электроны, затем р-электроны.
  • Записать номер уровня, затем вид орбитали и количество электронов на ней, учитывая их общее количество на энергетическом уровне.


Пример 2

 

Составить электронную и электронно-графическую формулу атома неона.


Решение
 

Неон имеет порядковый номер 10 и находится во 2 периоде, значит необходимо распределить 10 электронов по 2 электронным уровням.

 

Составим электронную формулу

 

1. Сначала заполняем 1 уровень, на него расходуется 2 электрона. На первом уровне есть только одна s-орбиталь: 1s2

2. На второй уровень остается 8 электронов. Второй уровень образован s- и p-орбиталями. Сначала заполняем s-орбиталь: 2s2

3. На р-орбиталь остается 6 электронов: 6

4. В ответе объединяем все в одну строку: 1s2 2s2 6

 

Теперь составим электронно-графическую формулу, где каждый электрон обозначается стрелкой:

 

1. Сначала заполняем 1 уровень, на него расходуется 2 электрона. На первом уровне есть только одна s-орбиталь, которая обозначается одним квадратом, два электрона обозначаем стрелками, которые расположены в разных направлениях: 

пр2 ч1

2. На второй уровень остается 8 электронов. Второй уровень образован s- и p-орбиталями. Сначала заполняем s

пр2 ч2

3. На р-орбиталь, которая обозначается тремя квадратами, остается 6 электронов: 

пр2 ч3

4. В ответе объединяем все в одну строку: 

пр2 ч4


Внешние и валентные электроны

Электроны, находящиеся на последнем энергетическом уровне, называются внешними электронами.

Рассмотрим примеры определения:

 

  • атом фосфора (элемент 3 периода с номером 15) -внешними являются 3s2 3p3 -электроны, то есть всего 5 внешних электронов;
  • атом железа (элемент 4 периода с номером 26) - внешними являются 4s2 -электроны, то есть всего 2 внешних электрона.

 

Электроны, которые могут принимать участие в образовании химических связей, называются валентными электронами. Для элементов главных подгрупп валентными являются внешние s- и р-электроны. Для элементов побочных подгрупп (железо, цинк, медь) валентными являются внешние s- и предвнешние d-электроны. 


Например, валентными электронами являются: 

 

  • атом фосфора — 3s2 3p3 -электроны, так как элемент главной группы и имеются s- и p-орбитали, то все 5 электронов будут валентными;
  • атом лития — 1s2 2s1 -электроны, элемент главной группы, есть только s-орбиталь на последнем слое, значит число валентных электронов = 1.

 

Число валентных электронов в большинстве своём равно номеру группы, в которой располагается элемент в Периодической системе.


Упражнение

 

1. Запишите строение электронной оболочки атомов: а) алюминия; б) фосфора.

2. Составьте электронную формулу атома натрия и аргона.


Контрольные вопросы

  1. Чему равно число электронных слоев в атоме, заполняемых электронами?
  2. Чему равно число электронов на внешнем слое у элементов главных подгрупп?
  3. Чему равно максимальное число электронов на s- орбитали?


Ответы

 

1.

отв 1

2. Электронная формула: Na — 1s22s22p63s1.

    Электронная формула: Ar — 1s22s22p63s23p6

Предыдущий урок
Металлическая химическая связь
Строение вещества
Следующий урок
Ионная химическая связь
Строение вещества
Урок подготовил(а)
teacher
Дмитрий Алексеевич
Учитель химии
Опыт работы: 10 лет
Поделиться:
  • Погрешность и точность приближения

    Алгебра

  • Теплоёмкость тела. Удельная теплоёмкость

    Физика

  • Вынесение множителя за знак корня и внесение его под знак корня

    Алгебра

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке