Тема:
Строение
электронных оболочек
атомов
1. В течении 2 минут своими словами , напишите небольшой рассказ, который расскажет о том , что такое атом. Оценивается объём информации, а не качество составления предложений и текста в целом.
Определите: 1 уровень. Число структурных частиц , порядковый номер и относительную атомную массу , используя данные таблицы 2 уровень . Что такое изотопы? Приведите примеры известных Вам изотопов. 3 уровень . Рассчитайте относительную атомную массу лития, исходя из данных таблицы , отражающих распространенность изотопов в природе.
2
.
Изотоп
14 N
Рас
простро
ненность
Z
99,635%
15 N
e -
0,365%
p +
n 0
Ar
Планетарная модель атома.
Что такое электрон?
е – это частица!
е – волна!
е обладает скоростью
и энергией. Определить
где электрон будет
в следующий
момент времени
практически невозможно.
Он охватывает целую
область, называемую
электронным облаком
или атомной орбиталью.
m0 = 0,9109534*10 – 27 г
Z = 1,6021892*10 – 19 Кл
Формы электронных облаков или атомных орбиталей разноообразны:
s- p-
d-
f-
Атомная орбиталь (электронное облако) – это область пространства, где нахождение электрона наиболее вероятно.
Все электроны, окружающие ядро образуют электронную оболочку.
Электронная оболочка
Энергетические уровни
( электронные слои)
1
у
2
р
3
о
4
в
5
н
6
е
7
й
Электроны с разным запасом энергии
располагаются на разном расстоянии от ядра.
Меньше
запас
энергии
электрона.
Связь
с ядром
прочнее.
Связь
е
с ядром
Больше
запас
энергии
электрона.
Связь
с ядром
слабее.
ЯДРО
Запомни!
Число электронных слоёв или энергетических уровней = номеру периода в котором стоит элемент.
Энергетические уровни состоят из подуровней, на которых располагаются атомные орбитали s -, p -, d - и f -типа
Электронная оболочка
Энергетический уровень
( электронный слой)
Электронные подуровни
Атомные орбитали
s
p
d
f
+Z
1
2
s
3
s
4
p
s
p
s
5
6
p
s
d
s
p
7
d
p
f
d
s
f
d
p
f
d
f
Атомные орбитали
На одной АО могут находиться только ДВА электрона, которые вращаются вокруг своей оси в противоположных направлениях (по часовой стрелке и против часовой стрелке) – электроны с противоположными спинами:
+Z
1
2
s
2e -
3
s
2e -
4
P 6e -
s
2e -
s
2e -
5
p
6e -
p
6e -
6
d
10e -
S
2e -
7
s
2e -
d 10e -
p
6e -
f
14e -
p
6e -
s
2e -
d 10e -
P
6e -
d 10e -
f 14e -
f 14e -
d 10e -
f 14e -
+Z
1
2
3
4
5
6
7
2e
8e
18e
32e
32e
32e
32e
2 n 2
Электронные конфигурации с повышенной устойчивостью
p 3 d 5 f 7
s 2 p 6 d 10 f 14
В пределах подуровня атомные орбитали заполняются одиночными электронами с параллельными спинами, и когда все орбитали данного подуровня будут заняты, происходит спаривание последних:
↑↓
↑↓
↑
↑↓
↑
↑
↑
↑
↓
↑↓
↑
+Z
1
2
s
2e -
3
s
2e -
4
P 6e -
s
2e -
s
2e -
5
p
6e -
p
6e -
6
d
10e -
S
2e -
7
s
2e -
d 10e -
p
6e -
f
14e -
p
6e -
s
2e -
d 10e -
P
6e -
d 10e -
f 14e -
f 14e -
d 10e -
f 14e -
Электронная формула, которая показывает распределение электронов по подуровням.
1s ι 2s2p ι 3s3p3d ι 4s4p4d4f ι 5s5p5d 5f ι 6s6p 6d 6 f ι 7 s7p7d7f
ЭНЕРГИТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА РАСПОЛОЖЕНИЯ АО В ЭЛЕКТРОННОЙ ОБОЛОЧКЕ
РЯД НАИМЕНЬШЕЙ ЭНЕРГИИ:
1s ι 2s2p ι 3s3p ι 4s3d4p ι 5s4d5p ι 6s4f5d6p ι 7 s5f6d7p
Периоды показывают количество энергетических уровней
Номер группы показывает :
1. Количество электронов на внешнем энергетическом уровне
+ 8
Порядковый номер показывает:
1.Заряд ядра атома
2.Количество протонов
3.Количество электронов.
СХЕМА СТРОЕНИЯ АТОМА
Н
Показывает распределение электронов
по уровням
1
+1
1
Число частиц.
e - = 1
p + =1
n 0 =1 - 1
ЭЛЕКТРОННАЯ ФОРМУЛА (КОНФИГУРАЦИЯ) АТОМА
Уровень форма орбитали
1 s 1
Число электронов
на данной орбитали
Показывает распределение электронов по подуровням
ЭЛЕКТРОННО - ГРАФИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА АТОМА
s
1
Показывает распределение электронов по АО
↑
Валентные электроны
Электроны, которые не имеют пары.
= 1
в
Примеры электронных структур
Полная электронная формула
Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
Краткая формула Cl - 3 s 2 3 p 5
Электроно-графическая формула
s p d
3
2
1 = 1
в
Спасибо за урок!
videouroki.net
Атомы, первоначально считавшиеся неделимыми, представляют собой сложные системы.
•Атом состоит из ядра и электронной оболочки
•Электронная оболочка – совокупность движущихся вокруг ядра электронов
•Ядра атомов заряжены положительно, они состоят из протонов (положительно заряженных частиц) p+ и нейтронов (не имеющих заряда) no
•Атом в целом электронейтрален, число электронов е– равно числу протонов p+, равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.
На рисунке изображена планетарная модель атома, согласно которой электроны движутся по стационарным круговым орбитам. Она очень наглядна, но не отражает сути, т.к в действительности законы микромира подчиняются на классической механике, а квантовой, которая учитывает волновые свойства электрона.
Согласно квантовой механике электрон в атоме не движется по определенным траекториям, а может находиться в любой части околоядерного пространства, однако вероятность его нахождения в разных частях этого пространства неодинакова.
Пространство вокруг ядра, в котором вероятность нахождения электрона достаточно велика, называют орбиталью (не путать с орбитой!) или электронным облаком.
Т.е у электрона отсутствует понятие «траектория», электроны не движутся ни по круговым орбитам, ни по каким-либо другим. Самая большая сложность квантовой механики заключается в том, что это невозможно представить, мы все привыкли к явлениям макромира, подчиняющегося классической механике, где любая движущаяся частица имеет свою траекторию.
Итак, электрон имеет сложное движение, может находится в любом месте пространства около ядра, но с разной вероятностью. Давайте теперь рассмотрим те части пространства, где вероятность нахождения электрона достаточно высока — орбитали — их формы и последовательность заполнения орбиталей электронами.
Представим себе трехмерную систему координат, в центре которой находится ядро атома.
Вначале идет заполнение 1s орбитали, она располагается ближе всего к ядру и имеет форму сферы.
Обозначение любой орбитали складывается из цифры и латинской буквы. Цифра показывает уровень энергии, а буква — форму орбитали.
1s орбиталь имеет наименьшую энергию и электроны находящиеся на этой орбитали имеют наименьшую энергию.
На этой орбитали могут находиться не более двух электронов. Электроны атомов водорода и гелия (первых двух элементов) находятся именно на этой орбитали.
Электронная конфигурация водорода: 1s1
Электронная конфигурация гелия: 1s2
Верхний индекс показывает количество электронов на этой орбитали.
Следующий элемент — литий, у него 3 электрона, два из которых располагаются на 1s орбитали, а где же располагается третий электрон?
Он занимает следующую по энергии орбиталь — 2s орбиталь . Она также имеет форму сферы, но большего радиуса (1s орбиталь находится внутри 2s орбитали).
Электроны, находящиеся на этой орбитали имеют большую энергию, по сравнению с 1s орбиталью, т.к они расположены дальше от ядра. Максимум на этой орбитали может находится также 2 электрона.Электронная конфигурация лития: 1s2 2s1Электронная конфигурация бериллия: 1s2 2s2
У следующего элемента — бора — уже 5 электронов, и пятый электрон будет заполнять орбиталь, обладающую ещё большей энергией- 2р орбиталь. Р-орбитали имеют форму гантели или восьмерки и располагаются вдоль координатных осей перпендикулярно друг другу.
На каждой р-орбитали может находится не более двух электронов, таким образом на трех р-орбиталях — не более шести. Валентные электроны следующих шести элементов заполняют р-орбитали, поэтому их относят к р-элементам.
Электронная конфигурация атома бора: 1s2 2s2 2р1Электронная конфигурация атома углерода: 1s2 2s2 2р2Электронная конфигурация атома азота: 1s2 2s2 2р3Электронная конфигурация атома кислорода: 1s2 2s2 2р4Электронная конфигурация атома фтора: 1s2 2s2 2р5Электронная конфигурация атома неона: 1s2 2s2 2р6
Графически электронные формулы этих атомов изображены ниже:
Квадратик — это орбиталь или квантовая ячейка, стрелочкой обозначается электрон, направление стрелочки — это особая характеристика движения электрона — спин (упрощенно можно представить как вращение электрона вокруг своей оси по часовой и против часовой стрелки). Нужно знать то, что на одной орбитали не может быть двух электронов с одинаковыми спинами (в одном квадратике нельзя рисовать две стрелочки в одном направлении!). Это и есть принцип запрета В.Паули: «В атоме не может быть даже двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми»
Существует ещё одно правило (правило Гунда), по которому электроны расселяются на одинаковых по энергии орбиталях сначала по одиночке, и лишь когда в каждой такой орбитали уже находится по одному электрону, начинается заполнение этих орбиталей вторыми электронами. Когда орбиталь заселяется двумя электронами, такие электроны называют спаренными.
Атом неона имеет завершенный внешний уровень из восьми электронов (2 s-электрона+6 p-электронов =8 электронов на втором энергетическом уровне), такая конфигурация является энергетически выгодной, и её стремятся приобрести все другие атомы. Именно поэтому элементы 8 А группы — благородные газы — столь инертны в химическом отношении.
Следующий элемент — натрий, порядковый номер 11, первый элемент третьего периода, у него появляется ещё один энергетический уровень — третий. Одиннадцатый электрон будет заселять следующую по энергии орбиталь -3s орбиталь.
Электронная конфигурация атома натрия: 1s2 2s2 2р6 3s1
Далее происходит заполнение орбиталей элементов третьего периода, сначала заполняется 3s подуровень с двумя электронами, а потом 3р подуровень с шестью электронами (аналогично второму периоду) до благородного газа аргона, имеющего, подобно неону, завершенный восьмиэлектронный внешний уровень. Электронная конфигурация атома аргона (18 электронов): 1s2 2s2 2р6 3s2 3р6
Четвертый период начинается с элемента калия (порядковый номер 19), последний внешний электрон которого располагается на 4s орбитали. Двадцатый электрон кальция также заполняет 4s орбиталь.
За кальцием идет ряд из 10 d-элементов, начиная со скандия (порядковый номер 21) и заканчивая цинком (порядковый номер 30). Электроны этих атомов заполняют 3d орбитали, внешний вид которых представлен на рисунке ниже.
Далее идут шесть р-элементов (происходит заполнение 4р орбиталей). Заканчивается четвертый период инертным газом криптоном, электронная конфигурация которого 1s2 2s2 2р6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6
Итак, подведем итоги:
Смотрите также Атомная теория
и явление «проскока» электрона.
himege.ru
Рассмотрим строение отдельно взятого электронного уровня (слоя). Начиная со значения главного квантового числа n = 2, электронные уровни (L, M, N, O, P, Q - слои) подразделяются на подуровни (подслои), отличающиеся друг от друга энергией связи электрона с ядром. Число подуровней равно значению главного квантового числа, но не превышает четырех. Таким образом, 1 уровень имеет один подуровень, 2 – два, третий – 3, четвертый – 4 подуровня. Подуровни, в свою очередь, составлены из орбиталей. Принято подуровни обозначать латинскими буквами: s- первый, ближайший к ядру подуровень каждого энергетического уровня: он состоит из одной s-орбитали; p- второй подуровень, он состоит из трех р-орбиталей, d- третий подуровень, он состоит из пяти d-орбиталей; f- четвертый подуровень, содержит семь f-обиталей. Таким образом, для каждого значения n имеется (2l + 1) орбиталей.
Выше показано, что состояние электронов можно описать набором четырёх квантовых чисел, но для полного объяснения строения электронных оболочек атомов нужно знать еще три основных положения:
1) принцип В. Паули. В 1925 г. швейцарский физик В. Паули (в 1945 г. ему была присуждена Нобелевская премия по физике) установил правило, названное принципом Паули (или запретом Паули): в атоме не может быть двух электронов, обладающих одинаковыми свойствами. Поскольку свойства электронов характеризуются квантовыми числами, принцип Паули часто формулируют так: в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковы.
Хотя бы одно из квантовых чисел n, l, ml, и ms должно обязательно различаться. Поэтому в атоме могут быть лишь два электрона с одинаковыми n, l и ml: один с ms = +1/2, другой с ms= -1/2. Напротив, если проекции спина двух электронов одинаковы, должно отличаться одно из квантовых чисел n, l, ml.
Зная принцип Паули, посмотрим, сколько же электронов в атоме может находиться на определенной «орбите» с главным квантовым числом n. Первой «орбите» соответствует n = 1. Тогда l = 0, ml = 0 и msможет иметь любое из двух значений: +1/2 или –1/2. Мы видим, что если n = 1, таких электронов может быть только два.
В общем случае, при любом заданном значении n электроны, прежде всего, отличаются побочным квантовым числом l, принимающим значения от 0 до (n - 1) . При заданных n и l может быть (2l + 1) электронов с разными значениями магнитного квантового числа ml. Это число должно быть удвоено, так как заданным значениям n, l, ml соответствует два разных значения проекции спина ms. Если на орбитале находится один электрон, то он называется неспаренным, если два, то это спаренные электроны. Принцип Паули поясняется формулой N = 2n2. А именно: если например, на третьем уровне (n = 3) содержится 32 = 9 орбиталей, а на каждой орбитали по 2 электрона, то максимальное число электронов составит 2∙32 = 18.
Иллюстрация принципа Паули
2) правило Ф. Хунда (Гунда). Заполнение ячеек электронами происходит по правилу Гунда: в пределах подуровня электроны располагаются сначала каждый в отдельной ячейке (в виде так называемых «холостых» - валентных электронов), затем, когда все ячейки данного подуровня окажутся занятыми, начинается уплотнение электронов вновь поступающими, т. е. происходит их «спаривание». Иначе говоря, электроны в пределах данного подуровня (S, P, D, F) Заполняются таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным. Например, если в трех р-ячейках необходимо распределить три электрона, то они будут располагаться каждый в отдельной ячейке: в этом случае суммарный спин равен 3/2.
3) принцип наименьшей энергии (правило В.М. Клечковскогоили правило (n+l)). Последовательность заполнения атомных орбиталей в зависимости от значения главного и орбитального квантовых чисел изучена отечественным ученым Всеволодом Маврикиевичем Клечковским (1900-1972). Он установил, что энергия электрона возрастает по мере увеличения суммы квантовых чисел (n + l).
Первое правило В.М. Клечковского (1952): последовательность заполнения определяется возрастанием суммы n + l: сначала заполняется тот подуровень, где сумма (n + l) меньше.
Второе правило В.М. Клечковского: при равенстве сумм (n + l) заполнение орбиталей происходит последовательно в направлении возрастания главного квантового числа, то есть сначала заполняется тот подуровень, для которого n меньше, а l больше, а потом уже подуровень с большим n.
studfiles.net
Разделы: Химия
Цель урока: Сформировать представления учащихся о строении электронной оболочки атома на примере химических элементов 1–3 периодов периодической системы. Закрепить понятия “периодический закон” и “периодическая система”.
Задачи урока: Научиться составлять электронные формулы атомов, определять элементы по их электронным формулам, определять состав атома.
Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, классная доска, мультимедиа-проектор, персональный компьютер, макет и презентация “Составление электронных формул строения атомов”.
Тип урока: комбинированный
Методы: словесный, наглядный.
Ход урока
I. Организационный момент.
Приветствие. Отметка отсутствующих. Активизация класса на усвоение новой темы.
Учитель проговаривает и записывает тему урока на доске “Строение электронных оболочек атома”.
II. Объяснение нового материала
Учитель: В начале XX века была принята планетарная модель строения атома, предложенная Резерфордом, согласно которой вокруг очень малого по размерам положительно заряженного ядра движутся электроны, как планеты вокруг Солнца. (Презентация. Слайд 1. Модель Резерфорда).
Следовательно, в атоме есть траектории, по которым движется электрон. Однако дальнейшие исследования показали, что в атоме не существует траекторий движения электронов. Движение без траектории означает, что мы не знаем, как электрон движется в атоме, но можем установить область, где чаще всего встречается электрон. Это уже не орбита, а орбиталь. Двигаясь вокруг атома, электроны образуют в совокупности его электронную оболочку.
Давайте выясним, как движутся электроны вокруг ядра? Беспорядочно или в определенном порядке? Исследования Нильса Бора – основоположника современной атомной физики, а также ряда других ученых позволили сделать вывод: электроны в атомах располагаются определенными слоями – оболочками и в определенном порядке.
Строение электронных оболочек атомов имеют важную роль для химии, так как именно электроны обуславливают химические свойства веществ. Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является энергия его связи с ядром. Электроны в атоме различаются определенной энергией, и, как показывают опыты, одни притягиваются к ядру сильнее, другие слабее. Объясняется это удаленностью электронов от ядра. Чем ближе электроны к ядру, тем больше связь их с ядром, но меньше запас энергии. По мере удаления от ядра атома сила притяжения электрона к ядру уменьшается, а запас энергии увеличивается. Так образуются электронные слои в электронной оболочке атома. Электроны, обладающие близкими значениями энергии образуют единый электронный слой, или энергетический уровень. Энергия электронов в атоме и энергетический уровень определяется главным квантовым числом n и принимает целочисленные значения 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7. Чем больше значение n, тем больше энергия электрона в атоме. Максимальное число электронов, которое может находиться на том или ином энергетическом уровне, определяется по формуле:
N = 2n2
Где N – максимальное число электронов на уровне;
n – номер энергетического уровня.
Установлено, что на первой оболочке располагается не более двух электронов, на второй – не более восьми, на третьей – не более 18, на четвертой – не более 32. Заполнение более далеких оболочек мы рассматривать не будем. Известно, что на внешнем энергетическом уровне может находиться не более восьми электронов, его называют завершенным. Электронные слои, не содержащие максимального числа электронов, называют незавершенными.
Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома равно номеру группы для химических элементов главных подгрупп.
Как ранее было сказано, электрон движется не по орбите, а по орбитали и не имеет траектории.
Пространство вокруг ядра, где наиболее вероятно нахождение данного электрона, называется орбиталью этого электрона, или электронным облаком.
Орбитали, или подуровни, как их еще называют, могут иметь разную форму, и их количество соответствует номеру уровня, но не превышает четырех. Первый энергетический уровень имеет один подуровень (s), второй – два (s,p), третий – три (s,p,d) и т.д. Электроны разных подуровней одного и того же уровня имеют разную форму электронного облака: сферическую (s), гантелеобразную (p) и более сложную конфигурацию (d) и (f). Сферическую атомную орбиталь ученые договорились называть s-орбиталью. Она самая устойчивая и располагается довольно близко к ядру.
 |
| S – орбиталь |
Чем больше энергия электрона в атоме, тем быстрее он вращается, тем сильнее вытягивается область его пребывания, и, наконец, превращается в гантелеобразную p-орбиталь:
Электронное облако такой формы может занимать в атоме три положения вдоль осей координат пространства x, y и z. Это легко объяснимо: ведь все электроны заряжены отрицательно, поэтому электронные облака взаимно отталкиваются и стремятся разместиться как можно дальше друг от друга.
 |
| Три p – орбитали |
Итак, p-орбиталей может быть три. Энергия их, конечно, одинакова, а расположение в пространстве – разное.
Составить схему последовательного заполнения электронами энергетических уровней
Теперь мы можем составить схему строения электронных оболочек атомов:
На s-подуровне может находиться одна атомная орбиталь
а на p-подуровне их может быть уже три –
(в соответствии с тремя осями координат):
Орбиталей d– и f-подуровня в атоме может быть уже пять и семь соответственно:
Пример:
Ядро атома водорода имеет заряд +1, поэтому вокруг его ядра движется только один электрон на единственном энергетическом уровне. Запишем электронную конфигурацию атома водорода
Чтобы установить связь между строением атома химического элемента и его свойствами, рассмотрим еще несколько химических элементов.
Следующий за водородом элемент-гелий. Ядро атома гелия имеет заряд +2, поэтому атом гелия содержит два электрона на первом энергетическом уровне:
Так как на первом энергетическом уровне может находиться не более двух электронов, то он считается завершенным.
Элемент № 3 – литий. Ядро лития имеет заряд +3, следовательно, в атоме лития три электрона. Два из них находятся на первом энергетическом уровне, а третий электрон начинает заполнять второй энергетический уровень. Сначала заполняется s-орбиталь первого уровня, потом s-орбиталь второго уровня. Электрон, находящийся на втором уровне слабее связан с ядром, чем два других.
Далее формирование электронных оболочек у элементов 2-го периода происходит следующим образом:
Для атома углерода уже можно предположить три возможных схемы заполнения электронных оболочек в соответствии с электронно-графическими формулами:
Анализ атомного спектра показывает, что правильна последняя схема. Пользуясь этим правилом, нетрудно составить схему электронного строения для атома азота:
Этой схеме соответствует формула 1s22s22p3. Затем начинается попарное размещение электронов на 2p-орбиталях. Электронные формулы остальных атомов второго периода:
У атома неона заканчивается заполнение второго энергетического уровня, и завершается построение второго периода системы элементов.
Найдите в периодической системе химический знак лития, от лития до неона Ne закономерно возрастает заряд ядер атомов. Постепенно заполняется электронами второй слой. С ростом числа электронов на втором слое металлические свойства элементов постепенно ослабевают и сменяются неметаллическими.
Третий период, подобно второму, начинается с двух элементов (Na, Mg), у которых электроны размещаются на s-подуровне внешнего электронного слоя. Затем следуют шесть элементов (от Al до Ar), у которых происходит формирование p-подуровня внешнего электронного слоя. Структура внешнего электронного слоя соответствующих элементов второго и третьего периодов оказывается аналогичной. Иначе говоря, с увеличением заряда ядра электронная структура внешних слоев атомов периодически повторяется. Если элементы имеют одинаково устроенные внешние энергетические уровни, то и свойства этих элементов подобны. Скажем, аргон и неон содержат на внешнем уровне по восемь электронов, и потому они инертны, то есть почти не вступают в химические реакции. В свободном виде аргон и неон – газы, которые имеют одноатомные молекулы.
Атомы лития, натрия и калия содержат на внешнем уровне по одному электрону и обладают сходными свойствами, поэтому они помещены в одну и ту же группу периодической системы.
Далее, учитель вместе с учениками делают выводы по пройденной теме и повторяют материал.
III. Выводы.
1. Свойства химических элементов, расположенных в порядке возрастания заряда ядра, периодически повторяются, так как периодически повторяется строение внешних энергетических уровней атомов элементов.
2. Плавное изменение свойств химических элементов в пределах одного периода можно объяснить постепенным увеличением числа электронов на внешнем энергетическом уровне.
3. Причина сходства свойств химических элементов, принадлежащих к одному семейству, заключается в одинаковом строении внешних энергетических уровней их атомов.
IV. Закрепление нового материала.
Задание для класса:
1. Изобразите строение атомов следующих элементов:
а) натрия; б) кремния
2. Сравните строение атомов азота и фосфора.
3. По данным о распределении валентных электронов найдите элемент:
а) 1s2 2s1б) 1s2 2s22p63s23p6 в) 1s22s22p63s23p4 г) 1s2 2s22p4д) 1s22s22p63s23p64s1
4. Используя компьютерную презентацию “Составление электронных формул строения атомов” составьте электронные формулы атомов а) азота; б) серы.
5. Используя макет “Составление электронных формул строения атомов” электронные формулы атомов: а) магния; б) кислорода.
V. Домашнее задание: § 8, Стр. 28-33.
Нарисуйте схемы строения электронных оболочек атомов: бора, хлора, лития, алюминия.
Приложение.
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Тема урока: Строение электронных оболочек атомов.
Цель урока:
Рассмотреть модель строения атома.
Ввести понятия «электронное облако», «электронная орбиталь, «движение без траектории».
Рассмотреть модель энергетических состояний атома.
Задачи урока: Научиться составлять электронные формулы атомов, определять элементы по их электронным формулам, определять состав атома.
Ход урока
I. Организационный момент. Проверка домашнего задания.
Опрос, проверка домашнего задания. Сообщение результатов проверки тестов прошлой темы «Строение атома. Состав ядра». Учащиеся выставляют оценку в «Лист учета».
Вспомните определение атома.
Назовите элементарные частицы, образующие атом, охарактеризуйте их заряд и массу, напишите обозначения частиц.
4. Предложил название «электрон»1) Стони 2) Томпсон
3) Беккерель 4) Резерфорд
5. Предложил планетарную модель атома1) Стони 2) Томпсон
3)Беккерель 4) Резёрфорд
6. Число электронов в атоме натрия равно1)23 2)12 3)34 4)11
7. Число нейтронов в атоме 39К равно1)39 2)58 3)26 4)20
8. Атомы какого химического элемента имеют в своем составе 5 протонов, 6 нейтронов, 5 электронов? Выберите правильныйответ:
а) углерода, б) натрия, в) бора, г) неона.
Какие элементарные частицы образуют ядро атома? Каков заряд ядра? От чего он зависит?
9. Расскажите, как вы определяете число протонов, электронов и нейтронов в атоме. Докажите, что атом — электронейтральная система.
^ II. Объяснение нового материала
Учитель: На предыдущих уроках мы выяснили, что атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов.
В начале ХХв. была принята планетарная модель строения атома, согласно которой вокруг ядра движутся электроны, как планеты вокруг солнца. Следовательно, в атоме есть траектории, по которым движется электрон. Однако дальнейшие исследования показали, что в атоме не существует траекторий движения электронов. Движение без траектории означает, что мы не знаем, как электрон движется в атоме, но можем установить область, где чаще всего встречается электрон. Это уже не орбита, а орбиталь. Двигаясь вокруг атома, электроны образуют в совокупности его электронную оболочку.
Давайте выясним, как движутся электроны вокруг ядра? Беспорядочно или в определенном порядке? Исследования Нильса Бора — основоположника современной атомной физики, а также ряда других ученых позволили сделать вывод: электроны в атомах располагаются определенными слоями — оболочками и в определенном порядке. Электроны в атоме различаются определенной энергией, и, как показывают опыты, одни притягиваются к ядру сильнее, другие слабее. Объясняется это удаленностью электронов от ядра. Чем ближе электроны к ядру, тем больше связь их с ядром, но меньше запас энергии. По мере удаления от ядра атома сила притяжения электрона к ядру уменьшается, а запас энергии увеличивается. Так образуются электронные слои в электронной оболочке атома. Каждый слой состоит из электронов с близкими значениями энергии, поэтому слои электронов называют энергетическими уровнями. Энергия электронов в атоме и энергетический уровень определяется главным квантовым числом n и принимает целочисленные значения 1, 2, 3, 4…Чем больше значение n, тем больше энергия электрона в атоме. Максимальное число электронов, которое может находиться на том или ином энергетическом уровне, определяется по формуле:
N = 2n2
Где N- максимальное число электронов на уровне;
n – номер энергетического уровня.
Установлено, что на первой оболочке располагается не более двух электронов, на второй — не более восьми, на третьей — не более 18, на четвертой — не более 32. Заполнение более далеких оболочек мы рассматривать не будем. Известно, что на внешнем энергетическом уровне может находиться не более восьми электронов, его называют завершенным. Электронные слои, не содержащие максимального числа электронов, называют незавершенными.
Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома равно номеру группы для химических элементов главных подгрупп.
Как ранее было сказано, электрон движется не по орбите, а по орбитали и не имеет траектории.
^ Пространство вокруг ядра, где наиболее вероятно нахождение данного электрона, называется орбиталью этого электрона, или электронным облаком.
Орбитали, или подуровни, как их еще называют, могут иметь разную форму, и их количество соответствует номеру уровня, но не превышает четырех. Первый энергетический уровень имеет один подуровень (s), второй- два (s,p), третий – три (s,p,d) и т.д. Электроны разных подуровней одного и того же уровня имеют разную форму
электронного облака: сферическую (s), гантелеобразную (p) и более сложную конфигурацию. Сферическую атомную орбиталь ученые договорились называть s-орбиталью. Она самая устойчивая и располагается довольно близко к ядру.
S- орбиталь
Чем больше энергия электрона в атоме, тем быстрее он вращается, тем сильнее вытягивается область его пребывания, и наконец, превращается в гантелеобразную p-орбиталь:
Электронное облако такой формы может занимать в атоме три положения вдоль осей координат пространства x, y и z. Это легко объяснимо: ведь все электроны заряжены отрицательно, поэтому электронные облака взаимно отталкиваются и стремятся разместиться как можно дальше друг от друга.
Три p – орбитали
Итак, p-орбиталей может быть три. Энергия их, конечно, одинакова, а расположение в пространстве - разное.Составить схему последовательного заполнения электронами энергетических уровней.
2 е 8 е 18 е
n=1 n=2 n=3
S S P S P d
2 е 2 е 6 е 2 е 6 е 10 е
Теперь мы можем составить схему строения электронных оболочек атомов:
Определяем общее число электронов на оболочке по порядковому номеру элемента.
Определяем число энергетических уровней в электронной оболочке. Их число равно номеру периода в таблице Д. И. Менделеева, в котором находится элемент.
Определяем число электронов на каждом энергетическом уровне.
Используя для обозначения уровня арабские цифры и обозначая орбитали буквами s и p, а число электронов данной орбитали арабской цифрой вверху справа над буквой, изображаем строение атомов более полными электронными формулами. Ученые условились обозначать каждую атомную орбиталь квантовой ячейкой - квадратиком на энергетической диаграмме:
На s-подуровне может находиться одна атомная орбиталь
а на p-подуровне их может быть уже три -
(в соответствии с тремя осями координат):
Орбиталей d- и f-подуровня в атоме может быть уже пять и семь соответственно:
Пример:
Ядро атома водорода имеет заряд +1, поэтому вокруг его ядра движется только один электрон на единственном энергетическом уровне. Запишем электронную конфигурацию атома водорода (слайд №3).
Элемент № 3- литий. Ядро лития имеет заряд +3,следовательно, в атоме лития три электрона. Два из них находятся на первом энергетическом уровне, а третий электрон начинает заполнять второй энергетический уровень. Сначала заполняется s-орбиталь первого уровня, потом s-орбиталь второго уровня (слайд №5).
^ III. Закрепление нового материала.
Задание для класса:
1. Изобразите строение атомов следующих элементов:
а) азота (слайд №9).
б) фосфора
в) магния
2. Сравните строение атомов
а) бора и фтора (слайд №7,11).
б) кислорода и серы(слайд №10).
3. По данным о распределении валентных электронов найдите элемент:
а) 2s1
б) 2s22p4
в) 3s23p6
г) 3d104s1
д) 4s24p3
е) 4s24p5
ж) 3s23p4
IV. Итоги урока.
Давайте подведем итоги урока. Что мы сегодня узнали нового?
Электрон не имеет траектории и движение его происходит по орбитали.
По схеме последовательного заполнения электронами энергетических уровней научились составлять электронные формулы элементов.
Научились по электронным формулам определять химический элемент.
V. Домашнее задание: § 8, Стр. 28-30.
Нарисуйте схемы строения электронных оболочек атомов:
хлора, натрия, неона, углерода.
www.ronl.ru
Быть может, эти электроны –
Миры, где пять материков,
Искусство, знания, войны, троны
И память сорока веков.
Вспомним, из чего состоит атом. Помните планетарную модель строения атома, согласно которой, в центре атома расположено положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны, подобно тому, как вращаются планеты вокруг Солнца.
Строение атома
Электроны, двигаясь вокруг ядра, в совокупности образуют электронную оболочку атома. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре и соответствует порядковому номеру элемента.
Электроны двигаются в определённом порядке и различаются своей энергией. Электроны с маленьким запасом энергии расположены ближе к ядру, они связаны крепко с ядром и их тяжелее вырвать из электронной оболочки. А вот электроны с большим запасом энергии, напротив, находятся дальше от ядра, слабо с ним связаны, поэтому их легче оторвать.
Несмотря на это, в атоме находятся электроны, которые имеют близкие значения энергии. Эти электроны образуют электронные слои, или энергетические уровни.
Чтобы определить число энергетических уровней, достаточно знать номер периода, в котором находится данный элемент. Например, у азота семь электронов в атоме, и два энергетических уровня. Теперь распределим эти семь электронов по уровням. Получается на первом их 2, а на втором – оставшиеся 5.
Максимальное число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле: 2n2, где n – номер периода.
Если подставить значения первых трех периодов, то получится, что максимально на первом энергетическом уровне возможно только 2 электрона, на втором – 8, на третьем – 18.
Число электронов на внешнем энергетическом уровне для элементов главных подгрупп равно номеру группы.
Рассмотрим это на примере атома натрия.
Ядро атома натрия имеет заряд +11, т.е. и электронов в атоме тоже 11. Натрий находится в третьем периоде, значит, у него три энергетических уровня, которые мы будем изображать в виде скобки «)». Это записывают с помощью электронной формулы следующим образом: 11Na 2ē, 8ē, 1ē.
И так, на первом уровне 2 электрона (это максимально), на втором – 8 (больше быть не может), а на третий остается один электрон. Вот этот электрон и будет электроном внешнего энергетического уровня. Натрий – элемент главной подгруппы I группы, поэтому число электронов на внешнем уровне равно номеру группы, т.е. единице.
Двигаясь, электроны образуют своеобразный рисунок, так называемое электронное облако, которое можно ещё назвать орбиталью. Электронное облако, или орбиталь, – пространство вокруг ядра, где наиболее вероятно нахождение данного электрона.
На всех энергетических уровнях есть s-орбитали, они сферической формы, и она только одна, на втором уровне уже появляются p-орбитали, которые имеют форму гантели, их всего три. На каждой орбитали максимально может находится не более двух электронов, следовательно, на s-орбитали – их два, на р-орбитали – шесть.
Для того, чтобы записать электронную формулу атома, для обозначения уровня используют арабские цифры, орбитали соответственно буквами s и р, а число электронов данной орбитали – арабской цифрой сверху справа над буквой орбитали.
Например, азот будет иметь электронную формулу 1s22s22p3.
Если элементы имеют одинаковое число электронов на внешнем уровне, значит, у них будут схожие свойства. Вспомните, благородные газы – инертны, не вступают в химические реакции, ведь у них, кроме гелия, восемь электронов на внешнем уровне, который считается завершенным. Вот почему они все инертны.
videouroki.net
