Текущая версия на 12:39, 27 июня 2012

Гипермаркет знаний>>Химия>>Химия 8 класс>> Химия: Строение электронных оболочек атомов

Мы выяснили, что сердце атома — это его ядро. Вокруг него располагаются электроны. Они не могут быть неподвижны, так как немедленно упали бы на ядро.

В начале XX в. была принята планетарная модель строения атома, согласно которой вокруг очень малого по размерам положительного ядра движутся электроны, подобно планетам вокруг Солнца. Дальнейшие исследования показали, что строение атома значительно сложнее. Проблема строения атома остается актуальной и для современной науки.

Элементарные частицы, ядро атома, атом, молекула — все это объекты микромира, не наблюдаемого нами. В нем действуют иные законы, чем в макромире, объекты которого мы можем наблюдать или непосредственно, или с помощью приборов (микроскоп, телесной и т.д.). Поэтому, обсуждая далее строение электронных оболочек атомов, будем понимать, что мы создаем свое представление (модель), которое в значительной степени соответствует современным взглядам, хотя и не является абсолютно таким же, как у ученого-химика. Наша модель упрощена.

Электроны, двигаясь вокруг ядра атома, образуют в совокупности его злектронную оболочку. Число электронов в оболочке атома равно, как вы уже знаете, числу протонов в ядре атома и определяется порядковым или атомным номером элемента в таблице Д. И. Менделеева. Так, электронная оболочка атома водорода состоит из одного электрона, хлора — из семнадцати, золота - из семидесяти девяти. Как же движутся электроны? Хаотически, подобно мошкам вокруг горящей лампочки?

Или же в каком-то определенном порядке? Оказывается, именно в определенном порядке.

Электроны а 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 их труднее вырвать из электронной оболочки, а вот чем дальше они от ядер, тем легче их оторвать. Очевидно, что по мере удаления от ядра атома запас энергии электрона увеличивается.

Электроны, движущиеся вблизи ядра, как бы загораживают (экранируют) ядро от других электронов, которые притягиваются к ядру слабее и движутся на большем удалении от него. Так образуются здектронные слои в электронной оболочке атома. Каждый электронный слой состоит из электронов с близкими значениями энергии; поэтому электронные слои называют еще энергетическими уровнями. Мы далее так и будем говорить: Электрон находится на определенном энергетическом уровне.

Число энергетических уровней равно номеру периода в таблице Д. И. Менделеева, в котором находится химический элемент. Значит, электронная оболочка атомов первого периода содержит один энергетический уровень, второго период — два, третьего — три и т. д. Например, в атоме азота оно состоит из двух энергетических уровней, а в атоме магния - из трех:
 

В курсе химии 8 — 9 классов мы будем рассматривать елементи только первых трех периодов, поэтому с завершенным третьим энергетическим уровнем у атомов мы не встретимся.

Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома равно номеру группы для химических элементов главных подгрупп.
Теперь мы можем составить схемы строении электронных оболочек атомов, руководствуясь следующим планом:

а)    определим общее число электронов на оболочке по порядковому номеру элемента;
б)    определим число энергетических уровней в электронной оболочке по номеру периода;
в)    определим число электронов на каждом энергетическом уровне (на 1 -м — не больше двух; на 2-м — не более восьми, на
внешнем уровне число электронов равно номеру группы — для элементов главных подгрупп).

Ядро атома водорода имеет заряд (+1). то есть содержит только олив протон, соответственно только один алектров на единственном энергетическом уровне. Схематично это представлено ниже, записывается с помощью электронной формулы следующим образом:

Следующий элемент I периода гелий. Ядро атома гелия имеет заряд (+2). V него ва энергетическом уровне имеются уже два электрона:
 
На первом энергетическом уровне могут поместиться только два электрона и никак ве больше — он полностью завершен. Потому-то I период системы Менделеева и состоит из двух элементов.

У атома лития, элемента II периода, появляется еще один энергетический уровень, на который отправится третий электрон:

У атома бериллия на второй уровень попадает, еще одни электрон:

Атом бора на внешнем уровне имеет три электрона, а атом углерода — четыре электрона; атом фтора — семь электронов, атом неона — восемь электронов.

Второй уровень может вместить только восемь электронов, в поэтому ов завершен у неона.

У атома натрия, элемента III периода, появляется третий энергетический уровень (обратите внимание — атом элемента III периода содержит три энергетических уровни)), и на нем находится один электрон.

Будем внимательными: натрий — элемент 1 группы, на внешнем энергетическом уровне у него один электрон.

Очевидно, нетрудно будет записать строение энергетических уровней для атома серы, элемента VI группы III периода.

Атомы элементов IV периода конечно же имеют четвертый уровеннь.

Начнем с аналогии. Подобно тому как быстро движущаяся игла швейной машинки, пронзая ткань, вышивает на ней узор, так и неизмеримо быстрее движущийся в пространстве вокруг атомного ядра электрон вышивает, только не плоский, а объемный рисунок электронного облика — орбитали. Таи как скорость движения электрона в сотни тысяч раз больше скорости движения швейной иглы, то говорят о вероятности нахождения электрона в том или миом месте пространства. Допустим, что вам удалось, как на спортивном фотофинише, установить положение электрона в каком-то месте около ядра и отметить это положение точкой. Если такой фотофиниш сделать сотни, тысячи ряд, то получится модель электронного облака.

В зависимости от энергии электронные облака, или орбитали. отличаются размерами. Понятно, что чем меньше запас энергии электрона, тем сильнее притягивается он к ядру и тем меньше по размерам его орбиталь.

Пространство вокруг ядра атома, где наиболее вероятно нахождение данного электрона, называется орбиталью этого электрона или электронным облаком.

Мы можем изобразить строение атомов более полными электронными формулами.
Запишем электронные формулы атомов I и II периодов:
 

Если элементы имеют одинаково устроевные внешние энергетические уровни, то свойстве этих элементов подобны. Ска жем. аргон н неон содержат на ввешвем уровне по восемт электронов, н потому овн инертны, то есть почти не вступаю) в химические реакции. В свободном виде аргон н неон — газы, которые имеют одноитомные молекулы.

Атомы литии, 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.

Сделаем обобщение; одинаковое строение внешних энергетических уровней периодически повторяется, поэтому периодически повторяют и свойства химических элементов. Эта закономерность отражева в названии Периоды ческой смеявв химических элементов Д. И. Менделеева.
 
Орбитали могут иметь разную форму. Так, каждый новый энергетический уровень в атоме начиняется с а орбитали, которая имеет сферическую форму. На каждой орбитали может находиться только два электрона. Таких орбиталей три. Любую орбиталь занимают не более двух электронов. Следовательно, на орбитали их может быть только два, а на трех сорбита тех — шестьэлектронов.

1. Электроны в атомах химических элементов располагаются на энергетическнх уровнях. 2. На первом энергетическом уровне могут находиться только два электрона, ва втором — восемь. Такие уровни называются завершенными. 3. Число уровней равно номеру периода, в котором находится химический элемент. 4. Число электронов на внешнем уровне атома химического элемента равно номеру eгo группы (для элементов главных подгрупп). 5. Свойства химических элементов периодически повторяются, так как периодически повторяется строение внешних энергетических уровней у их атомов.
 
Изобразите схемы строения атомов следующих химических элементов: а) алюминия; б) фосфора; в) кислорода.
Сравните строение атомов: а) азота и фосфора; б) фосфора и серы.

В следующих предложениях вставьте пропущенные слова: Атом кремния содержит в ядре ... протонов и ... нейтронов- Число электронов, находящихся вокруг ядра, как и число протонов, равно ... элемента. Число энергетических уровней определяется номером ... и равно .... Число внешних электронов определяется номером ... В равно...».

Почему в нервом периоде системы Д. И. Менделеева содержится только два элемента, а во втором — только восемь?

Приведите примеры периодически повторяющихся явлений, с которыми вы познакомились при изучении других учебных предметов.
Попробуйте дать собственное толкование следующим строкам из стихотворения В. Брюсова «Мир электрона» :

Быть может, эти электроны —

Миры, где пять материков.

Искусства, званья, воины, троны

И тпамять сорока веков.
Еще, быть может, каждый атом —

Вселенная, где сто планет;

Там все, что здесь, в объеме сжатом,

Но также то, чего здесь нет.

О каком поэтическом даре говорят приведенные выше строчки, если учесть, что стихотворение было написано в 1922 г.?

_{задания для 8 класса, вспомогательный материал для школьников, аудио для уроков химии}

Содержание урока
 конспект урока                       
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.