Таблица Периодической системы химических элементов графически отображает Периодический закон. Каждое число в ней характеризует какую-либо особенность в строении атомов:
а) Порядковый (атомный) номер химического элемента указывает на заряд его атомного ядра, то есть на число протонов, содержащихся в нем, а так как атом электронейтрален, то и на число электронов, находящихся вокруг атомного ядра;
б) Номер периода соответствует числу энергетических уровней (электронных слоев) в атомах элементов данного периода;
в) Номер группы соответствует числу электронов на внешнем уровне для элементов главных подгрупп и максимальному числу валентных электронов для побочных подгрупп.
В свете строения атома можно объяснить причины изменения свойств химических элементов и образованных ими веществ. В периоде с увеличением зарядов атомных ядер элементов (слева направо) металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. В группах (главная подгруппа) с увеличением зарядов атомных ядер элементов (сверху вниз) металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают.
Природа каждого химического элемента, то есть определенные, присущие только ему свойства атомов, простых веществ, соединений, зависит прежде всего от заряда ядра его атомов. Заряд обусловливает и строение электронной оболочки атома. Но величины зарядов ядер атомов химических элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева изменяются монотонно, поэтому прямой причиной периодического изменения свойств элементов это явление быть не может. Оказывается, причина периодичности – изменение строения внешних электронных слоев атома.
Таким образом, из вышесказанного можно сделать вывод: свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от строения внешних электронных слоев атомов.
В дальнейшем было установлено, что не только порядковый номер элемента имеет глубокий физический смысл, но и другие понятия, ранее рассмотренные ранее также постепенно приобретали физический смысл. Например, номер группы, указывая на высшую валентность элемента, выявляет тем самым максимальное число электронов атома того или иного элемента, которое может участвовать в образовании химической связи.
Номер периода, в свою очередь, оказался связанным с числом энергетических уровней, имеющихся в электронной оболочке атома элемента данного периода.
Таким образом, например, „координаты" олова Sn (порядковый номер 50, 5 период, главная подгруппа IV группы), означают, что электронов в атоме олова 50, распределены они на 5 энергетических уровнях, валентными являются лишь 4 электрона.
Физический смысл нахождения элементов в подгруппах различных категорий чрезвычайно важен. Оказывается, что у элементов, расположенных в подгруппах I категории, очередной (последний) электрон располагается на s-подуровне внешнего уровня. Эти элементы относят к электронному семейству. У атомов элементов, расположенных в подгруппах II категории, очередной электрон располагается на р-подуровне внешнего уровня. Это, элементы электронного семейства „р". Так, очередной 50-й электрон у атомов олова располагается на р-подуровне внешнего, т. е. 5-го энергетического уровня.
У атомов элементов подгрупп III категории очередной электрон располагается на d-подуровне, но уже пред внешнего уровня, это элементы электронного семейства «d». У атомов лантаноидов и актиноидов очередной электрон располагается на f-подуровне, пред пред внешнего уровня. Это элементы электронного семейства «f».
Алгоритм характеристики химического элемента на основе его положения в ПСХЭ Д.И. Менделеева.
1.Определите положение элемента в ПСХЭ Д.И. Менделеева: период, группа, подгруппа. Найдите относительную атомную массу.
2.Охарактеризуйте строение атома химического элемента: порядковый номер, заряд ядра атома, число протонов и нейтронов в ядре атома, электронов в атоме. Найдите число энергетических уровней в атоме.
3.Определите схему строения атома химического элемента и его электронную формулу.
4.Найдите число электронов на внешнем энергетическом уровне. Определить принадлежность элемента к металлам или неметаллам.
5.Сравнить химический элемент с рядом стоящими элементами по периоду или группе (подгруппе).
Вопросы для самоконтроля
1. В каком году был открыт ПЗ?
2. Какова современная формулировка закона?
3. Какой физический смысл имеет порядковый номер элемента?
4. Какой физический смысл имеет номер группы, периода?
5. Охарактеризуйте элементы кальций и барий по положению их в П.С.
6. Чем отличается строение атомов больших и малых периодов?
7. Что собой представляют изотопы, приведите примеры?
8. Охарактеризуйте значение периодического закона Д.И.Менделеева.
ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 6
Дисциплина: Химия.
Тема: Электронные конфигурации атомов химических элементов
Цель занятия: углубить знания о строении атома, закрепить умения составления электронных конфигураций атомов химических элементов.
Планируемые результаты
Предметные: знать принципы распределения электронов по энергетическим уровнями подуровням, владеть основными закономерностями составления электронных конфигураций. Уверенно использовать терминологию и символику.
Метапредметные: уметь изучать объекты с различных сторон, используя различные методы познания.
Личностные: уметь использовать достижения современной химической науки и химических технологий.
Норма времени: 2 часа
Вид занятия: лекция.
План занятия:
1. Понятие об орбиталях. s -, р - и d -орбитали.
2. Электронные конфигурации атомов химических элементов
Оснащение: периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, учебник.
Литература:
1. Химия 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил..
2. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5 - изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 272с., с цв. ил.