Заряд ядра определяется числом протонов, и, поскольку атом в целом электронейтрален, очевидно, что число протонов в его ядре равно числу электронов.
Увеличение атомного номера элемента связано с возрастанием числа протонов в ядре, т. е. с увеличением положительного заряда ядра.
Таким образом, можно заключить, что заряд ядра является главной характеристикой элемента, определяя его положение в периодической системе, а следовательно, все свойства этого элемента и его соединений.
Поэтому современная формулировка периодического закона звучит так:
Свойства атомов химических элементов, а также состав и свойства образуемых ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов атомных ядер.
Периодический закон дал импульс к изучению внутреннего строения веществ, в том числе и строения атома. В свою очередь, теория строения атома способствовала пониманию сущности периодического закона и периодической системы химических элементов, наполнила их современным содержанием и определила пути дальнейшего развития.
1 Электроны, двигаясь вокруг ядра атома, образуют в совокупности его электронную оболочку. Число электронов в оболочке атома равно, как вы уже знаете, числу протонов в ядре атома и определяется порядковым номером элемента в таблице Д.И.Менделеева. Так, электронная оболочка атома водорода состоит из одного электрона, хлор – из 17, золото – из 79. Электроны движутся в определённом порядке.
2. 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 их труднее вырвать из электронной оболочки, а вот чем дальше они от ядер, тем легче их оторвать. Значит, что по мере удаления от ядра атома запас энергии электрона увеличивается.
3.Электроны, движущиеся вблизи ядра, как бы загораживают ядро от других электронов, которые притягиваются к ядру слабее и движутся на большем удалении от него, так образуются электронные слои в электронной оболочке атома. Каждый электронный слой состоит из электронов с близкими значениями энергии; поэтому электронные слои называют ещё энергетическими уровнями.
Число заполняемых электронами энергетических уровней в атоме равно номеру периода в таблице Д.И.Менделеева, в котором находится химический элемент. Значит, электронная оболочка атомов 1-ого периода содержит один энергетический уровень, 2-ого периода – два, 3-ого – три и т.д.
Например, в атоме азота она состоит из двух энергетических уровней, а в атоме магния – из трёх.
Максимум на 1уровне может быть - 2ē (1s2)
Максимум на 2уровне может быть – 8ē (2s2р6)
Максимум на 3уровне может быть - 18ē (3s2р6d10)
Максимум на 4 уровне может быть - 32ē (4s2p6d10f14)
Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома для химических элементов главных подгрупп равно номеру группы.
План строения электронных оболочек атомов:
Определим общее число электронов на оболочке по порядковому номеру элемента;
Определим число энергетических уровней в электронной оболочке по номеру периода;
Определим число электронов на каждом энергетическом уровне.
Ядро атома водорода имеет заряд +1, т.е. содержит только 1электрон на единственном энергетическом уровне: 1Н 1ē
Следующий элемент 1-ого периода гелий. Ядро атома гелия имеет заряд +2. У него на энергетическом уровне имеются уже 2электрона: 2Не 2ē
На первом энергетическом уровне могут поместиться только 2электрона и не больше – он полностью завершен. Потому-то 1-ый период таблицы Д.И.Менделеева и состоит из 2-ух элементов.
У атома лития, элемента 2-ого периода, появляется ещё один энергетический уровень, на который и «отправляется» тритий электрон:
3Li 2ē,1ē.
У атома бериллия на 2 уровень «попадает» ещё 1электрон: 4 Ве 2ē, 2ē.
Атом бора на внешнем уровне имеет 3электрона, а атом углерода – 4электрона, атом фтора – семь электронов, атом неона – 8элетронов:
10Nе 2ē, 8ē.
Второй уровень может вместить только 8электронов, и поэтому он завершен у неона.
У атома натрия, элемента 3-го периода, появляется третий энергетический уровень, и на нём находится 1электрон: 11Nа 2ē,8ē,1ē.
16S 2ē,8ē,6ē
Завершается 3период аргоном: 18Ar 2ē,8ē,8ē.
3. Пространство вокруг ядра атома, где наиболее вероятно нахождение данного электрона, называют орбиталью этого электрона или электронным облаком.
Орбитали могут иметь разную форму. Так, каждый новый энергетический уровень в атоме начинается с с s-орбитали, которая имеет сферическую форму. На втором и последующих уровнях после одной s-орбитали появляются р-орбитали гантелеобразной формы. Таких орбиталей три. Следовательно, на s-орбитали их может быть только 2, а на р-орбиталях - 6 электронов.
4. Электронные формулы 1-ого и 2-ого периодов:
Н – 1s1;
He – 1s2;
Li – 1s22s1;
Be – 1s22s2;
B – 1s22s22p1;
C - 1s22s22p2;
N - 1s22s22p3;
O - 1s22s22p4;
F - 1s22s22p5;
Ne - 1s22s22p6.
Задания на дом.
1. Кому принадлежит теория ядерной модели атома? Какое она имеет название?
2. Каково строения атома? (кто-нибудь из учащихся рисует модель простейшего атома водорода из электрона, протона, нейтрона).
Что является главной характеристикой данного химического элемента?
3. Определите число электронов в атомах химических элементов магния и алюминия.
4. Определите число протонов в атомах химических элементов фосфора и хлора.
5. Как образуется отрицательный ион?
6. Найдите ряд, в котором правильно указано количество электронов в нейтральных атомах химических элементов Ве, В, С:
а) 3,4,5;
б) 4,5,6;
в) 9,10,12.
7. Найдите ряд, в котором верно указаны число протонов в атомах химических элементов Аl, Si, P и заряды ядра:
а) 27, 28, 31;
б) +13, +14, +15;
в) 13, 14,15.
8. Изобразите строения электронной оболочки атомов:
а) алюминия; б) фосфора; в) кислорода.
9. Сравните строения электронной оболочки атомов: а) азота и фосфора; б) фосфора и серы.