Рівняння хімічної реакції
2. Однакова чи різна кількість енергетичних рівнів в атомах елементів із про- тонними числами 7 і 15?
Розгляньте модель електронної оболонки атома Натрію (мал. 26) та з’ясуйте:
а) який енергетичний рівень містить найбільше електронів;
б) скільки електронів міститься на внутрішньому, а скільки — на зовніш- ньому енергетичному рівнях елект ронної оболонки його атома.
На підставі одержаних результатів зробіть висновок, однакову чи різну кіль- кість енергетичних рівнів мають елементи одного періоду.
Що ближче до ядра розміщений енергетичний рівень, то меншим за- пасом енергії наділені його електрони. Тобто електрони другого рівня характеризуються меншим запасом енергії, ніж третього. Запас енергії електрона із четвертого енергетичного рівня більший, ніж в електрона, що перебуває на третьому рівні.
Отримавши додатковий запас енергії, електрони здатні перейти на вищий рівень. Про такі електрони говорять, що вони набули збудженого стану. Рухаючись у межах свого стійкого енергетичного рівня, електрон не виділяє й не поглинає енергії.
Відтепер ви знаєте, як були одержані відповіді на питання: чому не існує траєкторії руху електрона; чому електрон не падає на ядро, а атом є стійкою найменшою хімічно неподільною частинкою речовини? Вони й покладені в основу сучасної теорії будови атома.
1 2
енергетичні рівні
електрони
3
Схематична модель атома Натрію питання:
Попрацюйте групами
Електрон має двоїсту природу — мікрочастинки і хвилі. Тому його рух в атомі не підлягає закономірностям руху звичайних тіл.
Орбіталь — це об’єм атомного простору, в якому ймовірність перебуван- ня електрона становить 90 і більше відсотків. На одній орбіталі може пе- ребувати не більше двох електронів.
Наочним зображенням атомних орбіталей є електронні хмари. За фор- мою електронних хмар розрізняють s-, p-, d-, f-орбіталі; s-орбіталь має сферичну форму, p-орбіталь — гантелеподібну.
Електрони з однаковим чи приблизно однаковим запасом енергії утво- рюють один енергетичний рівень, або електронний шар. Їх кількість в електронній оболонці атома дорівнює номеру періоду, в якому розміще- но елемент.
Назва орбіталі визначає назву електрона. Розрізняють s-електрони, p-електрони, d-електрони та f-електрони.
Найвіддаленіший від ядра енергетичний рівень називається зовнішнім, його електрони наділені найбільшим запасом енергії.Стисло про основне Стисло про основне
У чому виявилась недосконалість планетарної моделі атома порівняно із сучас- ною квантово-механічною?
Поясніть, якими є сучасні погляди на стан електрона в атомі.
Дайте визначення:
а) атомної орбіталі; б) електронної хмари; в) енергетичного рівня.
Яку форму електронної хмари мають s- і р-електрони?
Однаковим чи різним запасом енергії наділені електрони:
а) одного енергетичного рівня; б) різних енергетичних рівнів?
Що означає збуджений стан атома? Як його досягають?
Розташуйте елементи за збільшенням кількості енергетичних рівнів в електронній оболонці атома.
А Літій Б Калій В Гелій Г Магній
Установіть відповідність між хімічними елементами та кількістю енергетичних рівнів в електронних оболонках їх атомів.
Елемент Кількість енергетичних рівнів
1 Ферум А 1
2 Алюміній Б 2
3 Карбон В 3
4 Гідроген Г 4
Д 5
Як ви розумієте вислів: «Електрон так само невичерпний, як і атом»?
Знаємо, розуміємо Знаємо, розуміємо
Застосовуємо
Застосовуємо
Продовжимо вивчати будову електрон- ної оболонки атома й зосередимося на будові енергетичних підрівнів.
Як ви з’ясували в попередньому параграфі, на одному енергетичному рівні можуть перебу- вати електрони з різними формами атомних ор- біталей. Щоб розрізняти їх, уведено поділ енер- гетичних рівнів на підрівні.
За формою атомних орбіталей електрони одного рівня поділяються на підрівні.
Розподіл електронів одного рівня на підрівні. На першому енерге- тичному рівні можуть перебувати від одного до двох електронів зі сфе- ричною формою орбіталі. Це s-електрони, і вони утворюють s-підрівень.
Отже, на першому енергетичному рівні є один підрівень, утворений s-електронами.
На другому енергетичному рівні, крім s-електронів, можуть бути елек- трони з гантелеподібною формою орбіталей, тобто p-електрони. Відповід- но до цього другий рівень включає 2 підрівні — s-підрівень (максимально 2 електрони) та р-підрівень (максимально 6 електронів).
Третій енергетичний рівень складається з трьох підрівнів. Про s- і p-підрівні ви вже дізналися. Третій має назву d-підрівень. Максимальна кількість d-електронів на цьому підрівні — 10.
Четвертий підрівень називається f-підрівнем, з’являється він на чет- вертому енергетичному рівні та вміщує максимально 14 електронів.
Назви підрівнів повторюють назви орбіталей. Це не випадково, оскільки поділ на підрівні здійснено за формою атомних орбіталей електронів, що утворюють електронну оболонку атома.
Застосуйте набуті знання для заповнення в зошиті таблиці.
Умовне позначення підрівнів Максимально можлива кількість електронів на підрівні
шиті таблиці
Попрацюйте групами
§ 12.
Вивчення параграфа допоможе вам:
д
зрозуміти поняття
«енергетичний підрівень»,
«радіус атома»;
зрозуміти, яка макси- мальна кількість електро- нів може бути на одному енергетичному підрівні та енергетичному рівні.
Для елементів перших чотирьох енергетичних рівнів узагальнені ві- домості про будову електронної оболонки атомів внесено в таблицю 9.
Таблиця 9 Розподіл електронів на перших чотирьох енергетичних рівнях Умовні позначення
енергетичних рівнів 1 2 3 4
Можливі підрівні
в межах рівня s s, p s, p, d s, p, d, f Максимальна
кількість електронів на енергетичному рівні
2 (2s)
8 (2s + 6p)
18 (2s + 6p + 10d)
32
(2s + 6p + 10d + 14f)
Максимальна кількість електронів на одному енергетичному рівні чітко визначена. На першому енергетичному рівні може бути не біль- ше двох електронів, на другому — не більше восьми, на третьому — не більше вісімнадцяти, на четвертому — не більше тридцяти двох.
ПОНЯТТЯ ПРО РАДІУС АТОМА. Унаслідок того, що електрон одно- часно виявляє властивості і мікрочастинки, і хвилі, атом не має чітких меж. Тому виміряти абсолютні розміри атомів неможливо. А оскільки су- часна теорія будови атома трактує його форму у вигляді кулі, то радіуси атомів (R) різних хімічних елементів розраховано теоретично.
Радіусом атома називається відстань від центра ядра до сферичної поверхні електронної оболонки, ймовірність перебування на якій електронів зовнішнього рівня є найбільшою.
Що більша кількість енергетичних рівнів в електронній оболонці, то більший радіус атома (схема 8).
Як вам відомо, кількість енергетичних рівнів в електронній оболон- ці атома збігається з номером періоду періодичної системи, у якому еле- мент розташований. Відтак в атома Натрію три енергетичні рівні, в атома Літію — два. Отже, атом Натрію має більший радіус. За розрахунка- ми, Rа (Li) = 0,159 нм, Rа (Na) = 0,189 нм. Ще більший радіус в атома Рубідію — 0,225 нм.
Na
1 2 3
Li
1 2
Ra Ra
Радіуси атомів Літію та Натрію
У межах однієї підгрупи зі збільшенням заряду ядра радіуси атомів збільшуються. Що більшою є кількість енергетичних рівнів, то більший радіус атома.
У межах одного періоду кількість енергетичних рівнів в електронних оболонках атомів однакова, проте радіуси — різні. Обчислення показа- ли, що зі збільшенням заряду ядра, незважаючи на збільшення кількос- ті електронів, радіуси атомів загалом зменшуються. Для порівняння:
Rа (Li) = 0,159 нм, Rа (F) = 0,040 нм. Найбільше зменшення відбувається в малих періодах (схема 9).
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba Ti Pb Bi Po At Rn
Зменшення радіусів
Збільшення радіусів
I II III IV V VI VII VIII
Зміна радіусів атомів
Зменшення радіуса атомів у межах одного періоду пояснюється зрос- танням притягування зовнішніх електронів до ядра. У Літію вона менша, бо зовнішній електрон один, у Флуору — більша, бо на зовнішньому енер- гетичному рівні в нього 7 електронів.
В електронній оболонці атома розрізняють енергетичні рівні та енерге- тичні підрівні.
Через відмінність форм атомних орбіталей рівні поділяються на підрівні.Розрізняють 4 види підрівнів: s-, p-, d-, f-підрівні.
Стисло про основне
Стисло про основне
Максимальна кількість електронів на: s-підрівні — 2, р-підрівні — 6, d-підрівні — 10, f-підрівні — 14.
Радіус атома, як і його відносна атомна маса, є однією з кількісних ха- рактеристик атома, зміни якої у межах одного періоду й однієї підгрупи мають певні закономірності.У 1919 р. створено Міжнародний союз фундаментальної та прикладної хімії (IUPAС). Членами цієї організації є понад 40 держав світу, в тому числі Україна (з 1992 р.).
Зараз штаб-квартира IUPAС розміщена в Цюриху (Швейцарія).
Мета IUPAС — сприяти розвитку хімії як науки, розви- вати стандарти найменувань хімічних елементів та сполук.
Останні версії періодичної системи хімічних елементів
ця організація затверджувала в 2005 та 2007 р. Відтоді «постійну прописку» в пе- ріодичній системі одержали 111 хімічних елементів, останній — Рентгеній (111Rg).
У ХХІ ст. вченими синтезовано ще 6 нових хімічних елементів з порядкови- ми номерами 113–118. Як тільки будуть достатньо вивчені та описані їхні власти- вості, IUPAC прийме рекомендації щодо їхніх назв. А поки що вони складаються з назв трьох цифр порядкового номера елемента, наприклад, 113Унунтрій Uut (ун-ун-трій — один-один-три) чи 118Унуноктій (Uuo) (ун-ун-октій — один-один- вісім).
Залишилося відкрити 112 хімічний елемент, і 7 період буде завершений.
Чому дорівнює максимальна кількість енергетичних рівнів? Як визначити, скільки енергетичних рівнів має електронна оболонка конкретного атома?
Назвіть енергетичні підрівні з такою максимальною кількістю електронів на них:
а) 2e; б) 14e; в) 6e; г) 10e.
Яка максимальна кількість електронів може перебувати на s-, p-, d-, f-підрівнях?
Чи може бути на s-підрівні: а) 1 електрон; б) 2 електрони; в) 6 електронів?
Відповідь обґрунтуйте.
Назвіть підрівні третього енергетичного рівня.
Знайдіть і виправте помилки, якщо вони є, у поданих твердженнях.
Твердження 1. Кількість енергетичних рівнів визначається номером групи.
Твердження 2. Кількість електронів в атомі дорівнює його відносній атомній масі.
Знайдіть і виправте помилки, якщо вони є, у поданих твердженнях.
Твердження 1. Спільним у будові електронних оболонок атомів з порядковими номерами 11 і 18 є наявність трьох енергетичних рівнів.
Твердження 2. Радіус атома зі збільшенням заряду ядра атомів у періоді змен- шується, а в підгрупі — зростає.
Як і чому змінюється радіус атомів хімічних елементів одного періоду?
Як і чому змінюється радіус атомів хімічних елементів в межах головної підгрупи?
Сторінка е рудита Сторінка е рудита
Знаємо, розуміємо
Знаємо, розуміємо
Д. І. Менделєєв установив періодичну за- лежність властивостей елементів і їхніх сполук від величини атомної маси. Фізики підтвердили наявність цієї залежності й пов’язали її із за- рядом ядер атомів. Після цього їм залишалося встановити, чому за постійного збільшення за- рядів ядер атомів властивості елементів та утво- рених ними сполук періодично повторюють- ся. Тобто необхідно було встановити причину періо дичності.
Для того щоб зрозуміти взаємозв’язок будо- ви електронної оболонки атома й періодичної повторюваності властивостей речовин, з’ясуємо послідовність заповнення електронами енерге- тичних рівнів та підрівнів перших 20 хімічних елементів періодичної системи.
ЗАПОВНЕННЯ ЕЛЕКТРОНАМИ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РІВНІВ ТА ПІДРІВНІВ. За сучасною теорією будови атома, розподіл електронів елек- тронних оболонок перших 20 хімічних елементів періодичної системи підлягає таким правилам.
1. Спочатку електронами заповнюється перший енергетичний рівень, потім