Строение электронных оболочек атома

Тема: Строение электронных оболочек атома

Прежде, чем мы узнаем, что такое электронная оболочка атома, давайте 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.

Электроны, двигаясь вокруг ядра, в совокупности образуют электронную оболочку атома. Сколько электронов в атоме, столько их и образует электронную оболочку. Вы помните, что число электронов в атоме равно числу протонов в ядре и соответствует порядковому номеру элемента.

Запомните, что электроны двигаются в определенном 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.

Не смотря на это, в атоме находятся электроны, которые имеют близкие значения энергии. Эти электроны образуют электронные слои или еще их называют 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 у нас получится, что максимально на первом энергетическом уровне возможно только 2 электрона, на втором – 8, на третьем – 18.

Нужно запомнить, что число электронов на внешнем энергетическом уровне для элементов главных подгрупп равно номеру группы.

Попробуем разобраться со всем этим 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. Итак, мы видим, 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 Iгруппы, поэтому число электронов на внешнем уровне равно номеру группы, т.е. единице.

Двигаясь, электроны образуют своеобразный рисунок, так называемое электронное облако, которое можно еще назвать орбиталью. Запомните, что 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 sи р, а число электронов данной орбитали – арабской цифрой сверху справа над буквой орбитали.

Например, азот будет иметь электронную формулу 1s²2s²2p³.

Надо понимать, что 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.

Обобщение и систематизация знаний:

1. §9, упр. 3, 5.
2. Как электроны движутся в атомах? Каков смысл понятия «электронное облако»?
3. В чем физический смысл номера периода?
4. Какое максимальное число электронов может находиться на внешнем электронном слое атома

Закрепление и первичный контроль:

1. Укажите, какие элементы имеют следующее распределение электронов по электронным слоям:

2ē, 3ē; 2ē, 6ē; 2ē, 8ē, 8ē.

1. Сколько электронов на внешнем слое атомов элементов, атомные номера которых 4, 15, 18? У кого из этих элементов электронный слой завершен?
2. Изобразите электронные схемы атомов: а) лития; б) натрия; в) алюминия; г) кремния. В чем различие в строении атомов данных элементов?
3. Атом химического элемента имеет три электронных слоя и во внешнем слое пять электронов. Какой это элемент? Изобразите распределение электронов по электронным слоям у этого атома.

Ответ: т.к. у атома три электронных слоя, значит, он находится в третьем периоде, т.к. пять электронов на внешнем уровне, значит, он находится в пятой группе. Находим его по Периодической таблице – это фосфор (Р). Распределение электронов по слоям: 2ē, 8ē, 5ē.

1. Элемент №19 имеет следующее строение: заряд ядра ___; общее число электронов ___; число электронных слоев _____; электроны распределены по электронным слоям так ____________________.

Ответы: +19; 19; 4; 2ē, 8ē, 8ē, 1ē.

Рефлексия и подведение итогов:

- Какой ваш уровень знаний изученного?

а) высокий; б) средний; в) низкий. Почему?