Основна структура на атомот. Периодичен закон и теорија на атомска структура

Лекцијата е посветена на формирање на идеи за сложената структура на атомот. Се разгледува состојбата на електроните во атомот, се воведуваат концептите на „атомска орбитала и електронски облак“ и се воведуваат формите на орбиталите (s--, p-, d-орбитали). Аспекти како што се максималниот број на електрони на енергетските нивоа и поднивоа, распределбата на електроните низ енергетските нивоа и поднивоа во атомите на елементите од првите четири периоди и валентните електрони на s-, p- и d-елементите се исто така сметано. Даден е графички дијаграм на структурата на електронските слоеви на атомите (електронска графичка формула).

Тема: Структура на атомот. Периодичен законДИ. Менделеев

Лекција: Атомска структура

Преведено од грчки, зборот „ атом"значи „неделив“. Сепак, откриени се појави кои ја покажуваат можноста за нејзина поделба. Ова е емисија х-зраци, емисија на катодни зраци, феномен на фотоелектричен ефект, феномен на радиоактивност. Електроните, протоните и неутроните се честички кои го сочинуваат атомот. Тие се повикани субатомски честички.

Табела 1

Покрај протоните, јадрата на повеќето атоми вклучуваат неутрони, кои не носат никакво полнење. Како што може да се види од табелата. 1, масата на неутронот практично не се разликува од масата на протонот. Протоните и неутроните го сочинуваат јадрото на атомот и се нарекуваат нуклеони (јадро - јадро). Нивните полнежи и маси во единици за атомска маса (аму) се прикажани во Табела 1. При пресметување на масата на атомот, масата на електронот може да се занемари.

Атомска маса ( масовен број)еднаков на збирот на масите на протоните и неутроните што го сочинуваат неговото јадро. Масовниот број е означен со буквата А. Од името на оваа количина е јасно дека е тесно поврзана со атомската маса на елементот, заокружена до најблискиот цел број. A = Z + N

Еве А- масен број на атомот (збир на протони и неутрони), З- нуклеарен полнеж (број на протони во јадрото), Н- број на неутрони во јадрото. Според доктрината за изотопи, концептот на „хемиски елемент“ може да се дефинира на следниов начин:

Хемиски елемент е збир на атоми со ист нуклеарен полнеж.

Некои елементи постојат во форма на неколку изотопи. „Изотопи“ значи „зафаќање на истото место“. Изотопите имаат ист број на протони, но се разликуваат по маса, односно во бројот на неутрони во јадрото (број N). Бидејќи неутроните практично немаат никакво влијание врз Хемиски својстваелементи, сите изотопи на ист елемент хемиски не се разликуваат.

Изотопите се сорти на атоми од истите хемиски елементсо ист нуклеарен полнеж (односно ист број на протони), но со различни броевинеутрони во јадрото.

Изотопите се разликуваат едни од други само по маса број. Ова е означено или со надпис во десниот агол или со линија: 12 C или С-12 . Ако некој елемент содржи неколку природни изотопи, тогаш во периодниот систем D.I. Наведена е просечната атомска маса на Менделеев, земајќи го предвид нејзиното изобилство. На пример, хлорот содржи 2 природни изотопи 35 Cl и 37 Cl, чија содржина е 75% и 25%, соодветно. Така, атомската маса на хлор ќе биде еднаква на:

Ар(Cl)=0,75 . 35+0,25 . 37=35,5

За тешки вештачки синтетизирани атоми, една вредност на атомска маса е дадена во квадратни загради. Ова е атомската маса на најстабилниот изотоп на даден елемент.

Основни модели на атомска структура

Историски, првиот беше Томсоновиот модел на атомот во 1897 година.

Ориз. 1. Модел на структурата на атомот од Џ. Томсон

Англискиот физичар Џеј Џеј Томсон сугерираше дека атомите се состојат од позитивно наелектризирана сфера во која се вградени електрони (сл. 1). Овој модел фигуративно се нарекува „пудинг од слива“, пунџа со суво грозје (каде што „суво грозје“ се електрони) или „лубеница“ со „семиња“ - електрони. Сепак, овој модел беше напуштен бидејќи беа добиени експериментални податоци кои му противречат.

Ориз. 2. Модел на структурата на атомот од Е. Радерфорд

Во 1910 г англиски физичарЕрнст Радерфорд и неговите ученици Гајгер и Марсден спроведоа експеримент кој даде впечатливи резултати, необјасниви од гледна точка на моделот на Томсон. Ернст Радерфорд експериментално докажал дека во центарот на атомот има позитивно наелектризирано јадро (сл. 2), околу кое, како и планетите околу Сонцето, се вртат електроните. Атомот како целина е електрично неутрален, а електроните се држат во атомот поради силите на електростатско привлекување (Куломови сили). Овој модел имаше многу противречности и што е најважно, не објасни зошто електроните не паѓаат на јадрото, како и можноста за апсорпција и емисија на енергија од него.

Данскиот физичар Н. Бор во 1913 година, користејќи го Радерфордовиот модел на атомот како основа, предложи модел на атомот во кој електронските честички ротираат околу јадрото на атомот на приближно ист начин како што планетите се вртат околу Сонцето.

Ориз. 3. Планетарен модел на N. Bohr

Бор сугерираше дека електроните во атомот можат стабилно да постојат само во орбитите отстранети од јадрото на строго одредени растојанија. Тој ги нарече овие орбити стационарни. Надвор од стационарни орбити, електрон не може да постои. Зошто беше тоа така, Бор не можеше да објасни во тоа време. Но, тој покажа дека таквиот модел (сл. 3) овозможува да се објаснат многу експериментални факти.

Во моментов, се користи за да се опише структурата на атомот квантна механика.Ова е наука, чиј главен аспект е дека електронот има својства на честичка и бран во исто време, т.е. двојност бран-честичка. Според квантната механика, Регионот на просторот во кој е најголема веројатноста да се најде електрон се нарекуваорбитален. Колку е подалеку еден електрон од јадрото, толку е помала неговата енергија на интеракција со јадрото. Се формираат електрони со слични енергии ниво на енергија. Број на нивоа на енергијаеднакви број на период, во која се наоѓа овој елемент во табелата D.I. Менделеев. Постои разни формиатомски орбитали. (сл. 4). Орбиталата d и f орбиталата имаат посложена форма.

Ориз. 4. Форми на атомски орбитали

Во електронската обвивка на кој било атом има точно онолку електрони колку што има протони во неговото јадро, така што атомот како целина е електрично неутрален. Електроните во атомот се поставени така што нивната енергија е минимална. Колку електронот е подалеку од јадрото, толку повеќе орбитали има и нивната форма е посложена. Секое ниво и подниво може да собере само одреден број електрони. Поднивоата, пак, се состојат од еднаква енергија орбитали.

На првото енергетско ниво, најблиску до јадрото, може да постои една сферична орбитала ( 1 с). На второто енергетско ниво има сферична орбитала, голема по големина и три p-орбитали: 2 с2 ppp. На трето ниво: 3 с3 ppp3 ддддд.

Покрај движењето околу јадрото, електроните имаат и движење, што може да се смета како нивно движење околу сопствената оска. Оваа ротација се нарекува спин (во лентата од англиски „вретено“). Една орбитала може да содржи само два електрони со спротивни (антипаралелни) спинови.

Максимумброј на електрони по ниво на енергијаопределена со формулата Н=2 n 2.

Каде што n е главниот квантен број (број на ниво на енергија). Видете ја табелата. 2

Табела 2

Во зависност од тоа во која орбитала се наоѓа последниот електрон, постојат с-, стр-, г-елементи.Елементите на главните подгрупи се однесуваат на с-, стр-елементи.Во секундарните подгрупи се г-елементи

Графички дијаграм на структурата на електронските слоеви на атомите (електронска графичка формула).

Електронската конфигурација се користи за да се опише распоредот на електроните во атомските орбитали. За да се напише, орбиталите се напишани на линија во симболи ( s--, стр-, г-,ѓ-орбитали), а пред нив има броеви што го означуваат бројот на енергетското ниво. Како поголем број, колку електронот е подалеку од јадрото. Во голема буква, над ознаката на орбиталата, се запишува бројот на електрони лоцирани во дадена орбитала (сл. 5).

Ориз. 5

Графички, распределбата на електроните во атомските орбитали може да се претстави во форма на ќелии. Секоја ќелија одговара на една орбитала. За p-орбитала ќе има три такви ќелии, за d-орбитала - пет, за f-орбитала - седум. Една клетка може да содржи 1 или 2 електрони. Според Хундовото правило, електроните се распределуваат во орбитали со еднаква енергија (на пример, во три p-орбитали) прво по еден, и само кога секоја таква орбитала веќе содржи по еден електрон, започнува полнењето на овие орбитали со втори електрони. Таквите електрони се нарекуваат спарени.Ова се објаснува со фактот дека во соседните ќелии електроните помалку се одбиваат едни со други, како слично наелектризираните честички.

Види сл. 6 за атом од 7 N.

Ориз. 6

Електронска конфигурација на атомот на скандиум

21 Sc: 1 с 2 2 с 2 2 стр 6 3 с 2 3 стр 6 4 с 2 3 г 1

Електроните во надворешното енергетско ниво се нарекуваат валентни електрони. 21 Scсе однесува на г-елементи.

Сумирајќи ја лекцијата

Лекцијата ја испитуваше структурата на атомот, состојбата на електроните во атомот и го воведе концептот „атомска орбитала и електронски облак“. Учениците научија каков е обликот на орбиталите ( с-, стр-, г-орбитали), колкав е максималниот број на електрони на енергетските нивоа и поднивоа, распределбата на електроните низ енергетските нивоа, колку е с-, стр- И г-елементи. Даден е графички дијаграм на структурата на електронските слоеви на атомите (електронска графичка формула).

Библиографија

1. Руџитис Г.Е. Хемија. Основи на општа хемија. 11 одделение: учебник за образовните институции: основно ниво / Г.Е. Руџитис, Ф.Г. Фелдман. - 14-ти изд. - М.: Образование, 2012 година.

2. Попел П.П. Хемија: 8 одделение: учебник за општо образование образовните институции/ П.П. Попел, Л.С. Кривља. - К.: ИЦ „Академија“, 2008. - 240 стр.: ил.

3. А.В. Мануилов, В.И. Родионов. Основи на хемијата. Онлајн учебник.

Домашна работа

1. бр.5-7 (стр. 22) Руџитис Г.Е. Хемија. Основи на општа хемија. 11 одделение: учебник за општообразовни установи: основно ниво / Г.Е. Руџитис, Ф.Г. Фелдман. - 14-ти изд. - М.: Образование, 2012 година.

2. Напиши електронски формули за следните елементи: 6 C, 12 Mg, 16 S, 21 Sc.

3. Елементите ги имаат следните електронски формули: а) 1s 2 2s 2 2p 4.b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. в) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2. Кои се овие елементи?

Како што знаете, сè што е материјално во Универзумот се состои од атоми. Атомот е најмалата единица на материјата која ги носи своите својства. За возврат, структурата на атомот е составена од магично тројство на микрочестички: протони, неутрони и електрони.

Покрај тоа, секоја од микрочестичките е универзална. Односно, не можете да најдете два различни протони, неутрони или електрони во светот. Сите тие се апсолутно слични едни на други. И својствата на атомот ќе зависат само од квантитативниот состав на овие микрочестички во општа структураатом.

На пример, структурата на атом на водород се состои од еден протон и еден електрон. Следниот најкомплексен атом, хелиумот, се состои од два протони, два неутрони и два електрони. Атом на литиум - направен од три протони, четири неутрони и три електрони итн.

Атомска структура (од лево кон десно): водород, хелиум, литиум

Атомите се комбинираат за да формираат молекули, а молекулите се комбинираат за да формираат супстанции, минерали и организми. Молекулата на ДНК, која е основа на сите живи суштества, е структура составена од истите три магични тули на универзумот како каменот што лежи на патот. Иако оваа структура е многу посложена.

Уште повеќе неверојатни фактисе откриваат кога ќе се обидеме подетално да ги разгледаме пропорциите и структурата на атомскиот систем. Познато е дека атомот се состои од јадро и електрони кои се движат околу него долж траекторијата што опишува сфера. Односно, тоа не може ни да се нарече движење во вообичаена смисла на зборот. Наместо тоа, електронот се наоѓа насекаде и веднаш во оваа сфера, создавајќи електронски облак околу јадрото и формирајќи електромагнетно поле.

Шематски прикази на структурата на атомот

Јадрото на атомот се состои од протони и неутрони, а во него е концентрирана речиси целата маса на системот. Но, во исто време, самото јадро е толку мало што ако неговиот радиус се зголеми на скала од 1 cm, тогаш радиусот на целата атомска структура ќе достигне стотици метри. Така, сè што гледаме како густа материја се состои од повеќе од 99% од енергетските врски само помеѓу физичките честички и помалку од 1% од самите физички форми.

Но, кои се овие физички форми? Од што се направени и како материјал се? За да одговориме на овие прашања, да ги разгледаме подетално структурите на протоните, неутроните и електроните. Значи, се спуштаме уште еден чекор во длабочините на микросветот - до нивото на субатомски честички.

Од што се состои електронот?

Најмалата честичка на атомот е електрон. Електронот има маса, но нема волумен. Во научниот концепт, електронот не се состои од ништо, туку е точка без структура.

Електронот не може да се види под микроскоп. Тој е видлив само во форма на електронски облак, кој изгледа како матна сфера околу атомското јадро. Во исто време, невозможно е да се каже со точност каде се наоѓа електронот во одреден момент во времето. Инструментите се способни да ја фатат не самата честичка, туку само нејзината енергетска трага. Суштината на електронот не е вградена во концептот на материјата. Тоа е повеќе како некоја празна форма која постои само при движење и поради движење.

Сè уште не е откриена структура во електронот. Тоа е истата точкаста честичка како енергетскиот квант. Всушност, електронот е енергија, но тој е постабилен облик на него од оној претставен со фотони на светлина.

ВО моменталноЕлектронот се смета за неделив. Ова е разбирливо, бидејќи е невозможно да се подели нешто што нема волумен. Сепак, теоријата веќе има развој на настани според кои електронот содржи тројство од такви квазичестички како што се:

• Орбитон – содржи информации за орбиталната положба на електронот;
• Спинон - одговорен за центрифугирање или вртежен момент;
• Холон - носи информации за полнежот на електронот.

Меѓутоа, како што гледаме, квазичестичките немаат апсолутно ништо заедничко со материјата и носат само информации.

Фотографии на атоми на различни супстанции во електронски микроскоп

Интересно е што електронот може да апсорбира енергетски кванти, како светлина или топлина. Во овој случај, атомот се движи на ново енергетско ниво, а границите на електронскиот облак се шират. Исто така, се случува енергијата што ја апсорбира електронот да биде толку голема што може да скокне од атомскиот систем и да го продолжи своето движење како независна честичка. Во исто време, тој се однесува како фотон на светлина, односно се чини дека престанува да биде честичка и почнува да ги покажува својствата на бранот. Ова беше докажано во експеримент.

Јунговиот експеримент

За време на експериментот, млаз од електрони беше насочен кон екран со два процепи исечени во него. Поминувајќи низ овие процепи, електроните се судриле со површината на друг проекциски екран, оставајќи свој белег на неа. Како резултат на ова „бомбардирање“ на електрони, на екранот на проекцијата се појави шема на пречки, слична на онаа што би се појавила ако брановите, но не и честичките, поминат низ два процепи.

Оваа шема настанува затоа што бранот што минува помеѓу два процепи е поделен на два бранови. Како резултат на понатамошно движење, брановите се преклопуваат еден со друг, а во некои области тие меѓусебно се откажуваат. Резултатот е многу линии на проекцискиот екран, наместо само една, како што би било кога електронот се однесувал како честичка.

Структура на јадрото на атомот: протони и неутрони

Протоните и неутроните го сочинуваат јадрото на атомот. И покрај фактот дека јадрото зафаќа помалку од 1% од вкупниот волумен, во оваа структура е концентрирана речиси целата маса на системот. Но, физичарите се поделени за структурата на протоните и неутроните, и овој моментИма две теории одеднаш.

• Теорија бр. 1 - Стандард

Стандардниот модел вели дека протоните и неутроните се составени од три кваркови поврзани со облак од глуони. Кварковите се точки честички, исто како квантите и електроните. А глуоните се виртуелни честички кои обезбедуваат интеракција на кварковите. Сепак, ниту кваркови ниту глуони никогаш не биле пронајдени во природата, па овој модел е предмет на жестоки критики.

• Теорија #2 - Алтернатива

Но, според алтернативната теорија на унифицирано поле развиена од Ајнштајн, протонот, како неутронот, како и секоја друга честичка физичкиот свет, е електромагнетно поле кое ротира со брзина на светлината.

Електромагнетни полиња на човекот и планетата

Кои се принципите на атомската структура?

Сè во светот - тенко и густо, течно, цврсто и гасовито - е само енергетските состојби на безброј полиња кои продираат во просторот на Универзумот. Колку е повисоко нивото на енергија на полето, толку е потенко и помалку забележливо. Колку е пониско нивото на енергија, толку е постабилно и поопипливо. Структурата на атомот, како и структурата на која било друга единица на Универзумот, лежи во интеракцијата на таквите полиња - различни по енергетската густина. Излегува дека материјата е само илузија на умот.

Секоја супстанција е составена од многу мали честички наречени атоми . Атомот е најмалата честичка на хемиски елемент што го задржува сето тоа карактеристични својства. За да се замисли големината на еден атом, доволно е да се каже дека кога би можеле да бидат поставени блиску еден до друг, тогаш еден милион атоми би заземале растојание од само 0,1 mm.

Понатамошниот развој на науката за структурата на материјата покажа дека атомот исто така има комплексна структураи се состои од електрони и протони. Така настанала електронската теорија за структурата на материјата.

Во античко време беше откриено дека постојат два вида електрична енергија: позитивна и негативна. Количината на електрична енергија содржана во телото почна да се нарекува полнење. Во зависност од видот на електрична енергија што го поседува телото, полнежот може да биде позитивен или негативен.

Исто така, експериментално беше утврдено дека сличните полнежи одбиваат, а за разлика од полнежите привлекуваат.

Ајде да размислиме електронска структура на атомот. Атомите се составени од дури и помали честички од самите нив, наречени електрони.

ДЕФИНИЦИЈА:Електронот е најмалата честичкасупстанција која има најмалку негативен електричен полнеж.

Електроните орбитираат околу централното јадро кое се состои од едно или повеќе протониИ неутрони, во концентрични орбити. Електроните се негативно наелектризирани честички, протоните се позитивно наелектризирани, а неутроните се неутрални (Слика 1.1).

ДЕФИНИЦИЈА:Протонот е најмалата честичка од материјата која има најмал позитивен електричен полнеж.

Постоењето на електрони и протони е несомнено. Научниците не само што ја утврдија масата, полнежот и големината на електроните и протоните, туку дури и ги натераа да работат во различни електрични и радио инженерски уреди.

Исто така, беше откриено дека масата на електронот зависи од брзината на неговото движење и дека електронот не само што се движи напред во вселената, туку и ротира околу својата оска.

Наједноставен по структура е атом на водород (сл. 1.1). Се состои од протонско јадро и електрон што ротира со голема брзина околу јадрото, формирајќи ја надворешната обвивка (орбита) на атомот. Покомплексните атоми имаат неколку обвивки низ кои ротираат електроните.

Овие обвивки се полни со електрони последователно од јадрото (слика 1.2).

Сега да го погледнеме . Најнадворешната обвивка се нарекува валентност, а бројот на електрони содржани во него се нарекува валентност. Колку подалеку од јадрото валентна обвивка,затоа, толку помала сила на привлекување што секој валентен електрон ја доживува од јадрото. Така, атомот ја зголемува способноста да прикачи електрони за себе во случај валентната обвивка да не е пополнета и да се наоѓа далеку од јадрото, или да ги изгуби.
Електроните од надворешната обвивка можат да примаат енергија. Ако електроните лоцирани во валентната обвивка го добијат потребното ниво на енергија од надворешни сили, тие можат да се отцепат од него и да го напуштат атомот, односно да станат слободни електрони. Слободните електрони се способни да се движат случајно од еден атом до атом. Оние материјали кои содржат голем бројсе нарекуваат слободни електрони проводници .

Изолатори , е спротивно на спроводниците. Тие го спречуваат истекувањето електрична струја. Изолаторите се стабилни бидејќи валентните електрони на некои атоми ги пополнуваат валентните обвивки на другите атоми, спојувајќи ги. Ова го спречува формирањето на слободни електрони.
Заземете средна положба помеѓу изолаторите и проводниците полупроводници , но за нив ќе зборуваме подоцна
Ајде да размислиме својства на атомот. Атомот кој има ист број на електрони и протони е електрично неутрален. Атомот кој добива еден или повеќе електрони станува негативно наелектризиран и се нарекува негативен јон. Ако атом изгуби еден или повеќе електрони, тој станува позитивен јон, односно станува позитивно наелектризиран.

Атом- најмалата честичка на супстанција која е неделива со хемиски средства. Во 20 век беше откриена сложената структура на атомот. Атомите се составени од позитивно наелектризирани кернелии обвивка формирана од негативно наелектризирани електрони. Вкупниот полнеж на слободниот атом е нула, бидејќи полнежите на јадрото и електронска обвивкаизбалансираат едни со други. Во овој случај, нуклеарното полнење е еднакво на бројот на елементот во периодниот систем ( атомски број) и еднакви вкупен бројелектрони (електронскиот полнеж е −1).

Атомското јадро се состои од позитивно наелектризирано протонии неутрални честички - неутрони, без наплата. Генерализираните карактеристики на елементарните честички во атомот може да се претстават во форма на табела:

Бројот на протони е еднаков на полнењето на јадрото, затоа е еднаков на атомскиот број. За да го пронајдете бројот на неутрони во атомот, треба да го одземете полнењето на јадрото (бројот на протони) од атомската маса (која се состои од масите на протони и неутрони).

На пример, во атомот на натриум 23 Na бројот на протони е p = 11, а бројот на неутрони е n = 23 − 11 = 12

Бројот на неутрони во атомите на истиот елемент може да биде различен. Таквите атоми се нарекуваат изотопи .

Електронската обвивка на атомот исто така има сложена структура. Електроните се наоѓаат во енергетските нивоа (електронски слоеви).

Бројот на нивоа ја карактеризира енергијата на електронот. Ова се должи на фактот дека елементарни честичкиможе да пренесува и прима енергија не во произволно мали количини, туку во одредени делови - кванти. Колку е повисоко нивото, толку повеќе енергија има електронот. Бидејќи колку е помала енергијата на системот, толку е постабилен (споредете ја ниската стабилност на каменот на врвот на планина, кој има висока потенцијална енергија, и стабилната положба на истиот камен долу на рамнината, кога неговата енергија е многу помал), прво се пополнуваат нивоата со ниска електронска енергија, а дури потоа - високи.

Максималниот број на електрони што може да ги собере едно ниво може да се пресмета со формулата:
N = 2n 2, каде што N е максималниот број на електрони на ниво,
n - број на ниво.

Потоа за првото ниво N = 2 1 2 = 2,

за вториот N = 2 2 2 = 8, итн.

Бројот на електрони во надворешното ниво за елементите од главните (А) подгрупи е еднаков на бројот на групата.

Во повеќето модерни периодични табели, распоредот на електроните по ниво е означен во ќелијата со елементот. Многу важноразберете дека нивоата се читливи доле горе, што одговара на нивната енергија. Затоа, колоната со броеви во ќелијата со натриум:
1
8
2

на прво ниво - 2 електрони,

на второ ниво - 8 електрони,

на 3 ниво - 1 електрон
Внимавајте, ова е многу честа грешка!

Дистрибуцијата на ниво на електрони може да се претстави како дијаграм:
11 На)))
2 8 1

Ако периодниот систем не ја означува распределбата на електроните по нивоа, можете да користите:

• максимален број на електрони: на прво ниво не повеќе од 2 e ​​− ,
  на 2-ри - 8 e − ,
  на надворешно ниво - 8 e − ;
• број на електрони во надворешното ниво (за првите 20 елементи се совпаѓа со бројот на групата)

Тогаш, за натриум, линијата на расудување ќе биде како што следува:

1. Вкупниот број на електрони е 11, затоа, првото ниво е пополнето и содржи 2 e − ;
2. Третото, надворешно ниво содржи 1 e − (I група)
3. Второто ниво ги содржи преостанатите електрони: 11 − (2 + 1) = 8 (целосно пополнети)

* Голем број автори, со цел појасна разлика помеѓу слободен атом и атом во соединението, предлагаат да се користи терминот „атом“ само за да се означи слободен (неутрален) атом и да се назначат сите атоми, вклучително и оние во соединенија, предложете го терминот „атомски честички“. Каква ќе биде судбината на овие термини ќе покаже времето. Од наша гледна точка, атом по дефиниција е честичка, затоа изразот „атомски честички“ може да се смета како тавтологија („масло“).

2. Задача. Пресметка на количината на супстанцијата на еден од производите на реакцијата ако е позната масата на почетната супстанција.
Пример:

Колкаво количество на водородна супстанција ќе се ослободи кога цинкот реагира со хлороводородна киселина со тежина од 146 g?

Решение:

1. Ја пишуваме равенката на реакцијата: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
2. Ние најдовме моларна маса на хлороводородна киселина: M (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 (g/mol)
   (моларна маса на секој елемент, нумерички еднаква на релативната атомска маса, погледнете во периодниот систем под знакот на елементот и заокружете ги на цели броеви, освен за хлорот, кој се зема како 35,5)
3. Најдете ја количината на хлороводородна киселина: n (HCl) = m / M = 146 g / 36,5 g/mol = 4 mol
4. Ги запишуваме достапните податоци над равенката на реакцијата, а под равенката - бројот на молови според равенката (еднаков на коефициентот пред супстанцијата):
   4 mol x mol
   Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
   2 мол 1 мол
5. Ајде да направиме пропорција:
   4 мол - xкрт
   2 мол - 1 мол
   (или со објаснување:
   од 4 молови хлороводородна киселина добивате xмол водород,
   и од 2 молови - 1 мол)
6. Ние најдовме x:
   x= 4 mol 1 mol / 2 mol = 2 mol

Одговор: 2 мол.

(Белешки за предавање)

Структурата на атомот. Вовед.

Предмет на проучување во хемијата се хемиските елементи и нивните соединенија. Хемиски елементнаречена збирка атоми со ист позитивен полнеж. Атом- е најмалата честичка на хемиски елемент што ја зачувува Хемиски својства. Со поврзување едни со други, атоми од исти или различни елементи формираат посложени честички - молекули. Збирка атоми или молекули формираат хемиски супстанции. Секоја поединечна хемиска супстанција се карактеризира со збир на индивидуални физички својства, како што се точки на вриење и топење, густина, електрична и топлинска спроводливост итн.

1. Атомска структура и периодичен систем на елементи

ДИ. Менделеев.

Познавање и разбирање на обрасците на пополнување ред Периодичен системелементите Д.И. Менделеев ни овозможува да го разбереме следново:

1. физичката суштина на постоењето на одредени елементи во природата,

2. природата на хемиската валентност на елементот,

3. способноста и „леснотијата“ на елементот да дава или прима електрони при интеракција со друг елемент,

4. природата на хемиските врски што може да ги формира даден елемент при интеракција со други елементи, просторната структура на едноставни и сложени молекули итн., итн.

Структурата на атомот.

Атомот е сложен микросистем на елементарни честички во движење и меѓусебна интеракција.

Кон крајот на 19 и почетокот на 20 век, беше откриено дека атомите се составени од помали честички: неутрони, протони и електрони.Последните две честички се наелектризирани честички, протонот носи позитивен полнеж, електронот негативен полнеж. Бидејќи атомите на елементот во основната состојба се електрично неутрални, тоа значи дека бројот на протони во атомот на кој било елемент е еднаков на бројот на електрони. Масата на атомите се определува со збирот на масите на протоните и неутроните, чиј број е еднаков на разликата помеѓу масата на атомите и нејзината сериски бројво периодниот систем D.I. Менделеев.

Во 1926 година, Шредингер предложил да се опише движењето на микрочестичките во атомот на елементот користејќи ја брановата равенка што ја извел. При решавање на равенката на брановите на Шредингер за атомот на водород, се појавуваат три целобројни квантни броеви: n, ℓ И м ℓ , кои ја карактеризираат состојбата на електронот во тродимензионален простор во централното поле на јадрото. Квантни броеви n, ℓ И м ℓ земете цели броеви. Бранова функција дефинирана со три квантни броеви n, ℓ И м ℓ а добиен како резултат на решавање на Шредингеровата равенка се нарекува орбитала. Орбиталата е простор од просторот во кој најверојатно ќе се најде електрон, кои припаѓаат на атом на хемиски елемент. Така, решавањето на Шредингеровата равенка за атомот на водород доведува до појава на три квантни броеви, физичко значењешто е тоа што тие карактеризираат три различни типови на орбитали што може да ги има атомот. Ајде внимателно да го разгледаме секој квантен број.

Главен квантен број n може да земе какви било позитивни цели броеви: n = 1,2,3,4,5,6,7... Ја карактеризира енергијата на нивото на електронот и големината на електронот „облак“. Карактеристично е што бројот на главниот квантен број се совпаѓа со бројот на периодот во кој се наоѓа елементот.

Азимутален или орбитален квантен бројℓ може да земе целобројни вредности од ℓ = 0….до n – 1 и го одредува моментот на движење на електронот, т.е. орбитална форма. За различни нумерички вредности на ℓ, се користи следнава нотација: ℓ = 0, 1, 2, 3 и се означени со симболите с, стр, г, ѓ, соодветно за ℓ = 0, 1, 2 и 3. Во периодниот систем на елементи нема елементи со спин број ℓ = 4.

Магнетен квантен бројм ℓ го карактеризира просторниот распоред на електронските орбитали и, следствено, електромагнетните својства на електронот. Може да земе вредности од - ℓ до + ℓ , вклучувајќи нула.

Обликот, или поточно, својствата на симетрија на атомските орбитали зависат од квантните броеви ℓ И м ℓ . „Електронски облак“ што одговара с- орбиталите имаат, имаат форма на топка (истовремено ℓ = 0).

Сл.1. 1s орбитала

Орбиталите дефинирани со квантните броеви ℓ = 1 и m ℓ = -1, 0 и +1 се нарекуваат p-орбитали. Бидејќи m ℓ во овој случај има три различни значења, тогаш атомот има три енергетски еквивалентни p-орбитали (главниот квантен број за нив е ист и може да има вредност n = 2,3,4,5,6 или 7). p-Орбиталите имаат аксијална симетрија и изгледаат како тродимензионални осмици, ориентирани по оските x, y и z во надворешно поле (сл. 1.2). Оттука и потеклото на симболиката p x, p y и p z.

Сл.2. p x, p y и p z орбитали

Покрај тоа, постојат d- и f- атомски орбитали, за првите ℓ = 2 и m ℓ = -2, -1, 0, +1 и +2, т.е. пет AOs, за вторите ℓ = 3 и m ℓ = -3, -2, -1, 0, +1, +2 и +3, т.е. 7 АД.

Четврта квантност м снаречен спин квантен број, беше воведен за да се објаснат одредени суптилни ефекти во спектарот на атомот на водород од Гаудсмит и Уленбек во 1925 година. Спинот на електронот е аголниот импулс на наелектризираната елементарна честичка на електронот, чија ориентација е квантизирана, т.е. строго ограничен на одредени агли. Оваа ориентација е одредена од вредноста на спин магнетниот квантен број (и), кој за електронот е еднаков на ½ , значи за електронот според правилата за квантизација м с = ± ½. Во овој поглед, на множеството од три квантни броеви треба да го додадеме квантниот број м с . Да нагласиме уште еднаш дека четирите квантни броеви го одредуваат редоследот на конструкција на периодниот систем на елементи на Менделеев и да објасниме зошто има само два елементи во првиот период, осум во вториот и третиот, 18 во четвртиот итн. за да се објасни структурата на атомите со повеќе електрони, редоследот на пополнување на електронските нивоа како што се зголемува позитивниот полнеж на атомот, не е доволно да се има идеја за четирите квантни броеви кои го „контролираат“ однесувањето на електроните кога пополнување на електронски орбитали, но треба да знаете уште нешто едноставни правила, имено, Принципот на Паули, владеењето на Хунд и правилата на Клечковски.

Според принципот на Паули Во иста квантна состојба, која се карактеризира со одредени вредности на четири квантни броеви, не може да има повеќе од еден електрон.Ова значи дека еден електрон, во принцип, може да биде поставен во која било атомска орбитала. Два електрони можат да бидат во иста атомска орбитала само ако имаат различни спин квантни броеви.

Кога се пополнуваат три p-AOs, пет d-AOs и седум f-AOs со електрони, треба да се води, покрај принципот на Паули, од правилото на Hund: Пополнувањето на орбиталите на една подобвивка во основната состојба се случува со електрони со идентични спинови.

При полнење на подшколките (стр, г, ѓ) апсолутната вредност на збирот на вртења мора да биде максимална.

владеењето на Клечковски. Според правилото на Клечковски, при полнењег И ѓмора да се почитува електронската орбиталапринцип на минимална енергија. Според овој принцип, електроните во основната состојба зафаќаат орбитали со минимални енергетски нивоа. Енергијата на поднивото се одредува со збирот на квантните броевиn + ℓ = Е .

Првото правило на Клечковски: Прво, оние поднивоа за коиn + ℓ = Е минимална.

Второто правило на Клечковски: во случај на еднаквостn + ℓ за неколку поднивоа, поднивото за кое е пополнетоn минимална .

Во моментов се познати 109 елементи.

2. Енергија на јонизација, афинитет на електрони и електронегативност.

Најважните карактеристики на електронската конфигурација на атомот се енергијата на јонизација (IE) или потенцијалот за јонизација (IP) и афинитетот на електроните на атомот (EA). Енергијата на јонизација е промена на енергијата при отстранување на електрон од слободен атом на 0 K: A = + + ē . Зависноста на енергијата на јонизација од атомскиот број Z на елементот и големината на атомскиот радиус има изразен периодичен карактер.

Афинитет на електрони (EA) е промената во енергијата што го придружува додавањето на електрон на изолиран атом за да се формира негативен јон на 0 K: A + ē = A - (атомот и јонот се во нивната основна состојба).Во овој случај, електронот го зазема најнискиот слободен простор атомска орбитала(HCAO), ако HCAO е окупирана од два електрони. SE силно зависи од нивната орбитална електронска конфигурација.

Промените во EI и SE корелираат со промените во многу својства на елементите и нивните соединенија, што се користи за предвидување на овие својства од EI и SE вредности. Највисок абсолутна вредностХалогените имаат афинитет за електрони. Во секоја група од периодниот систем на елементи, потенцијалот за јонизација или EI се намалува со зголемување на бројот на елементот, што е поврзано со зголемување на атомскиот радиус и со зголемување на бројот на електронски слоеви и што добро корелира со зголемување на редуцирачкиот моќта на елементот.

Табелата 1 од Периодниот систем на елементи ги прикажува вредностите на EI и SE во eV/по атом. Забележете дека точните вредности на SE се познати само за неколку атоми; нивните вредности се истакнати во Табела 1.

Табела 1

Прва енергија на јонизација (EI), афинитет на електрони (EA) и електронегативност χ) на атомите во периодниот систем.

χ	0.747 2. 1 0 0, 3 7																	1,2 2
χ	0.54 1. 55	-0.3 1. 1 3											0.2 0. 91	1.2 5	-0. 1 0, 55	1.47 0. 59	3.45 0. 64	1 ,60
χ	0. 7 4 1. 89	-0.3 1 . 3 1 1 . 6 0											0. 6	1.63	0.7	2.07	3.61
χ	2.3 6	- 0 .6						1.26 (α)				-0.9 1 . 39	0. 18	1.2	0. 6	2.07	3.36
χ	2.4 8											-0.6 1 . 56	0. 2			2.2
χ	2.6 7	2, 2 1						ЗАс

χ – електронегативност според Полинг

р- атомски радиус, (од „Лабораториски и семинарски часови по општа и неорганска хемија“, Н.С. Ахметов, М.К. Азизова, Л.И. Бадигина)