Инструкция

Если атом электронейтрален, то число электронов в нем равно числу протонов. Число протонов соответствует атомному элемента в таблице Менделеева. Например, имеет первый атомный номер, поэтому его атом имеет один . Атомный номер натрия - 11, поэтому атом натрия имеет 11 электронов .

Атом также может терять или присоединять . В этом случае атом становится ионом, имеющим электрический положительный или . Допустим, один из электронов натрия покинул электронную оболочку атома. Тогда атом натрия станет положительно заряженным ионом, имеющим +1 и 10 электронов на своей электронной . При присоединении электронов атом становится отрицательным ионом.

Атомы могут также соединяться в молекулы, наименьшую частицу вещества. Количество электронов в молекуле равно количеству электронов всех входящих в нее атомов. Например, воды H2O состоит из двух атомов водорода, каждый из которых имеет по одному электрону, и атома , который имеет 8 электронов . То есть, в молекуле воды всего 10 электронов .

Водород в чистом виде на Земле редко встречается, но он очень распространен в составе соединений: содержится в воде, в растительных и животных организмах, в природных газах. В космосе же это самый распространенный элемент.

Вам понадобится

• Издание по общей химии или учебник по химии 8-9 класс.

Инструкция

Для того чтобы определить водород, необходимо знать некоторые его . Какие-то из них помогут справиться с поставленной задачей в короткий срок, а какие-то требуют нахождения в химической . Необязательно использовать все методы, хватает одного или двух.
Водород - самый легкий из всех . Например, может стоять задача - определить водород, имея в наличии несколько сосудов с неизвестными газами. В этом случае нужно обратить внимание на сосуд - водород должен находиться либо в перевернутом, либо в закрытом (возможно стеклом, которое можно отодвинуть для дальнейшего определения). Иначе водород улетучится. Запаха и цвета этот газ не имеет.

При поджигании водород горит несветящимся пламенем, при этом образуется вода. Хороший способ определения, но весьма опасный, т.к. смесь водорода и кислорода называют гремучим газом из-за ее способности взрываться. Хотя нужно отметить, что при низких температурах данная не пойдет. Только при 300?C начинает образовываться небольшое количество воды, при 500?C происходит возгорание, а при 700?C - взрыв.

Если газ пропустить над накаленным оксидом меди, то медь восстановится - в результате получится красноватый металл. Для проведения этого опыта необходимо соблюдать правила безопасности и, желательно находится в соответствующих (в лаборатории).

Также в определении водорода может помочь температур. При -240?C и под давлением он сжижается, при
-252,8?C при атмосферном - кипит. Если процесс кипения не останавливать, выпаривая жидкость, то водород примет вид твердых прозрачных кристаллов.

Есть еще один способ, при помощи которого водород можно определить даже в различных смесях - это хроматографический способ определения (хроматография - это физико-химический метод разделения веществ путем распределения компонентов между двумя фазами). Существенный минус данного метода заключается в том, что не у каждого есть доступ к соответствующим приборам в лаборатории и квалификация для работы с ними. Но способ этот очень точный.

Видео по теме

Сначала определите химический состав и агрегатное состояние вещества. Если исследуется газ, измерьте его температуру, объем и давление или поместите в нормальные условия и измерьте только объем. После этого рассчитайте количество молекул и атомов . Для определения количества атомов в твердом теле или жидкости найдите их массу и молярную массу, а затем количество молекул и атомов .

Вам понадобится

• манометр, термометр, весы и таблица Менделеева, узнать постоянную Авогадро.

Инструкция

Определение количества в газеС помощью и термометра измерьте давление в Паскалях газа в Кельвинах. Затем геометрически определите объем газа в помещении или посудине в . После этого перемножьте значения давления и объема и поделите на числовое значение температуры и число 8,31. Полученный результат умножьте на постоянную Авогадро, которая равна 6,022*10^23.Если температура газа составляет 273,15 Кельвин (00С), а давление 760 мм.рт.ст., что является нормальными условиями, достаточно измерить объем газа, в котором определяется количество частиц в кубических метрах, поделить его на число 0,224 и умножить на 6,022*10^23. При обоих способах, если молекула газа многоатомная, умножьте полученное число на количество атомов в молекулах.

Определение количества атомов в твердом теле или жидкости из чистого веществаНайдите массу исследуемого тела в граммах. После этого в таблице Менделеева найдите молекулярную массу данного чистого вещества, которая будет равна его молярной массе, выраженной в граммах на моль. Затем значение поделите на молярную массу и умножьте на 6,022*10^23.

Количество атомов в веществе с многоатомными молекуламиУзнайте химическую формулу вещества. Затем измерьте его массу в граммах. С помощью таблицы Менделеева узнайте молярную массу каждого из элементов, которые входят в структуру исследуемого вещества. Например, для поваренной соли это и хлор. Если в формуле не один атом одного элемента, умножьте молярную массу на их количество . После этого сложите все получившиеся массы – получите молярную массу данного вещества. Поделите массу вещества на его молярную массу и умножьте на 6,022*10^23. Полученное число умножьте на общее число атомов в молекуле.

Определение количества атомов в смеси веществЕсли есть смесь, или расплав нескольких веществ, то узнайте их доли в нем. Затем найдите массы этих веществ. Например, в 10 % растворе поваренной соли еще 90 % воды. Найдите массу раствора, после чего эту массу умножьте на 0,1, чтобы узнать массу поваренной соли и на 0,9, чтобы узнать массу воды. После этого действуйте как в пункте для веществ с многоатомными молекулами, а результаты по соли и воде сложите.

Видео по теме

Атом состоит из ядра и окружающих его электронов , которые вращаются вокруг него по атомным орбиталям и образуют электронные слои (энергетические уровни). Количество отрицательно заряженных частиц на внешних и внутренних уровнях определяет свойства элементов. Число электронов , содержащихся в атоме , можно найти, зная некоторые ключевые моменты.

Вам понадобится

• - бумага;
• - ручка;
• - периодическая система Менделеева.

Инструкция

Чтобы определить количество электронов , воспользуйтесь периодической системой Д.И. Менделеева. В этой таблице элементы расположены в определенной последовательности, которая тесно связана с их атомным строением. Зная, что положительный всегда равен порядковому номеру элемента, вы легко найдете количество отрицательных частиц. Ведь известно - атом в целом нейтрален, а значит, число электронов будет равно числу и номеру элемента в таблице. Например, равен 13. Следовательно, количество электронов у него будет 13, у натрия – 11, у – 26 и т.д.

Если вам необходимо найти количество электронов на энергетических уровнях, сначала повторите принцип Пауля и правило Хунда. Потом распределите отрицательные частицы по уровням и подуровням с помощью все той же периодической системы, а точнее ее периодов и групп. Так номер горизонтального ряда (периода) указывает на количество энергетических слоев, а вертикального (группы) – на число электронов на внешнем уровне.

Не забывайте о том, что количество внешних электронов равно номеру группы только у элементов, которые находятся в главных подгруппах. У элементов побочных подгрупп количество отрицательно заряженных частиц на последнем энергетическом уровне не может быть больше двух. Например, у (Sc), находящегося в 4 периоде, в 3 группе, побочной подгруппе, их 2. В то время как у (Ga), который находится в том же периоде и той же группе, но в главной подгруппе, внешних электронов 3.

При подсчете электронов в , учтите, что последние образуют молекулы. При этом атомы могут принимать, отдавать отрицательно заряженные частицы или образовывать общую пару. Например, в молекуле водорода (H2) общая пара электронов . Другой случай: в молекуле фторида натрия (NaF) общая сумма электронов будет равна 20. Но в ходе атом натрия отдает свой электрон и у него остается 10, а фтор принимает - получается тоже 10.

Полезный совет

Помните, что на внешнем энергетическом уровне может быть только 8 электронов. И это не зависит от положения элемента в таблице Менделеева.

Атом состоит из исключительно плотного ядра, окруженного электронным «облаком». Ядро жалко немного по сопоставлению с внешними размерами облака, и состоит из протонов и нейтронов. Атом в обыкновенном состоянии нейтрален, а электроны несут негативный заряд. Но атом может также перетянуть чужие электроны, либо отдать свои. В таком случае он теснее будет являться негативно заряженным либо позитивно заряженным ионом. Как определить, сколько электронов содержится в атоме ?

Инструкция

1. Раньше каждого, вам на поддержка придет Таблица Менделеева. Заглянув в нее, вы увидите, что весь химический элемент имеет не только свое сурово определенное место, но и личный порядковый номер. Скажем, у водорода он равен единице, у углерода – 6, у золота – 79 и так дальше.

2. Именно порядковый номер характеризует число протонов в ядре, то есть правильный заряд ядра атома. От того что атом в обыкновенном состоянии нейтрален, позитивный заряд должен быть уравновешен негативным зарядом. Следственно, у водорода – один электрон, углерода – шесть электронов , у золота – семьдесят девять электронов .

3. Ну а как определить число электронов в атоме , если атом, в свою очередь, входит в состав какой-нибудь больше трудной молекулы? Скажем, каково число электронов в атомах натрия и хлора, если они образуют молекулу каждым вам отменно знаменитой обыкновенной поваренной соли?

4. И здесь нет ничего трудного. Начните с того, что напишите формулу этого вещества, она будет иметь дальнейший вид: NaCl. Из формулы вы увидите, что молекула поваренной соли состоит из 2-х элементов, а именно: щелочного металла натрия и газа-галогена хлора. Но это теснее не нейтральные атомы натрия и хлора, а их ионы. Хлор, образуя ионную связь с натрием, тем самым «перетянул» к себе один из его электронов , а натрий, соответственно, его «отдал».

5. Вновь посмотрите в Таблицу Менделеева. Вы увидите, что натрий имеет порядковый номер 11, хлор – 17. Следственно, сейчас у иона натрия будет 10 электронов , у иона хлора – 18.

6. Действуя по такому же алгорифму, легко дозволено определить число электронов у всякого химического элемента, будь то в виде нейтрального атома либо иона.

Атом химического элемента состоит из ядерного ядра и электронов. В состав ядерного ядра входят два типа частиц – протоны и нейтроны. Примерно каждая масса атома сфокусирована в ядре, потому что протоны и нейтроны гораздо тяжелее электронов.

Вам понадобится

• атомный номер элемента, изотопы

Инструкция

1. В различие от протонов, нейтроны не имеют электрического заряда, то есть их электрический заряд равен нулю. Следственно, зная ядерный номер элемента, невозможно однозначно сказать, сколько нейтронов содержится в его ядре. К примеру в ядре атома углерода неизменно содержится 6 протонов, впрочем протонов в нем может быть 6 и 7. Разновидности ядер химического элемента с различным числом нейтронов в ядре именуются изотопами этого элемента. Изотопы могут быть как природными, так и полученными неестественно.

2. Ядерные ядра обозначаются буквенным символом химического элемента из таблицы Менделеева. Справа от символа вверху и внизу стоят два числа. Верхнее число A – это массовое число атома, A = Z+N, где Z – заряд ядра (число протонов),а N – число нейтронов . Нижнее число – это Z – заряд ядра. Такая запись дает информацию о числе нейтронов в ядре. Видимо, оно равно N = A-Z.

3. У различных изотопов одного химического элемента число A меняется, что отражено в записи этого изотопа. Определенные изотопы имеют свои подлинные наименования. Скажем, обыкновенное ядро водорода не имеет нейтронов и имеет один протон. Изотоп водорода дейтерий имеет один нейтрон (A = 2), а изотоп тритий – два нейтрона (A = 3).

4. Связанность числа нейтронов от числа протонов отражена на N-Z диаграмме ядерных ядер. Стабильность ядер зависит от отношения числа нейтронов и числа протонов. Ядра легких нуклидов особенно устойчивы при N/Z = 1, то есть при равенстве числа нейтронов и протонов. С ростом массового числа область стабильности сдвигается к величинам N/Z>1, достигая величины N/Z ~ 1,5 для особенно тяжелых ядер.

Видео по теме

Атом состоит из ядра и окружающих его электронов , которые вращаются вокруг него по ядерным орбиталям и образуют электронные слои (энергетические ярусы). Число негативно заряженных частиц на внешних и внутренних ярусах определяет свойства элементов. Число электронов , содержащихся в атоме, дозволено обнаружить, зная некоторые ключевые моменты.

Вам понадобится

• – бумага;
• – ручка;
• – периодическая система Менделеева.

Инструкция

1. Дабы определить число электронов , воспользуйтесь периодической системой Д.И. Менделеева. В этой таблице элементы расположены в определенной последовательности, которая узко связана с их ядерным строением. Зная, что позитивный заряд атома неизменно равен порядковому номеру элемента, вы легко обнаружите число негативных частиц. Чай вестимо – атом в совокупности нейтрален, а значит, число электронов будет равно числу протонов и номеру элемента в таблице. Скажем, порядковый номер алюминия равен 13. Следственно, число электронов у него будет 13, у натрия – 11, у железа – 26 и т.д.

2. Если вам нужно обнаружить число электронов на энергетических ярусах, вначале повторите правило Пауля и правило Хунда. Потом распределите негативные частицы по ярусам и подуровням с подмогой все той же периодической системы, а вернее ее периодов и групп. Так номер горизонтального ряда (периода) указывает на число энергетических слоев, а вертикального (группы) – на число электронов на внешнем ярусе.

3. Не забывайте о том, что число внешних электронов равно номеру группы только у элементов, которые находятся в основных подгруппах. У элементов побочных подгрупп число негативно заряженных частиц на последнем энергетическом ярусе не может быть огромнее 2-х. Скажем, у скандия (Sc), находящегося в 4 периоде, в 3 группе, побочной подгруппе, их 2. В то время как у галия (Ga), тот, что находится в том же периоде и той же группе, но в основной подгруппе, внешних электронов 3.

4. При подсчете электронов в атоме, учтите, что последние образуют молекулы. При этом атомы могут принимать, отдавать негативно заряженные частицы либо образовывать всеобщую пару. Скажем, в молекуле водорода (H2) всеобщая пара электронов . Иной случай: в молекуле фторида натрия (NaF) всеобщая сумма электронов будет равна 20. Но в ходе химической реакции атом натрия отдает свой электрон и у него остается 10, а фтор принимает – получается тоже 10.

Полезный совет
Помните, что на внешнем энергетическом ярусе может быть только 8 электронов. И это не зависит от расположения элемента в таблице Менделеева.

Атом – это мельчайшая стабильная (в большинстве случаев) частица вещества. Молекулой же называют несколько атомов, связанных между собой. Именно молекулы хранят в себе информацию о всех свойствах определенного вещества.

Атомы образуют молекулу при помощи различных типов связи. Они отличаются между собой направленностью и энергией, с подмогой которых дозволено эту связь образовать.

Квантовомеханическая модель ковалентной связи

Ковалентная связь образуется при помощи валентных электронов. При сближении 2-х атомов отслеживается перекрытие электронных облаков. При этом электроны всякого атома начинают двигаться в области, принадлежащей иному атому. В пространстве, окружающем их, возникает излишний негативный потенциал, тот, что стягивает позитивно заряженные ядра. Это допустимо только при условии, что спины всеобщих электронов антипараллельны (направлены в различные стороны).Ковалентная связь характеризуется достаточно огромным значением энергии связи на весь атом (около 5 эВ). Это обозначает, что нужно 10 эВ, дабы молекула из 2-х атомов, образованная ковалентной связью, распалась. Атомы могут приблизиться друг к другу на сурово определенное состояние. При таком сближении отслеживается перекрытие электронных облаков. Тезис Паули гласит, что вокруг одного и того же атома не может вращаться два электрона в идентичном состоянии. Чем огромнее отслеживается перекрытие, тем больше отталкиваются атомы.

Водородная связь

Это частный случай ковалентной связи. Ее образуют два атома водорода. Именно на примере этого химического элемента в двадцатых годах прошлого столетия был показан механизм образования ковалентной связи. Атом водорода дюже примитивен в своем строении, что дозволило ученым касательно верно решить уравнение Шредингера.

Ионная связь

Кристалл каждом вестимой поваренной соли образуется при помощи ионной связи. Она появляется, когда атомы, образующие молекулу, владеют огромный разницей в электроотрицательности. Менее электроотрицательный атом (в случае кристалла поваренной соли это натрий) отдает все свои валентные электроны хлору, превращаясь в правильно заряженный ион. Хлор, в свою очередь, становится негативно заряженным ионом. Эти ионы связаны в структуре электростатическим взаимодействием, которое характеризуется достаточно огромный силой. Вот отчего ионная связь владеет наибольшей прочностью (10 эВ на атом, что в два раза огромнее, чем энергия ковалентной связи). В ионных кристаллах дюже редко отслеживаются недостатки разного рода. Электростатическое взаимодействие крепко удерживает позитивные и негативные ионы в определенных местах, не давая возникнуть вакансии, междоузелью и иным недостаткам кристаллической решетки.

Видео по теме

Полезный совет
Протоны – это одобрительно заряженные частицы, нейтроны же не несут какого-нибудь заряда.

Атом состоит из чрезвычайно плотного ядра, окруженного электронным «облаком». Ядро ничтожно мало по сравнению с внешними размерами облака, и состоит из протонов и нейтронов. Атом в обычном состоянии нейтрален, а электроны несут отрицательный заряд. Но атом может также перетянуть чужие электроны, или отдать свои. В таком случае он уже будет являться отрицательно заряженным или положительно заряженным ионом. Как определить, сколько электронов содержится в атоме ?

Инструкция

• Прежде всего, вам на помощь придет Таблица Менделеева. Заглянув в нее, вы увидите, что каждый химический элемент имеет не только свое строго определенное место, но и индивидуальный порядковый номер. Например, у водорода он равен единице, у углерода – 6, у золота – 79 и так далее.
• Именно порядковый номер характеризует количество протонов в ядре, то есть положительный заряд ядра атома. Поскольку атом в обычном состоянии нейтрален, положительный заряд должен быть уравновешен отрицательным зарядом. Следовательно, у водорода – один электрон, углерода – шесть электронов, у золота – семьдесят девять электронов.
• Ну а как определить количество электронов в атоме , если атом, в свою очередь, входит в состав какой-либо более сложной молекулы? Например, каково количество электронов в атомах натрия и хлора, если они образуют молекулу всем вам хорошо известной обычной поваренной соли?
• И тут нет ничего сложного. Начните с того, что напишите формулу этого вещества, она будет иметь следующий вид: NaCl. Из формулы вы увидите, что молекула поваренной соли состоит из двух элементов, а именно: щелочного металла натрия и газа-галогена хлора. Но это уже не нейтральные атомы натрия и хлора, а их ионы. Хлор, образуя ионную связь с натрием, тем самым «перетянул» к себе один из его электронов, а натрий, соответственно, его «отдал».
• Снова посмотрите в Таблицу Менделеева. Вы увидите, что натрий имеет порядковый номер 11, хлор – 17. Следовательно, теперь у иона натрия будет 10 электронов, у иона хлора – 18.
• Действуя по такому же алгоритму, легко можно определить количество электронов у любого химического элемента, будь то в виде нейтрального атома или иона.

Е.Н.ФРЕНКЕЛЬ

Самоучитель по химии

Пособие для тех, кто не знает, но хочет узнать и понять химию

Часть I. Элементы общей химии
(первый уровень сложности)

Продолжение. Начало см. в № 13, 18, 23/2007

Глава 3. Элементарные сведения о строении атома.
Периодический закон Д.И.Менделеева

В с п о м н и т е, что такое атом, из чего состоит атом, изменяется ли атом в химических реакциях.

Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Число электронов в ходе химических процессов может изменяться, но заряд ядра всегда остается неизменным . Зная распределение электронов в атоме (строение атома), можно предсказать многие свойства данного атома, а также свойства простых и сложных веществ, в состав которых он входит.

Строение атома, т.е. состав ядра и распределение электронов вокруг ядра, несложно определить по положению элемента в периодической системе.

В периодической системе Д.И.Менделеева химические элементы располагаются в определенной последовательности. Эта последовательность тесно связана со строением атомов этих элементов. Каждому химическому элементу в системе присвоен порядковый номер , кроме того, для него можно указать номер периода, номер группы, вид подгруппы.

Спонсор публикации статьи интернет-магазин "Мегамех". В магазине Вы найдёте изделия из меха на любой вкус - куртки, жилетки и шубы из лисы , нутрии, кролика, норки, чернобурки, песца. Компания также предлагает Вам приобрести элитные меховые изделия и воспользоваться услугами индивидуального пошива. Меховые изделия оптом и в розницу - от бюджетной категории до класса люкс, скидки до 50%, гарантия 1 год, доставка по Украине, России, СНГ и странам Евросоюза, самовывоз из шоу-рума в г.Кривой Рог, товары от ведущих производителей Украины, России, Турции и Китая. Посмотреть каталог товаров, цены, контакты и получить консультацию Вы сможете на сайте, который располагается по адресу: "megameh.com".

Зная точный «адрес» химического элемента – группу, подгруппу и номер периода, можно однозначно определить строение его атома.

Период – это горизонтальный ряд химических элементов. В современной периодической системе семь периодов. Первые три периода – малые , т.к. они содержат 2 или 8 элементов:

1-й период – Н, Не – 2 элемента;

2-й период – Li … Nе – 8 элементов;

3-й период – Na ... Аr – 8 элементов.

Остальные периоды – большие . Каждый из них содержит 2–3 ряда элементов:

4-й период (2 ряда) – K ... Kr – 18 элементов;

6-й период (3 ряда) – Сs ... Rn – 32 элемента. В этот период входит ряд лантаноидов.

Группа – вертикальный ряд химических элементов. Всего групп восемь. Каждая группа состоит из двух подгрупп: главной подгруппы и побочной подгруппы . Например:

Главную подгруппу образуют химические элементы малых периодов (например, N, P) и больших периодов (например, As, Sb, Bi).

Побочную подгруппу образуют химические элементы только больших периодов (например, V, Nb,
Ta).

Визуально эти подгруппы различить легко. Главная подгруппа «высокая», она начинается с 1-го или 2-го периода. Побочная подгруппа – «низкая», начинается с 4-го периода.

Итак, каждый химический элемент периодической системы имеет свой адрес: период, группу, подгруппу, порядковый номер.

Например, ванадий V – это химический элемент 4-го периода, V группы, побочной подгруппы, порядковый номер 23.

Задание 3.1. Укажите период, группу и подгруппу для химических элементов с порядковыми номерами 8, 26, 31, 35, 54.

Задание 3.2. Укажите порядковый номер и название химического элемента, если известно, что он находится:

а) в 4-м периоде, VI группе, побочной подгруппе;

б) в 5-м периоде, IV группе, главной подгруппе.

Каким образом можно связать сведения о положении элемента в периодической системе со строением его атома?

Атом состоит из ядра (оно имеет положительный заряд) и электронов (они имеют отрицательный заряд). В целом атом электронейтрален.

Положительный заряд ядра атома равен порядковому номеру химического элемента.

Ядро атома – сложная частица. В ядре сосредоточена почти вся масса атома. Поскольку химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра, то около символа элемента указывают следующие его координаты:

По этим данным можно определить состав ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов.

Протон p имеет массу 1 (1,0073 а. е. м.) и заряд +1. Нейтрон n заряда не имеет (нейтрален), а масса его приблизительно равна массе протона (1,0087 а. е. м.).

Заряд ядра определяют протоны. Причем число протонов равно (по величине) заряду ядра атома , т.е. порядковому номеру .

Число нейтронов N определяют по разности между величинами: «масса ядра» А и «порядковый номер» Z . Так, для атома алюминия:

N = А – Z = 27 –13 = 14n ,

Задание 3.3. Определите состав ядер атомов, если химический элемент находится в:

а) 3-м периоде, VII группе, главной подгруппе;

б) 4-м периоде, IV группе, побочной подгруппе;

в) 5-м периоде, I группе, главной подгруппе.

Внимание! При определении массового числа ядра атома приходится округлять атомную массу, указанную в периодической системе. Так поступают потому, что массы протона и нейтрона практически целочисленны, а массой электронов можно пренебречь.

Определим, какие из приведенных ниже ядер принадлежат одному и тому же химическому элементу:

А (20р + 20n ),

Б (19р + 20n ),

В (20р + 19n ).

Атомам одного химического элемента принадлежат ядра А и В, поскольку они содержат одинаковое число протонов, т. е. заряды этих ядер одинаковые. Исследования показывают, что масса атома не оказывает существенного влияния на его химические свойства.

Изотопами называют атомы одного и того же химического элемента (одинаковое число протонов), различающиеся массой (разное число нейтронов).

Изотопы и их химические соединения отличаются друг от друга по физическим свойствам, но химические свойства у изотопов одного химического элемента одинаковы. Так, изотопы углерода-14 (14 С) имеют такие же химические свойства, как и углерода-12 (12 С), которые входят в ткани любого живого организма. Отличие проявляется только в радиоактивности (изотоп 14 С). Поэтому изотопы применяют для диагностики и лечения различных заболеваний, для научных исследований.

Вернемся к описанию строения атома. Как известно, ядро атома в химических процессах не изменяется. А что изменяется? Переменным оказывается общее число электронов в атоме и распределение электронов. Общее число электронов в нейтральном атоме определить несложно – оно равно порядковому номеру, т.е. заряду ядра атома:

Электроны имеют отрицательный заряд –1, а масса их ничтожна: 1/1840 от массы протона.

Отрицательно заряженные электроны отталкиваются друг от друга и находятся на разных расстояниях от ядра. При этом электроны, имеющие приблизительно равный запас энергии, находятся на приблизительно равном расстоянии от ядра и образуют энергетический уровень.

Число энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором находится химический элемент. Энергетические уровни условно обозначают так (например, для Al):

Задание 3.4. Определите число энергетических уровней в атомах кислорода, магния, кальция, свинца.

На каждом энергетическом уровне может находиться ограниченное число электронов:

На первом – не более двух электронов;

На втором – не более восьми электронов;

На третьем – не более восемнадцати электронов.

Эти числа показывают, что, например, на втором энергетическом уровне может находиться 2, 5 или 7 электронов, но не может быть 9 или 12 электронов.

Важно знать, что независимо от номера энергетического уровня на внешнем уровне (последнем) не может быть больше восьми электронов. Внешний восьмиэлектронный энергетический уровень является наиболее устойчивым и называется завершенным. Такие энергетические уровни имеются у самых неактивных элементов – благородных газов.

Как определить число электронов на внешнем уровне остальных атомов? Для этого существует простое правило: число внешних электронов равно:

Для элементов главных подгрупп – номеру группы;

Для элементов побочных подгрупп оно не может быть больше двух.

Например (рис. 5):

Задание 3.5. Укажите число внешних электронов для химических элементов с порядковыми номерами 15, 25, 30, 53.

Задание 3.6. Найдите в периодической системе химические элементы, в атомах которых имеется завершенный внешний уровень.

Очень важно правильно определять число внешних электронов, т.к. именно с ними связаны важнейшие свойства атома. Так, в химических реакциях атомы стремятся приобрести устойчивый, завершенный внешний уровень (8е ). Поэтому атомы, на внешнем уровне которых мало электронов, предпочитают их отдать.

Химические элементы, атомы которых способны только отдавать электроны, называют металлами . Очевидно, что на внешнем уровне атома металла должно быть мало электронов: 1, 2, 3.

Если на внешнем энергетическом уровне атома много электронов, то такие атомы стремятся принять электроны до завершения внешнего энергетического уровня, т. е. до восьми электронов. Такие элементы называют неметаллами .

В о п р о с. К металлам или неметаллам относятся химические элементы побочных подгрупп? Почему?

О т в е т. Металлы и неметаллы главных подгрупп в таблице Менделеева отделяет линия, которую можно провести от бора к астату. Выше этой линии (и на линии) располагаются неметаллы, ниже – металлы. Все элементы побочных подгрупп оказываются ниже этой линии.

Задание 3.7. Определите, к металлам или неметаллам относятся: фосфор, ванадий, кобальт, селен, висмут. Используйте положение элемента в периодической системе химических элементов и число электронов на внешнем уровне.

Для того, чтобы составить распределение электронов по остальным уровням и подуровням, следует воспользоваться следующим а л г о р и т м о м.

1. Определить общее число электронов в атоме (по порядковому номеру).

2. Определить число энергетических уровней (по номеру периода).

3. Определить число внешних электронов (по виду подгруппы и номеру группы).

4. Указать число электронов на всех уровнях, кроме предпоследнего.

Например, согласно пунктам 1–4 для атома марганца определено:

Всего 25е ; распределили (2 + 8 + 2) = 12e ; значит, на третьем уровне находится: 25 – 12 = 13e .

Получили распределение электронов в атоме марганца:

Задание 3.8. Отработайте алгоритм, составив схемы строения атомов для элементов № 16, 26, 33, 37. Укажите, металлы это или неметаллы. Ответ поясните.

Составляя приведенные выше схемы строения атома, мы не учитывали, что электроны в атоме занимают не только уровни, но и определенные подуровни каждого уровня. Виды подуровней обозначаются латинскими буквами: s , p , d .

Число возможных подуровней равно номеру уровня. Первый уровень состоит из одного
s -подуровня. Второй уровень состоит из двух подуровней – s и р . Третий уровень – из трех подуровней – s , p и d .

На каждом подуровне может находиться строго ограниченное число электронов:

на s-подуровне – не больше 2е;

на р-подуровне – не больше 6е;

на d-подуровне – не больше 10е.

Подуровни одного уровня заполняются в строго определенном порядке: s p d .

Таким образом, р -подуровнь не может начать заполняться, если не заполнен s -подуровень данного энергетического уровня, и т.д. Исходя из этого правила, несложно составить электронную конфигурацию атома марганца:

В целом электронная конфигурация атома марганца записывается так:

25 Мn 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 .

Задание 3.9. Составьте электронные конфигурации атомов для химических элементов № 16, 26, 33, 37.

Для чего необходимо составлять электронные конфигурации атомов? Для того, чтобы определять свойства этих химических элементов. Следует помнить, что в химических процессах участвуют только валентные электроны .

Валентные электроны находятся на внешнем энергетическом уровне и незавершенном
d-подуровне предвнешнего уровня.

Определим число валентных электронов для марганца:

или сокращенно: Мn … 3d 5 4s 2 .

Что можно определить по формуле электронной конфигурации атома?

1. Какой это элемент – металл или неметалл?

Марганец – металл, т.к. на внешнем (четвертом) уровне находится два электрона.

2. Какой процесс характерен для металла?

Атомы марганца в реакциях всегда только отдают электроны.

3. Какие электроны и сколько будет отдавать атом марганца?

В реакциях атом марганца отдает два внешних электрона (они дальше всех от ядра и слабее притягиваются им), а также пять предвнешних d -электронов. Общее число валентных электронов – семь (2 + 5). В этом случае на третьем уровне атома останется восемь электронов, т.е. образуется завершенный внешний уровень.

Все эти рассуждения и заключения можно отразить при помощи схемы (рис. 6):

Полученные условные заряды атома называют степенями окисления .

Рассматривая строение атома, аналогичным способом можно показать, что типичными степенями окисления для кислорода является –2, а для водорода +1.

В о п р о с. С каким из химических элементов может образовывать соединения марганец, если учесть полученные выше степени его окисления?

О т в е т. Только с кислородом, т.к. его атом имеет противоположную по заряду степень окисления. Формулы соответствующих оксидов марганца (здесь степени окисления соответствуют валентностям этих химических элементов):

Строение атома марганца подсказывает, что большей степени окисления у марганца быть не может, т.к. в этом случае пришлось бы затрагивать устойчивый, теперь уже завершенный предвнешний уровень. Поэтому степень окисления +7 является высшей, а соответствующий оксид Мn 2 О 7 – высшим оксидом марганца.

Для закрепления всех этих понятий рассмотрим строение атома теллура и некоторые его свойства:

Как неметалл, атом Te может принять 2 электрона до завершения внешнего уровня и отдать «лишние» 6 электронов:

Задание 3.10. Изобразите электронные конфигурации атомов Nа, Rb, Cl, I, Si, Sn. Определите свойства этих химических элементов, формулы их простейших соединений (с кислородом и водородом).

Практические выводы

1. В химических реакциях участвуют только валентные электроны, которые могут находиться только на двух последних уровнях.

2. Атомы металлов могут только отдавать валентные электроны (все или несколько), принимая положительные степени окисления.

3. Атомы неметаллов могут принимать электроны (недостающие – до восьми), приобретая при этом отрицательные степени окисления, и отдавать валентные электроны (все или несколько), при этом они приобретают положительные степени окисления.

Сравним теперь свойства химических элементов одной подгруппы, например натрия и рубидия:
Nа...3s 1 и Rb ...5s 1 .

Что общего в строении атомов этих элементов? На внешнем уровне каждого атома по одному электрону – это активные металлы. Металлическая активность связана со способностью отдавать электроны: чем легче атом отдает электроны, тем сильнее выражены его металлические свойства.

Что удерживает электроны в атоме? Притяжение их к ядру. Чем ближе электроны к ядру, тем сильнее они притягиваются ядром атома, тем труднее их «оторвать».

Исходя из этого, ответим на вопрос: какой элемент – Nа или Rb – легче отдает внешний электрон? Какой из элементов является более активным металлом? Очевидно, рубидий, т.к. его валентные электроны находятся дальше от ядра (и слабее удерживаются ядром).

Вывод. В главных подгруппах сверху вниз металлические свойства усиливаются , т.к. возрастает радиус атома, и валентные электроны слабее притягиваются к ядру.

Сравним свойства химических элементов VIIa группы: Cl …3s 2 3p 5 и I …5s 2 5p 5 .

Оба химических элемента – неметаллы, т.к. до завершения внешнего уровня не хватает одного электрона. Эти атомы будут активно притягивать недостающий электрон. При этом чем сильнее притягивает атом неметалла недостающий электрон, тем сильнее проявляются его неметаллические свойства (способность принимать электроны).

За счет чего происходит притяжение электрона? За счет положительного заряда ядра атома. Кроме того, чем ближе электрон к ядру, тем сильнее их взаимное притяжение, тем активнее неметалл.

В о п р о с. У какого элемента сильнее выражены неметаллические свойства: у хлора или йода?

О т в е т. Очевидно, у хлора, т.к. его валентные электроны расположены ближе к ядру.

Вывод. Активность неметаллов в подгруппах сверху вниз убывает , т.к. возрастает радиус атома и ядру все труднее притянуть недостающие электроны.

Сравним свойства кремния и олова: Si …3s 2 3p 2 и Sn …5s 2 5p 2 .

На внешнем уровне обоих атомов по четыре электрона. Тем не менее эти элементы в периодической системе находятся по разные стороны от линии, соединяющей бор и астат. Поэтому у кремния, символ которого находится выше линии В–At, сильнее проявляются неметаллические свойства. Напротив, у олова, символ которого находится ниже линии В–At, сильнее проявляются металлические свойства. Это объясняется тем, что в атоме олова четыре валентных электрона удалены от ядра. Поэтому присоединение недостающих четырех электронов затруднено. В то же время отдача электронов с пятого энергетического уровня происходит достаточно легко. Для кремния возможны оба процесса, причем первый (прием электронов) преобладает.

Выводы по главе 3. Чем меньше внешних электронов в атоме и чем дальше они от ядра, тем сильнее проявляются металлические свойства.

Чем больше внешних электронов в атоме и чем ближе они к ядру, тем сильнее проявляются неметаллические свойства.

Основываясь на выводах, сформулированных в этой главе, для любого химического элемента периодической системы можно составить «характеристику».

Алгоритм описания свойств
химического элемента по его положению
в периодической системе

1. Составить схему строения атома, т.е. определить состав ядра и распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням:

Определить общее число протонов, электронов и нейтронов в атоме (по порядковому номеру и относительной атомной массе);

Определить число энергетических уровней (по номеру периода);

Определить число внешних электронов (по виду подгруппы и номеру группы);

Указать число электронов на всех энергетических уровнях, кроме предпоследнего;

2. Определить число валентных электронов.

3. Определить, какие свойства – металла или неметалла – сильнее проявляются у данного химического элемента.

4. Определить число отдаваемых (принимаемых) электронов.

5. Определить высшую и низшую степени окисления химического элемента.

6. Составить для этих степеней окисления химические формулы простейших соединений с кислородом и водородом.

7. Определить характер оксида и составить уравнение его реакции с водой.

8. Для указанных в пункте 6 веществ составить уравнения характерных реакций (см. главу 2).

Задание 3.11. По приведенной выше схеме составить описания атомов серы, селена, кальция и стронция и свойства этих химических элементов. Какие общие свойства проявляют их оксиды и гидроксиды?

Если вы выполнили упражнения 3.10 и 3.11, то легко заметить, что не только атомы элементов одной подгруппы, но и их соединения имеют общие свойства и похожий состав.

Периодический закон Д.И.Менделеева: свойства химических элементов, а также свойства простых и сложных веществ, образованных ими, находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов.

Физический смысл периодического закона: свойства химических элементов периодически повторяются потому, что периодически повторяются конфигурации валентных электронов (распределение электронов внешнего и предпоследнего уровней).

Так, у химических элементов одной и той же подгруппы одинаковое распределение валентных электронов и, значит, похожие свойства.

Например, у химических элементов пятой группы пять валентных электронов. При этом в атомах химических элементов главных подгрупп – все валентные электроны находятся на внешнем уровне: … ns 2 np 3 , где n – номер периода.

У атомов элементов побочных подгрупп на внешнем уровне находятся только 1 или 2 электрона, остальные – на d -подуровне предвнешнего уровня: … (n – 1)d 3 ns 2 , где n – номер периода.

Задание 3.12. Составьте краткие электронные формулы для атомов химических элементов № 35 и 42, а затем составьте распределение электронов в этих атомах по алгоритму. Убедитесь, что ваше предсказание сбылось.

Упражнения к главе 3

1. Сформулируйте определения понятий «период», «группа», «подгруппа». Что общего у химических элементов, которые составляют: а) период; б) группу; в) подгруппу?

2. Что такое изотопы? Какие свойства – физические или химические – совпадают у изотопов? Почему?

3. Сформулируйте периодический закон Д.И.Менделеева. Поясните его физический смысл и проиллюстрируйте примерами.

4. В чем проявляются металлические свойства химических элементов? Как они изменяются в группе и в периоде? Почему?

5. В чем проявляются неметаллические свойства химических элементов? Как они изменяются в группе и в периоде? Почему?

6. Составьте краткие электронные формулы химических элементов № 43, 51, 38. Подтвердите свои предположения описанием строения атомов этих элементов по приведенному выше алгоритму. Укажите свойства этих элементов.

7. По кратким электронным формулам

а) …4s 2 4p 1 ;

б) …4d 1 5s 2 ;

в) …3d 5 4s 1

определите положение соответствующих химических элементов в периодической системе Д.И.Менделеева. Назовите эти химические элементы. Свои предположения подтвердите описанием строения атомов этих химических элементов по алгоритму. Укажите свойства этих химических элементов.

Продолжение следует

а) F б) Ca в) Ar г) Sr
2. Общее число электронов у иона хрома 24Cr3+:
а) 21 б) 24 в) 27 г) 52
3.Максимальное число электронов, занимающих 3s - орбиталь, равно:
а) 14 б) 2 в) 10 г) 6
4.Число орбиталей на f - подуровне:
а) 1 б) 3 в) 5 г) 7
5 .Наименьший радиус атома среди приведённых элементов имеет:
а) Mg б) Ca в) Si г) Cl
6. Из приведённых элементов 3-го периода наиболее ярко выражены неметаллические свойства имеет:
а) Al б) S в) Si г) Ar
7. Ряд элементов, образующих оксиды с общей формулой RO:
а) Ba, Sr, Ca б) P, As, N в) C, Si, Ge г) B, Al, Ga
8. К р-элементам относится:
а) кремний б) актиний в) гелий г) хром
9. Наиболее сходными химическими свойствами обладают простые вещества, образованные элементами:
а) Ca и Si б) Pb и Ag в) Cl и Ar г) P и As
10. Электронная формула атома 1s22s22p63s23p2. Формула его водородного соединения:
а) PH3 б) H2S в) CH4 г) SiH4

11. Составить электронную и электронно-графическую формулу элементов с порядковыми номерами 25, 26, 56 и их ионов. Охарактеризовать их положение в ПСЭ (номер периода, группы, тип элемента, формулы гидридов и высших оксидов).

1 Периодическое повторение числа электронов на внешнем уровне атома объясняет_______________ 2. Количество энергетических уровней атома можно

определить по:
A. номером группы;
Б. номеру периода;
B. порядковым номером.

4. Какая из характеристик химических элементов не меняется в главных подгруппах:
А радиус атома;
Б число электронов на внешнем уровне;
В. число энергетических уровней.

5. Общее у строении атомов элементов с порядковыми номерами 7 и 15:

A. число электронов на внешнем уровне, Б. заряд ядра;

B. число энергетических уровней.

1.Одинаковое число электронов во внешнем электронном слое имеют атомы

1)С и N 2)N и S 3)С и Si 4)He и Ne

2.Окислительная способность атомов возрастает в ряду
1)O→N→C
2)Br→Cl→F
3)S→P→Si
4)O→S→Se

3.Для какого из веществ характерна металлическая связь?
1)Na2O 2) I2 3)H2S 4)Ca

4.К неэлектролитам относят вещество,формула которого
1)H2SO3
2)H2SO4
3)NaOH
4)CH3OH

5. 2 моль катионов и 3 моль анионов образуются при полной диссоциации 1 моль
1)нитрата железа(III)
2)фосфата калия
3)ортофосфорной кислоты
4)сульфата алюминия

6.При взаимодействии каких ионов в растворе образуется слабый электролит?
1)H+ и Cl-
2)H+ и OH-
3)Na+ и Cl-
4)Na+ и OH-

7. И Zn и Mg при обычных условиях реагируют с
1)водой
2)оксидом углерода (IV)
3)соляной кислотой
4)гидроксидом алюминия

8.С оксидом фосфора (V) реагирует каждое из 2-х веществ
1)вода и углекислый газ
2)соляная кислота и оксид кальция
3)гидроксид калия и вода
4)гидроксид меди (II) и цинк

9.Соль и вода образуются в результате взаимодействия гидроксида меди (II) с
1)серой
2)водородом
3)соляной кислотой
4)сульфидом натрия

10.В реакцию с кремниевой кислотой вступает
1)фосфат калия
2)оксид углерода (IV)
3)гидроксид натрия
4)оксид фосфора (V)

11.В реакцию с раствором хлорида цинка вступает
1)Ba(OH)2 2)CuO 3)HNO3 4)Na2SO4

12.В лаборатории имеются растворы,содержащие следующие ионы:
а)Cu 2+ б) Ba 2+ в)Ag+ г)Al 3+
Для обнаружения хлорид-ионов в растворе MgCl2 используют раствор,указанный пол буквой:
1)а
2)б
3)в
4)г

13.В ряду химических элементов Te-Se-S
1)уменьшается число электронных слоев
2)усиливаются неметаллические свойства
3)уменьшается значение электроотрицательности
4)ослабевает кислотных характер высших оксидов
5)увеличивается число электронов во внешнем слое
(2 правильных ответа)

14.Оксид алюминия вступает в реакцию с
1)водой
2)железом
3)гидроксидом калия
4)азотной кислотой
5)сульфатом бария
(2 правильных ответа)

15.(1 изображение)
16.(2 изображение)

17.К 170г раствора с массовой долей нитрата серебра 3% добавили избыток раствора хлорида алюминия.Вычислите массу образовавшегося осадка