Урок №47. Состояние электронов в атомах. Периодическое изменение свойств химических элементов в периодах и главных подгруппах

Урок №47. Состояние электронов в атомах. Периодическое изменение свойств химических элементов в периодах и главных подгруппах

Порядок заполнения уровней и подуровней электронами.

Для углубленного понимания:

I. Электронные формулы атомов химических элементов составляют в следующем порядке:

· По номеру элемента в ПСХЭ определяют общее число электронов в атоме;

· По номеру периода, в котором расположен элемент, определяют число энергетических уровней;

· Уровни разбивают на подуровни и орбитали, и заполняют их электронами в соответствии Принципом наименьшей энергии

· Для удобства электроны можно распределить по энергетическим уровням, воспользовавшись формулой N=2n² и с учётом того, что:

1. у элементов главных подгрупп (s-;p-элементы) число электронов на внешнем уровне равно номеру группы.

2. у элементов побочных подгрупп на внешнем уровне обычно два электрона (исключение составляют атомы Cu, Ag, Au, Cr, Nb, Mo, Ru, Rh, у которых на внешнем уровне один электрон, у Pd на внешнем уровне ноль электронов);

3. число электронов на предпоследнем уровне равно общему числу электронов в атоме минус число электронов на всех остальных уровнях.

II. Порядок заполнения электронами атомных орбиталей определяется:

1.Принципом наименьшей энергии

Шкала энергий:

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s…

2. Состояние атома с полностью или наполовину заполненным подуровнем (т. е. когда на каждой орбитали имеется по одному неспаренному электрону) является более устойчивым.

Этим объясняется «провал» электрона. Так, устойчивому состоянию атома хрома соответствует следующее распределение электронов:

Cr: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵, а не 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁴,

т. е. происходит «провал» электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень.

III. Семейства химических элементов.

- Элементы, в атомах которых происходит заполнение электронами s-подуровня внешнего энергетического уровня, называются s-элементами. Это первые 2 элемента каждого периода, составляющие главные подгруппы I и II групп.

- Элементы, в атомах которых электронами заполняется p-подуровень внешнего энергетического уровня, называются p-элементами. Это последние 6 элементов каждого периода (за исключением I и VII), составляющие главные подгруппы III-VIII групп.

- Элементы, в которых заполняется d-подуровень второго снаружи уровня, называются d-элементами. Это элементы вставных декад IV, V, VI периодов.

- Элементы, в которых заполняется f-подуровень третьего снаружи уровня, называются f-элементами. К f-элементам относятся лантаноиды и актиноиды.

Закономерности изменений в ПСХЭ Д.И.Менделеева в периодах слева направо:

• заряд ядер атомов увеличивается, следовательно увеличивается число протонов.

• число электронов на внешнем электронном слое увеличивается

• радиус атомов уменьшается;

• электроотрицательность (способность присоединять электроны) элементов увеличивается;

• высшая степень окисления и количество валентных электронов увеличивается от 1 до 8 (равно номеру группы);

• высшая степень окисления увеличивается (равна номеру группы);

• число электронных слоев атомов не изменяется;

• металлические свойства уменьшается, следовательно, неметаллические свойства элементов увеличивается.

• основные свойства соединений (оксидов и гидроксидов) ослабляются, сменяются амфотерными свойствами, кислотные свойства (оксидов, кислородных кислот) усиливаются)

Закономерности изменений в ПСХЭ Д.И.Менделеева в группе сверху вниз:

• заряд ядер атомов (количество протонов) увеличивается;

• радиус атомов увеличивается;

• число энергетических уровней (электронных слоев) атомов увеличивается (равно номеру периода);

• число электронов на внешнем слое атомов одинаково (равно номеру группы);

• прочность связи электронов внешнего слоя с ядром уменьшается;

• электроотрицательность (способность присоединять электроны) уменьшается;

• высшая степень окисления (валентность, количество валянных электронов) остается неизменным (исключение кислород и фтор)

• металличность элементов увеличивается, следовательно, неметалличность элементов уменьшается.

• основные свойства соединений (оксидов и гидроксидов) усиливаются, кислотные свойства (оксидов, кислородных кислот) усиливаются)

ЗАКРЕПЛЕНИЕ

Решите тестовые задания (один верный вариант ответа).

1. Заряд ядра атома фосфора равен

а) +30 б) +31 в) +15 г) +5

2. Количество энергоуровней в атоме равно

а) порядковому номеру элемента; б) номеру группы;

в) заряду ядра атома; г) номеру периода

3. Число нейтронов в атоме цинка равно

а) 30 б) 35 в) 4 г) 2

4. В ряду элементов Na, Mg, Al, Cl металлические свойства

а) убывают; б) возрастают; в) не изменяются; г) сначала убывают, а затем возрастают

5. Формула высшего оксида RO₂ характерна для

а) Li б) Br в) C г) N

6. Электронная формула строения атома меди, это-

а) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰; б) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁹;

в) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰ ; г) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹¹ .

7. Заряд ядра атома кальция равен

а) 20 б) 2 в) 40 г) 41

8. Число электронов на внешнем энергоуровне для элементов главных подгрупп равно

а) номеру периода; б) номеру группы; в) порядковому номеру элемента; г) атомной массе.

9. Число нейтронов в атоме железа равно

а) 26 б) 55 в) 56 г) 30

10. В ряду элементов C, Si, Ge, Sn способность отдавать валентные электроны

а) уменьшается; б) не изменяется; в) увеличивается; г) сначала увеличивается, а затем уменьшается.

11. Формула летучего водородного соединения для элемента с электронным строением атома 1s²2s²2p² – это

а) RH₄; б) RH₃; в) RH₂; г) RH.

12. Электронная формула строения атома мышьяка, это-

а) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹¹4p³; б) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁹4p⁴;

в) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰4p⁴ ; г) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p³ .