Народна Освіта » Хімія » Стійкість електронних оболонок. Йони

НАРОДНА ОСВІТА

Стійкість електронних оболонок. Йони

Матеріал параграфа допоможе вам:

• зрозуміти, які електронні оболонки атомів є най-стійкішими;

• записувати формули йонів;

• визначати електронну будову йонів;

• з'ясувати, чим йони відрізняються від атомів.

Електронна будова атомів інертних елементів. Серед усіх простих речовин лише інертні гази — гелій, неон, аргон, криптон, ксенон, радон — складаються з окремих атомів. Протягом тривалого часу вченим не вдавалося здійснити хімічні реакції за участю інертних газів; їхні атоми «не бажали» сполучатися з атомами інших елементів9. Причина хімічної пасивності цих речовин стала зрозумілою після відкриття будови атомів.

Електронна будова атомів інертних елементів 1—3 періодів є такою:

Два електрони в атомі Гелію заповнюють перший енергетичний рівень. Електронна оболонка атома Неону складається із двох заповнених рівнів: перший містить 2 електрони, а другий — 8. В атомі Аргону, крім цих рівнів, є третій, незавершений; на ньому розміщуються 8 електронів, які заповнюють 3s- та Зр-підрівні.

Атоми Криптону, Ксенону і Радону теж мають на останньому (незавершеному) енергетичному' рівні по 8 електронів (серед них — два s-електро-ни та шість р-електронів).

Узявши до уваги хімічну пасивність інертних газів і електронну' будову атомів відповідних елементів, доходимо такого висновку': зовнішня 8-електронна оболонка є для атома вигідною і

стійкою\ Її часто називають електронним октетом2.

 

Атоми інших елементів здатні змінювати електронну будову так, щоб останній енергетичний рівень містив вісім електронів. При цьому атоми перетворюються на йони.

Нони. Частинки цього типу входять до складу багатьох сполук.

Йон — заряджена частинка, яка утворюється з атома внаслідок втрати або приєднання ним одного чи кількох електронів.

Якщо атом втрачає, наприклад, один електрон, він перетворюється на йон із зарядом +1, а в разі приєднання ним двох електронів — на йон із зарядом -2. Позитивно заряджені йони називають катіонами, негативно заряджені — аніонами.

У хімічній формулі йона заряд позначають верхнім індексом справа від символу елемента, причому спочатку записують цифру (одиницю не вказують), а потім — знак заряду: Na', Baj , H', Cl , S10 11. Хімічну формулу першого йона читають «натрій-шпос», останнього — «ес-два-мінус». Ці частинки називатимемо так: йон (або катіон) Натрію, йон (або аніон) Сульфуру.

Існують також йони, кожний із яких утворений кількома атомами. Наприклад, до складу натрій гідроксиду NaOH, крім катіонів Na1, входять аніони OH (гідроксид-іони).

Утворення позитивно заряджених йонів. Елемент № 11 Натрій розміщений у періодичній системі після інертного елемента Неону. Ядро атома Натрію містить 11 протонів (заряд ядра становить +11), навколо нього перебуває стільки ж електронів. Серед них один електрон належить зовнішньому (третьому) енергетичному рівню, а вісім — передостанньому рівню (2s“2рь).

Під час хімічної реакції атом Натрію легко втрачає Зз-електрон і перетворюється на йон. Заряд цієї частинки визначаємо так: +11 (заряд ядра, або сумарний заряд протонів) -10 (сумарний заряд електронів) = +1. Оскільки ядро залишається незмінним, то йон, як і атом, належить елементу Натрію.

Електронна будова катіона Na' така сама, що й атома інертного елемента Неону (обидві частинки містять по 10 електронів). Цей йон є стійким, оскільки має зовнішній електронний октет.

Запишемо схему перетворення атома Натрію на йон та електронні формули частинок:

Електронний октет міг би утворитися шляхом надходження на третій енергетичний рівень атома Натрію додаткових 7 електронів. Однак цього не відбувається. Очевидно, атому легше втратити один електрон, ніж приєднати сім.

Катіони Na' входять до складу майже всіх сполук Натрію, серед яких — натрій оксид Na2O, натрій гідроксид NaOH, натрій хлорид NaCL

► Напишіть схему перетворення атома Магнію на відповідний йон і наведіть електронні формули обох частинок.

Атоми металічних елементів мають на зовнішньому енергетичному рівні невелику кількість електронів (як правило, від одного до трьох) і здатні втрачати їх, перетворюючись на катіони.

Утворення негативно заряджених йонів. В

атомі елемента № 17 Хлору на зовнішньому енергетичному рівні розміщено 7 електронів (3з2;’). Цей атом здатний приєднати один електрон (який може віддати йому, наприклад, атом

Натрію) і перетворитися на йон Cl . Електронна будова аніона Хлору така сама, що й атома інертного елемента Аргону.

Схема перетворення атома Хлору на йон та електронні формули цих частинок такі:

Аніони Cl містяться в більшості сполук металічних елементів із Хлором, зокрема в натрій хлориді NaCl.

► Напишіть схему перетворення атома Оксиге-ну на відповідний йон і наведіть електронні формули обох частинок.

Атоми неметалічних елементів (крім інертних) мають на зовнішньому енергетичному рівні від чотирьох до семи електронів і здатні приєднувати додаткові електрони, перетворюючись на аніони.

Йони елементів головних підгруп містять на зовнішньому енергетичному рівні октет електронів.

Відмінності йонів від атомів. Йон і атом кожного елемента різняться за кількістю електронів, водночас маючи однакові позитивні заряди ядер. Тому йони, на відміну від атомів, — заряджені частинки.

Різна електронна будова атома і йона зумовлює різні розміри частинок. Атом Натрію має на 3-му енергетичному рівні один електрон, а в йоні Натрію електрони розміщені лише на двох енергетичних рівнях. Тому радіус йона Na' значно менший, ніж атома Натрію. В атомі Хлору і йоні Cl електрони перебувають на трьох енергетичних рівнях. Однак у йона Cl на один електрон більше. Тому радіус йона Хлору трохи більший.

Електронну будову атомів Na і СІ, йонів Na' і Cl , а також значення радіусів цих частинок наведено на схемі 4.

Схема 4

Характеристики атомів і йонів Натрію та Хлору

 

Йони відрізняються від атомів і за властивостями. Атоми, з яких складається метал натрій, здатні вступати в реакцію з молекулами води, а йони Na' із цими молекулами не реагують. Атоми Хлору легко сполучаються в молекули Cl2, тоді як із йонами СІ цього не відбувається.

Гідроген — єдиний неметалічний елемент, атом якого може перетворитися не лише на аніон H , а й на катіон H'. Йони H1 містяться у водному7 розчині будь-якої кислоти, надають йому кислого смаку, змінюють забарвлення індикаторів. Атоми Гідрогену таких властивостей не мають. На відміну від йонів вони легко сполучаються в молекули H2, з яких складається проста речовина — водень. Йони H відрізняються за властивостями від атомів Гідрогену і йонів H1.

Зокрема, вони не можуть перебувати у воді, оскільки вступають в реакцію з її молекулами.

Найстійкіші зовнішні електронні оболонки атомів містять вісім електронів.

Ион — заряджена частинка, яка утворюється з атома внаслідок втрати або приєднання ним одного чи кількох електронів.

Атоми металічних елементів здатні втрачати електрони зовнішньої оболонки й перетворюватися на позитивно заряджені йони (катіони), а атоми неметалічних елементів — приєднувати електрони й перетворюватися на негативно заряджені йони (аніони).

Катіони мають менші радіуси, ніж відповідні атоми. Аніони за своїми радіусами майже не відрізняються від атомів. Йони мають інші властивості, ніж атоми.

79. Що спільного в електронній будові атомів інертних елементів?

80. Яка частинка містить більше електронів:

а) атом чи відповідний катіон;

б) атом чи відповідний аніон?

81. Які з елементів — Rb, Br, Sr, N — здатні утворювати катіони, а які — аніони? Визначте заряд йона кожного елемента і напишіть хімічні формули цих частинок.

82. Складіть електронні формули йонів Be2+, P3-, F~ і K+.

83. Назвіть три катіони і два аніони, електронна будова яких така сама, що і йона F".

84. Який атом має таку саму електронну будову, що і йон Алюмінію? Напишіть електронну формулу частинки та зобразіть її графічний варіант.

85. Напишіть хімічні формули частинок, у яких електронна будова зовнішнього енергетичного рівня — 3s23p6.

86. В атомі якого елемента міститься на 2 електрони менше, ніж у йоні Магнію?

87. Складіть електронну формулу частинки, яка має 16 протонів і 18 електронів. Назвіть цю частинку.

88. Напишіть схеми утворення катіона й аніона Гідрогену з атома. Яка частинка має найменший радіус — катіон, аніон чи атом Гідрогену? Чому?

89. Укажіть у поданому переліку частинку з найбільшим радіусом і найменшим: атом Ar1 йони K+, Ca2*, СІ". Відповідь обґрунтуйте.

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Попель

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 19-09-2016, 01:46, посмотрело: 6767