Народна Освіта » Хімія » § 20. Будова електронних оболонок атомів хімічних елементів

НАРОДНА ОСВІТА

§ 20. Будова електронних оболонок атомів хімічних елементів

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

• чим зумовлене число електронних шарів в атомах хімічного елемента;

• скільки електронів міститься в зовнішніх електронних шарах інертних елементів;

• як заповнюються шари електронних оболонок в атомах хімічних елементів відповідно до їхнього місця в періодичній системі.

З попередніх параграфів ви дізналися, що властивості хімічних елементів, розташованих у порядку збільшення заряду ядра атома, через певне число елементів повторюються.

У чому ж полягає причина такої зміни властивостей елементів?

Для відповіді на це запитання не достатньо знати лише склад ядер атомів. Це досить легко продемонструвати на прикладі таких елементів, як Неон Ne і Натрій Na. З точки зору їхніх фізичних і хімічних властивостей, між ними немає нічого спільного. Неон — газувата речовина, зовсім інертна за хімічними властивостями порівняно з іншими елементами періодичної системи. Натрій — сріблясто-біла тверда речовина, що виявляє металічні властивості та досить хімічно активна. Але якщо порівняти склад ядер атомів цих елементів, то виявиться, що заряд ядра атома Натрію перевищує заряд ядра атома Неону всього на одну одиницю. Відповідно до електронейтраль-ності атома до складу електронної оболонки Натрію входить на один електрон більше. Щоб зрозуміти, чому така невелика відмінність у складі атомів двох сусідніх елементів спричиняє таку значну різницю в їхніх властивостях, необхідно проаналізувати будову електронних оболонок цих атомів.

У центрі атома перебуває позитивно заряджене ядро, а навколо нього у вигляді електронної оболонки розміщуються електрони. Оболонка не є суцільною, а складається з одного (для атомів Гідрогену H і Гелію Не) або кількох (для атомів усіх інших елементів) електронних шарів . У табл. 7 (с. 74) схематично показано будову атомів перших 18 хімічних елементів: ядра умовно зображено колами, а електронні шари — дугами. Схеми дають можливість з’ясувати, скільки електронних шарів має атом кожного із цих елементів, який заряд його ядра та скільки електронів міститься в кожному шарі.

Атом Гідрогену (розміщений за № 1 у періодичній системі) має всього один електронний шар, де навколо ядра із зарядом +1 рухається тільки один електрон. Наступний (за № 2) атом Гелію, заряд ядра якого +2, теж має один електронний шар, але вже з двома електронами. Унаслідок того, що ці електрони розміщуються на однаковій відстані від ядра, вони з однаковою силою притягуються до нього. Пам’ятаємо, що Гелій — це

Під електронним шаром треба розуміти шароподібний розподіл негативного заряду, утвореного електронами, що безперервно рухаються навколо центральної частинки атома — позитивно зарядженого ядра (докладніше див. у § 21).

Таблиця 7

Розподіл електронів по електронних шарах атомів перших 18 елементів

інертний газ (елемент). Гідроген і Гелій утворюють перший період періодичної системи хімічних елементів. На відміну від інших періодів, вій містить тільки два елементи.

Другий період починається Літієм Li — лужним металічним елементом, у якого три електрони групуються вже у двох електронних шарах. При цьому два електрони, як і в атомі Гелію, — у першому шарі, а третій — у другому, більш віддаленому від ядра. Цілком логічно припустити, що третій електрон буде слабкіше притягуватися (взаємодіяти електрично) до ядра. Зазвичай найближчі до ядра електронні шари називають внутрішніми, а останній, иайвіддалеиіший від нього, — зовнішнім.

Заряд ядра кожного наступного елемента збільшується на одиницю, а до зовнішнього електронного шару додається ще один електрон. Період поповнюється елементами доти, поки в зовнішньому шарі якогось із наступних елементів не нагромадиться вісім електронів. У другому періоді таким елементом є Неон Ne — хімічно інертний елемент, який за звичайних умов, як і Гелій, являє собою газу вату речовину.

Третій період, як і другий, починається лужним металічним елементом Натрієм Na. На відміну від схожого з ним за властивостями Літію, Натрій має вже три електронних шари. Причому два перші, найближчі до ядра, тобто внутрішні електронні шари, мають таку саму електронну будову, як і електронні шари атома Неону (перший шар містить два, а другий шар — вісім електронів). Третій, зовнішній електронний шар, як і зовнішній шар атома Літію, містить також один електрон, але ще більш віддалений від ядра.

У наступних за Натрієм елементів, розташованих у порядку зростання заряду ядра атома, іде закономірне поповнення електронами зовнішнього електронного шару до тих пір, поки в ньому не нагромадиться вісім електронів. Цим останнім елементом третього періоду виявляється Аргон Аг, знову, як і останній елемент другого періоду періодичної системи, інертний газ.

Таким чином, унаслідок послідовного збільшення заряду атомних ядер (табл. 7) зберігається будова електронної оболонки атома попереднього елемента, але до неї додається ще один електрон. Він або приєднується до електронів зовнішнього шару, або започатковує новий електронний шар. У першому шарі може бути не більше двох електронів (в атомі Гелію), у другому шарі — не більше восьми електронів (в атомів Неону), у третьому — не більше 18 електронів.

Якщо електронний шар містить максимально можливе число електронів, то його називають завершеним.Електронні шари, що містять менше від можливого число електронів, називають незавершеними.

З появою кожного нового електрона в електронному шарі елементів уздовж періоду їхні властивості змінюються досить плавно. Однак із появою нового електронного шару відбувається стрибкоподібна зміна хімічних властивостей елемента. Отже, можна стверджувати, що поява нового електронного шару спричиняє появу нового періоду хімічних елементів.

Запитання та завдання

°1. Скільки електронів містить зовнішній електронний шар атомів таких елементів: а) Гідрогену,

Гелію; б) Берилію, Нітрогену, Флуору; в) Натрію, Алюмінію, Сульфуру?

°2. Назвіть два елементи, в атомах яких завершені всі електронні шари.

°3. Скільки електронних шарів зайняті електронами в атомах: а) Літію, Натрію, Калію; б) Берилію, Магнію, Кальцію; в) Флуору, Хлору, Брому?

4. Скільки завершених електронних шарів мають атоми хімічних елементів з атомними номерами: а) 3; б) 9; в) 15?

5. Охарактеризуйте хімічні елементи: а) Нітроген; б) Алюміній; в) Аргон за таким планом:

• хімічний символ елемента;

• відносна атомна маса;

• заряд ядра атома;

• загальне число електронів, що рухаються навколо ядра;

• схема будови атома;

• число електронів у зовнішньому електронному шарі;

• число електронних шарів;

• число завершених електронних шарів.

*6. Чому через певне число елементів їхні властивості повторюються: так, наприклад, елемент Натрій повторює властивості елемента Літію, а елемент Бром — властивості елемента Хлору?

7. Які електронні шари атома називають внутрішніми, а які — зовнішніми? Покажіть це на прикладі атома Силіцію.

8. З переходом до кожного наступного елемента число електронів у зовнішньому електронному шарі: а) збільшується на один; б) збільшується відразу на два; в) не змінюється. Наведіть приклади.

9. До якого максимального числа електронів іде поповнення ЗОВНІШНЬОГО електронного шару В елементів третього періоду?

*10. Яка максимальна місткість: а) першого електронного шару; б) другого електронного шару; в) третього електронного шару?

*11. Який електронний шар називають: а) завершеним; б) незавершеним? Наведіть приклади.

*12. Чим можна пояснити стрибкоподібну зміну хімічних властивостей елементів? Наведіть приклади.

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Бутенко

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 19-10-2016, 19:53, Переглядів: 1589