Работа 2 строение атома вариант 1. Основы строения атома

Контрольная работа №1.

Вариант 1.

1. Укажите число полностью заполненных

а) энергетических уровней

б) энергетических подуровней

для атомов элементов №32 и №37.

2. Катион Э3+ некоторого элемента имеет электронную конфигурацию 1s22s22p6. Cколько протонов и нейтронов содержится в ядре атома данного элемента?

3. Определите число электронов и число протонов в ионах NO2-, Н3О+.

4. Напишите электронную конфигурацию частиц: As3-, Rb+. Приведите примеры других частиц с такой же электронной конфигурацией (по 2 примера).

…4s23d3? Ответ оформите в виде таблицы.

6. Дайте характеристику элементу № 33 по плану:

Вариант 2.

1. 1. Укажите число полностью заполненных

а) энергетических уровней

б) энергетических подуровней

для атомов элементов № 25 и №35.

2. Анион Э3- некоторого элемента имеет электронную конфигурацию 1s22s22p63s23p6. Cколько протонов и нейтронов содержится в ядре атома данного элемента?

3. Определите число электронов и число протонов в ионах NH4+, SO32-.

4. Напишите электронную конфигурацию частиц: Se2-, Ga3+. Приведите примеры других частиц с такой же электронной конфигурацией (по 2 примера).

5. Какие значения могут принимать квантовые числа для электронов

…3s23р4? Ответ оформите в виде таблицы.

6. Дайте характеристику элементу № 38 по плану:

1) положение в периодической таблице

2) строение атома (частицы в составе ядра, электронная конфигурация, распределение электронов по уровням, графическое изображение наружного уровня)

3) металл или неметалл (с объяснением)

4) сравнение с соседними элементами по периоду и подгруппе

5) формула высшего оксида и его характер (с уравнениями реакций)

6) формула гидроксида и его характер (с уравнениями реакций)

7) формула летучего водородного соединения для неметалла.

Контрольная работа №1 по теме «Строение атома»

Вариант 1.

1. Укажите число полностью заполненных

а) энергетических уровней

б) энергетических подуровней

для атомов элементов №32 и №37.

2. Катион Э 3+ s 2 2 s 2 2 p 6 . C

NO 2 - , Н 3 О + .

As 3- , Rb +

Li 3 N, H 2 Se, PCl 3 , SiO 2 .

а ) SiO 2 → P 2 O 5 → SO 3

б ) NH 3 → PH 3 → AsH 3

в) Al → Mg → Na

г) BaO → SrO → CaO?

Вариант 2.

1. 1. Укажите число полностью заполненных

а) энергетических уровней

б) энергетических подуровней

для атомов элементов № 25 и №35.

2. Анион Э 3- некоторого элемента имеет электронную конфигурацию 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 . C колько протонов и нейтронов содержится в ядре атома данного элемента?

3. Определите число электронов и число протонов в ионах NH 4 + , SO 3 2- .

4. Напишите электронную конфигурацию частиц: Se 2- , Ga 3+ . Приведите примеры других частиц с такой же электронной конфигурацией (по 2 примера).

5. Укажите вид химической связи и покажите механизм её образования:

SiCl 4 , H 2 O 2 , CO 2 , Mg 3 P 2 .

6. Как изменяются свойства в ряду:

а) Al 2 O 3 → MgO → Na 2 O

б) HF → HCl → HBr

в ) Se → S → O

г ) N 2 O 5 → P 2 O 5 → As 2 O 5 ?

Вариант 1

Часть А.

А 1. Ядро атома (39 К) образовано

1) 19 протонами и 20 электронами 2) 20 нейтронами и 19 электронами

3) 19 протонами и 20 нейтронами 4) 19 протонами и 19 нейтронами

А 2 . Атому элемента фосфор отвечает электронная формула

1) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 2 2) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 3 3) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 4 4) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 5

А 3. Химические элементы расположены в порядке уменьшения их атомных радиусов

1) Ва, Cd, Sb 2) In,Pb,Sb 3) Cs,Na, H 4) Br, Se, As

А 4. Верны ли следующие суждения о химических элементах?

А. Все химические элементы-металлы относятся к S- и d- элементам.

Б. Неметаллы в соединениях проявляют только отрицательную степень окисления.

А 5. Среди металлов главной подгруппы II группы наиболее сильным восстановителем является

1) барий 2) кальций 3) стронций 4) магний

А 6. Число энергетических слоев и число электронов во внешнем энергетическом слое атома хрома равны соответственно

А 7. Высший гидроксид хрома проявляет

А 8. Электроотрицательность элементов возрастает слева направо по ряду

1) O-S-Se-Te 2) B-Be-Li-Na 3) O-N-P-As 4) Ge-Si-S-Cl

А 9. Степень окисления хлора в Ba(ClO 3) 2 равна

1) +1 2) +3 3) +5 4) +7

А 10. Элемент мышьяк относится к

Ответами к заданию В1-В2

В 1. Возрастание кислотных свойств высших оксидов происходит в рядах:

1) CaOSiO 2 SO 3 2) CO 2 Al 2 O 3 MgO 3) Li 2 OCO 2 N 2 O 5

4) As 2 O 5 P 2 O 5 N 2 O 5 5) BeOCaOSrO 6) SO 3 P 2 O 5 Al 2 O 3

В 2 . Установите соответствие.

Состав ядра Электронная формула

А. 7 р + 1 , 7 n 0 1 1. 2S 2 2p 3

Б. 15 р + 1 , 16 n 0 1 2. 2S 2 2p 4

В. 9 р + 1 , 10 n 0 1 3. 3S 2 3p 5

Г. 34 р + 1 , 45 n 0 1 4. 2S 2 2p 5

С 1. Составьте формулу высшего оксида и высшего гидроксида брома. Запишите электронную конфигурацию атома брома в основном и возбужденном состоянии, определите его возможные валентности.

Составьте электронные формулы атома брома в максимальной и минимальной степенях.

Контрольная работа № 1 по теме «Строение атома»

Вариант 2

Часть А. Выберите один правильный ответ

А 1. Число протонов, нейтронов и электронов изотопа 90 Sr соответсвенно равно

1. 38, 90, 38 2. 38, 52, 38 3. 90, 52, 38 4. 38, 52,90

А 2 . Электронная формула 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 6 4S 1 отвечает атому элемента

1. сера 2. бром 3.калий 4. марганец

А 3. В порядке уменьшения атомного радиуса расположены элементы

1) бор, алюминий, галлий 3) бор, углерод, кремний

2) калий, натрий, литий 4) криптон, ксенон, радон

А 4. Верны ли следующие суждения об изменении свойств элементов в ряду

Be-Mg-Ca-Sr-Ba?

А. Металлические свойства усиливаются.

Б. Радиус атомов и число валентных электронов не изменяется.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны

А 5. Среди неметаллов третьего периода наиболее сильным окислителем является

1) фосфор 2) кремний 3) сера 4) хлор

А 6. Число энергетических слоев и число электронов во внешнем энергетическом слое атома марганца равны соответственно

1) 4, 2 2) 4, 1 3) 4, 6 4) 4, 5

А 7. Высший гидроксид марганца проявляет

1) кислотные свойства 3) основные свойства

2) амфотерные свойства 4) не проявляет кислотно-основных свойств

А 8. Электроотрицательность элементов уменьшается слева направо по ряду

1) O-Sе-S-Te 2) Bе-Bе-Li-Н 3) O-N-P-As 4) Ge-Si-S-Cl

А 9. Степень окисления азота в Ba(NO 2) 2 равна

1) +1 2) +3 3) +5 4) +7

А 10. Элемент марганец относится к

1) s-элементам 2) р-элементам 3) d-элементам 4) переходным элементам

Ответами к заданию В1-В2 является последовательность цифр, которая соответствует номерам правильных ответов.

В 1. Возрастание основных свойств высших гидроксидов происходит в рядах образующих их элементов:

1) MgAl ) AsР 3) PSCl

4)BBeLi 5) MgCaBa 6)CaKCs

В 2 . Установите соответствие.

Состав ядра Электронная формула

А. 19 р + 1 , 20 n 0 1 1. 4S 1

Б. 20 р + 1 , 20 n 0 1 2. 4S 2

В. 14 р + 1 , 14 n 0 1 3. 5S 1

Г. 35 р + 1 , 45 n 0 1 4. 4S 2 4p 5

При выполнении задания С 1 подробно запишите ход его решения и полученный результат.

С 1. Составьте формулу высшего оксида и высшего гидроксида мышьяка. Запишите электронную конфигурацию атома мышьяка в основном и возбужденном состоянии, определите его возможные валентности.

Составьте электронные формулы атома мышьяка в максимальной и минимальной степенях.

Электроны

Понятие атом возникло еще в античном мире для обозначения частиц вещества. В переводе с греческого атом означает «неделимый».

Ирландский физик Стони на основании опытов пришел к выводу, что электричество переносится мельчайшими частицами, сущеетвующими в атомах всех химических элементов. В 1891 г. Стони предложил эти частицы назвать электронами, что по-гречески означает «янтарь». Через несколько лет после того, как электрон получил свое название, английский физик Джозеф Томсон и французский физик Жан Перрен доказали, что электроны несут на себе отрицательный заряд. Это наименьший отрицательный заряд, который в химии принят за единицу (-1). Томсон даже сумел определить скорость движения электрона (скорость электрона на орбите обратно пропорциональна номеру орбиты n. Радиусы орбит растут пропорционально квадрату номера орбиты. На первой орбите атома водорода (n=1; Z=1) скорость равна ≈ 2,2·106 м/с, то есть примерно в сотню раз меньше скорости света с=3·108 м/с.) и массу электрона (она почти в 2000 раз меньше массы атома водорода).

Состояние электронов в атоме

Под состоянием электрона в атоме понимают со­вокупность информации об энергии определенного электрона и пространстве, в котором он находится . Электрон в атоме не имеет траектории движения, т. е. можно говорить лишь о веро­ятности нахождения его в пространстве вокруг ядра .

Он может находиться в лю­бой части этого пространства, окружающего ядро, и совокупность его различных положений рассматривают как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Образно это можно предста­вить себе так: если бы удалось через сотые или миллионные доли секунды сфотографиро­вать положение электрона в атоме, как при фотофинише, то электрон на таких фотогра­фиях был бы представлен в виде точек. При наложении бесчисленного множества та­ких фотографий получилась бы картина электронного облака с наибольшей плот­ностью там, где этих точек будет больше всего.

Пространство вокруг атомного ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называ­ется орбиталью. В нем заключено приблизительно 90 % электронного облака , и это означает, что около 90 % времени электрон находится в этой части пространства. По форме различают 4 известных ныне типа орбиталей , которые обозначаются латинскими буквами s, p, d и f . Графическое изображение некоторых форм электронных орбиталей представлено на рисунке.

Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является энергия его связи с ядром . Электроны, обладающие близкими значениями энергии, образуют единый электронный слои, или энергетический уровень. Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра, - 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.

Целое число n, обозначающее номер энергетического уровня, называют главным квантовым числом. Оно характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень. Наименьшей энергией обладают электроны первого энергетического уровня, наиболее близкого к ядру. По сравнению с электронами первого уровня, электроны последующих уровней будут характеризоваться большим запасом энергии. Следовательно, наименее прочно связаны с ядром атома электроны внешнего уровня.

Наибольшее число электронов на энергетичес­ком уровне определяется по формуле:

N = 2n 2 ,

где N - максимальное число электронов; n - но­мер уровня, или главное квантовое число. Следовательно, на первом, ближайшем к ядру энергетическом уровне может находиться не бо­лее двух электронов; на втором - не более 8; на третьем - не более 18; на четвертом - не бо­лее 32.

Начиная со второго энергетического уровня (n = 2) каждый из уровней подразделяется на подуровни (подслои), несколько отличающиеся друг от друга энергией связи с ядром. Число подуровней равно значению главного квантового числа: первый энергетический уровень имеет один подуровень; второй - два; третий - три; четвертый - четыре подуровня . Подуровни в свою очередь образованы орбиталями. Каждому значению n соответствует число орбиталей, равное n.

Подуровни принято обозначать латинскими буквами, равно как и форму орбиталей, из которых они состоят: s, p, d, f.

Протоны и нейтроны

Атом любого химического элемента сравним с крохотной Солнечной системой. Поэтому такую модель атома, предложенную Э. Резерфордом, называют планетарной .

Атомное ядро, в котором сосредоточена вся масса атома, состоит из частиц двух видов - протонов и нейтронов .

Протоны имеют заряд, равный заряду электронов, но противоположный по знаку (+1), и массу, равную массе атома водорода (она принята в химии за единицу). Нейтроны не несут заряда, они нейтральны и имеют массу, равную массе протона.

Протоны и нейтроны вместе называют нуклонами (от лат. nucleus - ядро). Сумма числа протонов и нейтронов в атоме называется массовым числом . Например, массовое число атома алюминия:

13 + 14 = 27

число протонов 13, число нейтронов 14, массовое число 27

Так как массой электрона, ничтожно малой, можно пренебречь, то очевидно, что в ядре сосредоточена вся масса атома. Электроны обозначают e — .

Поскольку атом электронейтрален , то также очевидно, что число протонов и электронов в атоме одинаково. Оно равно порядковому номеру химического элемента, присвоенному ему в Периодической системе. Масса атома складывается из массы протонов и нейтронов. Зная порядковый номер элемента (Z), т. е. число протонов, и массовое число (А), равное сумме чисел протонов и нейтронов, можно найти число нейтронов (N) по формуле:

N = A — Z

Например, число нейтронов в атоме железа равно:

56 — 26 = 30

Изотопы

Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число, называются изотопами . Химические элементы, встречающиеся в природе, являются смесью изотопов. Так, углерод имеет три изотопа с массой 12, 13, 14; кислород - три изотопа с массой 16, 17, 18 и т. д. Обычно приводимая в Периодической системе относительная атомная масса химического элемента является средним значением атомных масс природной смеси изотопов данного элемента с учетом их относительного содержания в природе. Химические свойства изотопов большинства химических элементов совершенно одинаковы. Однако изотопы водорода сильно различаются по свойствам из-за резкого кратного увеличения их относительной атомной массы; им даже присвоены индивидуальные названия и химические знаки.

Элементы первого периода

Схема электронного строения атома водорода:

Схемы электронного строения атомов показывают распределение электронов по электронным слоям (энергетическим уровням).

Графическая электронная формула атома во­дорода (показывает распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням):

Графические электронные формулы атомов показывают распределение электронов не только по уровням и подуровням, но и по орбиталям.

В атоме гелия первый электронный слой завершен - в нем 2 электрона. Водород и гелий - s-элементы; у этих атомов заполняется электронами s-орбиталь.

У всех элементов второго периода первый электронный слой заполнен , и электроны заполняют s- и р-орбитали второго электронного слоя в соот­ветствии с принципом наименьшей энергии (снача­ла s, а затем р) и правилами Паули и Хунда.

В атоме неона второй электронный слой завершен - в нем 8 электронов.

У атомов элементов третьего периода первый и второй электронные слои завершены, поэтому заполняется третий электронный слой, в котором электроны могут занимать 3s-, 3р- и 3d- подуровни.

У атома магния достраивается 3s- электронная орбиталь. Na и Mg - s-элементы.

У алюминия и последующих элементов запол­няется электронами 3р-подуровень.

У элементов третьего периода остаются неза­полненными 3d-орбитали.

Все элементы от Al до Ar - р-элементы. s- и р-элементы образуют главные подгруппы в Пе­риодической системе.

Элементы четвертого — седьмого периодов

У атомов калия и кальция появляется четвертый электронный слой, заполняется 4s-подуровень, т. к. он имеет меньшую энергию, чем 3d-подуровень.

К, Са - s-элементы, входящие в главные под­группы. У атомов от Sc до Zn заполняется электро­нами 3d-подуровень. Это 3d-элементы. Они входят в побочные подгруппы, у них заполняется пред­внешний электронный слой, их относят к переход­ным элементам.

Обратите внимание на строение электронных оболочек атомов хрома и меди. В них происходит «провал» одного электрона с 4s- на 3d-подуровень, что объясняется большей энергетической устойчи­востью образующихся при этом электронных кон­фигураций 3d 5 и 3d 10:

В атоме цинка третий электронный слой завер­шен - в нем заполнены все подуровни 3s, 3р и 3d, всего на них 18 электронов. У следующих за цин­ком элементов продолжает заполняться четвертый электронный слой, 4р-подуровень.

Элементы от Ga до Кr - р-элементы.

У атома криптона внешний слой (четвертый) завершен, имеет 8 электронов. Но всего в четвертом электронном слое может быть 32 электрона; у атома криптона пока остаются незаполненными 4d- и 4f-подуровни.У элементов пятого периода идет заполнение по-дуровней в следующем порядке: 5s — 4d — 5р. И так-же встречаются исключения, связанные с «провалом » электронов, у 41 Nb, 42 Мо, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

В шестом и седьмом периодах появляются f-элементы, т. е. элементы, у которых идет заполнение соответственно 4f- и 5f-подуровней третьего снаружи электронного слоя.

4f-элементы называют лантаноидами.

5f-элементы называют актиноидами.

Порядок заполнения электронных подуровней в атомах элементов шестого периода: 55 Cs и 56 Ва - 6s-элементы; 57 La … 6s 2 5d x - 5d-элемент; 58 Се - 71 Lu - 4f-элементы; 72 Hf — 80 Hg - 5d-элементы; 81 Т1 — 86 Rn - 6d-элементы. Но и здесь встречаются элементы, у которых «нарушается» порядок заполне­ния электронных орбиталей, что, например, связано с большей энергетической устойчивостью наполовину и полностью заполненных f-подуровней, т. е. nf 7 и nf 14 . В зависимости от того, какой подуровень атома заполняется электронами последним, все элемен­ты делят на четыре электронных семейства, или блока:

• s-элементы . Электронами заполняется s-под­уровень внешнего уровня атома; к s-элементам относятся водород, гелий и элементы главных подгрупп I и II групп.

• p-элементы . Электронами заполняется р-подуровень внешнего уровня атома; к р-элементам относятся элементы главных подгрупп III- VIII групп.

• d-элементы . Электронами заполняется d-под­уровень предвнешнего уровня атома; к d-эле­ментам относятся элементы побочных подгрупп I-VIII групп, т. е. элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s- и р-элементами. Их также называют переход­ными элементами.

• f-элементы . Электронами заполняется f-подуро­вень третьего снаружи уровня атома; к ним от­носятся лантаноиды и антиноиды.

Швейцарский физик В. Паули в 1925 г. установил, что в атоме на одной орбитали может находиться не более двух электронов, имеющих противоположные (антипараллельные) спины (в переводе с английского - «веретено»), т. е. обладающих такими свойствами, которые условно можно представить себе как вращение электрона вокруг своей воображаемый оси: по часовой или против часовой стрелки.

Этот принцип носит название принципа Паули . Если на орбитали находится один электрон, то он называется неспаренным, если два, то это спаренные электроны, т. е. электроны с противоположными спинами. На рисунке показана схема подразделения энергетических уровней на подуровни и очередность их заполнения.

Очень часто строение электронных оболочек атомов изображают с помощью энергетических или квантовых ячеек - записывают так называемые графические электронные формулы. Для этой записи используют следующие обозначения: каждая квантовая ячейка обозначается клеткой, которая соответствует одной орбитали; каждый электрон обозначается стрелкой, соответствующей направлению спина. При записи графической электронной формулы следует помнить два правила: принцип Паули и правило Ф. Хунда , согласно которому электроны занимают свободные ячейки сначала по одному и имеют при этом одинаковое значение спина, а лишь затем спариваются, но спины, при этом по принципу Паули будут уже противоположно направленными.

Правило Хунда и принцип Паули

Правило Хунда - правило квантовой химии, определяющее порядок заполнения орбиталей определённого подслоя и формулируется следующим образом: суммарное значение спинового квантового числа электронов данного подслоя должно быть максимальным. Сформулировано Фридрихом Хундом в 1925 году.

Это означает, что в каждой из орбиталей подслоя заполняется сначала один электрон, а только после исчерпания незаполненных орбиталей на эту орбиталь добавляется второй электрон. При этом на одной орбитали находятся два электрона с полуцелыми спинами противоположного знака, которые спариваются (образуют двухэлектронное облако) и, в результате, суммарный спин орбитали становится равным нулю.

Другая формулировка : Ниже по энергии лежит тот атомный терм, для которого выполняются два условия.

1. Мультиплетность максимальна
2. При совпадении мультиплетностей суммарный орбитальный момент L максимален.

Разберём это правило на примере заполнения орбиталей p-подуровня p -элементов второго периода (то есть от бора до неона (в приведённой ниже схеме горизонтальными чёрточками обозначены орбитали, вертикальными стрелками - электроны, причём направление стрелки обозначает ориентацию спина).

Правило Клечковского

Правило Клечковского — по мере увеличения суммарного числа электронов в атомах (при возрастании зарядов их ядер, или порядковых номеров химических элементов) атомные орбитали заселяются таким образом, что появление электронов на орбитали с более высокой энергией зависит только от главного квантового числа n и не зависит от всех остальных квантовых чисел, в том числе и от l. Физически это означает, что в водородоподобном атоме (в отсутствие межэлектронного отталкивания) орбитальная энергия электрона определяется только пространственной удаленностью зарядовой плотности электрона от ядра и не зависит от особенностей его движения в поле ядра.

Эмпирическое правило Клечковского и вытекающее из него схема очерёдностей несколько противоречатреальной энергетической последовательности атомых орбиталей только в двух однотипных случаях: у атомов Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au имеет место “провал” электрона с s-подуровня внешнего слояна d-подуровень предыдущего слоя, что приводит к энергетически более устойчивому состоянию атома, аименно: после заполнения двумя электронами орбитали 6s

лабораторные работы

практические занятия

самостоятельная аудиторная работа

самостоятельная домашняя работа (типовой расчет)

контроль (защиты, коллоквиумы, зачет, экзамен)

Учебники и учебные пособия

Н.В.Коровин. Общая химия

Курс общей химии. Теория и задачи (под ред. Н.В.Коровина, Б.И.Адамсона)

Н.В.Коровин и др. Лабораторные работы по химии

Календарный план

Электролиты,

Хим.эквива

гидролиз, ПР

Электр.форму-

13(2 )

ГЭ, электролиз,

27(13,16)

14(2 )

коррозия

Квант.числа

17(2 )

18(2 )

Хим.связь

Комплексы

Термодинамика

Кинетика.

6(2,3 )

Равновесие

Введение в курс химии

Химия в энергетическом институте – фундаментальная общетеоретическая дисциплина.

Химия – естественная наука, изучающая состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.

	М.В.Ломоносов						Д.И.Менделеев
	“Химическая
							“Основах химии” 1871
	рассматривает		свойства
							г.) – “Химия –
	изменения
							учение об элементах и
	объясняет
							их соединениях”.
				химических

превращениях происходит”.

«Золотой век химии» (конец XIX начало XX веков)

Периодический закон Д.И.Менделеева (1896)

Понятие о валентности введенное Э.Франкландом (1853)

Теория строения органических соединений А.М.Бутлерова (1861-1863)

Теория комплексных соединений А.Вернера

Закон действующих масс М.Гультберга и Л.Вааге

Термохимия, разработанная в основном Г.И.Гессом

Теория электролитической диссоциации С. Аррениуса

Принцип подвижного равновесия А.Ле Шателье

Правило фаз Дж.В.Гиббса

Теория сложного строения атома Бора-Зоммерфельда (1913-1916)

Значение современного этапа развития химии

Понимание законов химии и их применение позволяет создавать новые процессы, машины, установки и приборы.

Получение электроэнергии, топлива, металлов, различных материалов, продуктов питания и т.п. непосредственно связано с химическими реакциями. Например, электрическую и механическую энергии в настоящее время в основном получают преобразованием химической энергии природного топлива (реакции горения, взаимодействия воды и ее примесей с металлами и т.п.). Без понимания этих процессов невозможно обеспечить эффективную работу электростанций и двигателей внутреннего сгорания.

Познание химии необходимо для:

- формирования научного мировоззрения,

- для развития образного мышления,

- творческого роста будущих специалистов.

Современный этап развития химии характеризуется широким использованием квантовой (волновой) механики для интерпретации и расчета химических параметров веществ и систем веществ и основан на квантово-механической модели строения атома.

Атом - сложная электромагнитная микросистема, являющаяся носителем свойств химического элемента.

СТРОЕНИЕ АТОМА

Изотопы – разновидности атомов одного химического

элемента, имеющие одинаковый порядковый номер, но разные атомные числа

Мr (Cl)=35*0,7543 + 37*0,2457 = 35,491

Основные положения квантовой механики

Квантовая механика - поведение движущихся микрообъектов (в том числе и электронов) – это

одновременное проявление, как свойств частиц, так и свойств волн – двойственная (корпускулярноволновая) природа.

Квантование энергии: Макс Планк (1900 г., Германия) –

вещества испускают и поглощают энергию дискретными порциями (квантами). Энергия кванта пропорциональна частоте излучения (колебания) ν :

h – постоянная Планка (6,626·10-34 Дж·с); ν=с/λ , с – скорость света, λ – длина волны

Альберт Эйнштейн (1905 г.) : любое излучение - это поток квантов энергии (фотонов) E = m· v 2

Луи де Бройль (1924 г., Франция): электрон также характеризуется корпускулярно-волновой двойственностью - излучение распространяется как волна и состоит из мелких частиц (фотонов)

		Частица – m,		mv , E =mv 2
	Волна - ,			E 2 = h = hv /
	Связал длину волны с массой и скоростью:
		Е1 = Е2 ;		H/ mv
	неопределенности			Вернер Гейзенберг (1927г.,
Германия)		произведение	неопределенностей		положения
(координаты)		частицы х и	импульса (mv) не		может быть

меньше h/2

х (mv) h/2 (- погрешность, неопределенность) Т.е. положение и импульс движения частицы принципиально невозможно определить в любой момент времени с абсолютной точностью.

Электронное облако Атомная орбиталь (АО)

Т.о. точное нахождение частицы (электрона) заменяется понятием статистической вероятности нахождения ее в определенном объеме (около ядерного) пространства.

Движение е- имеет волновой характер и описывается

2 dv - плотность вероятности нахождения е- в определенном объеме около ядерного пространства. Это пространство называется атомной орбиталью (АО) .

В 1926 г Шредингер предложил уравнение, которое математически описывает состояние е - в атоме. Решая его

находят волновую функцию . В простом случае она зависит от 3-х координат

Электрон несет отрицательный заряд, его орбиталь представляет собой определенное распределение заряда и называется электронное облако

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА

Введены для характеристики положения электрона в атоме в соответствии с уравнением Шредингера

1. Главное квантовое число (n )

Определяет энергию электрона - энергетический уровень

показывает размер электронного облака (орбитали)

принимает значения – от 1 до

n (номер энергетического уровня): 1 2 3 4 и т.д.

2. Орбитальное квантовое число (l ) :

определяет – орбитальный момент количества движения электрона

показывает – форму орбитали

принимает значения – от 0 до (n -1)

Графически АО изображается Орбитальное квантовое число: 0 1 2 3 4

Энергетический подуровень: s p d f g

Е увеличивается

l =0	s –подуровень s –АО
	p- подуровень р -АО

Каждому n соответствует определенное число значений l , т.е. каждый энергетический уровень расщепляется на подуровни. Число подуровней равно номеру уровня.

1-ый энерг.уровень → 1 подуровень → 1s 2-ой энерг.уровень → 2 подуровня → 2s2p 3-ий энерг.уровень → 3 подуровня → 3s 3p 3d

4-ый энерг.уровень → 4 подуровня → 4s 4p 4d 4f и т.д.

3. Магнитное квантовое число (m l )

определяет – значение проекции орбитального момента количества движения электрона на произвольно выделенную ось

показывает – пространственную ориентацию АО

принимает значения – от –l до + l

Любому значению l соответствует (2l +1) значений магнитного квантового числа, т.е. (2l +1) возможных расположений электронного облака данного типа в пространстве.

s - состояние – одна орбиталь (2 0+1=1) - m l = 0, т.к. l = 0

p - состояние – три орбитали (2 1+1=3)

m l : +1 0 -1, т.к. l =1

ml =+1

m l =0

m l = -1

Все орбитали, принадлежащие одному подуровню, имеют одинаковую энергию и называются вырожденными.

Вывод: АО характеризуется определенным набором n, l, m l , т.е. определенными размерами, формой и ориентацией в пространстве.

4. Cпиновое квантовое число (m s )

«спин» - «веретено»

определяет - собственный механический момент электрона, связанный с вращением его вокруг своей оси

принимает значения – (-1/2· h/2) или (+1/2· h/2)

n = 3

l = 1

m l = -1, 0, +1

m s = + 1/2

Принципы и правила

Электронные конфигурации атомов

(в виде формул электронных конфигураций)

Указывают цифрами номер энергетического уровня

Указывают буквами энергетический подуровень (s, p, d, f );

Показатель степени подуровня означает число

электронов на данном подуровне

19 К 1s2 2s2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

минимальной

Электроны в атоме занимают наиболее низкое энергетическое состояние, отвечающее наиболее устойчивому его состоянию.

1s 2s 2 p 3 s 3 p 3 d 4 s 4 p 4 d 4 f

Увеличение Е

Клечковского

Электроны размещаются последовательно на орбиталях, характеризуемых возрастанием суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l) ; при одинаковых значениях этой суммы раньше заполняется орбиталь с меньшим значением главного квантового числа n

1 s <2 s < 2 p = 3 s < 3 p = 4 s < 3 d = 4 p и т. д

Контрольная работа №1 «Строение атома. Периодическая система. Химические формулы»

Закирова Олися Тельмановна –учитель химии.

МБОУ " Арская средняя общеобразовательная школа № 7 "

Цель: Проверить системность, прочность, глубину знаний по теме«Строение атома. Периодическая система. Химические формулы» . Проконтролировать степень усвоения учащимися знаний о строении атома, умения характеризовать элемент по положению в ПСХЭ, определять молекулярную массу соединений.

1 этап. Организационный момент. 1.Приветствие.

2. Организация рабочих мест.

3. Оглашение цели урока учащимся

Постановка цели урока:

Повторение, обобщение и систематизация понятий. ПЗ и ПСЭ Д. И. Менделеева

2этап: Повторение, обобщение и систематизация понятий

Вариант 1.

1. Чем определяется место химического элемента в ПСХЭ Д.И.Менделеева?

А) числом электронов в атоме Б) числом электронов на внешнем уровне;В) числом нейтронов в атомном ядре;

Г) числом протонов в атомном ядре;Д) правильного ответа нет.

2. Чем определяются свойства химических элементов?А) величиной относительной атомной массы;Б) зарядом атомного ядра;В) числом электронов на внешнем уровне;Г) числом электронов в атоме;Д) правильного ответа нет.

3. Каким образом можно определить число электронных уровней в атоме любого химического элемента?

4. Каким образом можно определить число электронов на внешнем слое у атомов элементов главных подгрупп?

А) по номеру периода;Б) по номеру группы;В) по номеру ряда;Г) правильного ответа нет.

5. Как изменяется радиус атома с увеличением порядкового номера элемента в периоде?

А) увеличивается;Б) уменьшается;В) не изменяется;Г) закономерность в изменениях отсутствует.

6. Атом какого из перечисленных элементов имеет наибольший радиус?

А) бериллий; Б) бор; В) углерод; Г) азот.

7.Найти молекулярную массу CO 2 ; H 2 SO 4

Вариант 2.

1. Как изменяются свойства химических элементов в периоде с увеличением заряда ядра?

А) металлические свойства усиливаются;Б) металлические свойства периодически повторяются;

В) неметаллические свойства усиливаются;Г) правильного ответа нет.

2. У какого элемента наиболее ярко выражены металлические свойства?А) кремний;Б) алюминий;В) натрий;Г) магний.

3. Как изменяются свойства элементов в главных подгруппах периодической системы с увеличением заряда ядра?

А) металлические свойства ослабевают;Б) металлические свойства не изменяются;

В) неметаллические свойства не изменяются;Г) правильного ответа нет.

4. У какого элемента наиболее ярко выражены неметаллические свойства?А) сера;Б) кислород;В) селен;Г) теллур.

5. Чем определяется место химического элемента в ПСХЭ Д.И.Менделеева?А) массой атома;Б) зарядом ядра атома;

В) числом электронов на внешнем уровне;Г) числом электронных уровней атома;Д) правильного ответа нет.

6. По номеру периода, в котором расположен химический элемент, можно определить:А) число электронов в атоме;

Б) число электронов на внешнем электронном уровне;В) высшую валентность элемента;

Г) число электронных уровней в атоме;Д) правильного ответа нет.

7.Найти молекулярную массу CO ; H 2 SO 3

Вариант 3.

1. Чем определяются свойства химического элемента?А) числом электронов в атоме;Б) количеством электронных уровней в атоме;В) числом нейтронов в атомном ядре;Г) правильного ответа нет.

2. По номеру группы, в которой расположен атом, можно определить:А) число электронов в атоме;

Б) число электронов на внешнем электронном уровне в атоме любого элемента в группе;

В) число электронов на внешнем электронном уровне в атоме элемента главной подгруппы данной группы;

Г) количество электронных уровней в атоме;Д) правильного ответа нет.

3. Как изменяется радиус атома в периоде с увеличением порядкового номера элемента?

А) не изменяется;Б) увеличивается;В) уменьшается;Г) периодически повторяется.

4. Как изменяются свойства химических элементов в периоде с увеличением заряда ядра?А) металлические свойства ослабевают;Б) металлические свойства периодически повторяются;В) неметаллические свойства ослабевают;

Г) неметаллические свойства периодически повторяются;Д) правильного ответа нет.

5. Как изменяются свойства элементов в главных подгруппах ПСХЭ Д.И. Менделеева с увеличением заряда ядра?

А) металлические свойства усиливаются;Б) неметаллические свойства усиливаются;

В) свойства не изменяются;Г) правильного ответа нет.

6. У какого элемента наиболее ярко выражены неметаллические свойства?

А) германий;Б) мышьяк;В) бром;Г) селен.

7.Найти молекулярную массу H 2 O ; H 3 PO 4

3 этап: Подведение итогов урока.