Современные представления о строении атома. Электронные оболочки.
презентация к уроку по химии (11 класс)

Слайд 1

Современные представления о строении атома. Ядро атома образовано протонами и нейтронами..Электронную оболочку составляют электроны. Размеры атома имеют порядок 10 -10 м, а размеры ядра 10 -15 м.

Слайд 2

Название частицы Обозначе-ние Заряд частицы Масса частицы В кулонах В единицах В кг В а.е.м . (1\12 массы атома изотопа углерода-12) протон P + 1,6 ˑ 10 -19 +1 1,6 ˑ 10 -27 1 нейтрон n 0 0 0 1,6 ˑ 10 -27 1 электрон e - 1,6 ˑ 10 -19 -1 9 ˑ 10 -31 0 (0,000549) ˑ

Слайд 3

Число протонов как и число электронов в атоме определяется порядковым номером элемента в периодической системе химических элементов . Число протонов определяет заряд ядра атома (обозначается Z). Количество нейтронов рассчитывается как разность между массовым числом атома и зарядом ядра (A-Z). Совокупность атомов с определенным значением заряда ядра Z , массового числа A , называется нуклидом . Например: 37 Cl , 15 P . Если атомы одного и того же элемента отличаются по массе, то они являются изотопами . В атомах изотопов содержится разное количество нейтронов Например: 1 H , 2 H , 3 H – водород (H), дейтерий ( D ) и тритий ( T ).

Слайд 4

Понятие об электронном облаке и s -, p -, d -, f - электронах Область пространства вокруг ядра, где наиболее вероятно нахождение электрона, называют атомной орбиталью . Атомные орбитали имеют различные формы, размеры и ориентацию в пространстве.

Слайд 6

Состояние электронов в пространстве описывают с помощью четырех квантовых чисел. Главное квантовое число n – соответствует номеру энергетического уровня, на котором расположен электрон. (Количество энергетических уровней в атоме соответствует номеру периода, в котором расположен элемент .). Энергетический уровень – это совокупность энергетических состояний электрона в атоме, характеризующихся одним и тем же значением квантового числа n . Максимальное число электронов на каждом энергетическом уровне равно 2n 2 . Главное квантовое число принимает значения из множества натуральных чисел.

Слайд 7

Орбитальное квантовое число l – определяет форму атомной орбитали. Принимает значения: для s - орбитали= 0, для p -орбитали=1, для d =2, а для f =3 Орбитальное квантовое число принимает значения ( n-l ). Совокупность орбиталей одной формы (с одинаковым значением орбитального квантового числа) на данном энергетическом уровне образует энергетический подуровень. На основании математических расчетов определили, что электронные облака имеют следующую форму: s – орбиталь - форму сферы, р – орбиталь форму вытянутой восьмерки, формы d - и f - еще более сложные. На каждом энергетическом уровне (кроме первого) содержится несколько разных орбиталей. На первом уровне – одна - s . На втором - две- s и p . На третьем – три s , p , d . На четвертом – четыре s , p , d , f и т.д.

Слайд 8

Номер энергетического уровня Возможные орбитали Максимальное количество электронов на каждой орбитали 2п 2 1 уровень s -орбиталь 2 е 2 2 уровень s и p орбитали 2е, 6е 8 3 уровень s , p , и d орбитали 2е, 6е, 10е 18 4 уровень s , p , d , и f орбитали 2е, 6е, 10е, 14е 32 Строение первых четырех энергетических уровней Если электрон находится на s орбитали, то его называют s - электроном и т.д.

Слайд 9

Вид электронной орбитали. Значение орбитального квантового числа ( l ). Число значений магнитного квантового числа (2 l +1). s 0 1 (1) p 1 -1,0,1 (3) d 2 -2,-1,0,1,2 (5) f 3 -3,-2,-1,0,1,2,3 (7) Магнитное квантовое число m l – определяет ориентацию атомных орбиталей в пространстве. Значение меняется от - l до + l . Число значений l определяется по формуле: (2 l +1).

Слайд 10

Магнитное спиновое квантово число – m s - принимает два значения -1\2 и +1\2. На каждой орбитали могут одновременно находиться не более двух электронов, они будут отличаться друг от друга значением спинового квантового числа.

Слайд 11

Принцип заполнения электронами атомных орбиталей подчиняется запрету Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым значением всех четырех квантовых чисел, т.е. в атоме не может быть электронов, которые находились бы в одинаковом квантовом состоянии. Правило Хунда : Наиболее устойчивым состоянием является такое, при котором будет максимально возможное число неспаренных электронов на каждом из подуровней.

Слайд 12

Строение электронных оболочек описывают с помощью электронных формул, ее также называют электронной конфигурацией . Заполнение электронами электронных оболочек подчиняется правилу Хунда и правилу Клечковского . В соответствии с правилом Клечковского атомные орбитали заполняются электронами в порядке плавного возрастания суммы ( n+l ). При одинаковых значениях ( n+l ) сначала заполняются орбитали с наименьшим значением n .

Слайд 13

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f n 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 l 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 ( n+l ) 1 2 3 3 4 5 4 5 6 7 5 6 7 8

Слайд 14

Таким образом, электронная конфигурация будет иметь вид: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d и т . д . Примеры : S 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 4 p – элемент (т.к. последней заполняемой орбиталью является p-орбиталь ); Ca 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4 s 2 s – элемент ; V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 4 3 d 3 d – элемент ; Pr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 4 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4 f 3 5d 0 f - элеме нт

Слайд 15

Радиус атома . Радиус атома – половина межъядерного расстояния в молекулах простых и сложных веществ в среднем достигают 10 -10 м. По периоду радиус атома немонотонно уменьшается . С увеличением заряда ядра атома число энергетических уровней остается постоянным. Т.о. электронная оболочка испытывает более сильное притяжение ядра, которое приводит к сжатию атома, т.е. уменьшению радиуса. В главных подгруппах радиус атома увеличивается. По мере увеличения номера периода происходит увеличение заполняющихся электронами уровней.

Слайд 16

Основное и возбужденное состояние атома. Основное состояние атома – это то состояние, которое следует при составлении электронной конфигурации с учетом принципа минимума энергии, когда каждый электрон стремиться занять положение ближайшее к ядру. Для объяснения валентных возможностей атома элемента иногда прибегают к понятию возбужденного состояния атома. При этом происходит распаривание общих электронных пар, расположенных на валентном уровне и перевод электронов на другую валентную орбиталь. Пример обозначения состояния атома: основное возбужденное, C C *

Слайд 18

Задания для тренировки 1. Изобразить электронные конфигурации атомов, указать тип элемента: Натрий, сера, фосфор, титан, гелий. Серебро, селен, марганец, углерод, аргон. Ванадий, скандий, теллур, цезий, криптон 2. По электронной конфигурации определите о каком элементе идет речь: 1S 2 2S 2 2P 5 ; 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 1 ; 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 3D 10 4P 5 . 3s 2 3p 2 4s 2 3d 3 4f 3 5d 0 6s 2 5s 2 4d 2 3. Почему в атомах следующих элементов происходит «проскок» электрона? Напишите электронные конфигурации атомов следующих элементов и объясните этот эффект: Cr, Ag, Mo, Pd

Слайд 19

4.Почему в атомах следующих элементов вопреки ожиданию не происходит «проскока» электрона? W, Pt 5.Могут ли атомы в основном (не в возбужденном) состоянии иметь следующие конфигурации: 2s 2 2p 3 3s 2 3p 5 3d 1 3s 2 3p 3 3d 1 4s 1 4p 3 3d 2 6.Какие частицы могут иметь следующие конфигурации: 3s 2 3p 6 4s 2 3s 2 2s 2 2p 2

Слайд 20

7.Какие, из приведенных ниже частиц, могут иметь одинаковые конфигурации: P 5+ ; F - ; S 2- ; Al 0 ; K + ; Ti 4+ ; C 4+ ; Na + ; Si 4+ ; N 3- ; Cu 2+ ? 8.Можно ли считать, что S 0 и S 2- одна и та же частица? Объясните свою точку зрения, составив электронные конфигурации. 9.Можно ли считать, что Cl - и Ar 0 абсолютно одинаковые частицы? Объясните свою точку зрения, приведя необходимые расчеты.

Слайд 21

10.Числа 35 и 17 в обозначении атома 17 35 Cl показывают.. . число протонов и число нейтронов массовое число и заряд ядра атомную массу и порядковый номер хлора общее число электронов и число валентных электронов в атоме 11.Главное квантовое число характеризует… молекулярную орбиталь ориентацию орбитали в пространстве число электронов в атоме общую энергию электрона

Слайд 22

12.Распределение электронов по орбиталям в основном состоянии атома определяется… принципом запрета Паули правилом Хунда принципом наименьшей энергии всеми перечисленными выше принципами 13.Укажите, в каком из случаев орбитали перечислены в порядке увеличения их энергии: 2s,2p,2d 3s,3p,3d 4f,5s,6d 3p,3d,3f

Слайд 23

14. Сколько электронов находится на 2 p -подуровне в основном состоянии атома азота? 7 5 3 1 15. Какую из перечисленных электронных конфигураций может иметь атом хлора? 1s 2 2s 2 2p 5 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 4p 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 4s 1

Слайд 24

Тестовые задания 1. Число протонов, нейтронов и электронов в атоме изотопа 90 Sr соответственно равно 38, 90, 38 38, 52, 38 90, 52, 38 38, 52, 90 2. Инертный газ, имеющий такую же электронную конфигурацию, что и ион K + Ne Ar Cl Kr 3. Частица, имеющая такую же электронную конфигурацию, что и атом Kr , это Se 2- Br +5 S 2- Ar 0

Слайд 25

4. Ионы, имеющие такую же электронную конфигурацию, что и атом аргона, это K + и S 2- K + и Na + Al 3+ и S 2- Na + и Al 3+ 5. Электронная формула меди 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 4p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 6. Какой ряд не содержит d -элементов Марганец, тантал, сера, углерод Азот, натрий, аргон, йод Вольфрам, железо, цинк, лантан Хром, цезий, франций , бром

Слайд 26

7. Заряд иона, образующегося в результате удаления всех валентных электронов атома с электронной конфигурацией 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 1 , равен +14 +1 +5 +6 8. Суммарное число электронов в частице NO 2 - равно 22 23 24 25 9. 16 электронов содержит частица Cl - S 2- O 0 S 0

Слайд 27

10. Число нейтронов в атоме 39 К равно числу нейтронов в атоме 39 Ar 40 Ca 35 Cl 40 Ar 11. Число протонов в атоме 39 К равно 39 20 19 4 12. Число электронов внешнего электронного слоя для атома кислорода равно 2 4 6 8

Слайд 28

13. Не отвечает формуле 2 s 2 2 p 6 строение внешнего электронного слоя частицы F - Mg 2+ Na + O 0 14. Число неспаренных электронов атома углерода в возбужденном состоянии равно 1 2 3 4 15. Число нейтронов в ядре атома 31 Р равно 5 15 16 31

Слайд 29

16. 20 нейтронов содержит атом 39 K 42 Ca 20 Ne 10 B 17. В четвертом электронном слое содержит 5 электронов атом V As Sn Zr 18. Электронную конфигурацию внешнего электронного слоя 4 s 2 4 p 3 имеет атом As Ga Sc V

Слайд 30

19. Заряд любого атома равен.. нулю порядковому номеру элемента числу электронов заряду ядра 20.Массовое число атома показывает.. относительную атомную массу массу атома в атомных единицах заряд ядра общее число протонов и нейтронов