Из чего состоит атом
Атом электрически нейтрален. В центре находится положительно заряженное ядро, вокруг него движутся электроны. Ядро состоит из протонов и нейтронов, вместе их называют нуклонами.
| Частица | Заряд | Масса | Где находится |
|---|---|---|---|
| Протон p | +1 | 1 а. е. м. | в ядре |
| Нейтрон n | 0 | 1 а. е. м. | в ядре |
| Электрон e | −1 | примерно в 1836 раз меньше протона | вокруг ядра, на электронных слоях |
Химический элемент — это вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Заряд ядра равен числу протонов Z и совпадает с порядковым номером элемента. Так как атом нейтрален, число электронов тоже равно Z.
Массовое число A показывает, сколько всего частиц в ядре: A = Z + N, где N — число нейтронов. Отсюда N = A − Z. Для ³⁵Cl: Z = 17, A = 35, N = 18, электронов 17.
Как по периодической системе определить строение атома
Схема строения атома читается по положению элемента в таблице. Три правила:
- Номер периода равен числу электронных слоёв.
- Номер группы (для главной подгруппы) равен числу электронов на внешнем слое.
- Порядковый номер равен заряду ядра и общему числу электронов.
Натрий стоит в 3 периоде, I группе. У него 3 слоя, 1 электрон на внешнем слое, всего 11 электронов: 2, 8, 1. Поэтому запись «Na, 2 слоя, III группа» в таблице неверна. Правильно: Na, 3, I.
У фосфора 3 периода и V группа. На внешнем слое 5 электронов, распределение по слоям 2, 8, 5. Подробнее о том, почему свойства элементов повторяются, написано в теме периодический закон.
Электронное строение атома и конфигурации
Электроны на слое делятся по подуровням s, p, d. На s-подуровне помещается до 2 электронов, на p до 6, на d до 10. На слое с номером n максимум 2n² электронов: 2, 8, 18.
Электронную конфигурацию строят по трём правилам:
- Принцип наименьшей энергии: электрон занимает свободное место с самой низкой энергией. Порядок: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p.
- Запрет Паули: на одной орбитали не больше двух электронов, и спины у них противоположные.
- Правило Хунда: на орбиталях одного подуровня электроны сначала садятся по одному, и только потом образуют пары.
Сера (Z = 16): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴. На 3p-подуровне 4 электрона, у них 2 неспаренных, то есть валентность II. При возбуждении электрон переходит на свободную 3d-орбиталь, неспаренных становится 4 или 6.
У хрома конфигурация необычная: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹, один электрон «провалился» с 4s на 3d. Валентных электронов шесть: пять d и один s.
Разбор задания: сколько электронов у иона
Задание. Определи, устойчивые ионы каких элементов содержат столько же электронов, что и ион N³⁻: а) Na; б) Cl; в) Mg; г) S; д) Li.
- У азота Z = 7, значит, в атоме 7 электронов.
- Заряд 3− означает, что ион принял 3 электрона: 7 + 3 = 10.
- Для каждого элемента найди заряд устойчивого иона и число электронов в нём. Na⁺: 11 − 1 = 10. Cl⁻: 17 + 1 = 18. Mg²⁺: 12 − 2 = 10. S²⁻: 16 + 2 = 18. Li⁺: 3 − 1 = 2.
- Выбери ионы с 10 электронами.
Ответ: а) и в). У этих ионов конфигурация неона 1s²2s²2p⁶.
Металл отдаёт электроны и становится катионом, неметалл принимает их и становится анионом. Откуда берутся такие заряды, объясняет тема химическая связь.
Где ошибаются чаще всего
- Путают число слоёв и номер группы. Слоёв столько, каков номер периода, а электронов на внешнем слое столько, каков номер группы. У кальция 4 слоя и 2 внешних электрона.
- Неверно считают электроны в ионе. Катион теряет электроны, число электронов меньше Z. Анион получает электроны, их больше Z. Заряд ядра при этом не меняется.
- Путают A, Z и N. Число нейтронов считают так: N = A − Z. Массовое число A всегда целое, а относительная атомная масса из таблицы часто дробная.
- Забывают про исключения. У хрома и меди один электрон с 4s переходит на 3d. Конфигурацию хрома 3d⁴4s² писать нельзя.
Ещё пример: у неметаллов на внешнем слое не бывает 0 электронов. Ноль только у завершённого слоя благородных газов в записи «внешний слой пуст», но для обычных неметаллов такого значения нет. Поэтому в задании про 1, 3, 2 и 0 электронов верный ответ 0.
Какие задания по теме присылают и как пользоваться страницей
По теме «Строение атома» ученики 8 класса чаще всего присылают заполнение таблиц: знак, название, число слоёв, номер группы, а также число протонов, нейтронов и электронов. Ещё встречаются электронные конфигурации атомов и ионов, задачи на ионы с одинаковым числом электронов, определения атома и химического элемента, квантовые числа.
Найди похожее задание в списке выше и сверь свой ход решения с готовым. Если такого нет, сфотографируй своё задание и получи решение с пояснениями по шагам. Для задач про ионы и формулы веществ пригодятся темы первоначальные химические понятия и валентность и формулы.