Лекция9. Строение атома и периодическая система Д.И.Менделеева

Асланукова М.М.

массы, порядковый (атомный) номер и массовое число. Элементы и их

символы.
2. Изотопы. Атомные массы и естественная усредненная атомная масса. Энергия связи.
3. Металлы и неметаллы. Основа периодической систематизации элементов. Периодический закон, периодическая система.
4. Современные формы периодической таблицы. Периоды и группы. Семейства элементов.
5. Периодичность изменения химических свойств элементов на примере бинарных соединений с водородом и оксидов. Кислотные, основные и амфотерные свойства.

с различным числом нейтронов в ядре
Атом — мельчайшая химически неделимая

частица вещества,
состоящая из положительно заряженного ядра, окруженного электронами

Ядро состоит из протонов и нейтронов. Заряд протона равен заряду
электрона, но противоположен ему по знаку

Атомный номер элемента (номер в периодической таблице) равен числу протонов в атоме этого элемента

Атомная единица массы (а.е.м.) —1/12 абсолютной массы атома изотопа
углерода 12C (1.66.10–24 г)

Относительная атомная масса (Ar) — отношение массы атома к атомной единице массы

Относительная молекулярная масса (Mr) — отношение массы молекулы к атомной единице массы

символа брома не используется только первая буква его названия? Какой

другой элемент имеет символ В?

Решение

Химический элемент — вид атомов с одинаковым числом протонов в ядре (т. е. с одинаковым зарядом ядра). Каждый элемент имеет свое название и свой символ.

Атомный номер Z =Число протонов = Число электронов
Массовое число А = Число протонов + Число нейтронов

Томпсона (а) и Резерфорда (b)
Первоначальные модели строения атома

– 1962
Электрон в атоме может находиться не в любых, а

лишь в некоторых устойчивых (стационарных) состояниях, каждому из которых соответствуют определенное значение энергии En (n = 1, 2, 3, …)

Переход электрона из одного стационарного состояния в другое сопровождается излучением или поглощением кванта электромагнитного излучения (фотона, Е), частота (u) которого определяется соотношением: |E2 – E1| =  hu (h = 6.625•10–34)

Макс Планк
1858 – 1947

Находясь в стационарном состоянии, электрон не излучает и не поглощает энергии

Состояние атома, способного к самопроизвольному переходу в состояние с меньшей энергией путем самопроизвольного излучения фотонов, называется возбужденным

природу: он может себя вести и как частица и как

волна
2. Для электрона невозможно одновременно точно определить координату и скорость - принцип неопределенности Гейзенберга.
3. Электрон в атоме не движется по определенным траекториям, а может находиться в любой части околоядерного пространства. Вероятность нахождения электрона в разных частях пространства неодинакова. Совокупность различных положений электрона образует электронное облако. Часть электронного облака, где наиболее вероятно нахождение электрона (90%), называется атомной орбиталью.
4. Так как электроны имеют волновую природу, то состояние электрона в атоме описывается при помощи волновых уравнений. Параметрами решения волнового уравнения являются некие числа, называемые квантовыми. Они описывают состояние электрона в атоме.

данного подуровня и форму орбитали. Число энергетических п/у данного уровня

= n
Принимает значения от 0 до n-1: l 0, 1, 2, 3, … n-1
s p d f

Магнитное квантовое число (m l) характеризует ориентацию орбиталей в атоме и число одинаковых орбиталей на одном п/у.
Принимает значения от - l …0…. до + l

Спиновое квантовое число (ms) характеризует собственный момент импульса электрона. Для электрона в атоме величина ms может принимать только два значения: +½ и –½. Два электрона с одинаковыми значениями главного, побочного и магнитного квантовых чисел (т. е. занимающие одну и ту же орбиталь), но с противоположными (антипараллельными) значениями спинового квантового числа называют спаренными, или электронной парой

Главное квантовое число (n) — характеризует состояние электрона на уровне, т. е. общий запас энергии электрона и размеры электронного облака.
Принимает значения: n 1, 2, 3, 4, ….

в атоме

Паули, 1925)
Вольфганг Паули
1900 - 1958
В атоме не может быть

двух электронов в одинаковом квантовом состоянии, т. е. любые два электрона должны различаться значениями хотя бы одного из квантовых чисел

2. Принцип наименьшей энергии - наиболее устойчивому распределению электронов по уровням и подуровням атома соответствует минимально возможное значение энергии

очередь заполняют подуровень с наименьшим значением суммы главного и орбитального

квантовых чисел (n + l).

Всеволод Маврикиевич Клечковский
1900 - 1958

2. Если сумма (n + l) оказывается одинаковой для двух или более подуровней, то электроны в первую очередь поступают на подуровень с меньшим значением главного квантового числа

Правило Хунда

Фридрих Хунд
1896 - 1997

В пределах данного подуровня электроны стремятся занять максимальное число свободных орбиталей, при этом неспаренные электроны имеют одинаковые (параллельные) спины.

Пример 1.3
Определите неверную запись электронных орбиталей:

или обобществления электронов с другими атомами, принимает конфигурацию ns2np6.
Уровень является

завершенным, если на нем 8 электронов (октет)или 2 электрона (для первого периода). Такой завершенный уровень обладает минимумом энергии и отвечает наиболее устойчивому состоянию атома (инертные элементы).

Ca, K, Na, Mg, Fe, Mn, Co, Cu, Zn, Mo
Биогенные

элементы – элементы, необходимые для построения и обеспечения жизнедеятельности различных клеток и организмов
Макроэлементы (содержание > 10–3 %): O, C, H, N, P, S, Ca, K, Na, Mg, Cl, Fe
Микроэлементы (содержание 10–6 – 10–3 %): Cu, Co, Zn, Mn, Mo, V, Sr, Ba, I, F, Br, As

Основные элементы, входящие в состав организма

от их атомных номеров
Периодический закон (1869 г.)

между металлами и неметаллами. Для них характерно образование ковалентной кристаллической

решётки и наличие металлической проводимости

Неметаллы — химические элементы с типично неметаллическими свойствами, которые занимают правый верхний угол Периодической таблицы

Металлы — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами (высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент и др.)

2NaH–1
s‑элементы являются активными металлами, характерные степени окисления которых численно

равны количеству электронов на последнем уровне, т. е. +1 для щелочных металлов и +2 для элементов второй группы

Элементы от В до Ne включительно образуют первую серию p‑элементов (элементы главных подгрупп), в атомах которых наиболее удаленные от ядра электроны располагаются на втором подуровне внешнего энергетического уровня.

эВ/моль)— количество энергии, необходимое для отрыва электрона от невозбужденного атома

Зависимость энергий ионизации атома Na от числа удаленных электронов

Периодическая зависимость энергии ионизации атома от порядкового номера

к электрону (electron affinity ,
Eср, кДж/моль, эВ/моль)— энергетический эффект

присоединения электрона к нейтральному атому Э, с превращением его в отрицательный ион Э–
X0 + e– → X– + Eср
Потенциал ионизации (φi)
Ei = eφi, где e — заряд электрона
1 эВ равен 1,6021 × 10–19 Дж (96,4853 кДж/моль)

1994
Электроотрицательность – мера способности атома притягивать электроны (электронную плотность) в

молекулах, приобретая отрицательный заряд

ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ