Строение атома и периодический закон

наименьшая, химически неделимая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств

Томсон предложил рассматривать атом как некоторое положительно заряженное тело с

электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при

протонов с противоположным знаком, то в любом ядре число протонов

– число протонов.
N(0n) – число нейтронов.
N(e-) – число

A = N(1p) + N(0n)

Z = N(1p) = N(e-)

N(0n) = A - Z

числом нейтронов, а, следовательно, и массой.
Z1=Z1, N1 ≠ N2,

Изобары – нуклиды разных элементов с одинаковой атомной массой, но с различным числом протонов и нейтронов.
Z1 ≠ Z1, A1=A2
40Ar, 40Ca,40K

Изотоны – нуклиды разных элементов с одинаковым числом нейтронов, но с различным числом протонов и атомной массой.
Z1 ≠ Z1, N1 = N2, A1 ≠ A2
157N, 146C

Виды нуклидов

состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии

каждого электрона в атоме.

а значит его удаленность от ядра: чем выше энергия электрона,

состояние электрона в пределах уровня и соответствует подуровню (s-, p-,

в пространстве; принимает значения –l…0…+l. Например, если l=2, m принимает

не связанный с движением в пространстве. Это свойство электрона, не

Oz. Всегда равно

данной орбитали, а, значит, его удаленность от ядра: чем выше

2. Побочное (орбитальное) квантовое число l. Определяет форму (симметрию) атомной орбитали и характеризует различный запас энергии электрона в пределах данного энергетического уровня или его подуровень.
Может принимать целочисленные значения от 0 до n-1
(l = 0, 1, ..., п - 1)
Значение l 0 1 2 3 4
Буквенное обозначение s p d f g

Квантовые числа электронов

сферы (сферическую симметрию) и не обладает направленностью в пространстве (изотропно).

Пространство

тела вращения, полученного из «восьмерки», оно уже не обладает сферической

пространстве.
Общее число возможных значений ml равно (2l+1) и показывает,

ml [–l; l], включая 0

электрона, не имеющее классических аналогов. Строго говоря, спин – это

5. Магнитное спиновое число ms. Проекция спина на некоторую ось z. Может иметь лишь два значения: ms = +1/2 или ms = -1/2.

закономерностям.
2. Правило Клечковского. Энергия электрона определяется главным квантовым числом n

1. Принцип наименьшей энергии. Если электрон находится в основном (невозбужденном) состоянии, он располагается в атоме так, чтобы его энергия была минимальной. Значит, в уровни будут заполняться по возрастанию главного квантового числа.
Число электронов на n-ом уровне (Nn) рассчитывается по формуле:

3d, так как в первом случае n+l=4+0=4, а во втором

в котором находится элемент!!!

равно номеру уровня!!!

называются спаренными.
Спаренные электроны
Неспаренные электроны

энергии.

энергии определяет
порядок заполнения энергетических подуровней –

электронов в атоме (равно порядковому номеру).
Максимальное число электронов на уровнях

и l равны, сначала идет заполнение подуровня с меньшим значением

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d >4f < 6p

Заполнение подуровней

последним заполняется d-подуровень

f-элементы – последним заполняется f-подуровень
Семейства элементов
Элементы делятся на

в пределах определенного подуровня) электроны располагаются таким образам, чтобы суммарный

4. Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковы.

Каждая орбиталь вмещает только два электрона с противоположными (антипараллельными) спинами.

электронной конфигурации атома
9F 1s22s2 2p5
17

валентные электроны

Валентные электроны – электроны внешнего и предвнешнего энергетических подуровней.

стремятся перейти в устойчивые заполненные d5- и d10-конфигурации.

1s22s22p63s23p63d54s1
Cr
«Проскок» электрона

также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости

Современная формулировка периодического закона

Свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.

Физический смысл периодического закона: свойства химических элементов периодически повторяются, потому что происходит периодическое изменение электронных конфигураций атомов.

Периодичность – это повторяемость свойств химических и некоторых физических свойств у простых веществ и их соединений.

ПСХЭ
Периоды, делящиеся на ряды
Группы, делящиеся на подгруппы

в разных подгруппах одной группы.

периода указывает на число энергетических уровней атома и равен главному

Малые периоды – состоят из одного ряда и включают до 8 элементов (I,II,III периоды).

Большие периоды – состоят из двух рядов и включают 18 и более элементов (IV,V,VI,VII периоды).

Горизонтальная периодичность заключается в появлении максимальных и минимальных значений свойств простых веществ и соединений в пределах каждого периода.

Период – горизонтальный ряд химических элементов, расположенных в порядке возрастания их порядкового номера, начиная со щелочного металла и заканчивая инертным газом.

двух подгрупп – главной (обозначается А) и побочной (обозначается В)
Вертикальная

Физический смысл номера группы: номер группы указывает на число электронов, находящихся на внешнем и предвнешнем энергетических подуровнях.
Для длиннопериодной системы: если № группы ≥13, то число валентных электронов равно № группы минус 10
Для короткопериодной системы: для элементов 1, 2 и 8 групп побочных подгрупп число валентных электронов нужно считать по таблице.

Диагональная периодичность – повторяемость свойств простых веществ и соединений по диагоналям ПСХЭ.

энергия, необходимая для отрыва наиболее слабо связанного с ядром электрона

Неметалличность – способность атомов присоединять электроны.

Сродство к электрону – энергия, которая выделяется при присоединении электрона к атому, молекуле или радикалу.

[I] = эВ

[Aср] = эВ

Способность к отдаче электронов количественно определяется потенциалом ионизации.

Способность к принятию электронов количественно определяется сродством к электрону.

(валентные электроны и электронные пары).
Упрощение – относим все значения к

Получаем

свойство атома валентность – это способность атомов химических элементов образовывать

Как величина валентность атома равна числу неспаренных электронов атома в основном или возбужденном состоянии, участвующих в образовании общих электронных пар с электронами других атомов.

Число связей, образованных атомом в данном соединении, может быть больше, чем его валентность

II, III групп длиннопериодной (I-A и II-A, III-A групп короткопериодной)

2. Водород всегда проявляет валентность I
w(H) = I

3. Фтор в соединениях всегда проявляет валентность I.
w(F) = I

4. Цинк всегда проявляет валентность II.
w(Zn) = II

5. Валентность кислорода всегда равна II (кроме перекиси водорода Н2О2 и некоторых других веществ).
w(О) = II

его группы.
wmax = № группы

II. Элементы с переменной валентностью.
Все

Исключения: фтор, азот, кислород, элементы 1, 2, 8 групп побочных подгрупп, благородные газы.
wmax(F, O, N, эл-тов 1,2,8-Б-групп,благородных газов) ≠ № группы

в предположении, что все связи имеют ионный характер.
В предположении, что

Разделение зарядов в самом полярном соединении – фториде цезия – осуществляется только на 89 %.

Cs+0,89F-0,89

любой частице равна ее электрическому заряду. Следовательно, степень окисления элемента

2. Связь между одинаковыми атомами не дает вклада в степень окисления.

3.Степень окисления элементов (I-A и II-A, III-A групп короткопериодной) ПСХЭ постоянная и равна + w.
СТ.ОК (элементов I, II, III групп) = +w

4. Цинк всегда проявляет степень окисления +2
СТОК(Zn) = +2

5. Степень окисления водорода равна (+1) в соединениях с неметаллами и (-1) в соединениях с металлами (KН, СаН2).
СТОК(H) = +1, -1

= -1
6. Степень окисления кислорода в соединениях обычно равна минус

Все остальные элементы, способны проявлять различную степень окисления. Для ее определения существуют следующие правила:

8. Металлы никогда не проявляют отрицательную степень окисления.
СТ.ОК(любого металла) ≥ 0

Исключения: висмут, теллур

Минимальная степень окисления (максимальная отрицательная СТ.ОК) элемента равна максимальной положительной

9. Максимальная положительная степень окисления элемента равна максимальной валентности.

СТ.ОКmax = +wmax

группам
По группе сверху вниз:
Радиус атома увеличивается.
Прочность связи электронов с ядром

Потенциал ионизации уменьшается.

Сродство к электрону уменьшается.

ЭО уменьшается.

Металличность увеличивается.

Неметалличность уменьшается.

Восстановительные свойства увеличиваются.

Окислительные свойства уменьшаются.

с ядром увеличивается.
Потенциал ионизации увеличивается.
Сродство к электрону увеличивается
ЭО увеличивается.

Неметалличность увеличивается

Восстановительные свойства уменьшаются.