Малюгина 12. Строение электронной оболочки атомов. Энергетические уровни.
Вспомним вкратце, что мы уже знаем об атоме:
ü Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов (планетарная модель строения атома Резерфорда);
ü Ядро состоит из протонов и нейтронов;
ü Заряд ядра = числу протонов = порядковому номеру элемента;
ü Заряд атомного ядра – главная характеристика атома;
ü Атом – незаряженная частица: число протонов = числу нейтронов.
Рассмотрим строение электронной оболочки атома.
Электронная оболочка – это совокупность всех электронов данного атома.
Электроны в атоме находятся в постоянном движении, скорость их вращения вокруг атомного ядра равна скорости света (300 000 км/сек).
Электроны в атоме различаются своей энергией. Наименьшей энергией обладают электроны, находящиеся вблизи ядра. По мере удаления от ядра атома запас энергии электрона увеличивается. Электроны с большей энергией слабее связаны с ядром, т. к. движутся на значительном расстоянии от него.
Электроны в атоме образуют электронные слои (рисунки). Каждый электронный слой состоит из электронов с близкими значениями энергии, поэтому электронные слои называют еще энергетическими уровнями.
Для характеристики электронов используются квантовые числа.
Энергия и размер орбитали (энергетического уровня ) характеризуются главным квантовым числом n.
Главное квантовое число принимает значения целых чисел: n =1,2,3,4,5,6,7…
Энергетические уровни - совокупность орбиталей с одинаковым значением главного квантового числа. Орбитали, имеющие одинаковое значение главного квантового числа n близки между собой не только по энергии, но и по размеру. Энергетические уровни нумеруют арабскими цифрами, начиная от ядра.
Энергетические уровни также обозначают большими буквами латинского алфавита:
Таблица 1.
Значение n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
Обозначение уровня | K | L | M | N | O | P | Q |
Энергия и размер орбиталей увеличиваются -----→ |
Число энергетических уровней равно номеру периода, в котором находится химический элемент. Таким образом, электронная оболочка атомов первого периода содержит один энергетический уровень, второго периода – два, третьего периода – три и т. д. Например, в атоме фтора электронная оболочка состоит их двух энергетических уровней, а в атоме магния – из трех:
|
| |
Фтор имеет 2 электронные оболочки, т. к. находится во втором периоде | Магний имеет 3 электронные оболочки, т. к. находится в третьем периоде |
Максимальное (наибольшее ) число электронов, находящихся на энергетическом уровне, определяется по формуле 2n2, где n – номер уровня.
На первом уровне может находиться не более 2-х электронов (2 *12 = 2), на втором – не более 8-ми электронов (2 *22 = 8), на третьем – не более 18-ти (2 *32 = 18), на четвертом – не более 32-х (2 *42 = 32) и т. д.
При удалении от ядра радиус и емкость (или вместимость) энергетического уровня растет. (см. рисунки)
Рис1 . Модель, демонстрирующая связь удаленности электронного слоя от ядра с его емкостью | Рис2. Схема послойного расположения электронов в атоме |
|
|
Вопросы для самопроверки
1. Что называют электронной оболочкой?
2. Чем отличаются электроны одного атома?
3. Что называют электронным слоем или энергетическим уровнем?
4. Что характеризует главное квантовое число?
5. Как обозначается главное квантовое число?
6. Как изменяется энергия электронов по мере удаления от ядра?
7. Какие электроны слабее связаны с ядром?
8. Чему равно число энергетических уровней атома?
9. Сколько энергетических уровней у атома кислорода?
10. Сколько энергетических уровней у атома кальция?
11. Сколько энергетических уровней у атома цинка?
12. Назовите элементы, содержащие один энергетический уровень
13. По какой формуле вычисляется максимально возможное число электронов данного уровня?
14. Назовите максимальную емкость первого, второго, третьего четвертого энергетических уровней
Посмотреть ответ
1. Совокупность электронов атома.
2. Энергией
3. Совокупность электронов, имеющих близкие значения энергии (или одинаковое значение главного квантового числа)
4. Размер и энергию энергетического уровня
5. Нумеруются арабскими цифрами 1,2…, начиная от ядра, или обозначаются большими буквами латинского алфавита (таблица 1).
6. Увеличивается.
7. Наиболее удаленные от него
8. Номеру периода, в котором находится химический элемент
9. Два, т. к. он находится во II периоде
10. Четыре, т. к. кальций – элемент IV периода
11. Четыре, т. к. цинк – элемент IV периода
12. Водород и гелий, они находятся в первом периоде
13. 2n2, где n – номер энергетического уровня (уровни нумеруются от ядра, первый уровень – самый ближний)
14. Не более 2, 8, 18, 32 соответственно
