Состав ядра атома. Изотопы.

Химический элемент.

Атом - мельчайшая частица химического элемента. Атом

неделим химическими методами. Атом состоит из

положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него

отрицательно заряженных электронов.

Изотопы - химические элементы с одинаковым зарядом

ядер, но различными массовыми числами за счет разного

числа нейтронов в ядре.

Энергетический уровень - это группа орбиталей с

аналогичным распределением электронной плотности,

находящиеся примерно на одном расстоянии от ядра.

Как устроен атом?

Подуровень - это группа орбиталей одного и того же

энергетического уровня, имеющих одинаковую форму, но

различающихся своей ориентацией в пространстве.

Орбиталь - это область пространства, в которой вероятность

нахождения электрона достигает 90%.

n - главное квантовое число - определяет энергию и,

соответственно, размеры орбитали.

n = 1,2,3….∞

Джозеф Джон Томсон

(18 декабря 1856-

30 августа 1940)

английский физик,

лауреат Нобелевской

премии по физике

1906 года

Атом, по мысли Дж. Томсона, очень похож на пудинг с изюмом: электроны, как "изюминки", а "каша" -положительно заряженное вещество атома .

Эрнест Резерфорд

(30 августа 1871 г. –

19 октября 1937 г.)

Нобелевская

премия по химии,

1908 год

Планетарная

модель атома

Э.Резерфорда

В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны

Частица и ее

обозначение

Местонахожде

ние

Масса Заряд Примечание

Протон p+ Ядро 1 а.е.м. +1 Число

протонов

равно

порядковому

номеру

элемента

Нейтрон n0 Ядро 1 а.е.м. 0 Число

нейтронов

находят по

формуле

N=A-Z

Электрон e- Орбиталь 1/1837 а.е.м.

(≈0)

-1 Число

электронов

равно

порядковому

номеру

элемента

Состав ядра атома.

• Z – порядковый номер химического элемента, указывает на заряд ядра, а следовательно на число протонов, а так как атом нейтрален, то число протонов равно числу электронов.

• М – массовое число, М =Ar,

М – сумма протонов и нейтронов в ядре атома, А = Z + Nn0

• Nn0 – число нейтронов

Порядковый Заряд Число

номер = ядра = электронов

элемента атома в атоме

Порядковый Заряд Число Число номер = ядра = электронов = протоновэлемента атома в атоме в атоме

N=А- Z; 40-18=22 N n0 =22

Характери

стика хи-

мического

элемента

Na P AI I Au F Be

Поряд-

ковый

номер

Z

Число

протонов

N p+

Число

электро-

нов Ne-

Заряд

ядра

атома

Массовое

число М

Число

нейтро-

нов N n0

Характери

стика хи-

мического

элемента

Na P AI I Au F Be

Поряд-

ковый

номер

Z

11 15 13 53 79 9 4

Число

протонов

N p+

11 15 13 53 79 9 4

Число

электро-

нов Ne-

11 15 13 53 79 9 4

Заряд

ядра

атома

+11 +15 +13 +53 +79 +9 +4

Массовое

число А23 31 27 127 197 19 9

Число

нейтро-

нов N n0

12 16 14 74 118 10 5

• Изотопы – это разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковое число протонов и электронов, но разное число нейтронов в ядре, т.е. разные массовые числа.

Изотопы

Аr =

+ Масса изотопа-1

*распростра-

ненность

Масса изотопа-2 *

распростра-ненность

• Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

ℓ - орбитальное (побочное) квантовое число – определяет

форму орбитали

ℓ = 0, 1, 2, ....n-1

ℓ = 0, s-орбиталь (форма шара);

ℓ = 1, p-орбиталь (форма правильной восьмерки);

ℓ = 2, d-орбиталь (форма либо четырехлепесткового пропеллера, либо гантели с пояском посередине).

ℓ = 3, f-орбиталь (форма сложного цветка)

mℓ – магнитное квантовое число – определяет ориентацию орбитали в пространстве.

mℓ = -ℓ, 0, + ℓ.

Пример:

ℓ = 0, то mℓ = 0 – то есть орбиталь одним способом располагается в пространстве.

ℓ =1, mℓ = -1, 0, +1 – возможны три варианта ориентации орбитали относительно пространственных осей.

ms - спиновое квантовое число или спин электрона определяет вращение электрона вокруг собственной оси (либо по часовой, либо против часовой стрелке).

pх –орбиталь pу –орбиталь pz –орбиталь

Правила для определения

электронной структуры атома

Формирование электронной оболочки атома происходит в

соответствии с тремя принципами:

1. Принцип наименьшей энергии. Заполнение начинается с

орбиталей, имеющих минимальную энергию (ближайших к

ядру). Затем последовательно заполняются орбитали,

имеющие большую энергию:

1 s<2s<2p<3s<3p<4s≈3d<4p<5s≈4d<5p<6s≈4f≈5d<6p<7s.

2. На каждой орбитали может находиться не более двух

электронов (принцип Паули).

3. Заполняя подоболочку, электроны размещают так,

чтобы получалась конфигурация с максимальным спином;

иными словами, сначала заполняется половина каждой

орбитали, и, только когда исчерпаны все свободные

орбитали. они начинают заполняться полностью (правило

Гунда).

Примеры: С+6 1s22s22p2

Fe+26 1s22s22p63s23p64s23d6

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА1. Отметьте символы невозможных энергетических подуровней

а) 5s б) 3f в) 3d г)1p

2. Укажите химический знак элемент, атом которого в основном

состоянии имеет наибольшее число наполовину заполненных

орбиталей:

а) С б) Li b)N г) CI

3. Чему равна масса атома :

а) 7а.е.м. б) 15а.е.м. в) 2,5 . 10-23 г г) 1,16 .10-23 г

4. Чем различаются между собой атомы и

а) массой б) числом нейтронов

в) числом электронов г) числом протонов

N15

7

К40

19 К39

19

5. Основному состоянию иона Са2+ отвечает сокращенная электронная конфигурация

a)...3s23p64s2 6)...3s23p64s23d2 в)... 3s23p64s0 г)... 3s23p4

6. Когда электронейтральный атом превращается в катион, то:

а) заряд ядра атома возрастает

б) заряд ядра атома не изменяется

в) возрастает число электронов в атоме

г) число электронов в атоме уменьшается

7. Укажите число электронов в ионе F-

а) 19 б) 20 в) 9 г)10

8. Сколько электронов находится на предвнешнем энергетическом уровне атома Cr в основном состоянии

а) 2 6)1 в)13 г)12

Комментарии к контрольной работе

1. Ответ: б и г, так как третий уровень содержит только три подуровня s,p,d, а первый

уровень - только один подуровень s.

2. а) С+6 1s2 2s2 2р2 - две наполовину заполненных орбитали

б) Li+3 1s2 2s1 - одна наполовину заполненная орбиталь

в) N+7 1s2 2s2 2р3 - три наполовину заполненных орбитали

г) Cl+17 1s2 2s2 2p63s2 Зр5 - одна наполовину заполненная орбиталь

Ответ: в.

3. Массовое число =15, следовательно, m = 15а.е.м., или m = 15 . 1,67 . 10-27 кг = 2,5 .

10-26кг = 2,5 . 10-23г

Ответ: б и в.

4. Ответ: а (так как разные массовые числа) и б (так как заряд ядра одинаковый, а

массовые числа разные).

5. Са+20 ls22s22p63s23p64s2

У Са2+ не хватает двух электронов, следовательно, конфигурация примет вид

ls22s22p63s23p64s0

Ответ: в.

6. Ответ: б и г, так как при переходе в катион атом отдает электроны, а ядро

прогонов не теряет и, следовательно, заряд не меняет.

7. Атом F имеет заряд ядра +9, а следовательно, 9 электронов, ион F- содержит

один лишний электрон, то есть 9+1=10.

Ответ: г.

8. Сr+24 ls22s22p63s23p64s13d5

3 уровень - предвнешний: 2+6+5=13 электронов

Ответ: в.