Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
III. Строение атома. Развитие периодического закона.Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Атом - наименьшая частица химического элемента - состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. В ядро атомов всех элементов (за исключением 1Н) входят протоны и нейтроны. Протон (р) - элементарная частица с единичным положительным зарядом и массой покоя 1,00728. Число протонов в ядре определяет заряд ядра и принадлежность атома к данному химическому элементу. Нейтрон (n °)-элементарная частица, не обладающая зарядом, с массой покоя 1,00867. Сумма протонов и нейтронов называется массовым числом атома (ядра). Атомы, обладающие одинаковым зарядом ядра, но разным числом нейтронов, называются изотопами данного химического элемента. Электрон (е) - элементарная частица с единичным отрицательным зарядом. При всех химических процессах ядра атомов элементов не изменяются. Энергия химических превращений связана только с энергией электронов. Околоядерное пространство, где с наибольшей вероятностью может находиться электрон, называется атомной орбиталью (АО). Она характеризуется тремя координатами - квантовыми числами, определяющими размер (n), форму (1) и ориентацию (m е) АО в пространстве. Главное квантовое число (n) определяет энергетический уровень электрона в атоме. Для электронов в невозбужденных атомах п принимает значения от 1 до 7 (соответственно номеру периода в ПСЭ). Совокупность электронов с одинаковым n - электронный слой: Главное квантовое число n 1 2 3 4 5 6 7 Электронный слой К L М N О Р Q Орбитальное квантовое число (1) указывает на различие энергий связи электронов в пределах одного энергетического уровня, определяет форму электронного облака и принимает целочисленные значения от 0 до (n -1). Для n =1 1 =0; для n =2 1 =0,1; для n =3 1 =0,1,2; для n =4 1 = 0, 1,2,3. Электроны данного энергетического уровня группируются в подуровни, число которых равно его n. Больше четырех подуровней не заполняется, т.к. значения 1 =0,1,2,3 описывают электроны в атомах всех известных элементов. Орбитали с 1 =0,1,2,3 называют s-, p-, d-, f-орбиталями, а электроны, занимающие эти орбитали, - s-, p-, d-, f- электронами. Магнитное квантовое число - m е характеризует магнитный момент и пространственное расположение электронного облака. Число возможных значений m е при заданном 1 равно 2∙(1 +1), при этом m е изменяется от - 1 до + 1. Так при 1 =2 m е имеет пять значений: -2, -1, 0, 1, 2. Спиновое квантовое число - m s характеризует движение электрона вокруг своей оси. m s имеет всего два значения: 1/2 и -1/2. Распределение электронов в атомах по атомным орбиталям определяется принципом Паули, принципом наименьшей энергии и правилом Хунда. Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковый набор всех четырех квантовых чисел. Максимальное число электронов на уровне N =2 n 2. Так как каждая атомная орбиталь описывается лишь тремя квантовыми числами (n, 1, m е), то в ней может находиться не более двух электронов с противоположными спинами (1/2, -1/2). Принцип наименьшей энергии. Последовательность размещения электронов по атомным орбиталям в невозбужденном атоме должна отвечать наибольшей связи их с ядром, т.е. электрон должен обладать наименьшей энергией. Поэтому сначала заполняются те подуровни, для которых сумма значений n + 1 является меньшей; если суммы значений n + 1 равны, то сначала идет заполнение подуровня с меньшим значением n. Шкала энергий: 1s2 < 2s2 < 2p6 < 3s2 < Зр6 < 4s2 < 3d10 < 4pб < 5s2 < 4d10< 5р6 < 6s2 < 5d1 < 4f14 ≤ 5d2-10 < 6р6 < 7s2 < 6d1 ≤ 5f14 < 6d2-10 < 7p6, где s,p,d,f - энергетические подуровни, цифра впереди букв означает номер энергетического уровня, на котором находятся электроны; индекс наверху справа показывает максимальное число электронов на подуровне. Из шкалы энергий видно, что после 3р-подуровня (n + 1 =3+l=4) заполняется 4s-подуровень (n + 1= 4+0=4), затем 3d-подуровень (n + 1 =3+2=5); 4р-подуровень (n + 1 =4+1=5) и 5s-подуровень (n + 1 =5+0=5). Правило Хунда. Орбитали в пределах данного подуровня заполняются так, чтобы суммарное спиновое число электронов на подуровне было максимально. Суммарный спин спаренных электронов равен нулю (-1/2+1/2=0). Энергетическое состояние электрона схематически можно представить в виде квантовых ячеек. Для s-электронов (1 =0) - одна ячейка [ ], где может быть один [↑] или два электрона [↑↓]; для р-электронов отводится три ячейки [ ][ ][ ], где может быть от 1 до 6 электронов; для d-электронов (1 =2) отводится пять ячеек [ ] [ ][ ][ ][ ], где может быть от 1 до 10 электронов; для f-электронов (1 =3) отводится семь ячеек, где может быть от 1 до 14 электронов. Строение электронных оболочек атомов тесно связано с ПСЭ Д.И. Менделеева. Если провести вертикальную черту в шкале энергий перед каждым значением главного квантового числа n, то получим максимальную емкость энергетического уровня, а также число элементов в периоде: n =1 (I период) - емкость 2, n =2 (II период) - 8, n =3 (III период) - 8, n =4 (IV период) - 18, n =5 (V период) - 18, n =6 (VI период)-32, n =7 (VII период)-32. В зависимости от того, на какой энергетический подуровень в атоме поступает последний электрон, химические элементы делятся на s-, p-,d-, f-элементы. Их положение в ПСЭ следующее: s-элементы I, II группы, главная подгруппа -(ns1, ns2), а также (Не); р-элементы III - VIII группы, главные подгруппы (ns2np1-6); d-элементы I - VIII группы, побочные подгруппы [ns2(n-1)d1-10]: f-элементы III группа, VI- VII период, побочная подгруппа [ns2(n-1)d1(n-2)1-14]. Валентные электроны у s- и p-элементов находятся на внешнем энергетическом уровне, у d-элементов - на s-подуровне внешнего энергетического уровня (ns2) и предвнешнего (n-1)d1-10 незавершенного подуровня. Свойства элементов тесно связаны со строением их атомов. "Периодическая повторяемость свойств элементов обусловлена периодическим повторением электронных оболочек атомов" - это современная формулировка периодического закона. Составленная Менделеевым периодическая система элементов является графическим выражением периодического закона. Атомы элементов в одной подгруппе данной группы имеют одинаковую электронную конфигурацию. Например, для главных подгрупп ПСЭ:
Химические свойства элемента зависят от способности его атома терять (А°-ē®А+) или обретать (А°+ē®А-) электроны, превращаясь в положительно или отрицательно заряженные ионы. Это оценивается количественно через энергию ионизации атома и энергию сродства к электрону. Энергия ионизации J - энергия, необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома в его нормальном состоянии. Энергия ионизации является мерой металлических свойств элемента (в первом приближении - также восстановительных свойств). Чем меньше значения J, тем легче отрывается электрон внешнего уровня, тем больше металлических свойств. Энергия сродства к электрону U - энергия процесса присоединения электрона к нейтральному атому в нормальном состоянии. Величина энергии сродства к электрону является мерой проявления элементом неметаллических и косвенно окислительных свойств. Электроотрицательность (ЭО) - есть полусумма энергий сродства к электрону и ионизации, т. е. ЭО = 0.5∙(J+U). ЭО позволяет дать наиболее полную характеристику способности элемента проявлять металлические или неметаллические свойства. Относительная электроотрицательность ОЭО - получается отношением ЭО элемента к ЭО атома фтора, для которого значение ОЭО принято равным 4. Величина ОЭО позволяет оценить способность атома элемента к оттягиванию на себя электронной плотности атомов других элементов. В ПСЭ Д.И. Менделеева в пределах главных подгрупп (s-, р-элементы) сверху вниз значения ОЭО уменьшаются, следовательно, в главных подгруппах сверху вниз увеличиваются металлические и восстановительные свойства элементов, основные свойства их гидроксидов. В периодах ПСЭ слева направо значения ОЭО увеличиваются, следовательно, здесь постепенно ослабляются металлические и нарастают окислительные свойства. Самый активный неметалл F, он же наиболее сильный окислитель. Самые активные металлы Fr, Cs, Rb являются наиболее сильными восстановителями, а их гидроксиды - самыми сильными основаниями. Номер группы ПСЭ, в которой стоит элемент, показывает высшую степень окисления его атома в химических соединениях, его высшую валентность. Исключение составляют кислород, фтор (р-семейство); медь, серебро, золото и некоторые другие элементы d-семейства могут проявлять в соединениях валентность большую, чем номер группы.
Форма и свойства соединений данного элемента зависят от степени окисления его атомов. Если элемент проявляет переменную степень окисления и образует несколько оксидов и гидроксидов, то с ее увеличением их свойства меняются от основных через амфотерные к кислотным. Например, Мn образует пять оксидов: МnО, Мn2О3, MnO2, МnО3, Mn2O7? Первые два обладают основными свойствами (Мn(OH)2, Мn(OH)3, МnО2 амфотерен (MnO(OH)2, Н2МnО3), а последние два МnО3 и Мn2О7 - кислотообразующие, являются ангидридами марганцовистой (Н2МnО4) и марганцевой кислот (HMnO4), соответственно (МnО3 и Н2МnО4 в свободном состоянии не выделены, а их существование можно предположить по образованию солей марганцовистой кислоты манганатов).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-15; просмотров: 363; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.217.132.15 (0.021 с.) |