Электронная структура атомов

И ОДНОАТОМНЫХ ИОНОВ

Цель работы: получить навыки составления формул, выражающих

электронную конфигурацию атомов и одноатомных

ионов металлических и неметаллических элементов

Опыт 1. Электронная структура атомов и одноатомных ионов металлов

При окислении атомов металлов число электронов в электронной оболочке уменьшается и образуются ионы с положительным зарядом. Например: Mg − 2ē = Mg ²⁺

3s² … 3s⁰

Выполнение опыта

В три пробирки налейте раствор нитрата свинца Pb(NO₃)₂. В первую пробирку поместите железо, во вторую – цинк, в третью – магний. Через несколько минут на поверхности металлов, опущенных в раствор соли свинца, образуется налет металлического свинца, вытесненного из соли свинца более активными металлами – железом, цинком и магнием.

 

Запись результатов опыта

Напишите уравнения реакций взаимодействия нитрата свинца и металлами – железом, цинком и магнием. Заполните таблицу по образцу:

До реакции	После реакции
Химический символ атома или иона металла	Электронная конфигурация атома или иона	Химический символ атома или иона металла	Электронная конфигурация атома или иона
Fe	3d^64s^2
Zn
Mg
Pb^2+

 

Приведите графические электронные схемы, отвечающие электронным конфигурациям атомов магния, железа, цинка и свинца.

Какими значениями квантовых чисел (n, l и m_l) характеризуется атомные орбитали валентных электронов в атомах магния, железа, цинка и свинца?

Найдите в периодической системе электронные аналоги свинца и запишите электронные конфигурации (сокращенные электронные формулы) атомов этих элементов.

 

Опыт 2. Электронная структура атомов и одноатомных ионов неметаллов

При восстановлении атомов неметаллов число электронов в электронной оболочке возрастает и образуются ионы с отрицательным зарядом. Например:

Cl⁰ + ē = Cl^–

3s²3p⁵ …3s²3p⁶

 

Выполнение опыта

В две пробирки налейте растворы сульфида натрия и иодида натрия. Опустите в каждую пробирку по очереди газоотводную трубку от аппарата Киппа, в котором получают газы, и пропустите медленный ток хлора (Cl₂) через раствор соли. Что наблюдаете? Отметьте окраску полученных осадков. В пробирке с сульфидом натрия (Na₂S) образуется сера, а в пробирке с иодидом натрия (NaI) – йод.

 

Запись результатов опыта

Напишите уравнения реакций и заполните таблицу по образцу:

 

До реакции	После реакции
Химический символ атома или иона неметалла	Электронная конфигурация атома или иона	Химический символ атома или иона неметалла	Электронная конфигурация атома или иона
S^2–	3s^23p^6
I^–
Cl

 

Приведите графические электронные схемы, отвечающие электронным конфигурациям атомов серы, хлора и йода.

Какими значениями квантовых чисел (n, l и m_l) характеризуется атомные орбитали валентных электронов в атомах серы, хлора и йода. Найдите в периодической системе электронные аналоги хлора и запишите электронные конфигурации (сокращенные электронные формулы) атомов этих элементов.

 

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Дайте определению понятию «атом». Каков состав атома?

2. В чем сущность корпускулярно-волновой природы электрона?

3. Охарактеризуйте энергетическое состояние электрона в атоме с позиции теории квантовой механики.

4. Что такое атомная орбиталь? Перечислите возможные орбитали на 1, 2, 3, и 4-м энергетических уровнях.

5. Как определить максимальное количество электронов на энергетическом уровне?

6. Как определить количество орбиталей на энергетическом уровне?

7. В чем физический смысл главного квантового числа? Какая связь между числом энергетических уровней в атоме и положением элемента в Периодической системе?

8. Какие значения может принимать орбитальное квантовое число? Какие энергетические уровни не имеют: а) p-; б) d- и в) f- подуровней?

9. На основе учения о строении атома объясните, почему энергетический s- подуровень включает одну атомную орбиталь,
р- подуровень – три, d- подуровень – пять и f- подуровень – семь атомных орбиталей?

10. Каким правилом определяется последовательность заполнения электронами энергетических подуровней? Какова последовательность заполнения электронами энергетических подуровней в многоэлектронных атомах?

11. Покажите, как при заполнении электронами атомных орбиталей образуются периоды и группы Периодической системы?

12. Что понимают под металлическими (восстановительными) и неметаллическими (окислительными) свойствами атомов?

 

Работа № 2