Тема 2. Будова атома

Згідно з сучасними поглядами, атоми - частинки діаметром близько кількох ангстрем: n ´ 10^-10 м (1 А = 1´ 10^-10 м; 1 нм = 1´ 10^-9 м)

Маса атомів коливається від n ´ 10^-27 до n ´ 10^-25 кг.

Атоми складаються з ядра і електронів, що рухаються на деяких відстанях від ядра. Діаметр ядра ~ 10^-15 - 10^-14 м. Тобто ядро у 10^-10/10^-15= 10⁵ разів менше, ніж атом.

Ядро атома складається із протонів і нейтронів (загальна назва - нуклони).

Протон (р)- це елементарна частинка з масою m_р = 1,672 ´ 10^-27кг, або 1,0073 а.о.м., і позитивним зарядом q = 1,602 ´ 10^-19 Кл (який приймають за одну відносну одиницю заряду + 1).

Нейтрон (n)- незаряджена частинка з масою m_n = 1,674 ´ 10^-27кг, тобто 1,0087 а.о.м.

Сума числа протонів (Z) і числа нейтронів (N) називається нуклонним числом (масовим числом).

Найважливішою часткою в хімії є електрон (е). За допомогою валентних електронів утворюються хімічні зв’язки. А суттю хімічних реакцій є руйнування одних та утворення інших хімічних зв’язків. Електрон це частинка з масою покою 9,110 × 10 ^–31кг (що складає 1/1836 маси протона) і негативним зарядом, абсолютне значення якого дорівнює 1,602 × 10 ^–19Кл. Електрон має двоїсту природу – властивості частки та хвилі. Електрон в атомі спрощено уявляють як хмару з певною густиною негативного електричного заряду в певному об’ємі простору навколо ядра (електронна орбіталь).

Електрони в атомі характеризуються чотирма квантовими числами.

Головне квантове число (n)-характеризує енергію електрона на енергетичному рівні і пріймає значення: n = 1,2, 3,.... .

Орбітальне квантове число (l) - визначає форму орбіталі, пріймає значення: l = 0,1,2,... (n-1) і енергію електрона на енергетичному підрівні.

Орбіталі можуть мати форму кулі (s-орбіталі, l=0), гантелі (р-орбіталі, l=1) (див. рисунок 1), або більш складної форми (d-, f- l=2 та 3 відповідно).

Рис.1. Форми s і р – електронних орбіталей.

Магнітне квантове число (m) - визначає орієнтацію орбіталі в просторі: m = – l,–( l –1),....–1,0,1,....( l –1), l.

Спінове квантове число - (s) - характеризує власний магнітний момент електрона: s = +1/2; –1/2.

Для визначення електронних конфігурацій атомів слід використовувати такі правила.

Принцип Паулі: в атомі не може бути двох електронів з однаковими значеннями всіх чотирьох квантових чисел.

Правило Гунда сумарний спін електронів не повністю заповненого підрівня має бути максимальним.

Правило Клєчковського: електрони заповнюють енергетичні підрівні в порядку зростання енергії, яка характеризується сумою (n+l), якщо ця сума однакова, спочатку заповнюється підрівень з меншим n.

Послідовність заповнення електронами підрівнів:1s,2s,2p,3s,3p,4s, 3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p.

Електронна конфігурація атома визначає хімічні властивості елементів.

Для з’ясування кількості неспарених електронів використовують електронно-графічні формули, які показують розміщення електронів на атомних орбіталях, що зображуються за допомогою комірок. Наприклад, електронно-графічна формула атому Оксигену:

2p

2s

1s

Рис.2. Електроно-графічна схема атома Оксигену.

Приклад 6.

Складіть електронну формулу елемента з порядковим номером 41. Скільки неспарених електронів має атом цього елемента?

Розв'язання.

Nb 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d³.

Усі підрівні, крім 4d, заповнені повністю, тому неспарені електрони можуть бути тільки на 4d підрівні. Розміщення електронів в межах підрівня здійснюється згідно з правилом Гунда, тобто всього в атомі Nb 3 неспарених електрони (рис.3)

s p d

Рис.3. Електроно-графічна формула атома Ніобія.

Приклад 7.

Закінчити рівняння ядерного перетворення: . Ізотоп якого елемента утворюється при цьому, скількі протонів та нейтронів міститься в його ядрі?

Розвязання.

Під час ядерних перетворень виконуються закони збереження заряду і маси. Заряди атомів приведені в лівому нижньому куті від символу елемента, а нуклонні (масові) числа – у верхньому лівому куті.

Нуклонне число невідомого елемента дорівнює: 98 +2 – 1= 99, а його заряд: 42 + 1 – 0 = 43.

Заряд ядра визначає елемент. Елемент з порядковим номером 43 – це Технецій:

Кількість протонів дорівнює заряду ядра – 43, кількість нейтронів – різниці між нуклонним числом і зарядом ядра: 99 – 43 = 56.

Запитання для самоконтролю

1. В чому суть корпускулярно-хвильової природи електрона?

2. З яких часток складається атом?

3. Які розміри мають ядра атомів та самі атоми?

4. Які елементарні частки ви знаєте?

5. Що таке ізотопи?

6. Які види радіоактивності ви знаєте?

7. За допомогою яких квантових чисел описують поведінку електронів?

8. Як складаються електронні формули?

9. Сформулюйте принцип Паулі.

10. Сформулюйте правило Гунда.
Читайте також:
C. 3. Структурна побудова управління організаціями.
II. Будова доменної печі (ДП) і її робота
Алкени – вуглеводні, в молекулах яких є один подвійний зв’язок між атомами вуглецю . Алкені називають також олефінами або етиленовими вуглеводнями.
Анатомічна будова кістки
Анатомічна будова кісток вільної нижньої кінцівки
Анатомо-фізіологічна перебудова організму підлітка
Анатомо-фізіологічна перебудова організму підлітка
Анатомо-фізіологічна перебудова організму підлітка та її вплив на його психологічні особливості й поведінку.
Антигенна будова HDV
АСОЦІАЦІЯ. ПОБУДОВА АСОЦІАТИВНОГО КУЩА
Атмосфера. ЇЇ хімічний склад та будова
Атомарний рівень будови речовини

Переглядів: 1485

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>

| Тема 3. Періодичний закон

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.