Строение атома

1. Строение атома

СТРОЕНИЕ
АТОМА

2.

Атом – это наименьшая частица
химического элемента,
сохраняющая все его химические
свойства.
Атом состоит из положительно
заряженного ядра и вращающихся
вокруг него электронов, ядро
состоит из протонов и нейтронов.
Все электроны атома образуют его
электронную оболочку, строение
которой определяет многие
химические свойства элемента.

3.

4.

Электрон (ē) – это отрицательно заряженная микрочастица, входящая в состав
атома и несущая наименьший электрический заряд. Заряд электрона в кулонах
оказался величиной чрезвычайно малой (1,6 10-19 Кл), поэтому для удобства величина
этого "элементарного" заряда принята за единицу qe=-1.
Так как атом в целом электронейтрален, то число электронов, движущихся вокруг
ядра, равно заряду ядра этого атома. Например, заряд ядра атома натрия +11. Вокруг
ядра размещается 11 электронов с общим отрицательным зарядом –11. Самый
простой состав имеет ядро атома водорода – один положительный заряд и массу,
близкую к единице атомной массы.
Ядро водорода назвали протоном.
Протон (р+) – это микрочастица, входящая в состав ядра атома, имеющая
положительный заряд qр=+1 и массу, близкую к 1 а.е.м.. В любом атоме число
протонов в ядре равно числу электронов.
Нейтрон (n0) – это электронейтральная микрочастица, входящая в состав ядра
атома, его масса, как и масса протона, близка к 1 а.е.м..

5.

Число нейтронов в ядре N определяют по формуле:
где А — массовое число, Z — заряд ядра, равный числу
протонов (порядковому номеру).
Обычно параметры ядра атома записывают следующим
образом: слева внизу от символа элемента ставят заряд
ядра, а вверху — массовое число, например:
Эта запись показывает, что заряд ядра (следовательно, и
число протонов) для атома фосфора равен 15, массовое
число равно 31, а число нейтронов равно 31 – 15 = 16.

6.

Большинство элементов в природе встречаются в виде атомов,
характеризующихся разными атомными массами. Такие
атомы называются изотопы – атомы, имеющие одинаковый
заряд ядра, но разные атомные массы. Это объясняется тем,
что они содержат одинаковое число протонов, но разное число
нейтронов. Например, изотопы водорода: протий, дейтерий и
тритий.
Ядро протия состоит из одного протона, дейтерия – из одного
протона и одного нейтрона, трития – из одного протона и двух
нейтронов.
Атомы различных изотопов одного и того же элемента наряду с
разными ядерными свойствами имеют одинаковое строение
электронной оболочки, поэтому химические и физические
свойства изотопов почти одинаковы.

7.

8.

9.

10.

11.

12. Строение электронной оболочки

СТРОЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ОБОЛОЧКИ
Область пространства, в которой наиболее вероятно нахождение
электрона, называется атомной орбиталью (АО).
Состояние электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами.
Главное квантовое число n определяет энергию электрона в атоме и размер АО, т.е.
удаленность электрона от ядра.
Главное квантовое число n принимает значения целых чисел
1, 2, 3, 4…
Совокупность электронов с одинаковым значением n называется энергетическим
уровнем. Наименьшую энергию имеют электроны первого от ядра энергетического
уровня (n=1); с увеличением n энергия электрона и его удаленность от ядра
возрастают. Состояние атома, когда его электроны находятся на таких
энергетических уровнях, что их суммарная энергия является
минимальной, называется основным, или невозбужденным. Состояния с более
высокими значениями энергии называются возбужденными.
Энергетические уровни обозначают буквами:
Числовое значение n 1 2 3 4 5 6 7

13.

Пространство вокруг ядра, где
вероятность нахождения
электрона наиболее вероятна,
называют электронной
орбиталью, или электронным
облаком.
Это пространство имеет
определенную форму, которая
обозначается буквами s-, p-, d-, и
f-. S-электронная орбиталь имеет
шаровидную форму, p-орбиталь
имеет форму гантели или
объемной восьмерки, формы d- и
f-орбиталей значительно
сложнее.

14.

Период – это горизонтальная совокупность элементов,
расположенных в порядке возрастания заряда ядер их атомов,
которая начинается щелочным металлом, а заканчивается
инертным газом.
Первые три периода в таблице – малые, а следующие, начиная с
четвертого периода – большие, состоят из двух рядов.
Номер периода, в котором находится элемент имеет
физический смысл. Он означает, сколько электронных
энергетических уровней имеется в атоме любого элемента
данного периода. Т
ак, элемент хлор Cl находится в 3 периоде, то есть его
электронная оболочка имеет три электронных слоя. Хлор стоит в
VII группе таблицы, причем в главной подгруппе.
Главной подгруппой называется столбец внутри каждой группы,
который начинается с 1 или 2 периода.

15.

Орбитали изображают в виде квадрата, сверху или снизу которого
пишут значения главного и побочного квантовых чисел,
описывающих данную орбиталь. Такую запись называют
графической электронной формулой, например:
В этой формуле стрелками обозначают электрон, а направление
стрелки соответствует направлению спина — собственного
магнитного момента электрона. Электроны с противоположными
спинами ↑↓ называют спаренными.
Электронные конфигурации атомов элементов можно представить в
виде электронных формул, в которых указывают символы подуровня,
коэффициент перед символом подуровня показывает его
принадлежность к данному уровню, а степень у символа — число
электронов данного подуровня.

16.

На одном и том же энергетическом уровне могут
находиться атомные орбитали различной формы,
отличающиеся друг от друга по энергии.
Поэтому энергетические уровни разделяются на
подуровни.
Энергию электрона на подуровне и форму атомной
орбитали характеризует орбитальное квантовое
число l. Значение l зависит от главного квантового
числа: l принимает значения от 0 до (n–1), т. е. 0, 1, 2,
3… (n–1).
В пределах данного энергетического уровня
совокупность электронов, характеризующихся
одинаковым значением l, называется энергетическим
подуровнем.

17.

Обозначение энергетического подуровня: s p d f.
Таким образом, при l = 0, 1, 2, 3 электроны находятся
соответственно на s-, p-, d-, f-подуровнях.
При данном значении главного квантового числа n
наименьшую энергию имеют электроны s-подуровня,
затем p-, d-, f-подуровней.
Электроны различных подуровней называют s-, p-, d-, f-
электронами. В этом случае говорят также о состояниях
s-, p-, d-, f-электронов, или s-, p-, d-, f-атомных орбиталях.

18.

Число энергетических подуровней в уровне не должно
быть больше главного квантового число n.
Так, первый уровень (n=1) имеет один подуровень (s)
второй уровень (n=2) – два подуровня (s и p)
третий (n=3) – три (s, p, d)
четвертый (n=4) – четыре (s, p, d, f).
В оболочках атомов ныне известных элементов
электроны застраивают на каждом уровне не более
четырех подуровней.

19.

20.

21.

Таким образом, электроны в атоме располагаются по энергетическим уровням,
удаленность которых от ядра характеризуется значением главного квантового
числа n;
уровни состоят из подуровней, число которых для каждого уровня не превышает
значение n;
в свою очередь, подуровень состоит из орбиталей, форма которых определяется
значением орбитального квантового числа l, а количество задается числом значений
магнитного квантового числа ml.
Квантовые числа n, l, ml характеризуют орбиталь.

22.

23. ПРИМЕР:

Состояние электронных оболочек атома
хлора таково: порядковый номер элемента
хлора – 17, что означает, что атом имеет в
ядре 17 протонов, а в электронной
оболочке – 17 электронов.
На 1 уровне может быть только 2
электрона, на 3 уровне – 7 электронов, так
как хлор находится в главной подруппе VII
группы.
Тогда на 2 уровне находится:17-2-7=8
электронов.