Ответы к §9. Строение электронных оболочек атомов

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. http://www.hemi.nsu.ru/ucheb125.htm
2. http://www.hemi.nsu.ru/ucheb126.htm
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Электронная_оболочка
4. https://uchitel.pro/строение−электронных−оболочек−атомо/#:~:text=Электронная%20оболочка%20атома%20—%20это%20все,энергия%20его%20взаимодействия%20с%20ядром.
5. https://foxford.ru/wiki/himiya/stroenie−elektronnyh−obolochek
6. http://www.chemnet.ru/rus/teaching/general/lection7.pdf
7. https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/24660

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

                             Электронная оболочка атома
           Электронная оболочка атома — область пространства вероятного местонахождения электронов, характеризующихся одинаковым значением главного квантового числа n и, как следствие, располагающихся на близких энергетических уровнях. Число электронов в каждой электронной оболочке не превышает определенного максимального значения.
          Порядок заполнения электронных оболочек (орбиталей с одинаковым значением главного квантового числа n) определяется правилом Клечковского, порядок заполнения электронами орбиталей в пределах одного подуровня (орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа n и орбитального квантового числа l) определяется Правилом Хунда.
          Электронные оболочки обозначаются буквами K, L, M, N, O, P, Q или цифрами от 1 до 7. Подуровни оболочек обозначаются буквами s, p, d, f, g, h, i или цифрами от 0 до 6. Электроны внешних оболочек обладают большей энергией, и, по сравнению с электронами внутренних оболочек, находятся дальше от ядра, что делает их более важными в анализе поведения атома в химических реакциях и в роли проводника, так как их связь с ядром слабее и легче разрывается
         Валентная оболочка— самая внешняя оболочка атома. Электроны этой оболочки зачастую неверно называют валентными электронами, то есть электронами, определяющими поведение атома в химических реакциях. С точки зрения химической активности, наименее активными считаются атомы, в которых валентная оболочка окончательно заполнена (инертные газы). Наибольшей химической активностью обладают атомы, в которых валентная оболочка состоит всего из одного электрона (щелочные металлы), и атомы, в которых одного электрона не хватает для окончательного заполнения оболочки (галогены).
            На самом деле всё немного иначе. Поведение атома в химических реакциях определяют электроны, обладающие большей энергией, то есть те электроны, которые расположены дальше от ядра. Электроны внутренних подуровней оболочек имеют меньшую энергию, чем электроны внешних подуровней. Несмотря на то, что электроны подуровня оболочки 3d могут не принадлежать к т. н. валентной оболочке, они могут иметь энергию большую, чем электроны подуровня оболочки 4s, что делает их валентными электронами.

?. Вопросы и задания

1. Изобразите схемы строения электронной оболочки атомов: а) алюминия; б) фосфора; в) кислорода.

Ответ:

а) Алюминий.
Al +13 $)_{2})_{8})_{3}$
$^{}_{13}Al$ $2e^{-},8e^{-},3e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{1}$

б) Фосфор.
P +15 $)_{2})_{8})_{5}$
$^{}_{15}P$ $2e^{-},8e^{-},5e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{3}$

в) Кислород.
O +8 $)_{2})_{6}$
$^{}_{8}O$ $2e^{-},6e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{4}$

2. Сравните строение электронной оболочки атомов: а) азота и фосфора; б) фосфора и серы.

Ответ:

а) Азот и фосфор.
N +7 $)_{2})_{5}$
$^{}_{7}N$ $2e^{-},5e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{3}$
P +15 $)_{2})_{8})_{5}$
$^{}_{15}P$ $2e^{-},8e^{-},5e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{3}$
У фосфора больше заряд ядра. Оба атома содержат по 5 электронов на последнем энергетическом уровне. Строение электронной оболочки этих атомов схоже, однако у азота всего 2 энергетических уровня, а у фосфора их 3.

б) Фосфор и сера.
P +15 $)_{2})_{8})_{5}$
$^{}_{15}P$ $2e^{-},8e^{-},5e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{3}$
S +16 $)_{2})_{8})_{6}$
$^{}_{16}S$ $2e^{-},8e^{-},6e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{4}$
Атомы фосфора и серы имеют по 3 энергетических уровня, но у фосфора на последнем энергетическом уровне 5 электронов, а у серы их 6.

3. Впишите пропущенные слова в предложения: «Атом кремния содержит в ядре ... протонов и ... нейтронов. Число электронов, находящихся вокруг ядра, как и число протонов, равно ... элемента. Число энергетических уровней определяется номером ... и равно ... . Число электронов на внешнем электронном слое определяется номером ... и равно ...»

Ответ:

       Атом кремния содержит в ядре 14 протонов и 14 нейтронов. Число электронов, находящихся вокруг ядра, как и число протонов, равно порядковому номеру элемента. Число энергетических уровней определяется номером периода и равно 3. Число электронов на внешнем электронном слое определяется номером группы и равно 4.

4. Определите положение химического элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева по его электронной формуле: а)$2e^{-}, 8e^{-}$; б)$2e^{-}, 8e^{-}, 4e^{-}$.

Ответ:

Число электронов равно порядковому номеру элемента.
а) У этого элемента порядковый номер 10 (так как содержит 10 электронов), он располагается во 2 периоде (так как имеет 2 энергетических уровня), в главной подгруппе VIII группы (так как 8 электронов на внешнем энергетическом уровне). Это неон Ne.
б) У этого элемента порядковый номер 14 (так как содержит 14 электронов),он располагается во 3 периоде (так как имеет 3 энергетических уровня), в главной подгруппе IV группы (так как 4 электрона на внешнем энергетическом уровне). Это кремний Si.

5. Почему в 1−м периоде Периодической системы Д.И. Менделеева содержится только два элемента, а во 2−м — только восемь?

Ответ:

        Максимальное число электронов, находящихся на энергетическом уровне, можно определить по формуле: $2n^{2}$, где n−номер уровня. Следовательно, первый энергетический уровень максимально может содержать 2 электрона ($2 * 1^{2} = 2$), а второй энергетический уровень 8 электронов ($2 * 2^{2} = 8$). Поэтому в 1−м периоде Периодической системы Д. И. Менделеева содержится только два элемента, а во 2−м – восемь.

6. Приведите примеры периодически повторяющихся явлений, с которыми вы познакомились при изучении других учебных предметов

Ответ:

Примеры периодически повторяющихся явлений:
− колебания маятника;
− смена времён года;
− смена дня и ночи;
− приливы и отливы;
− биоритмы;
− лунные и солнечные затмения;
− график синусоиды.

7. Попробуйте дать собственное толкование следующих строк из стихотворения В. Брюсова «Мир электрона»:
Быть может, эти электроны −
Миры, где пять материков,
Искусства, званья, войны, троны
И память сорока веков.
Ещё, быть может, каждый атом −
Вселенная, где сто планет;
Там всё, что здесь, в объёме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.

Ответ:

Электроны и строение атома были открыты в начале XX века, чуть позже было написано это стихотворение, которое отражает во многом нуклеарную, или планетарную, теорию строения атома. Автор допускает, что эта сжатая планетарная система не такая, как наша.
Также автор допускает возможность, что и электроны тоже сложные частицы, строение которых мы еще просто не изучили.

8. О каком поэтическом даре говорят приведённые выше строчки, если учесть, что стихотворение было написано в 1922 г.?

Ответ:

Приведенные четверостишия говорят о гибком уме В. Брюсова, раз он мог так легко понять и принять все достижения современной ему науки, а также, по всей видимости, просвещенности и образованности в данной области. У В. Брюсова был дар объяснять сложные вещи простыми словами, да еще и в стихах.