§ 53. Распределение электронов по энергетическим уровням

§ 53. Распределение электронов по энергетическим уровням

1. Поясните, что называется энергетическим уровнем, и изобразите схемы строения атомов натрия Na, азота N, кальция Ca и фосфора P.

Под энергетическим уровнем (энергетическим слоем) понимают порцию энергии, которые способны поглотить или отдать электроны, находящиеся на определенном расстоянии от ядра.

Тут нужно сделать небольшое отступление. Это не ответ на вопрос, но пояснение читателю.

Вообще, электрон может находится в любой точке пространства от ядра. Но с некоторой долей вероятности. Эта вероятность описывается уравнением Шрёдингера, которое не входит в школьный курс и рассматривается в ВУЗах. Так вот, наибольшие вероятности соответствуют некоторым точкам пространства:

Такие области пространства называют орбиталями, аналогично орбитам планет. С ростом заряда ядра растет и количество электронов в атоме. Понятно, что все они не могут находится на одной и той же орбитали (уровне) и все дальше и дальше отдаляются от ядра. Причем отдаляются не на произвольную величину, а строго фиксированную. Электроны распределяются по уровням. Эти уровни и принято называть энергетическими.

11 Na 2e, 8e, 1e
7 N 2e, 5e
20 Ca 2e, 8e, 8e, 2e
15 P 2e, 8e, 5e

2. Объясните сущность явления периодичности в изменении химических свойств элементов.

Сущность явления периодичности заключается в том, что с возрастанием заряда ядра атомов (увеличением общего числа электронов в атоме) периодически появляются элементы с одинаковым числом валентных электронов. А количество валентных электронов во многом определяет химические свойства элемента.

Тестовые задания

1. Сходство в строении атомов химических элементов одной А-группы обусловлено
1) одинаковыми радиусами атомов
2) одинаковыми зарядами ядер атомов
3) одинаковым числом электронов на внешнем электронном слое
4) одинаковым числом электронных слоев

Комментирую:
1) у атомов разных химических элементов — разные радиусы
2) одинаковые заряды ядра бывают только у изотопов, разные элементы — разные заряды ядра
4) число электронных слоев возрастает внутри группы сверху вниз

Ответ: 3) одинаковым числом электронов на внешнем электронном слое.

2. Распределение электронов по электронным слоям в атоме элемента 2, 8, 4. Такое распределение электронов соответствует атому
1) углерода     2) алюминия     3) магния     4) кремния

Схема 2е, 8е, 4е означает, что у атома полностью заполнены 1-й и 2-й энергетические уровни. Значит, атом расположен в III периоде и имеет 4 электрона на внешнем энергетическом уровне. Так мы нашли «координаты» элемента — III период, 4 группа — это кремний.

Ответ: 4) кремний

3. Установите соответствие между химическим элементом и числом электронов на внешнем электронном уровне его атома.

1) Na А. 6e
2) Al Б. 1e
3) S В. 7e
4) F Г. 3e

Напомню: количество электронов на внешнем уровне атома (только для главных А-групп) = номеру группы. То есть 1e => 1А группа, 3e => 3A группа, 6e => 6А группа, 7e => 7А группа.

Ответы: 1 — Б, 2 — Г, 3 — А, 4 — Г.