uabooks.top

E téma tananyaga segít nektek:

felidézni az dektronok dhdyezkedését az atomban;

ronszerkezeti képletének összeállításánál; megismerni és összeállítani a negyedik periódus elemei atomjának elektronszerkezetét; az elektronszerkezet alapján osztályozni az elemeket.

Az elektron elhelyezkedése az atomban. Az

elektron nagyon kisméretű elemi részecske. Olyan gyorsan kering az atom körül, hogy nem tudjuk egy konkrét pillanatban megállapítani, hogy az elektron-burok melyik részén tartózkodik. Az atommag körül azt a térrészt, ahol az elektronok mozgásuk közben nagy valószínűséggel megtalálhatók, atompályának

(atomi elektronpályánák) nevezzük. Az atomi elekt-ronpályáknak többféle alakja lehet: gömb alakú -s-pálya; súlyzó alakú - p-pálya; vagy összetettebbek, mint a d-vagy ípályák (2. ábra). A p-elektronpályák a térben az x, y, z tengelyek mentén helyezkednek el, ezért a megfelelő indexszel jelölik: p_x, p_y, p_z.

Az atompályát egyszerűen kis négyzettel (cellával) jelöljük, az elektront benne nyíllal:

Minden elektronpályán egy vagy két elektron tartózkodhat. Ez a két elektron eltérő spinnel¹ rendelkezik. Ezeket ellentétes irányú nyíllal

jelölik:

Ha egy adott atompályán csak egy elektron van, az elektront párosítatlan elektronnak nevezzük. Ha egy adott atompályán két ellentétes spinű elektron van, párosított elektronról beszélünk.

Minél tömörebb az atompálya és minél közelebb tartózkodik az elektron a maghoz, annál kisebb az energiája.

Az elektronok energiája. Az atom korszerű modellje figyelembe veszi az elektronok energiáját Az energiRminimom elve szerint az alapállapotú atomban az elektronok mindig a lehető legkisebb energiájú szabad helyet foglalják el. Ezt figyelembe véve kell felírni az atom elektronszerkezetét

Az elektronok az atomban energiaszintjük szerint helyezkednek el, melyek alszintekből tevődnek össze

(1. vázlat). Minden energiaszintet azonos vagy közel egyforma energiájú elektronok töltenek be. Az első szint elektronjainak van a legkisebb energiája, mivel ezek vannak a legközelebb az atommaghoz. A második szintet a magasabb energiájú elektronok foglalják el, a harmadikat még magasabb és így tovább. Azokat az elektronokat, melyek a külső energiaszintet (vegyértékhéjat) töltik be, külső elektronoknak vagy vegyértékelektronoknak nevezik.

Az atom elektronokat tartalmazó energiaszintjeinek száma (elektronhéj száma) megegyezik annak a periódusnak a számával, amelyben az elem található. Az energiaszint álszintekből tevődik össze, miközben a szint sorszáma megegyezik az alhéjak számával: az első energiaszinten egy alhéj van (Is), a másodikon kettő (2s, 2p), a harmadikon három (3s, 3p, 3d) és így tovább (1. vázlat). Az aiszintek sorszáma megegyezik az energiaszint sorszámával.

Milyen az elektronok maximális száma az első és a második energiaszinten?

Az atom elektronszerkezete. Az elektronhéjak kiépülésének sorrendje az 1. vázlat alapján történik:

Az első periódust két atom, a hidrogén és a hélium alkotja. Ezek elektronjai az első energiaszinten az s-pályán helyezkednek el, így elektronszerkezetük megfelelően Is^l, illetve Is². Az első periódusban található elemek atomjai elektronszerkezetének általános képlete Is" (ahol n=1, 2).

A második periódus elemeinél a második energiaszinthez s- és p-alhéjak tartoznak. Elektronszerkezetük általános képlete: ls?2s“2p^m (n=l, 2; m=0, 1, ..., 6). A nitrogénatom elektron-szerkezete és cellás ábrázolása:

Figyeljétek meg, hogy mind a három p-elek-tron egyesével helyezkedik el az alhéjakon, mivel az egynemű töltéssel rendelkező elektronok kölcsönösen taszítják egymást.

Gyakran az atom elektronszerkezeti képlete egy nemesgáz vegyjelét tartalmazza szögletes zárójelbe véve, mint például [He]2s²2pⁱ. Ez azt jelenti, hogy a nitrogénatom belső elektronhéjainak elektronszerkezete megegyezik a héliumatom elektronszerkezetével. Olykor csupán a külső elektronok feltüntetésével írják fel az elektronszerkezeti képletet. A nitrogénatom esetében ez így alakul: ... 2s²2pⁱ.

Hasonlóan történik az elektronhéjak kiépülése a harmadik periódus elemeinél: a harmadik energiaszintnek csak az s- és a p-pályái töltődnek fel.

Állítsátok össze a szilíciumatom rövidített elektronszerkezeti képletét.

A negyedik periódusban található kálium- és kalciumatom esetében az elektronhéjak kiépülése az energiaminimum elve szerint történik (1. vázlat), a külső elektronok a 4s-atompályá-kat foglalják el és nem a 3d-pályát:

A 21-es rendszámú szkandium-atomtól a 3 d-alhéj töltődik fel (I. előzék), és a továbbiakban először egyesével, majd hozzájuk költöznek a többi elektronok is (ellentétes spinnel). így történik a vasatom esetében is:

Érdekes

tudnivaló

A negyedik periódus cf-elemei-nek atomjai, miközben kationná alakulnak, először a 4s-elektronokat veszítik el, csak ezután adják le a 3d-elektronokat.

Hasznos megjegyezni: a külső héj elektronjainak száma a főcsoportszámot, az elektronhéjak száma a periódusszámot adja meg.

Az elemek osztályozása az atomok elektronszerkezete alapján. Attól az elektronpálya típusától függően, amelyiken a külső elektronok (a legnagyobb energiájú elektronok) tartózkodnak, megkülönböztetnek s-elemeket, p-elemeket, d-elemeket és f-elemeket¹.

Az s-elemek (a héliumon kívül) az I. és II. csoport főcsoportjához, a p-elemek a III.-VIII. csoport főcsoportjaihoz tartoznak.

Melyikhez, az s- vagy a p-mező elemeihez tartoznak a következő elemek: kén, bárium, kálium, neon, jód?

A d-elemek a mellékcsoportokban találhatók. А Ш. csoportban elhelyezkedő lantanoidák és aktinoidák f-elemek: ezeket a periódusos rendszer alapmezejének mezsgyéjére helyezték (I. előzék).

A külső elektronok száma alapján meghatározható a kémiai elem jellege: fémes vagy nemfémes. A fémes elemek atomjainak külső energiaszintjén az elektronok száma 1-3-ig terjed; a nemfémes elemek atomjaiban 4-től 8-ig terjed a külső elektronok száma.

Az 1. és 2. periódus melyik nemfémes eleme kivétel e szabályszerűség alól?

A fémes elemek között is vannak kivételek: az ón- és az ólomatom négy külső elektronnal rendelkezik, a bizmut-atom pedig öttel.

ÖSSZEFOGLALÁS

Az elektronok az atommag körüli térrészben úgynevezett atompályákon helyezkednek el. Akdquk szerint megkülönböztetnek s,p,d, /atomi elektronpályákat. Az elektronok az atomban úgy helyezkednek el, hogy energiájuk minimális legyen.

¹A periódusos rendszerben az elemek típusai megfelelő színnel vannak jelölve (I. előzék).

Az atom korszerű modellje alapján az elektronok az atomban energiaszintjük szerint helyezkednék el. Minél nagyobb az energiaszint száma, vagyis minél távolabb van az elektron az atommagtól, annál nagyobb energiával rendelkezik az elektron.

Az első periódus elemei atmqjában az elektronok az ls-atompályákon találhatók, a második és a harmadik periódusban a 2s-és a 2p^ illetve a 3s-és a 3p-atompályákat töltik fel.

A negyedik periódusban található elemek atomjai esetében a külső elektronok először a 4s-atom-pályákat foglalják el, m^jd a 3d- és a 4ppályák épülnek ki.

A külső elektronok tartózkodási elektronpályájának típusától függően megkülönböztetnek s-ele-mckcí, p-elemeket, d-clcmckcí és F-clcmckcL

A fémes elemek atomjainak külső energiaszintjén az elektronok száma 1-3-ig terjed; a nemfémes elemek atonyaiban 4-8-ig terjed a külső elektronok száma.

12. Vajon egyforma vagy különböző az azonos atompályán található elektronok energiája?

13. Melyik elektronhéjon kisebb az elektron energiája:

a) 2s vagy 2p; c) 3p vagy 2s?

b) Is vagy 2s;

14. A második periódusban melyik elem atomjában a legtöbb:

a) a párosított elektronok száma;

b) a párosítatlan elektronok száma?

15. Határozzátok meg az elektront tartalmazó elektronhéjak számát a 7, 14, 20 protonszámmal rendelkező kémiai elemekben.

16. írjátok ki a felsorolásból: F, Mg, S - azt az elemet, melynek atomjában a legtöbb elektron található a külső energiaszinten. írjátok fel elektronszerkezetét.

17. Nevezzétek meg az alábbi elektronszerkezetű elemeket:

18. írjátok fel az atom általános, rövid elektronszerkezeti képletét:

a) a harmadik periódus elemeinek;

b) az V. csoport főcsoport elemeinek.

19. Bizonyítsátok be az atommag töltésének növekedésével kapcsolatos elektronszerkezet változásának periodikusságát a második és a harmadik periódus elemei példáján.

20. Vajon a nagyobb számú energiaszinten levő elektronok minden esetben nagyobb energiával rendelkeznek-e? A választ példákkal indokoljátok.

21. A periódusos rendszer alapján határozzátok meg, milyen típusú kémiai elemből van több: p-elemekből vagy d-elemekből?

22. Milyen jellegű elemek—fémes vagy nemfémes—vannak többségben:

a) az s^mező elemei között;

b) a p-mező elemei között?

 

Ez a tankönyv anyaga Kémia a 11. osztály számára Pavlo Popéi