Det er blevet fastslået, at et atom består af to områder, der bærer modsatte ladninger.

Ladningen af ​​det område, hvor næsten hele atomets masse er koncentreret, betragtes konventionelt som positiv. Denne region kaldes atomets kerne. Området med den positive ladning af et atom - kernen - på trods af overvægten af ​​dets masse, er meget lille i størrelse.

Med undtagelse af kernen af ​​brintatomet, er kernerne af atomer sammensat af

protoner og neutroner kaldet nukleoner. Proton p – partikel med masse smp. = 1,6726 ·10-27 kg og positiv elektrisk ladning 1,6022·10 -19 Cl. Neutron n – uladet partikel med masse mn = 1,6750 ·10 -27 kg.

I nogen afstand fra kernen er der regioner med modsatte ladninger - de såkaldte elektron orbitaler

– områder med en vis sandsynlighed for at finde en elektron. En elektron er en elementarpartikel med den mindste hvilemasse m e = 0,91095·10-30 kg. Ladningen af ​​en elektron anses for at være negativ. Elektroner har en negativ elektrisk ladning svarende til 1,6022·10-19 C.

Det samlede antal elektroner i et atom er lig med antallet af protoner i kernen og derfor er atomet elektrisk neutralt.

Den geometriske størrelse af et atom, konventionelt beskrevet ved diameteren af ​​dets elektronskal, er af størrelsesordenen 10-10 m, og diameteren af ​​atomkernen er 10-14 m, dvs. kernen er 10.000 gange mindre i størrelse end et atom. Massen af ​​et atom er ekstremt lille og koncentreret i dets kerne. Det udtrykkes normalt i atomare masseenheder (a.m.u.).

	Atommasseenheden antages at være			atommasse

kulstofisotop 12 6 C.

Antallet af protoner Z i kernen er lig med ladningen af ​​kernen, hvis ladningen er udtrykt i enheder af elektronladning. Summen af ​​antallet af protoner Z og antallet af neutroner N er lig med massetallet A, dvs. massen af ​​et atom, udtrykt i atomare masseenheder og afrundet til nærmeste hele enhed.

Der er kerner med samme Z-værdi, men forskellig betydning A, dvs. kerner med forskelligt indhold af neutroner N. Atomer med samme kerneladning, men forskelligt antal

Obligatorisk minimumsviden

Skema 1. Symbolik af det periodiske system af D. I. Mendeleev

Mønstre for ændringer i grundstoffernes egenskaber og deres forbindelser

Ændringer i egenskaberne af grundstoffer og stoffer dannet af dem inden for en periode med en stigning i grundstoffets atomnummer.

1. Forøg:

• ladning af atomkernen;
• antallet af elektroner i det ydre lag af et atom;
• graden af ​​oxidation af grundstoffer i højere oxider og hydroxider (sædvanligvis lig med gruppenummeret);
• elektronegativitet;
• oxiderende egenskaber;
• Ikke
• syreegenskaber af højere oxider og hydroxider.

2. Nedsat:

• atomradius;
• metalliske egenskaber simple stoffer;
• genoprettende egenskaber;
• grundlæggende egenskaber ved højere oxider og hydroxider.

3. Ændrer sig ikke antallet af elektroniske lag (energiniveauer) i et atom. Ændringer i egenskaberne af grundstoffer og stoffer dannet af dem inden for en A-gruppe med en stigning i grundstoffets atomnummer.

1. Forøg:

• ladning af atomkernen;
• antallet af elektroniske lag (energiniveauer) i et atom;
• atomradius;
• genoprettende egenskaber;
• metalliske egenskaber af simple stoffer;
• grundlæggende egenskaber af højere oxider og hydroxider;
• syreegenskaber (grad af elektrolytisk dissociation) af iltfrie syrer af ikke-metaller.

2. Nedsat:

• elektronegativitet;
• oxiderende egenskaber;
• styrke (stabilitet) af flygtige brintforbindelser.

3. Ændre ikke:

• antallet af elektroner i det ydre elektronlag af et atom;
• graden af ​​oxidation af grundstoffer i højere oxider og hydroxider (normalt lig med gruppetallet).

1. Atomet har den mindste radius

1. fluorid
2. beryllium
3. barium
4. silicium

Grundstoffet placeret så langt til højre og så højt som muligt i det periodiske system for kemiske grundstoffer har den mindste atomradius. Fluor opfylder denne betingelse. Svar: 1

2. Kloratomer og atomer har det samme antal elektroner i det ydre energiniveau

1. mangan
2. argon
3. brom

Da atomer af grundstoffer i samme gruppe har det samme antal elektroner i det ydre energiniveau, er udgangspunktet for at vælge det rigtige svar at bestemme den gruppe, hvori klor er placeret - VIIA. Af de foreslåede muligheder opfylder brom denne betingelse. Svar: 4.

3. Neonatomet og ionen har den samme elektroniske konfiguration

1. Mg 2+
2. Al 3+

Nøglen til at finde det rigtige svar er at bestemme den periode, neon er i - 2. Følgelig vil magnesiumkationen svare til opgavebetingelserne. Svar: 1.

4. En partikel med samme elektronskalstruktur som et argonatom er

1. Cl +3
2. Cl+1
3. C1-1

For at bestemme det rigtige svar skal du sammenligne serienumrene for argon og klor, som elementer fra den samme 3. periode: nr. 17 og nr. 18. For at have samme struktur af elektronskallen som argonatomets, kloratomet skal acceptere én elektron. Cl - svarer til denne betingelse. Svar: 4.

5. Antallet af elektroner i A1 3+ ionen er

Dette problem kan løses ganske enkelt: aluminiumionen har sammenlignet med dens atom "tabt" tre elektroner, derfor er 13 - 3 = 10. Svar: 4.

6. Højere oxid og dets tilsvarende hydroxid med de mest udtalte grundlæggende egenskaber dannes

1. kalium
2. kalcium
3. indium
4. aluminium

De stærkeste grundlæggende egenskaber udvises af oxider og hydroxider af alkalimetaller, dvs. gruppe IA-elementer. Svar: 1.

7. I rækkefølge efter stigende metalliske egenskaber er elementerne arrangeret i en række

1. Al, Ca, K
2. Va, Ca, Mg
3. K, Ca, Ga
4. Na, Mg, Al

Da metalliske egenskaber er mest udtalte i alkalimetaller, så er det naturligvis alkalimetallet, der skal fuldende den ønskede trio af elementer. Svar: 1.

8. Atomer er de letteste at få elektroner.

1. klor
2. Selena
3. brom

Tilsætning af elektroner karakteriserer grundstoffernes oxiderende egenskaber. Disse egenskaber er mest udtalte i elementer, der har højere værdi gruppenummer og en lavere værdi af periodenummeret. Svar: 1.

9. Højere oxid og dets tilsvarende hydroxid med de mest udtalte sure egenskaber dannes

1. fosfor
2. silicium

Analyse af placeringen af ​​elementerne foreslået i opgaven i D.I. Mendeleevs periodiske system giver os mulighed for at komme til den konklusion, at de alle er i den 3. periode. Kendskab til mønstrene for ændringer i syre-baseegenskaberne af oxider og hydroxider dannet af elementer fra samme periode vil gøre det muligt at bestemme det rigtige svar. Svar: 3.

10. For at forbedre de ikke-metalliske egenskaber af simple stoffer er de elementer, der danner dem, placeret i rækken

1. C, Si, Ge
2. Se, S, O
3. F, O, N
4. Se, As, Ge

Denne opgave kræver viden om mønstrene for ændringer i de metalliske og ikke-metalliske egenskaber af simple stoffer dannet af kemiske grundstoffer i perioder og grupper. Analyse af placeringen af ​​de foreslåede trillinger af elementer i det periodiske system af D.I. Mendeleev giver os mulighed for at komme til den konklusion, at valgmulighed 1 og 2 hver indeholder tre elementer, henholdsvis gruppe IV og VI. Men hvis i de første tre elementerne er arrangeret i stigende rækkefølge af ladningerne af deres atomkerner, så i den anden, tværtimod, i faldende rækkefølge. Svar: 2.

For at spare tid behøver du ikke engang at analysere de resterende svarmuligheder, da det rigtige svar er fundet.

Opgaver til selvstændigt arbejde

Et atom består af en ekstremt tæt kerne omgivet af en elektron "sky". Kernen er lidt ynkelig i forhold til ydre dimensioner skyer, og består af protoner og neutroner. Et atom i sin almindelige tilstand er neutralt, og elektroner bærer en negativ ladning. Men et atom kan også trække andres elektroner eller opgive sine egne. I dette tilfælde vil det enten være en negativt ladet eller en positivt ladet ion. Hvordan bestemmer man hvor meget elektroner indeholdt i atom ?

Instruktioner

1. Før alle andre vil det periodiske system komme til din støtte. Når du ser på det, vil du se, at hele det kemiske element ikke kun har sin strengt definerede plads, men også en personlig serienummer. Lad os sige, at for brint er det lig med én, for kulstof er det 6, for guld er det 79, og så videre.

2. Det er atomnummeret, der karakteriserer antallet af protoner i kernen, altså den korrekte ladning af atomkernen. Fordi et atom normalt er neutralt, skal den positive ladning balanceres af den negative ladning. Derfor har brint én elektron, kulstof har seks elektroner, guld har nioghalvfjerds elektroner .

3. Nå, hvordan bestemmer man antallet elektroner V atom, hvis atomet til gengæld er en del af et eller andet mere komplekst molekyle? Lad os sige, hvad tallet er elektroner i atomerne af natrium og klor, hvis de danner et molekyle af hvert af dine berømte almindelige bordsalt?

4. Og der er ikke noget svært her. Start med at skrive formlen for dette stof, det vil se sådan ud: NaCl. Ud fra formlen vil du se, at bordsaltmolekylet består af 2 grundstoffer, nemlig: alkalimetal natrium- og klorhalogengas. Men disse er ikke længere neutrale atomer af natrium og klor, men deres ioner. Klor, der danner en ionbinding med natrium, "truk" derved en af ​​dens elektroner, og natrium "gav det væk".

5. Se igen på det periodiske system. Du vil se, at natrium har et serienummer på 11, chlor har et serienummer på 17. Derfor vil natriumionen nu have en 10 elektroner, for klorionen – 18.

6. Ved hjælp af den samme algoritme er det nemt at bestemme tallet elektroner for ethvert kemisk grundstof, hvad enten det er i form af et neutralt atom eller ion.

Et atom af et kemisk grundstof består af en kernekerne og elektroner. Kernekernen indeholder to typer partikler - protoner og neutroner. Omtrent hver masse af et atom er koncentreret i kernen, fordi protoner og neutroner er meget tungere end elektroner.

Du skal bruge

• grundstof atomnummer, isotoper

Instruktioner

1. I modsætning til protoner har neutroner ingen elektrisk ladning, det vil sige, at deres elektriske ladning er nul. Ved at kende et grundstofs nukleare nummer er det derfor umuligt at sige entydigt hvor mange neutroner indeholdt i dens kerne. For eksempel indeholder kernen af ​​et carbonatom uvægerligt 6 protoner, selvom der kan være 6 eller 7 protoner i det neutroner i kernen kaldes isotoper af dette grundstof. Isotoper kan enten være naturlige eller unaturligt opnåede.

2. Kernekernerne er udpeget alfabetisk tegn kemisk grundstof fra det periodiske system. Til højre for symbolet er der to tal øverst og nederst. Øverst antal A er for masse antal atom, A = Z+N, hvor Z er ladningen af ​​kernen ( antal protoner), og N – antal neutroner. Sænke antal– dette er Z – kernens ladning. Denne post giver oplysninger om nummeret neutroner i kernen. Tilsyneladende er det lig med N = A-Z.

3. Forskellige isotoper af samme kemiske grundstof antal En ændring, som afspejles i registreringen af ​​denne isotop. Visse isotoper har deres egne egennavne. Lad os sige, en almindelig brintkerne har ikke neutroner og har en proton. Hydrogenisotopen deuterium har én neutron (A = 2), og tritiumisotopen har to neutroner (A = 3).

4. Nummersammenhæng neutroner fra antallet af protoner reflekteres på N-Z diagram nukleare kerner. Stabiliteten af ​​kerner afhænger af forholdet mellem antallet neutroner og antallet af protoner. Kernerne af lette nuklider er især stabile ved N/Z = 1, det vil sige når tallet neutroner og protoner. Med stigende massetal skifter stabilitetsregionen til værdierne N/Z>1 og når N/Z ~ 1,5 for særligt tunge kerner.

Video om emnet

Et atom består af en kerne og omgivelser elektroner, som roterer rundt om det i nukleare orbitaler og danner elektroniske lag (energilag). Antallet af negativt ladede partikler på de ydre og indre lag bestemmer grundstoffernes egenskaber. Antal elektroner indeholdt i et atom kan detekteres ved at kende nogle nøglepunkter.

Du skal bruge

• - papir;
• - pen;
• - Mendeleevs periodiske system.

Instruktioner

1. For at bestemme antallet elektroner, brug det periodiske system D.I. Mendeleev. I denne tabel er grundstofferne arrangeret i en bestemt rækkefølge, som er tæt forbundet med deres nukleare struktur. Ved at vide, at den positive ladning af et atom uvægerligt er lig med grundstoffets atomnummer, kan du nemt opdage antallet af negative partikler. Te er indlysende - atomet er kollektivt neutralt, hvilket betyder tallet elektroner vil være lig med antallet af protoner og grundstoftallet i tabellen. Lad os sige, at serienummeret på aluminium er 13. Derfor er tallet elektroner det vil have 13, natrium vil have 11, jern vil have 26 osv.

2. Hvis du har brug for at finde et nummer elektroner på energilag skal du først gentage Pauls regel og Hunds regel. Fordel derefter de negative partikler mellem lag og underniveauer ved hjælp af samme periodiske tabel, eller rettere dets perioder og grupper. Så nummeret på den vandrette række (punktum) angiver antallet af energilag, og den lodrette (gruppe) – antallet elektroner på det yderste lag.

3. Glem ikke, at antallet af eksterne elektroner kun lig med gruppenummeret for elementer, der er i hovedundergrupperne. For elementer af sekundære undergrupper må antallet af negativt ladede partikler i det sidste energilag ikke være mere end 2. Lad os sige, scandium (Sc), som er i 4. periode, i 3. gruppe, en sekundær undergruppe, har 2 af dem, mens galium (Ga), som er i samme periode og samme gruppe, men i hovedsagen undergruppe , ekstern elektroner 3.

4. Når man tæller elektroner i et atom skal du huske på, at sidstnævnte danner molekyler. I dette tilfælde kan atomer acceptere, give negativt ladede partikler væk eller danne et universelt par. Lad os sige, i et brintmolekyle (H2) det universelle par elektroner. Et andet tilfælde: i et molekyle af natriumfluorid (NaF) den samlede mængde elektroner vil være lig med 20. Men under kemisk reaktion Natriumatomet opgiver sin elektron og står tilbage med 10, og fluoratomet accepterer det og får også 10.

Nyttige råd
Husk, at der kun kan være 8 elektroner i det ydre energilag. Og dette afhænger ikke af elementets placering i det periodiske system.

Et atom er den mindste stabile (i de fleste tilfælde) partikel af stof. Et molekyle kaldes flere atomer forbundet med hinanden. Det er molekyler, der gemmer information om alle egenskaberne ved et bestemt stof.

Atomer danner et molekyle ved hjælp af forskellige typer kommunikation. De adskiller sig fra hinanden i retning og energi, ved hjælp af hvilken denne forbindelse kan dannes.

Kvantemekanisk model af kovalent binding

En kovalent binding dannes ved hjælp af valenselektroner. Når to atomer nærmer sig hinanden, overvåges overlapningen af ​​elektronskyer. I dette tilfælde begynder elektronerne i hvert atom at bevæge sig i et område, der tilhører et andet atom. I det rum, der omgiver dem, opstår der et for stort negativt potentiale, et som trækker de positivt ladede kerner sammen. Dette er kun tilladt, hvis de universelle elektroners spin er antiparallelle (rettet i forskellige retninger) En kovalent binding er karakteriseret ved en ret stor bindingsenergi for hele atomet (ca. 5 eV). Det betyder, at der skal 10 eV til, for at et molekyle med 2 atomer dannet af en kovalent binding kan gå i opløsning. Atomer kan bevæge sig tættere på hinanden til en strengt defineret tilstand. Med denne tilgang overvåges overlapningen af ​​elektronskyer. Paulis afhandling fastslår, at to elektroner i en identisk tilstand ikke kan kredse om det samme atom. Jo større overlapning der observeres, jo mere frastøder atomerne.

Hydrogenbinding

Denne særligt tilfælde kovalent binding. Det er dannet af to brintatomer. Det var på eksemplet med dette kemiske element, at i tyverne af det sidste århundrede blev mekanismen til dannelse af en kovalent binding vist. Brintatomet er meget primitivt i sin struktur, hvilket gjorde det muligt for videnskabsmænd at løse Schrödinger-ligningen korrekt.

Ionisk binding

En krystal af ethvert kendt bordsalt dannes gennem en ionbinding. Det viser sig, når atomerne, der danner et molekyle, har en enorm forskel i elektronegativitet. Det mindre elektronegative atom (i tilfælde af en natriumchloridkrystal) donerer alle sine valenselektroner til klor og bliver til en korrekt ladet ion. Klor bliver til gengæld en negativt ladet ion. Disse ioner er bundet i strukturen ved elektrostatisk interaktion, som er karakteriseret ved en ret enorm kraft. Det er derfor ionbinding har den største styrke (10 eV pr. atom, hvilket er dobbelt så meget som energien af ​​en kovalent binding). Defekter af forskellig art observeres sjældent i ionkrystaller. Elektrostatisk interaktion holder positive og negative ioner tæt ind visse steder, hvilket forhindrer ledige pladser, mellemrum og andre defekter i krystalgitteret i at opstå.

Video om emnet

Nyttige råd
Protoner er positivt ladede partikler, men neutroner bærer ingen ladning.

I lang tid forblev mange egenskaber ved stof en hemmelighed for forskere. Hvorfor leder nogle stoffer elektricitet godt, mens andre ikke gør? Hvorfor forringes jern gradvist under påvirkning af atmosfæren, og ædle metaller perfekt bevaret i tusinder af år? Mange af disse spørgsmål fandt et svar, efter at mennesket blev opmærksom på atomets struktur: dets struktur, antallet af elektroner i hvert elektronisk lag. Desuden åbnede beherskelse af selv det helt grundlæggende i strukturen af ​​atomkerner en ny æra for verden.

Hvilke elementer er materiens elementære byggesten lavet af, hvordan interagerer de med hinanden, hvad kan vi lære at bruge af dette?

i den moderne videnskabs syn

I øjeblikket har de fleste videnskabsmænd en tendens til at holde sig til den planetariske model for stoffets struktur. Ifølge denne model er der i midten af ​​hvert atom en kerne, lille selv i sammenligning med atomet (den er titusindvis af gange mindre end hele atomet). Men det samme kan ikke siges om massen af ​​kernen. Næsten al massen af ​​et atom er koncentreret i kernen. Kernen er positivt ladet.

Elektroner roterer rundt om kernen i forskellige baner, ikke cirkulære, som det er tilfældet med planeter solsystemet, men volumetrisk (kugler og volumetriske ottere). Antallet af elektroner i et atom er numerisk lig med ladningen af ​​kernen. Men det er meget svært at betragte en elektron som en partikel, der bevæger sig langs en eller anden bane.

Dens bane er lille, og dens hastighed er næsten som en lysstråles, så det er mere korrekt at betragte elektronen sammen med dens bane som en slags negativt ladet kugle.

Medlemmer af atomfamilien

Alle atomer er opbygget af 3 grundstoffer: protoner, elektroner og neutroner.

Proton har ansvaret byggemateriale kerner. Dens vægt er lig med en atomenhed (masse af et brintatom) eller 1,67 ∙ 10 -27 kg i SI-systemet. Partiklen er positivt ladet, og dens ladning tages som enhed i systemet af elementære elektriske ladninger.

Neutronen er protonens tvilling i masse, men er ikke ladet på nogen måde.

Ovenstående to partikler kaldes nuklider.

En elektron er det modsatte af en proton i ladning (den elementære ladning er -1). Men elektronen svigtede os med hensyn til vægt, dens masse er kun 9,12 ∙ 10 -31 kg, hvilket er næsten 2 tusind gange lettere end en proton eller neutron.

Hvordan "spot" de det?

Hvordan kunne man skelne et atoms struktur, hvis selv de mest moderne tekniske midler ikke tillader, og i den nærmeste fremtid ikke vil tillade, at få billeder af de partikler, der udgør det? Hvordan vidste forskerne antallet af protoner, neutroner og elektroner i kernen og deres placering?

Antagelsen om den planetariske struktur af atomer blev lavet baseret på resultaterne af bombardering af tynd metalfolie med forskellige partikler. Figuren viser tydeligt, hvor forskellige elementære partikler.

Antallet af elektroner, der passerede gennem metallet i eksperimenterne, var nul. Dette forklares enkelt: negativt ladede elektroner afstødes fra elektroniske skaller metaller, der også har en negativ ladning.

En stråle af protoner (ladning +) passerede gennem folien, men med "tab". Nogle blev frastødt af kernerne, der kom i vejen (sandsynligheden for sådanne hits er meget ubetydelig), nogle afveg fra den oprindelige bane og fløj for tæt på en af ​​kernerne.

Neutroner blev de mest "effektive" med hensyn til at bryde igennem metal. En neutralt ladet partikel gik kun tabt i tilfælde af en direkte kollision med kernen af ​​et stof, mens 99,99% af neutronerne sikkert passerede gennem metallets tykkelse. Forresten blev størrelsen af ​​kernerne af visse kemiske grundstoffer beregnet ud fra antallet af neutroner ved input og output.

Baseret på de opnåede data blev den i øjeblikket dominerende teori om stofstrukturen bygget, som med succes forklarer de fleste problemer.

Hvad og hvor meget

Antallet af elektroner i et atom afhænger af atomnummeret. Et almindeligt brintatom har således kun én proton. En enkelt elektron cirkler rundt i kredsløb. Næste element periodiske tabel- Helium er lidt mere kompliceret. Dens kerne består af to protoner og to neutroner og har således en atommasse på 4.

Når atomnummeret stiger, stiger atomets størrelse og masse. Serienummeret på et kemisk grundstof i det periodiske system svarer til ladningen af ​​kernen (antallet af protoner i den). Antallet af elektroner i et atom er lig med antallet af protoner. Et blyatom (løbenummer 82) har således 82 protoner i sin kerne. Der er 82 elektroner i kredsløb omkring kernen. For at beregne antallet af neutroner i en kerne er det nok at trække antallet af protoner fra atommassen:

Hvorfor er der altid lige mange af dem?

Ethvert system i vores univers stræber efter stabilitet. Når det påføres et atom, udtrykkes dette i dets neutralitet. Hvis vi for et sekund forestiller os, at alle atomer i universet uden undtagelse har en eller anden ladning af varierende størrelse med forskellige tegn, kan du forestille dig, hvilket kaos der ville komme til verden.

Men da antallet af protoner og elektroner i et atom er ens, er den endelige ladning af hver "mursten" nul.

Antallet af neutroner i et atom er en uafhængig størrelse. Desuden kan atomer af det samme kemiske element have forskellige antal af disse partikler med nul ladning. Eksempel:

• 1 proton + 1 elektron + 0 neutroner = brint ( atommasse 1);
• 1 proton + 1 elektron + 1 neutron = deuterium (atommasse 2);
• 1 proton + 1 elektron + 2 neutroner = tritium (atommasse 3).

I dette tilfælde ændres antallet af elektroner i atomet ikke, atomet forbliver neutralt, og dets masse ændres. Sådanne variationer af kemiske grundstoffer kaldes normalt isotoper.

Er et atom altid neutralt?

Nej, antallet af elektroner i et atom er ikke altid lig med antallet af protoner. Hvis en elektron eller to ikke midlertidigt kunne "tages væk" fra et atom, ville der ikke være noget som galvanisme. Et atom kan som ethvert stof påvirkes.

Under indflydelse af en stærk nok elektrisk felt En eller flere elektroner kan "flyve væk" fra det ydre lag af atomet. I dette tilfælde ophører stoffets partikel med at være neutral og kaldes en ion. Den kan bevæge sig i et gas- eller væskemiljø og overføre elektrisk ladning fra en elektrode til en anden. På denne måde lagres elektrisk ladning i batterier, og tynde film af nogle metaller påføres andres overflader (forgyldning, forsølvning, forkromning, fornikling osv.).

Antallet af elektroner i metaller - ledere er også ustabilt elektrisk strøm. Elektronerne i de ydre lag ser ud til at vandre fra atom til atom og overfører elektrisk energi langs lederen.