A propos du complexe. Fondamentaux de la structure de l'atome
Option 1
Partie A.
Un 1. Le noyau d'un atome (39 K) se forme
1) 19 protons et 20 électrons 2) 20 neutrons et 19 électrons
3) 19 protons et 20 neutrons 4) 19 protons et 19 neutrons
Un 2. L'atome de l'élément phosphore correspond à la formule électronique
1) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 2 2) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 3 3) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 4 4) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 5
A 3. Les éléments chimiques sont classés par ordre décroissant de leurs rayons atomiques
1) Ba, Cd, Sb 2) In, Pb, Sb 3) Cs, Na, H 4) Br, Se, As
Un 4. Les affirmations suivantes concernant les éléments chimiques sont-elles correctes ?
A. Tous les éléments chimiques-métaux appartiennent aux éléments S et d.
B. Les non-métaux dans les composés ne présentent qu'un état d'oxydation négatif.
Un 5. Parmi les métaux du sous-groupe principal du groupe II, l'agent réducteur le plus puissant est
1) baryum 2) calcium 3) strontium 4) magnésium
Un 6. Le nombre de couches d'énergie et le nombre d'électrons dans la couche d'énergie externe de l'atome de chrome sont, respectivement,
Un 7. Des expositions d'hydroxyde de chrome plus élevées
Un 8. L'électronégativité des éléments augmente de gauche à droite dans la série
1) O-S-Se-Te 2) B-Be-Li-Na 3) O-N-P-As 4) Ge-Si-S-Cl
Un 9. L'état d'oxydation du chlore dans Ba(ClO 3) 2 est
1) +1 2) +3 3) +5 4) +7
Un 10. L'élément arsenic appartient à
Réponses à la tâche B1-B2
EN 1. L'augmentation des propriétés acides des oxydes supérieurs se produit dans la série :
1) CaOSiO 2 SO 3 2) CO 2 Al 2 O 3 MgO 3) Li 2 OCO 2 N 2 O 5
4) As 2 O 5 P 2 O 5 N 2 O 5 5) BeOCaOSrO 6) SO 3 P 2 O 5 Al 2 O 3
EN 2. Définissez une correspondance.
Composition du noyau Formule électronique
A. 7 p + 1, 7 n 0 1 1. 2S 2 2p 3
B. 15 p + 1, 16 n 0 1 2. 2S 2 2p 4
B. 9 p + 1 , 10 n 0 1 3. 3S 2 3p 5
D. 34 p + 1, 45 n 0 1 4. 2S 2 2p 5
À partir de 1.Écrivez la formule de l'oxyde supérieur et de l'hydroxyde de brome supérieur. Notez la configuration électronique de l'atome de brome à l'état fondamental et excité, déterminez ses valences possibles.
Écrivez les formules électroniques de l'atome de brome dans les puissances maximale et minimale.
Test N° 1 sur le thème "Structure de l'atome"
Option 2
Partie A. Choisissez une bonne réponse
Un 1. Le nombre de protons, de neutrons et d'électrons de l'isotope 90 Sr, respectivement, est
1. 38, 90, 38 2. 38, 52, 38 3. 90, 52, 38 4. 38, 52,90
Un 2. La formule électronique 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 6 4S 1 correspond à l'atome de l'élément
1. soufre 2. brome 3. potassium 4. manganèse
Un 3. Les éléments sont disposés par ordre de rayon atomique décroissant
1) bore, aluminium, gallium 3) bore, carbone, silicium
2) potassium, sodium, lithium 4) krypton, xénon, radon
Un 4. Les jugements suivants concernant la modification des propriétés des éléments d'une série sont-ils corrects ?
Être-Mg-Ca-Sr-Ba ?
A. Les propriétés métalliques sont améliorées.
B. Le rayon des atomes et le nombre d'électrons de valence ne changent pas.
1) seul A est vrai 2) seul B est vrai 3) les deux jugements sont corrects 4) les deux jugements sont faux
Un 5. Parmi les non-métaux de la troisième période, l'agent oxydant le plus puissant est
1) phosphore 2) silicium 3) soufre 4) chlore
Un 6. Le nombre de couches d'énergie et le nombre d'électrons dans la couche d'énergie externe d'un atome de manganèse sont, respectivement,
1) 4, 2 2) 4, 1 3) 4, 6 4) 4, 5
Un 7. Expositions d'hydroxyde de manganèse supérieur
1) propriétés acides 3) propriétés de base
2) propriétés amphotères 4) ne présente pas de propriétés acido-basiques
Un 8. L'électronégativité des éléments diminue de gauche à droite le long de la ligne
1) O-Se-S-Te 2) Be-Be-Li-H 3) O-N-P-As 4) Ge-Si-S-Cl
Un 9. L'état d'oxydation de l'azote dans Ba(NO 2) 2 est
1) +1 2) +3 3) +5 4) +7
Un 10. L'élément manganèse appartient à
1) éléments s 2) éléments p 3) éléments d 4) éléments de transition
Réponses à la tâche B1-B2 est la séquence de chiffres qui correspond aux numéros des bonnes réponses.
EN 1. L'augmentation des propriétés de base des hydroxydes supérieurs se produit dans la série des éléments qui les forment :
1) MgAl ) AsР 3) PSCl
4) BBeLi 5) MgCaBa 6)CaKCs
EN 2. Définissez une correspondance.
Composition du noyau Formule électronique
A. 19 p + 1, 20 n 0 1 1. 4S 1
B. 20 p + 1, 20 n 0 1 2. 4S 2
B. 14 p + 1, 14 n 0 1 3. 5S 1
D. 35 p + 1, 45 n 0 1 4. 4S 2 4p 5
Lors de la réalisation de la tâche C 1, notez en détail le déroulement de sa solution et le résultat obtenu.
À partir de 1.Écrivez la formule de l'oxyde supérieur et de l'hydroxyde d'arsenic supérieur. Notez la configuration électronique de l'atome d'arsenic à l'état fondamental et excité, déterminez ses valences possibles.
Écrivez les formules électroniques de l'atome d'arsenic dans les puissances maximale et minimale.
"La structure de l'atome"
Option numéro 1
Exercice 1.
4d ; 3p ; 3d ; 4s ; 5s ; 4p
Tâche 2.
Tâche 3.
11 cellules Travail indépendant №1
Option numéro 2
Exercice 1.
Dans quel ordre les sous-niveaux seront remplis :
4d ; 3p ; 3d ; 4s ; 5s ; 4p
Tâche 2.
Tâche 3.
Déterminez les atomes dont les éléments ont une configuration électronique :
a) 4s 2 4p 5 b) 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2
11 cellules Travail indépendant n ° 1
Option numéro 1
Exercice 1.
Dans quel ordre les sous-niveaux seront remplis :
4d ; 3p ; 3d ; 4s ; 5s ; 4p
Exercer 2.
Construire la configuration électronique et graphique des atomes d'argon et de titane. A quelle famille appartiennent ces éléments ?
Tâche 3.
Déterminez les atomes dont les éléments ont une configuration électronique :
a) 3s 2 3p 6 4s 2 b) 4s 2 4p 6 4d 1 5s 2
11 cellules Travail indépendant n ° 1
Option numéro 2
Exercice 1.
Dans quel ordre les sous-niveaux seront remplis :
4d ; 3p ; 3d ; 4s ; 5s ; 4p
Exercer 2.
Construire la configuration électronique et graphique des atomes de calcium et de cobalt. A quelle famille appartiennent ces éléments ?
Tâche 3.
Déterminez les atomes dont les éléments ont une configuration électronique :
a) 4s 2 4p 5 b) 3s 2 3p 6 3d 5 4s
Tout dans le monde est composé d'atomes. Mais d'où viennent-ils et en quoi consistent-ils eux-mêmes ? Aujourd'hui, nous répondons à ces questions simples et fondamentales. En effet, de nombreuses personnes vivant sur la planète disent qu'elles ne comprennent pas la structure des atomes, dont elles sont elles-mêmes composées.
Naturellement, le cher lecteur comprend que dans cet article, nous essayons de tout présenter au niveau le plus simple et le plus intéressant, c'est pourquoi nous ne "chargeons" pas de termes scientifiques. Pour ceux qui souhaitent étudier la question à un niveau plus professionnel, nous vous conseillons de lire la littérature spécialisée. Cependant, les informations contenues dans cet article peuvent faire du bon travail dans vos études et vous rendre plus érudit.
Un atome est une particule de matière de taille et de masse microscopiques, la plus petite partie d'un élément chimique, qui est le porteur de ses propriétés. En d'autres termes, c'est la plus petite particule d'une substance qui peut entrer dans des réactions chimiques.
Histoire de la découverte et de la structure
Le concept d'atome était connu dans la Grèce antique. L'atomisme est une théorie physique qui stipule que tous les objets matériels sont constitués de particules indivisibles. De même que La Grèce ancienne, l'idée d'atomisme s'est également développée en parallèle dans l'Inde ancienne.
On ne sait pas si les extraterrestres ont parlé des atomes aux philosophes de l'époque, ou s'ils y ont pensé eux-mêmes, mais les chimistes ont pu confirmer expérimentalement cette théorie bien plus tard - seulement au XVIIe siècle, lorsque l'Europe est sortie de l'abîme de l'Inquisition et du Moyen-Orient. Âge.
Pendant longtemps, l'idée dominante de la structure de l'atome était l'idée de celui-ci en tant que particule indivisible. Le fait que l'atome puisse encore être divisé n'est devenu clair qu'au début du XXe siècle. Rutherford, grâce à sa célèbre expérience de déviation des particules alpha, a appris que l'atome est constitué d'un noyau autour duquel gravitent des électrons. Le modèle planétaire de l'atome a été adopté, selon lequel les électrons tournent autour du noyau, comme les planètes de notre système solaire autour d'une étoile.
Les idées modernes sur la structure de l'atome ont beaucoup avancé. Le noyau d'un atome, à son tour, est constitué de particules subatomiques, ou nucléons - protons et neutrons. Ce sont les nucléons qui constituent la majeure partie de l'atome. Dans le même temps, les protons et les neutrons ne sont pas non plus des particules indivisibles et sont constitués de particules fondamentales - les quarks.
Le noyau d'un atome a une charge électrique positive, tandis que les électrons en orbite ont une charge négative. Ainsi, l'atome est électriquement neutre.
Voici un schéma élémentaire de la structure de l'atome de carbone.
propriétés des atomes
Lester
La masse des atomes est généralement mesurée en unités de masse atomique - a.m.u. Une unité de masse atomique est la masse de 1/12 d'un atome de carbone au repos libre dans son état fondamental.
En chimie, pour mesurer la masse des atomes, on utilise le concept "mol". 1 mole est la quantité d'une substance qui contient le nombre d'atomes égal au nombre d'Avogadro.
La taille
Les atomes sont extrêmement petits. Ainsi, le plus petit atome est l'atome d'hélium, son rayon est de 32 picomètres. Le plus gros atome est l'atome de césium, qui a un rayon de 225 picomètres. Le préfixe pico signifie dix moins douzième ! Autrement dit, si 32 mètres sont réduits de mille milliards de fois, nous obtiendrons la taille du rayon d'un atome d'hélium.
En même temps, l'échelle des choses est telle qu'en fait, l'atome est constitué à 99 % de vide. Le noyau et les électrons occupent une partie extrêmement faible de son volume. Pour illustrer, regardons un exemple. Si vous imaginez un atome sous la forme d'un stade olympique à Pékin (ou peut-être pas à Pékin, imaginez simplement un grand stade), alors le noyau de cet atome sera une cerise située au centre du terrain. Les orbites des électrons se situeraient alors quelque part au niveau des gradins supérieurs, et la cerise pèserait 30 millions de tonnes. Impressionnant, n'est-ce pas ?
D'où viennent les atomes ?
Comme vous le savez, maintenant divers atomes sont regroupés dans le tableau périodique. Il a 118 (et si avec des éléments prédits, mais pas encore découverts - 126) éléments, sans compter les isotopes. Mais ce ne fut pas toujours ainsi.
Au tout début de la formation de l'Univers, il n'y avait pas d'atomes, et plus encore, il n'y avait que des particules élémentaires, interagissant les unes avec les autres sous l'influence d'énormes températures. Comme dirait un poète, c'était une véritable apothéose de particules. Dans les trois premières minutes de l'existence de l'Univers, en raison d'une baisse de température et de la coïncidence de tout un tas de facteurs, le processus de nucléosynthèse primaire a commencé, lorsque les premiers éléments sont apparus à partir de particules élémentaires : hydrogène, hélium, lithium et deutérium (hydrogène lourd). C'est à partir de ces éléments que se sont formées les premières étoiles, au fond desquelles se sont produites des réactions thermonucléaires, à la suite desquelles l'hydrogène et l'hélium ont «brûlé», formant des éléments plus lourds. Si l'étoile était suffisamment grande, elle a mis fin à sa vie avec l'explosion dite de «supernova», à la suite de laquelle des atomes ont été éjectés dans l'espace environnant. Et ainsi tout le tableau périodique s'est avéré.
Ainsi, nous pouvons dire que tous les atomes dont nous sommes composés faisaient autrefois partie des étoiles anciennes.
Pourquoi le noyau d'un atome ne se désintègre-t-il pas ?
En physique, il existe quatre types d'interactions fondamentales entre les particules et les corps qu'elles composent. Ce sont des interactions fortes, faibles, électromagnétiques et gravitationnelles.
C'est grâce à l'interaction forte, qui se manifeste à l'échelle des noyaux atomiques et qui est responsable de l'attraction entre nucléons, que l'atome est une telle « noix dure ».
Il n'y a pas si longtemps, les gens ont réalisé que lorsque les noyaux des atomes se divisent, une énorme énergie est libérée. La fission des noyaux atomiques lourds est la source d'énergie des réacteurs nucléaires et des armes nucléaires.
Alors, amis, après vous avoir présenté la structure et les principes fondamentaux de la structure de l'atome, nous ne pouvons que vous rappeler que nous sommes prêts à vous aider à tout moment. Peu importe, vous devez obtenir un diplôme en Physique nucléaire, ou le plus petit contrôle - les situations sont différentes, mais il existe un moyen de sortir de toute situation. Pensez à l'échelle de l'Univers, commandez un travail chez Zaochnik et rappelez-vous - il n'y a aucune raison de s'inquiéter.
Électrons
Le concept d'atome est né dans le monde antique pour désigner les particules de matière. En grec, atome signifie « indivisible ».
Le physicien irlandais Stoney, sur la base d'expériences, est arrivé à la conclusion que l'électricité est transportée par les plus petites particules qui existent dans les atomes de tous les éléments chimiques. En 1891, Stoney proposa d'appeler ces particules des électrons, ce qui en grec signifie « ambre ». Quelques années après que l'électron ait reçu son nom, le physicien anglais Joseph Thomson et le physicien français Jean Perrin ont prouvé que les électrons portent une charge négative. C'est la plus petite charge négative, qui en chimie est considérée comme une unité (-1). Thomson a même réussi à déterminer la vitesse de l'électron (la vitesse d'un électron en orbite est inversement proportionnelle au nombre d'orbites n. Les rayons des orbites croissent proportionnellement au carré du nombre d'orbites. Dans la première orbite de l'hydrogène atome (n=1; Z=1), la vitesse est ≈ 2,2 106 m / c, soit environ cent fois inférieure à la vitesse de la lumière c=3 108 m/s.) et la masse d'un électron ( c'est presque 2000 fois moins que la masse d'un atome d'hydrogène).
L'état des électrons dans un atome
L'état d'un électron dans un atome est un ensemble d'informations sur l'énergie d'un électron particulier et l'espace dans lequel il se trouve. Un électron dans un atome n'a pas de trajectoire de mouvement, c'est-à-dire qu'on ne peut parler que de la probabilité de le trouver dans l'espace autour du noyau.
Il peut être situé dans n'importe quelle partie de cet espace entourant le noyau, et la totalité de ses différentes positions est considérée comme un nuage d'électrons avec une certaine densité de charge négative. Au sens figuré, cela peut être imaginé comme suit : s'il était possible de photographier la position d'un électron dans un atome en centièmes ou en millionièmes de seconde, comme dans une photo-finish, alors l'électron sur de telles photographies serait représenté sous forme de points. La superposition d'innombrables photographies de ce type donnerait une image d'un nuage d'électrons avec la densité la plus élevée où il y aura la plupart de ces points.
L'espace autour du noyau atomique, dans lequel l'électron est le plus susceptible de se trouver, s'appelle l'orbite. Il contient environ 90 % de nuage électronique, et cela signifie qu'environ 90 % du temps, l'électron se trouve dans cette partie de l'espace. Se distingue par sa forme 4 types d'orbitales actuellement connus, qui sont désignés par le latin lettres s, p, d et f. Une représentation graphique de certaines formes d'orbitales électroniques est montrée dans la figure.
La caractéristique la plus importante du mouvement d'un électron sur une certaine orbite est l'énergie de sa connexion avec le noyau. Les électrons avec des valeurs d'énergie similaires forment une seule couche d'électrons, ou niveau d'énergie. Les niveaux d'énergie sont numérotés à partir du noyau - 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7.
Un entier n, désignant le numéro du niveau d'énergie, est appelé le nombre quantique principal. Il caractérise l'énergie des électrons occupant un niveau d'énergie donné. Les électrons du premier niveau d'énergie, les plus proches du noyau, ont l'énergie la plus faible. Par rapport aux électrons du premier niveau, les électrons des niveaux suivants seront caractérisés par une grande quantité d'énergie. Par conséquent, les électrons du niveau externe sont les moins fortement liés au noyau de l'atome.
Le plus grand nombre d'électrons dans le niveau d'énergie est déterminé par la formule :
N = 2n2,
où N est le nombre maximal d'électrons ; n est le numéro de niveau, ou le nombre quantique principal. Par conséquent, le premier niveau d'énergie le plus proche du noyau ne peut contenir plus de deux électrons ; sur le second - pas plus de 8; le troisième - pas plus de 18 ; le quatrième - pas plus de 32.
À partir du deuxième niveau d'énergie (n = 2), chacun des niveaux est subdivisé en sous-niveaux (sous-couches), qui diffèrent quelque peu les uns des autres par l'énergie de liaison avec le noyau. Le nombre de sous-niveaux est égal à la valeur du nombre quantique principal : le premier niveau d'énergie a un sous-niveau ; le deuxième - deux; troisième - trois ; quatrième - quatre sous-niveaux. Les sous-niveaux, à leur tour, sont formés par des orbitales. Chaque valeurn correspond au nombre d'orbitales égal à n.
Il est d'usage de désigner les sous-niveaux en lettres latines, ainsi que la forme des orbitales qui les composent : s, p, d, f.
Protons et neutrons
Un atome de n'importe quel élément chimique est comparable à un minuscule système solaire. Par conséquent, un tel modèle de l'atome, proposé par E. Rutherford, est appelé planétaire.
Le noyau atomique, dans lequel toute la masse de l'atome est concentrée, est constitué de particules de deux types - protons et neutrons.
Les protons ont une charge égale à la charge des électrons, mais de signe opposé (+1), et une masse égale à la masse d'un atome d'hydrogène (elle est acceptée en chimie comme une unité). Les neutrons ne portent aucune charge, ils sont neutres et ont une masse égale à celle d'un proton.
Les protons et les neutrons sont collectivement appelés nucléons (du latin noyau - noyau). La somme du nombre de protons et de neutrons dans un atome s'appelle le nombre de masse. Par exemple, le nombre de masse d'un atome d'aluminium :
13 + 14 = 27
nombre de protons 13, nombre de neutrons 14, nombre de masse 27
Comme la masse de l'électron, qui est négligeable, peut être négligée, il est évident que toute la masse de l'atome est concentrée dans le noyau. Les électrons représentent e - .
Parce que l'atome électriquement neutre, il est également évident que le nombre de protons et d'électrons dans un atome est le même. Il est égal au numéro de série de l'élément chimique qui lui est attribué dans le système périodique. La masse d'un atome est constituée de la masse des protons et des neutrons. Connaissant le numéro de série de l'élément (Z), c'est-à-dire le nombre de protons, et le nombre de masse (A), égal à la somme des nombres de protons et de neutrons, vous pouvez trouver le nombre de neutrons (N) à l'aide de la formule:
N=A-Z
Par exemple, le nombre de neutrons dans un atome de fer est :
56 — 26 = 30
isotopes
Les variétés d'atomes d'un même élément qui ont la même charge nucléaire mais des nombres de masse différents sont appelées isotopes. Les éléments chimiques trouvés dans la nature sont un mélange d'isotopes. Ainsi, le carbone a trois isotopes avec une masse de 12, 13, 14 ; oxygène - trois isotopes de masse 16, 17, 18, etc. Habituellement donnée dans le système périodique, la masse atomique relative d'un élément chimique est la valeur moyenne des masses atomiques d'un mélange naturel d'isotopes élément donné en tenant compte de leur contenu relatif dans la nature. Propriétés chimiques Les isotopes de la plupart des éléments chimiques sont exactement les mêmes. Cependant, les propriétés des isotopes de l'hydrogène diffèrent considérablement en raison de l'augmentation spectaculaire de leur masse atomique relative; ils ont même reçu des noms individuels et des symboles chimiques.
Éléments de la première période
Schéma de la structure électronique de l'atome d'hydrogène :
Les schémas de la structure électronique des atomes montrent la distribution des électrons sur les couches électroniques (niveaux d'énergie).
La formule électronique graphique de l'atome d'hydrogène (montre la distribution des électrons sur les niveaux et sous-niveaux d'énergie):
Les formules électroniques graphiques des atomes montrent la distribution des électrons non seulement en niveaux et sous-niveaux, mais aussi en orbites.
Dans un atome d'hélium, la première couche d'électrons est terminée - elle a 2 électrons. L'hydrogène et l'hélium sont des éléments s ; pour ces atomes, l'orbitale s est remplie d'électrons.
Tous les éléments de la deuxième période la première couche d'électrons est remplie, et les électrons remplissent les orbitales s et p de la deuxième couche d'électrons conformément au principe de moindre énergie (d'abord s, puis p) et aux règles de Pauli et Hund.
Dans l'atome de néon, la deuxième couche d'électrons est terminée - elle a 8 électrons.
Pour les atomes d'éléments de la troisième période, les première et deuxième couches d'électrons sont terminées, de sorte que la troisième couche d'électrons est remplie, dans laquelle les électrons peuvent occuper les sous-niveaux 3s, 3p et 3d.
Une orbitale d'électrons 3s est complétée au niveau de l'atome de magnésium. Na et Mg sont des éléments s.
Pour l'aluminium et les éléments suivants, le sous-niveau 3p est rempli d'électrons.
Les éléments de la troisième période ont des orbitales 3d non remplies.
Tous les éléments de Al à Ar sont des p-éléments. Les éléments s et p forment les principaux sous-groupes du système périodique.
Éléments de la quatrième à la septième période
Une quatrième couche d'électrons apparaît au niveau des atomes de potassium et de calcium, le sous-niveau 4s est rempli, car il a moins d'énergie que le sous-niveau 3d.
K, Ca - éléments s inclus dans les principaux sous-groupes. Pour les atomes de Sc à Zn, le sous-niveau 3d est rempli d'électrons. Ce sont des éléments 3D. Ils sont inclus dans les sous-groupes secondaires, leur couche électronique pré-externe est remplie, ils sont appelés éléments de transition.
Faites attention à la structure des couches d'électrons des atomes de chrome et de cuivre. En eux, une "défaillance" d'un électron du sous-niveau 4s au sous-niveau 3d se produit, ce qui s'explique par la plus grande stabilité énergétique des configurations électroniques résultantes 3d 5 et 3d 10 :
Dans l'atome de zinc, la troisième couche d'électrons est terminée - tous les sous-niveaux 3s, 3p et 3d y sont remplis, au total il y a 18 électrons dessus. Dans les éléments suivant le zinc, la quatrième couche d'électrons continue d'être remplie, le sous-niveau 4p.
Les éléments de Ga à Kr sont des p-éléments.
La couche externe (quatrième) de l'atome de krypton est complète et possède 8 électrons. Mais il ne peut y avoir que 32 électrons dans la quatrième couche d'électrons ; les sous-niveaux 4d et 4f de l'atome de krypton restent encore vides.Les éléments de la cinquième période remplissent les sous-niveaux dans l'ordre suivant : 5s - 4d - 5p. Et il y a aussi des exceptions liées à " échec» électrons, y 41 Nb, 42 Mo, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.
Dans les sixième et septième périodes, des éléments f apparaissent, c'est-à-dire des éléments dans lesquels les sous-niveaux 4f et 5f de la troisième couche électronique externe sont remplis, respectivement.
Les éléments 4f sont appelés lanthanides.
Les éléments 5f sont appelés actinides.
L'ordre de remplissage des sous-niveaux électroniques dans les atomes des éléments de la sixième période: 55 Cs et 56 Ba - 6s-éléments; 57 La … 6s 2 5d x - élément 5d ; 58 Ce - 71 Lu - éléments 4f ; 72 Hf - 80 Hg - éléments 5d ; 81 T1 - 86 Rn - éléments 6d. Mais même ici, il existe des éléments dans lesquels l'ordre de remplissage des orbitales électroniques est «violé», ce qui, par exemple, est associé à une plus grande stabilité énergétique des sous-niveaux f à moitié et complètement remplis, c'est-à-dire nf 7 et nf 14. Selon le sous-niveau de l'atome qui est rempli d'électrons en dernier, tous les éléments sont divisés en quatre familles électroniques, ou blocs :
- éléments s. Le sous-niveau s du niveau externe de l'atome est rempli d'électrons; les éléments s comprennent l'hydrogène, l'hélium et les éléments des principaux sous-groupes des groupes I et II.
- p-éléments. Le sous-niveau p du niveau externe de l'atome est rempli d'électrons; Les éléments p comprennent les éléments des sous-groupes principaux des groupes III-VIII.
- éléments d. Le sous-niveau d du niveau préexterne de l'atome est rempli d'électrons; Les éléments d comprennent les éléments des sous-groupes secondaires des groupes I à VIII, c'est-à-dire les éléments des décennies intercalaires de grandes périodes situées entre les éléments s et p. Ils sont aussi appelés éléments de transition.
- éléments f. Le sous-niveau f du troisième niveau extérieur de l'atome est rempli d'électrons ; ceux-ci comprennent les lanthanides et les antinoïdes.
Le physicien suisse W. Pauli en 1925 a établi que dans un atome d'une orbitale, il ne peut y avoir plus de deux électrons ayant des spins opposés (antiparallèles) (traduit de l'anglais - "broche"), c'est-à-dire ayant des propriétés qui peuvent être conditionnellement imaginées comme la rotation d'un électron autour de son axe imaginaire : dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Ce principe s'appelle Principe de Pauli. S'il y a un électron dans l'orbite, alors on l'appelle non apparié, s'il y en a deux, alors ce sont des électrons appariés, c'est-à-dire des électrons avec des spins opposés. La figure montre un diagramme de la division des niveaux d'énergie en sous-niveaux et l'ordre dans lequel ils sont remplis.
Très souvent, la structure des coquilles d'électrons des atomes est représentée à l'aide de cellules énergétiques ou quantiques - elles écrivent les formules électroniques dites graphiques. Pour cet enregistrement, la notation suivante est utilisée : chaque cellule quantique est désignée par une cellule qui correspond à une orbitale ; chaque électron est indiqué par une flèche correspondant au sens du spin. Lors de l'écriture d'une formule électronique graphique, deux règles sont à retenir : Principe de Pauli et règle de F. Hund, selon lequel les électrons occupent d'abord les cellules libres un à la fois et ont en même temps la même valeur de spin, et seulement ensuite ils s'apparient, mais les spins, selon le principe de Pauli, seront déjà dirigés de manière opposée.
Règle de Hund et principe de Pauli
règle de Hund- la règle de la chimie quantique, qui détermine l'ordre de remplissage des orbitales d'une certaine sous-couche et est formulée comme suit : la valeur totale du nombre quantique de spin des électrons de cette sous-couche doit être maximale. Formulé par Friedrich Hund en 1925.
Cela signifie que dans chacune des orbitales de la sous-couche, un électron est d'abord rempli, et seulement après l'épuisement des orbitales non remplies, un deuxième électron est ajouté à cette orbitale. Dans ce cas, il y a deux électrons avec des spins demi-entiers de signe opposé dans une orbitale, qui s'apparient (forment un nuage à deux électrons) et, par conséquent, le spin total de l'orbite devient égal à zéro.
Autre libellé: En dessous en énergie se trouve le terme atomique pour lequel deux conditions sont satisfaites.
- La multiplicité est maximale
- Lorsque les multiplicités coïncident, l'impulsion orbitale totale L est maximale.
Analysons cette règle en utilisant l'exemple du remplissage des orbitales du p-sous-niveau p- éléments de la deuxième période (c'est-à-dire du bore au néon (dans le schéma ci-dessous, les lignes horizontales indiquent les orbitales, les flèches verticales indiquent les électrons et la direction de la flèche indique l'orientation du spin).
La règle de Klechkovsky
La règle de Klechkovsky -à mesure que le nombre total d'électrons dans les atomes augmente (avec une augmentation des charges de leurs noyaux ou des nombres ordinaux d'éléments chimiques), les orbitales atomiques sont peuplées de telle manière que l'apparition d'électrons dans les orbitales de plus haute énergie ne dépend que de le nombre quantique principal n et ne dépend pas de tous les autres nombres quantiques, y compris ceux de l. Physiquement, cela signifie que dans un atome de type hydrogène (en l'absence de répulsion interélectron), l'énergie orbitale d'un électron n'est déterminée que par l'éloignement spatial de la densité de charge électronique du noyau et ne dépend pas des caractéristiques de son mouvement dans le domaine du noyau.
La règle empirique de Klechkovsky et la séquence de séquences d'une séquence d'énergie réelle quelque peu contradictoire d'orbitales atomiques n'en découlent que dans deux cas du même type: pour les atomes Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, il y a un "échec" d'un électron avec s - sous-niveau de la couche externe au sous-niveau d de la couche précédente, ce qui conduit à un état énergétiquement plus stable de l'atome, à savoir: après avoir rempli l'orbite 6 avec deux électrons s
Travaux de contrôle n° 1.
Option 1.
1. Saisissez le nombre de
a) niveaux d'énergie
b) sous-niveaux d'énergie
pour les atomes des éléments n° 32 et n° 37.
2. Le cation E3+ de certains éléments a la configuration électronique 1s22s22p6. Combien y a-t-il de protons et de neutrons dans le noyau d'un atome d'un élément donné ?
3. Déterminez le nombre d'électrons et le nombre de protons dans les ions NO2-, H3O+.
4. Ecrire la configuration électronique des particules : As3-, Rb+. Donnez des exemples d'autres particules avec la même configuration électronique (2 exemples chacune).
…4s23d3 ? Ecrivez votre réponse sous forme de tableau.
6. Donnez une description de l'élément n° 33 selon le plan :
Option 2.
1. 1. Indiquez le nombre de
a) niveaux d'énergie
b) sous-niveaux d'énergie
pour les atomes des éléments n° 25 et n° 35.
2. L'anion E3 d'un élément a la configuration électronique 1s22s22p63s23p6. Combien y a-t-il de protons et de neutrons dans le noyau d'un atome d'un élément donné ?
3. Déterminer le nombre d'électrons et le nombre de protons dans les ions NH4+, SO32-.
4. Ecrire la configuration électronique des particules : Se2-, Ga3+. Donnez des exemples d'autres particules avec la même configuration électronique (2 exemples chacune).
5. Quelles valeurs peuvent prendre les nombres quantiques pour les électrons
…3s23р4 ? Ecrivez votre réponse sous forme de tableau.
6. Donnez une description de l'élément n° 38 selon le plan :
1) position dans le tableau périodique
2) la structure de l'atome (particules dans le noyau, configuration électronique, répartition des électrons par niveaux, représentation graphique du niveau extérieur)
3) métal ou non métal (avec explication)
4) comparaison avec les éléments voisins par période et sous-groupe
5) la formule de l'oxyde supérieur et sa nature (avec les équations de réaction)
6) formule de l'hydroxyde et sa nature (avec équations de réaction)
7) la formule d'un composé hydrogène volatil pour un non-métal.
Essai n°1 sur le thème "Structure de l'atome"
Option 1.
1. Saisissez le nombre de
a) niveaux d'énergie
b) sous-niveaux d'énergie
pour les atomes des éléments n° 32 et n° 37.
2. Cation E 3+ s 2 2 s 2 2 p 6 . C
NO 2 -, H 3 O +.
Comme 3- , Rb +
Li 3 N, H 2 Se, PCl 3, SiO 2.
a) SiO2 → P2O5 → SO3
b) NH 3 → PH 3 → AsH 3
c) Al → Mg → Na
d) BaO → SrO → CaO ?
Option 2.
1. 1. Indiquez le nombre de
a) niveaux d'énergie
b) sous-niveaux d'énergie
pour les atomes des éléments n° 25 et n° 35.
2. Anion E 3- un élément a une configuration électronique de 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 . C Combien y a-t-il de protons et de neutrons dans le noyau d'un atome d'un élément donné ?
3. Déterminer le nombre d'électrons et le nombre de protons dans les ions NH4+, SO32-.
4. Écrivez la configuration électronique des particules : Se 2- , Ga 3+ . Donnez des exemples d'autres particules avec la même configuration électronique (2 exemples chacune).
5. Indiquez le type de liaison chimique et montrez le mécanisme de sa formation :
SiCl 4 , H 2 O 2 , CO 2 , Mg 3 P 2 .
6. Comment les propriétés changent d'affilée :
a) Al 2 O 3 → MgO → Na 2 O
b) HF → HCl → HBr
c) Se → S → O
d) N 2 O 5 → P 2 O 5 → As 2 O 5?
