ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 8 класс · § 37
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 37. Электронное строение атомов

Как электроны распределяются по уровням и подуровням?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Как электроны распределяются по уровням и подуровням?

Исследуем вместе

Как заполняются уровни

Двигай ползунок от H до Ar. Модель распределит электроны по уровням и орбиталям, показывая очередной шаг заполнения.

Показаны первые 18 элементов. У K следующий электрон занимает 4s раньше 3d.

Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.

01

Электроны распределены по уровням

Электронные уровни различаются энергией и характерным удалением от ядра. В основном состоянии электроны занимают доступные состояния с учётом порядка энергий. Номер периода указывает число занятых уровней нейтрального атома.

Для Na распределение по уровням 2, 8, 1; для Cl — 2, 8, 7. В обоих случаях заняты три уровня. Последний занятый уровень называют внешним, его электроны особенно важны для химических свойств.

Признак / объектЧто означаетПояснение
Na: 2, 8, 1Три уровняОдин внешний электрон
Cl: 2, 8, 7Три уровняСемь внешних электронов

Электроны распределяются по энергетическим уровням. Внешний уровень играет важную роль в химических взаимодействиях.

02

Уровень включает подуровни

Первый уровень содержит только s-подуровень, второй — s и p, третий — s, p и d. s-подуровень включает одну орбиталь, p — три, d — пять. По два электрона на орбиталь дают ёмкости 2, 6 и 10.

Название подуровня и число его электронов — разные сведения. Запись 2p⁴ означает четыре электрона на p-подуровне второго уровня; она не означает четыре орбитали. Орбиталей p по-прежнему три. Суммирование занятости подуровней даёт число электронов уровня.

ПодуровеньОрбиталейМаксимум электронов
s12
p36
d510

Подуровни различаются числом орбиталей. Максимальное число электронов равно удвоенному числу орбиталей.

Электронные уровни натрия

Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.

Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.

Периодическая система химических элементов

В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.

Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Ёмкость не равна фактическому заполнению

Максимальная ёмкость уровня с номером k равна 2k²: 2, 8, 18 для первых трёх. Но у первых 18 элементов на третьем уровне находятся только 3s- и 3p-электроны, максимум восемь.

Следующий электрон у K занимает 4s раньше, чем начинается заполнение 3d. Поэтому правило «заполнить весь третий уровень до 18 и только затем четвёртый» неверно. Порядок определяется энергиями подуровней.

Максимальная ёмкость третьего уровня

18 электронов с учётом 3d.

Третий уровень у Ar

8 электронов: 3s²3p⁶.

Ёмкость уровня и его фактическое заполнение различаются. Подуровни заполняются в порядке энергий, а не только по номеру уровня.

04

Проверка электронной схемы

Для нейтрального S с Z = 16 сумма электронов должна быть 16: 2 + 8 + 6. Три занятых уровня согласуются с третьим периодом, шесть внешних электронов — с группой 16.

Если сумма не совпадает с Z, схема нейтрального атома неверна. Для иона считают электроны отдельно с учётом заряда. Ядро при образовании иона не меняет Z, поэтому элемент остаётся тем же.

Проверить сумму

Все электроны нейтрального атома дают Z.

Проверить период

Число занятых уровней.

Проверить группу

Число внешних электронов для главной группы.

Электронную схему проверяют по сумме электронов и положению элемента. Для иона отдельно учитывают его заряд.

Соберём главное

Шесть выводов

01Электроны распределяются по энергетическим уровням. Внешний уровень играет важную роль в химических взаимодействиях.
02Подуровни различаются числом орбиталей. Максимальное число электронов равно удвоенному числу орбиталей.
03Ёмкость уровня и его фактическое заполнение различаются. Подуровни заполняются в порядке энергий, а не только по номеру уровня.
04Электронную схему проверяют по сумме электронов и положению элемента. Для иона отдельно учитывают его заряд.
05Номер периода связан с занятыми уровнями основного состояния. Число внешних электронов помогает сравнивать главные группы.
06Для ионов число электронов меняется относительно Z. Ядро при этом сохраняет принадлежность элементу.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Внешний уровень — …
2. Распределение Na по уровням — …
3. Сколько уровней занято у Cl: 2,8,7?
4. Сколько орбиталей на s-подуровне?
5. Максимальная ёмкость p-подуровня — …
6. Сколько электронов максимум на d-подуровне?
7. Максимальная ёмкость третьего уровня — …
8. Сколько электронов на третьем уровне Ar?
9. Почему после Ar нельзя просто заполнить 3d до начала 4s?
10. Сумма электронов нейтрального S должна быть…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 37. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 37. Электронное строение атомов.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…