Підготовка доо НМТ 2025 Хімія (Протонне число)

Загальна хімія Розділ: Будова атома і періодична система хімічних елементів Тема: Протонне число

Атом — електронейтральна частинка, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів. Ядро атома складається з елементарних частинок: протонів і нейтронів. Протони і нейтрони мають загальну назву нуклони (ядерні частинки). Протон (p) — частинка, яка має заряд +1 і відносну масу, що дорівнює 1. Нейтрон (n) — частинка без заряду і відносною масою 1. До елементарних частинок відносяться також електрони (e), які утворюють електронну оболонку атома.

Число нейтронів в ядрі можна знайти, якщо від відносної атомної маси відняти порядковий номер елемента. Приклад: Флуор — елемент № 9. Його відносна атомна маса дорівнює 19. У ядрі атома Флуору — 9 протонів і 19 – 9 = 10 нейтронів. Рубідій — елемент № 37. Його відносна атомна маса дорівнює 85. У ядрі атома Рубідію — 37 протонів і 85 – 37 = 48 нейтронів.

Нукліди. Вид атомів з певним числом протонів і нейтронів в ядрі називається нуклідом. Нуклід позначається наступним чином: внизу зліва записується число протонів Z (порядковий номер), угорі ліворуч вказується масове число A (сума чисел протонів і нейтронів) — 𝑨𝒁𝑹, наприклад: 𝟏𝟐𝟔𝑪 Для позначення нуклідів використовують і інші способи запису: Карбон — 12, C — 12, 𝐶𝑎12; Селен — 79, Se — 79, 𝑆𝑒79. 

Ізотопи — нукліди одного і того самого хімічного елемента, які мають різну кількість нейтронів у ядрі, а, отже, різне масове число і різну атомну масу. Атоми одного і того ж хімічного елемента можуть мати різні маси. Існують атоми Гідрогену з масами 1, 2 і 3, атоми Хлору з масами 35 і 37, тощо. Різновиди атомів одного хімічного елемента, які мають різні атомні маси, називають ізотопами. З врахуванням знань про будову ядра, це визначення можна сформулювати наступним чином:Ізотопи — різновиди атомів з однаковим числом протонів у ядрі (зарядом ядра), але різним числом нейтронів. Отже, ізотопи відрізняються тільки числом нейтронів.

Хімічний елемент — це вид атомів з певним зарядом ядра. Відносна атомна маса елемента. Більшість хімічних елементів існують у вигляді суміші ізотопів. Наведена у періодичній таблиці відносна атомна маса елемента — це середня величина атомних мас всіх його ізотопів. Приклад: Визначимо відносну атомну масу Хлору. 25 % його атомів — це атоми з масою 37, а 75 % — з масою 35. Знайдемо середнє значення:

Стан електрона в атоміЕлектрон в атомі знаходиться у постійному русі навколо ядра. Для опису стану електрона оцінюється ймовірність його знаходження у навколоядерній області простору і використовуються поняття «електронна хмара», «електронна орбіталь». Електронна хмара — модель руху електрона в атомі; область простору, у кожній точці якої може перебувати даний електрон. Електронна хмара. Електронна орбіталь — область навколоядерного простору, в якій ймовірність знаходження електрона більше 90 %. Електронні орбіталі мають різну форму. У атомі Гідрогену орбіталь єдиного електрона має форму кулі. Це s-орбіталь. На s-орбіталях містяться s-електрони.

s-орбітальp-орбітальd-орбітальf-орбіталь

Спін електрона. Енергетичні рівні. Електронні формулиіБудь-яку орбіталь спрощено зображають квадратом: На кожній орбіталі може перебувати один або два електрони. Якщо на орбіталі міститься один електрон, то він неспарений. Два електрона на одній орбіталі називають спареними. Електрони на орбіталі рухаються навколо власної осі. Цей рух називається спіном. Рух електронів відрізняються напрямком руху — один електрон рухається за годинниковою стрілкою — має позитивний спін, інший — проти годинникової стрілки — має негативний спін. Електрони на орбіталі зображають стрілкою. Неспарений електрон: Спарені електрони позначають на орбіталі протилежно спрямованими стрілками:

Величина енергії залежить від того, на якій відстані від ядра рухається електрон. Найменшу енергію має електрон, який розташовується найближче до ядра атома. По мірі віддалення від ядра енергія електрона збільшується. Віддаль від ядра, на якій є найбільш імовірне перебування електрона, називають енергетичним рівнем. Кількість енергетичних рівнів у електронній оболонці атома визначають за номером періоду, в якому міститься елемент. Наприклад, Карбон — елемент 2 періоду, тому електрони в атомі цього елемента містяться на двох енергетичних рівнях. Кальцій — елемент 4 періоду, отже електрони в атомі цього елемента розташовані на чотирьох енергетичних рівнях.

Енергетичні рівні складаються з підрівнів, причому номер рівня вказує на кількість підрівнів. Наприклад, у першого рівня є один підрівень, у другого — два підрівня, у третього — три і т.д. Заповнення електронами енергетичних рівнів записується електронними формулами. В атомі Гідрогену є один енергетичний рівень, на якому міститься один електрон: неспрарений електрон комірка. записується: 1𝑠1, де на початку зазначається номер енергетичного рівня, далі вказується форма орбіталі і кількість електронів на ній. 

Електронна формула. Елемент Гелій має один енергетичний рівень, на якому містяться два електрони: Електронна оболонка Гелію — 1𝑠2. В атомі Літію — три електрони. Елемент міститься у другому періоді, в його атомі — два енергетичні рівні. Оскільки перший рівень вмішує лише два електрони, третій електрон займе s-орбіталь другого енергетичного рівня: Формула електронної оболонки Літію: 1𝑆2 2𝑆1 

Енергетичні рівні нумерують, починаючи з найближчого до ядра. Встановлено, що максимальне число електронів на енергетичному рівні дорівнює 2n², де n — його номер. Отже, на першому рівні може перебувати не більше 2 електронів, на другому — не більше 8, на третьому — не більше 18, тощо. На першому енергетичному рівні містяться лише s-електрони. На другому енергетичному рівні — s− і p−електрони. На третьому енергетичному рівні — s−, p− і d−електрони. На четвертому і наступних енергетичних рівнях — s−, p−, d− і f−електрони.

Періодичність зміни радіусів атомів хімічних елементів. Радіус атома визначається числом енергетичних рівнів в ньому. Чим більше рівнів заповнено електронами, тим більше радіус атома. Згадаємо будову електронних оболонок елементів IA та IIA груп:

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ !!!