Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ
Задача Задача №3785688
А
Аноним
2 дня назад · публичный вопрос
А
Аноним

Урок по теме строение электронных оболочке атомов

Ответ нейросети
2 дня назад

Краткий ответ

Электроны в атоме расположены по энергетическим уровням и подуровням. Чем ближе уровень к ядру, тем меньше у него энергия. Электроны заполняют сначала более выгодные, то есть низкие по энергии, уровни. Число электронов в нейтральном атоме равно заряду ядра \(Z\), то есть порядковому номеру элемента.

Максимальное число электронов на уровне с номером \(n\):

\[ N_{\max}=2n^2. \]

Например, для \(n=1\) максимум 2 электрона, для \(n=2\) — 8, для \(n=3\) — 18.

Ключевые шаги

  1. Уровни. Электронные слои обозначают номерами \(n=1,2,3,\ldots\). Номер уровня показывает, насколько он далёк от ядра.

  2. Подуровни. На уровнях есть подуровни \(s,p,d,f\). Их ёмкость:

\[ s-2,\quad p-6,\quad d-10,\quad f-14. \]

  1. Орбитали. Орбиталь — область, где наиболее вероятно найти электрон. На одной орбитали может быть не больше двух электронов, причём с противоположными спинами. Это правило Паули.

  2. Порядок заполнения. В основном состоянии электроны идут по возрастанию энергии:

\[ 1s \rightarrow 2s \rightarrow 2p \rightarrow 3s \rightarrow 3p \rightarrow 4s \rightarrow 3d \rightarrow 4p \rightarrow \ldots \]

Поэтому сначала заполняется \(4s\), а потом \(3d\).

  1. Правило Хунда. Внутри одного подуровня, например \(p\), электроны сначала занимают разные орбитали по одному, и только потом начинают объединяться в пары.

Пример: атом натрия

У натрия \(Z=11\), значит, у него 11 электронов:

\[ _{11}\mathrm{Na}:\quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1. \]

По уровням:

\[ 2,\ 8,\ 1. \]

Проверка: \(2+8+1=11\). На внешнем уровне один электрон, поэтому натрий легко отдаёт его и превращается в \(\mathrm{Na}^+\).

Пример: атом хлора

У хлора \(Z=17\):

\[ _{17}\mathrm{Cl}:\quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5. \]

По уровням:

\[ 2,\ 8,\ 7. \]

Проверка: \(2+8+7=17\). До завершения внешнего слоя хлору не хватает одного электрона, поэтому он часто принимает его и образует \(\mathrm{Cl}^-\).

Как выполнить похожее задание

  1. Найди элемент в таблице Менделеева и его порядковый номер — это число электронов.
  2. Заполняй подуровни по порядку энергии.
  3. Суммируй электроны по уровням \(n\).
  4. Проверь, что общая сумма равна порядковому номеру элемента.
  5. По числу внешних электронов определи, отдаёт атом электроны или принимает.

Обсуждение

6 сообщений
А
Аноним

Как по числу внешних электронов определить отдаёт атом электрон или принимает

Нейросеть2 дня назад

Короткий ответ

Смотрят, сколько электронов на внешнем уровне и сколько не хватает до восьми:

  • 1–3 внешних электрона — атому обычно проще отдать их, чем принять недостающие. Образуется положительный ион (катион).
  • 5–7 внешних электронов — проще принять недостающие до восьми. Образуется отрицательный ион (анион).
  • 4 электрона — отдавать и принимать одинаково невыгодно, атом чаще обобществляет электроны, образуя ковалентные связи.
  • 8 электронов — внешний слой завершён, атом устойчив (благородные газы).

Почему так

Атом стремится к устойчивому внешнему слою — как у благородного газа: 8 электронов (для первого уровня — 2). Выгоднее тот путь, где нужно меньше «перестроек».

  • У натрия \(3s^1\): отдать 1 электрон легче, чем принять 7.
  • У хлора \(3s^2 3p^5\): принять 1 электрон легче, чем отдать 7.

Алгоритм

  1. Определи число внешних электронов. Для элементов главных подгрупп оно равно номеру группы.
  2. Посчитай, сколько не хватает до восьми: \(8 - N_{\text{внеш}}\).
  3. Сравни: что меньше — отдать \(N_{\text{внеш}}\) или принять \(8 - N_{\text{внеш}}\)?
  4. Заряд иона: отдал \(k\) электронов → \(+k\); принял \(k\) → \(-k\).

Примеры

  • \(\mathrm{Na}\): 1 внешний → отдаёт 1 → \(\mathrm{Na}^+\), конфигурация \(1s^2 2s^2 2p^6\) (как у неона).
  • \(\mathrm{Mg}\): 2 внешних → отдаёт 2 → \(\mathrm{Mg}^{2+}\).
  • \(\mathrm{Al}\): 3 внешних → отдаёт 3 → \(\mathrm{Al}^{3+}\).
  • \(\mathrm{O}\): 6 внешних, не хватает 2 → принимает 2 → \(\mathrm{O}^{2-}\).
  • \(\mathrm{Cl}\): 7 внешних, не хватает 1 → принимает 1 → \(\mathrm{Cl}^-\).
  • \(\mathrm{C}\): 4 внешних → не отдаёт и не принимает, образует 4 ковалентные связи (например, \(\mathrm{CH}_4\)).
  • \(\mathrm{Ne}\): 8 внешних → устойчив, не отдаёт и не принимает.

Проверка

Сумма электронов в ионе должна сходиться: у \(\mathrm{Na}^+\) \(11-1=10\) электронов, у \(\mathrm{Cl}^-\) \(17+1=18\). Их конфигурации совпадают с благородными газами — это признак устойчивости.

Важные оговорки

  • Правило хорошо работает для элементов главных подгрупп. У переходных металлов (Fe, Cu и др.) внешние и предвнешние электроны ведут себя сложнее.
  • Водород особый: 1 электрон, может и отдавать (\(\mathrm{H}^+\)), и обобществлять.
  • Гелий устойчив с 2 электронами, а не с 8.
  • «Отдаёт/принимает» — модель ионной связи; во многих веществах атомы именно обобществляют электроны.
А
Аноним
Нейросеть2 дня назад

Это продолжение текущей темы — строение электронных оболочек. На фото записаны конфигурации и схемы слоёв для иода, америция и серебра, то есть то же учебное задание.

Числа в кружках \(+53\), \(+95\), \(+47\) — это заряды ядер, а не заряды ионов. Число электронов в нейтральном атоме равно порядковому номеру.

Проверка записей

Иод, \(Z=53\)

\[ [\mathrm{Kr}]\,4d^{10}5s^2 5p^5 \]

по слоям:

\[ 2,\ 8,\ 18,\ 18,\ 7 \]

Проверка: \(2+8+18+18+7=53\).

Америций, \(Z=95\)

\[ [\mathrm{Rn}]\,5f^7 7s^2 \]

по слоям:

\[ 2,\ 8,\ 18,\ 32,\ 25,\ 8,\ 2 \]

Проверка: \(2+8+18+32+25+8+2=95\).

Серебро, \(Z=47\)

\[ [\mathrm{Kr}]\,4d^{10}5s^1 \]

по слоям:

\[ 2,\ 8,\ 18,\ 18,\ 1 \]

Проверка: \(2+8+18+18+1=47\).

У серебра важное исключение: правильно именно \(5s^1\), а не \(5s^2\). Если записано \(5s^2\), то сумма электронов получится 48, а у серебра \(Z=47\).

По внешним электронам

  • Иод: 7 внешних электронов, до восьми не хватает одного → в ионных превращениях принимает 1 электрон, образуя \(\mathrm{I^-}\).
  • Серебро: 1 внешний электрон на \(5s\) → обычно отдаёт его, образуя \(\mathrm{Ag^+}\).
  • Америций: на \(7s\) два электрона, но это \(f\)-элемент. Простое правило «1–3 электрона отдаёт, 5–7 принимает» для актиноидов напрямую не работает; типичная степень окисления америция +3.

Схемы слоёв на фото с числами \(2,8,18,\ldots\) в целом сходятся с этими расчётами.

А
Аноним
Нейросеть2 дня назад

Это продолжение текущей темы. На фото — те же элементы, что мы разбирали: иод, америций и серебро, и схемы заполнения электронных слоёв. Новое задание не начинается.

Что я проверил по фото:

  • Иод, \(Z=53\): слои \(2, 8, 18, 18, 7\). Сумма \(53\) — верно.
  • Серебро, \(Z=47\): слои \(2, 8, 18, 18, 1\). Сумма \(47\) — верно. Напоминаю: у серебра должно быть \(5s^1\), а не \(5s^2\).
  • Америций, \(Z=95\): здесь ошибка. В четвёртом слое на фото читается \(25\), а должно быть \(32\). Правильно:

\[ 2,\ 8,\ 18,\ 32,\ 25,\ 8,\ 2. \]

Проверка: \(2+8+18+32+25+8+2=95\).

Если оставить \(25\) в четвёртом слое, сумма получится \(88\), и она не сойдётся с зарядом ядра \(+95\).

Почему \(32\): четвёртый слой америция — это \(4s^2 4p^6 4d^{10} 4f^{14}\), то есть \(2+6+10+14=32\). Пятый слой — \(5s^2 5p^6 5d^{10} 5f^7\), то есть \(2+6+10+7=25\).

Как проверить себя: сложи числа на слоях — должно получиться ровно \(Z\): \(53\), \(95\), \(47\). У америция должно быть 7 дуг, у иода и серебра — по 5. Полные электронные формулы на фото обрезаны, поэтому их целиком по снимку не проверить; но схемы слоёв должны сходиться с этими суммами.