Ядро и электроны. Электронные слои первых 20 элементов

10 терминов

Атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов. Ядро образовано протонами (заряд +1) и нейтронами (без заряда); масса атома почти целиком сосредоточена в ядре. Атом в целом электронейтрален: число электронов равно числу протонов.

Характеристика	Как найти по Периодической системе	Пример: кремний
заряд ядра = число протонов = число электронов	порядковый номер элемента \(Z\)	\(Z = 14\): заряд ядра +14, 14 протонов, 14 электронов
массовое число \(A\) (протоны + нейтроны)	относительная атомная масса, округлённая до целого	\(A = 28\)
число нейтронов	\(N = A - Z\)	\(28 - 14 = 14\) нейтронов
число электронных слоёв	номер периода	3-й период — 3 слоя
число электронов на внешнем слое	номер группы (для A-групп)	IVA группа — 4 электрона

Изотопы — атомы одного элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов: \(\ce{^{1}_{1}H}\), \(\ce{^{2}_{1}H}\), \(\ce{^{3}_{1}H}\); \(\ce{^{35}_{17}Cl}\) и \(\ce{^{37}_{17}Cl}\). Химические свойства изотопов одинаковы, поэтому в таблице указана средняя атомная масса (у хлора 35,5).

Из истории. Ядро атома открыл Э. Резерфорд в 1911 году: он обстреливал тонкую золотую фольгу альфа-частицами, и хотя почти все пролетали насквозь, некоторые отскакивали назад — «как если бы снаряд отразился от папиросной бумаги». Нейтрон нашёл его ученик Дж. Чедвик в 1932 году.

Интересный факт. Атом почти пуст: если увеличить ядро до размеров горошины, атом станет размером со стадион, но почти вся масса окажется в «горошине». На изотопе углерод-14 основан радиоуглеродный метод: по его распаду (период полураспада около 5730 лет) определяют возраст древних находок.

Ловушка ОГЭ. Массовое число конкретного атома — целое: \(\ce{^{35}Cl}\) или \(\ce{^{37}Cl}\); 35,5 — средняя масса смеси изотопов, «18,5 нейтрона» не бывает. У иона меняется только число электронов: в \(\ce{Na+}\) их 10, в \(\ce{Cl-}\) — 18, а протонов столько же, сколько в атоме.

Характеристика	Как найти по Периодической системе	Пример: кремний
массовое число \(A\) (протоны + нейтроны)	относительная атомная масса, округлённая до целого	\(A = 28\)
число нейтронов	\(N = A - Z\)	\(28 - 14 = 14\) нейтронов

Электроны располагаются слоями (энергетическими уровнями). На первом электронном слое помещается не более 2 электронов, на втором — не более 8, на третьем (у первых 20 элементов) — тоже 8. Слои заполняются по порядку; электроны внешнего электронного слоя определяют химические свойства элемента.

Электронные схемы атомов: ядро, слои и число электронов на них

Электронная схема атома записывается так: \(\ce{Na}\) \(+11\ )2\ )8\ )1\); \(\ce{Cl}\) \(+17\ )2\ )8\ )7\). Завершённый внешний слой (8 электронов, у гелия — 2) имеют благородные газы — поэтому они химически малоактивны (соединения известны лишь у тяжёлых — криптона и ксенона). Металлы (1–3 электрона на внешнем слое) легко отдают электроны, неметаллы (4–7) стремятся принять электроны до восьми.

Лайфхак. Схему атома первых 20 элементов пишут без запоминания: заполняйте слои по 2, 8, 8, 2. Например, \(Z = 16\) (сера): 2, 8, 6 — три слоя (3-й период), шесть внешних электронов (VIA группа).

Ловушка ОГЭ. У калия и кальция четвёртый слой начинает заполняться раньше, чем третий доходит до 18 электронов: \(\ce{K}\) — 2, 8, 8, 1, а не 2, 8, 9. Одинаковое число электронов на внешнем слое бывает у элементов одной A-группы, а одинаковое число слоёв — у элементов одного периода.

Закрепите теорию: 10 терминов с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward