Строение атома: электронная оболочка, электронные слои

Из предыдущих уроков вы узнали, что сердцем атома является его ядро, в составе которого могут происходить различные изменения.

Микро- и макромир

Вокруг ядра двигаются электроны. Электроны не могут без движения, иначе они сразу же упали бы на ядро.

Вам известно, что в начале XX века ученые приняли планетарную модель строения атома.

Согласно этой модели, отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг положительно заряженного ядра, как в Солнечной системе планеты — вокруг Солнца.

Но как показали многочисленные исследования ученых, строение атома оказалось гораздо сложнее. Вопрос о строении атома остается открытым и актуальным даже для современной науки.

Атомы, молекулы и другие элементарные частицы относятся к объектам микромира, который мы не можем непосредственно наблюдать. В этом мире царствуют свои законы и правила, отличающиеся от макромира.

Микромир — это мир предельно малых, не наблюдаемых нами объектов.

Макромир — это мир объектов, которые человек может наблюдать непосредственно или с помощью приборов (микроскоп и т. д.).

{"questions":[{"content":"Почему модель строения атома называется «планетарной»?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Потому что она подобна Солнечной системе","Потому что она подобна планете Земля","Потому что она подобна Луне"],"explanations":["Согласно этой модели, отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг положительно заряженного ядра, как в Солнечной системе планеты - вокруг Солнца.","",""],"answer":[0]}}},{"content":"Соотнесите понятия:[[matcher-9]]","widgets":{"matcher-9":{"type":"matcher","labels":["Микромир","Макромир"],"items":["это мир предельно малых, не наблюдаемых нами объектов.","это мир объектов, которые человек может наблюдать непосредственно или с помощью приборов (микроскоп и т. д.)."]}},"hints":["Микро — малый","Макро — большой"]}]}

Обращаем ваше внимание, что далее, изучая строение электронных оболочек атомов, стоит понимать, что вы в своем воображении представляете модель, которая в большей степени соответсвует современным взглядам. Для лучшего усвоения, мы предлагаем вам упрощенную, но актуальную модель.

Электронная оболочка атома

Электронная оболочка — это совокупность всех электронов в атоме, движущихся вокруг ядра.

Число электронов в оболочке атома равно числу протонов в ядре, ему соответствует атомный номер элемента в таблице Д. И. Менделеева.

Например, электронная оболочка магния состоит из двенадцати электронов, водорода — из одного, кальция — из двадцати.

Возникает вопрос, как движутся электроны вокруг ядра? Есть ли определенный порядок движения или все происходит хаотично? Как выяснилось, движение электронов вокруг ядра происходит в определенном порядке.

В атоме электроны различаются по энергии. По опытным данным исследователи определили, что одни из них притягиваются к атому слабее, а другие — сильнее.

Основной причиной этого является разное удаление электронов от ядра атома. Чем ближе электрон к ядру, тем прочнее их связь, и тем сложнее «вырвать» его из электронной оболочки. Соответственно, чем дальше электрон от ядра, тем легче его «оторвать».

По мере удаления от ядра атома запас энергии электрона ($Е$) увеличивается.

{"questions":[{"content":"Электронная оболочка — это [[fill_choice_big-1]]","widgets":{"fill_choice_big-1":{"type":"fill_choice_big","options":["совокупность всех электронов в атоме, движущихся вокруг ядра.","совокупность всех протонов в атоме.","совокупность всех нейтронов в атоме."],"answer":0}},"hints":["Совокупность отрицательно заряженных частиц."]},{"content":"Чему равно число электронов в атоме?[[choice-7]]","widgets":{"choice-7":{"type":"choice","options":["Числу протонов и атомному номеру","Числу нейтронов и атомному номеру","Числу нуклонов и атомному номеру"],"explanations":["Число электронов в оболочке атома равно числу протонов в ядре, ему соответствует атомный номер элемента в таблице Д. И. Менделеева.","",""],"answer":[0]}},"hints":["Числу положительно заряженных частиц в ядре."]}]}

Электронные слои (энергетические уровни)

Движущиеся вблизи ядра электроны экранируют, т. е. загораживают собой ядро от других электронов, имеющих более слабое притяжение к ядру и движущихся на большем расстоянии от него.

Таким образом возникают электронные слои в электронной оболочке атома. Каждый из электронных слоев состоит из электронов, близких по энергетическим значениям. Исходя из этого, электронные слои также называют энергетическими уровнями.

Электронный слой (энергетический уровень) — это совокупность электронов с близкими значениями энергии.

Число энергетических уровней в атоме, заполняемых электронами, равно номеру периода, в котором находится химический элемент в Периодической таблице Д. И. Менделеева.

{"questions":[{"content":"Электронный слой (энергетический уровень) — это[[fill_choice_big-8]]","widgets":{"fill_choice_big-8":{"type":"fill_choice_big","options":["совокупность электронов с близкими значениями энергии.","совокупность электронов с различными значениями энергии.","совокупность протонов с близкими значениями энергии."],"answer":0}},"explanation":"Электронный слой (энергетический уровень) — это совокупность электронов с близкими значениями энергии."}]}

Соответственно, электронная оболочка атомов пятого периода содержит пять энергетических уровней, третьего периода — три, второго — два и т. д. Например, в атоме натрия она состоит из трех энергетических уровней, а в атоме лития — из двух.

Наибольшее число электронов на энергетическом уровне можно вычислить по формуле:

$2n^2$, где $n$ — номер уровня.

Так, первый энергетический уровень заполнен при наличии на нем двух электронов ($2\cdot1^2 = 2$); второй — при наличии восьми электронов ($2\cdot2^2 = 8$); третий — восемнадцати ($2\cdot3^2 = 18$) и т. д.

Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома для химических элементов главных подгрупп равно номеру группы.

{"questions":[{"content":"Число энергетических уровней в атоме, заполняемых электронами, равно номеру[[input-23]]","widgets":{"input-23":{"type":"input","answer":"периода"}},"hints":["Это не номер группы."]}]}

Для удобства при составлении схемы строения электронных оболочек атомов, рекомендуем пользоваться планом:

а) определите общее число электронов на оболочке по порядковому номеру элемента;

б) определите число заполняемых электронами энергетических уровней в электронной оболочке по номеру периода;

в) определите число электронов на каждом энергетическом уровне (на первом — не больше двух электронов; на втором — не больше восьми, а для элементов главным подгрупп число электронов на внешнем уровне равно номеру группы).

{"questions":[{"content":"Чему равно число электронов на внешнем энергетическом уровне для атомов химических элементов главных подгрупп?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Номеру группы","Номеру периода","Атомному номеру"],"explanations":["Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома для химических элементов главных подгрупп равно номеру группы.","",""],"answer":[0]}},"hints":["Это не номер периода."]}]}

Показать ответ

Скрыть ответ

Часто задаваемые вопросы