Конспект урока "Изменение числа электронов на внешнем энергетическом уровне атомов химических элементов"

Что происходит с атомами элементов во время химических реакций? От чего зависят свойства элементов? На оба эти вопроса можно дать один ответ: причина лежит в строении внешнего В нашей статье мы рассмотрим электронное металлов и неметаллов и выясним зависимость между структурой внешнего уровня и свойствами элементов.

Особые свойства электронов

При прохождении химической реакции между молекулами двух или более реагентов происходят изменения в строении электронных оболочек атомов, тогда как их ядра остаются неизменными. Сначала ознакомимся с характеристиками электронов, находящихся на наиболее удаленных от ядра уровнях атома. Отрицательно заряженные частицы располагаются слоями на определенном расстоянии от ядра и друг от друга. Пространство вокруг ядра, где нахождение электронов наиболее возможно, называется электронной орбиталью. В ней сконденсировано около 90 % отрицательно заряженного электронного облака. Сам электрон в атоме проявляет свойство дуальности, он одновременно может вести себя и как частица, и как волна.

Правила заполнения электронной оболочки атома

Количество энергетических уровней, на которых находятся частицы, равно номеру периода, где располагается элемент. На что же указывает электронный состав? Оказалось, что количество электронов на внешнем энергетическом уровне для s- и p-элементов главных подгрупп малых и больших периодов соответствует номеру группы. Например, у атомов лития первой группы, имеющих два слоя, на внешней оболочке находится один электрон. Атомы серы содержат на последнем энергетическом уровне шесть электронов, так как элемент расположен в главной подгруппе шестой группы и т. д. Если же речь идет о d-элементах, то для них существует следующее правило: количество внешних отрицательных частиц равно 1 (у хрома и меди) или 2. Объясняется это тем, что по мере увеличения заряда ядра атомов вначале происходит заполнение внутреннего d- подуровня и внешние энергетические уровни остаются без изменений.

Почему изменяются свойства элементов малых периодов?

В малыми считаются 1, 2, 3 и 7 периоды. Плавное изменение свойств элементов по мере возрастания ядерных зарядов, начиная от активных металлов и заканчивая инертными газами, объясняется постепенным увеличением количества электронов на внешнем уровне. Первыми элементами в таких периодах являются те, чьи атомы имеют всего один или два электрона, способные легко отрываться от ядра. В этом случае образуется положительно заряженный ион металла.

Амфотерные элементы, например, алюминий или цинк, свои внешние энергетические уровни заполняют небольшим количеством электронов (1- у цинка, 3 - у алюминия). В зависимости от условий протекания химической реакции они могут проявлять как свойства металлов, так и неметаллов. Неметаллические элементы малых периодов содержат от 4 до 7 отрицательных частиц на внешних оболочках своих атомов и завершают ее до октета, притягивая электроны других атомов. Например, неметалл с наибольшим показателем электроотрицательности - фтор, имеет на последнем слое 7 электронов и всегда забирает один электрон не только у металлов, но и у активных неметаллических элементов: кислорода, хлора, азота. Заканчиваются малые периоды, как и большие, инертными газами, чьи одноатомные молекулы имеют полностью завершенные до 8 электронов внешние энергетические уровни.

Особенности строения атомов больших периодов

Четные ряды 4, 5, и 6 периодов состоят из элементов, внешние оболочки которых вмещают всего один или два электрона. Как мы говорили ранее, у них происходит заполнение электронами d- или f- подуровней предпоследнего слоя. Обычно это - типичные металлы. Физические и химические свойства у них изменяются очень медленно. Нечетные ряды вмещают такие элементы, у которых заполняются электронами внешние энергетические уровни по следующей схеме: металлы - амфотерный элемент - неметаллы - инертный газ. Мы уже наблюдали ее проявление во всех малых периодах. Например, в нечетном ряду 4 периода медь является металлом, цинк - амфотерен, затем от галлия и до брома происходит усиление неметаллических свойств. Заканчивается период криптоном, атомы которого имеют полностью завершенную электронную оболочку.

Как объяснить деление элементов на группы?

Каждая группа - а их в короткой форме таблицы восемь, делится еще и на подгруппы, называемые главными и побочными. Такая классификация отражает различное положение электронов на внешнем энергетическом уровне атомов элементов. Оказалось, что у элементов главных подгрупп, например, лития, натрия, калия, рубидия и цезия последний электрон расположен на s-подуровне. Элементы 7 группы главной подгруппы (галогены) заполняют отрицательными частицами свой p-подуровень.

Для представителей побочных подгрупп, таких, как хром, типичным будет наполнение электронами d-подуровня. А у элементов, входящих в семейства накопление отрицательных зарядов происходит на f-подуровне предпоследнего энергетического уровня. Более того, номер группы, как правило, совпадает с количеством электронов, способных к образованию химических связей.

В нашей статье мы выяснили, какое строение имеют внешние энергетические уровни атомов химических элементов, и определили их роль в межатомных взаимодействиях.

«Типы химических связей» - Кристаллы твердые, тугоплавкие, без запаха, в воде нерастворимы. ЭО в периоде увеличивается ЭО в группе возрастает САМЫЙ электроотрицательный элемент фтор. Вещества легкоплавки, часто имеют запах. ИОННАЯ СВЯЗЬ, образуемая в результате электростатического притяжения. Атомный каркас обладает высокой прочностью.

«Металлическая химическая связь» - Лучшие проводники медь и серебро. Высокой отражательной способностью обладают ртуть, серебро, палладий, алюминий. Различия металлической связи с ионной и ковалентной. Металлическая связь имеет черты сходства с ковалентной связью. У металлической связи общее с: Ионной – образование ионов. Изделия из золота.

«Химия «Химическая связь»» - Вещества с ковалентной связью. Параметры ковалентной связи. Водородная химическая связь. Два типа кристаллических решеток. Металлы образуют металлические кристаллические решетки. Ионная связь – это электростатическое притяжение между ионами. Резких границ между разными видами химических связей нет. Ковалентная связь.

«Ковалентная полярная связь» - Электронные пары. Атомы. Вид химической связи. Записать электронную и структурную формулы. Формирование понятия о ковалентной химической связи. Металлы и неметаллы. Элементы. Полюса. Тип связи. Ковалентная полярная химическая связь. Ряд электроотрицательности. Усиление электроотрицательности. Общие электронные пары.

«Водородная химическая связь» - Появление в электронных спектрах новой полосы поглощения. Комплексы с элементами 6-ой группы. Свойства ковалентной химической связи. Состояния молекулярных кoмплексов состава DА. Комплексы двух типов. Дисперсионная энергия. Донорно-акцепторная связь. Cимметричная. Зависимость энергии от расстояния. Две молекулы описывают гамильтонианами НА и НВ.

«Типы и характеристики химических связей» - Ионная связь. Ковалентная полярная. Ковалентная полярная связь. Ковалентная связь. Вещества с молекулярной кристаллической решеткой. Металлическая связь. Водородная связь. Свойства веществ. Связь. Молекулярная и атомная кристаллические решетки. Свойства веществ с металлической связью. Ионные кристаллические решетки.

Всего в теме 23 презентации

Урок химии в 8 классе. «_____»___________________ 20_____ г.

Изменение числа электронов на внешнем энергетическом уровне атомов химических элементов.

Цель. Рассмотреть изменения свойств атомов химических элементов в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Образовательные. Объяснить закономерности изменения свойств элементов в пределах малых периодов и главных подгрупп; определить причины изменения металлических и неметаллических свойств в периодах и группах.

Развивающие. Развивать умения сравнивать и находить закономерности изменения свойств в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Воспитательные. Воспитывать культуру учебного труда на уроках.

Ход урока.

1. Орг. момент.

2. Повторение изученного материала.

Самостоятельная работа.

1 вариант.

6-10. Укажите число энергетических уровней в атомах следующих элементов.

2 вариант.

1-5. Укажите число нейтронов в ядре атома.

6-10. Укажите число электронов на внешнем энергетическом уровне.

11-15. Указанная электронная формула атома отвечает элементу.

3. Изучение новой темы.

Задание. Распределите электроны по энергетическим уровням у следующих элементов: Mg, S, Ar.

Завершенные электронные слои обладают повышенной устойчивостью и стабильностью. Устойчивостью обладают атомы, у которых не внешнем энергетическом уровне находится 8 электронов - инертные газы.

Атом всегда будет устойчив, если у него на внешнем энергетическом уровне будет 8ē.

Каким образом атомы этих элементов могут достичь 8-электронного внешнего уровня?

2 пути завершения:

Отдать электроны

Принять электроны.

Металлы - это элементы, которые отдают электроны, на внешнем энергетическом уровне у них 1-3 ē.

Неметаллы - это элементы, которые принимают электроны, на внешнем энергетическом уровне у них находится 4-7ē.

Изменение свойств в ПСХЭ.

В пределах одного периода с ростом порядкового номера элемента металлические свойства ослабевают, а неметаллические свойства усиливаются.

1. Растет число электронов на внешнем энергетическом уровне.

2. Радиус атома уменьшается

3. Число энергетических уровней постоянно

В главных подгруппах неметаллические свойства уменьшаются, а металлические усиливаются.

1.Число электронов на внешнем энергетическом уровне постоянно;

2. Число энергетических уровней увеличивается;

3. Радиус атома увеличивается.

Таким образом, франций - самый сильный металл, фтор - самый сильный неметалл.

4. Закрепление.

Упражнения.

1. Расположите данные химические элементы в порядке увеличения металлических свойств:

А) Al, Na, Cl, Si, P

Б) Mg, Ba, Ca, Be

В) N, Sb, Bi, As

Г) Cs, Li, K, Na, Rb

2. Расположите данные химические элементы в порядке увеличения неметаллических свойств:

Б) C, Sn, Ge, Si

В) Li, O, N, B, C

Г) Br, F, I, Cl

3. Подчеркните символы химических металлов:

А) Cl, Al, S, Na, P, Mg, Ar, Si

Б) Sn, Si, Pb, Ge, C

Расположите в порядке уменьшения металлических свойств.

4. Подчеркните символы химических элементов неметаллов:

А) Li, F, N, Be, O, B, C

Б) Bi, As, N, Sb, P

Расположите в порядке уменьшения неметаллических свойств.

Домашнее задание. Стр. 61- 63. Упр. 4 стр. 66

Каждый период Периодической системы Д. И. Менделеева заканчивается инертным, или благородным, газом.

Самым распространённым из инертных (благородных) газов в атмосфере Земли является аргон, который удалось выделить в чистом виде раньше других аналогов. В чём причина инертности гелия, неона, аргона, криптона, ксенона и радона? В том, что у атомов инертных газов на внешних, самых удалённых от ядра уровнях находится восемь электронов (у гелия - два). Восемь электронов на внешнем уровне - предельное число для каждого элемента Периодической системы Д. И. Менделеева, кроме водорода и гелия. Это своеобразный идеал прочности энергетического уровня, к которому стремятся атомы всех остальных элементов Периодической системы Д. И. Менделеева.

Добиваться такого положения электронов атомы могут двумя путями: отдавая электроны с внешнего уровня (в этом случае внешний незавершённый уровень исчезает, а предпоследний, который был завершён в предыдущем периоде, становится внешним) или принимая электроны, которых не хватает до заветной восьмёрки. Атомы, имеющие на внешнем уровне меньшее число электронов, отдают их атомам, у которых на внешнем уровне больше электронов. Легко отдать один электрон, когда он единственный на внешнем уровне, атомам элементов главной подгруппы I группы (IA группы). Труднее отдавать два электрона, например, атомам элементов главной подгруппы II группы (IIA группы). Ещё труднее отдавать свои три внешних электрона атомам элементов III группы (IIIA группы).

Тенденцию к отдаче электронов с внешнего уровня имеют атомы элементов-металлов . И чем легче атомы элемента-металла отдают свои внешние электроны, тем в большей степени выражены у него металлические свойства. Понятно поэтому, что наиболее типичными металлами в Периодической системе Д. И. Менделеева являются элементы главной подгруппы I группы (IA группы). И наоборот, тенденцию к принятию недостающих до завершения внешнего энергетического уровня имеют атомы элементов-неметаллов. Из сказанного можно сделать следующий вывод. В пределах периода с увеличением заряда атомного ядра, а соответственно и с увеличением числа внешних электронов металлические свойства химических элементов ослабевают. Неметаллические свойства элементов, характеризующиеся лёгкостью принятия электронов на внешний уровень, при этом усиливаются.

Наиболее типичными неметаллами являются элементы главной подгруппы VII группы (VIIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. На внешнем уровне атомов этих элементов находятся семь электронов. До восьми электронов на внешнем уровне, т. е. до устойчивого состояния атомов, им не хватает по одному электрону. Они легко их присоединяют, проявляя неметаллические свойства.

А как ведут себя атомы элементов главной подгруппы IV группы (IVA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева? Ведь у них на внешнем уровне четыре электрона, и им, казалось бы, всё равно, отдать или принять четыре электрона. Выяснилось, что на способность атомов отдавать или принимать электроны оказывает влияние не только число электронов на внешнем уровне, но и радиус атома. В пределах периода число энергетических уровней у атомов элементов не изменяется, оно одинаково, а вот радиус уменьшается, так как увеличивается положительный заряд ядра (число протонов в нём). Вследствие этого притяжение электронов к ядру усиливается, и радиус атома уменьшается, атом как бы сжимается. Поэтому становится всё труднее отдать внешние электроны и, наоборот, всё легче принять недостающие до восьми электроны.

В пределах одной и той же подгруппы радиус атома увеличивается с увеличением заряда атомного ядра, так как при постоянном числе электронов на внешнем уровне (он равен номеру группы) увеличивается число энергетических уровней (оно равно номеру периода). Поэтому атому становится всё легче отдать внешние электроны.

В Периодической системе Д. И. Менделеева с увеличением порядкового номера свойства атомов химических элементов изменяются следующим образом.

Каков же результат принятия или отдачи электронов атомами химических элементов?

Представим себе, что «встречаются» два атома: атом металла IA группы и атом неметалла VIIA группы. У атома металла на внешнем энергетическом уровне находится единственный электрон, а атому неметалла как раз не хватает именно одного электрона, чтобы его внешний уровень оказался завершённым.

Атом металла легко отдаст свой наиболее удалённый от ядра и слабо связанный с ним электрон атому неметалла, который предоставит ему свободное место на своём внешнем энергетическом уровне.

Тогда атом металла, лишённый одного отрицательного заряда, приобретёт положительный заряд, а атом неметалла благодаря полученному электрону превратится в отрицательно заряженную частицу - ион.

Оба атома осуществят свою «заветную мечту» - получат столь желанную восьмёрку электронов на внешнем энергетическом уровне. Но что произойдёт дальше? Разноимённо заряженные ионы в полном соответствии с законом притяжения противоположных зарядов тут же соединятся, т. е. между ними возникнет химическая связь.

Рассмотрим образование этой химической связи на примере хорошо знакомого всем соединения хлорида натрия (поваренной соли):

Процесс превращения атомов в ионы изображён на схеме и рисунке:

Например, ионная связь образуется и при взаимодействии атомов кальция и кислорода:

Такое превращение атомов в ионы происходит всегда при взаимодействии атомов типичных металлов и типичных неметаллов.

В заключение рассмотрим алгоритм (последовательность) рассуждений при записи схемы образования ионной связи, например между атомами кальция и хлора.

1. Кальций - это элемент главной подгруппы II группы (НА группы) Периодической системы Д. И. Менделеева, металл. Его атому легче отдать два внешних электрона, чем принять недостающие шесть:

2. Хлор - это элемент главной подгруппы VII группы (VIIA группы) таблицы Д. И. Менделеева, неметалл. Его атому легче принять один электрон, которого ему не хватает до завершения внешнего энергетического уровня, чем отдать семь электронов с внешнего уровня:

3. Сначала найдём наименьшее общее кратное между зарядами образовавшихся ионов, оно равно 2 (2×1). Затем определим, сколько атомов кальция нужно взять, чтобы они отдали два электрона (т. е. надо взять 1 атом Са), и сколько атомов хлора надо взять, чтобы они могли принять два электрона (т. е. нужно взять 2 атома Сl).

4. Схематично образование ионной связи между атомами кальция и хлора можно записать так:

Для выражения состава ионных соединений пользуются формульными единицами - аналогами молекулярных формул.

Цифры, показывающие число атомов, молекул или формульных единиц, называют коэффициентами, а цифры, показывающие число атомов в молекуле или ионов в формульной единице, называют индексами.

В первой части параграфа мы сделали вывод о характере и причинах изменения свойств элементов. Во второй части параграфа приведём ключевые слова.

Ключевые слова и словосочетания

1. Атомы металлов и неметаллов.
2. Ионы положительные и отрицательные.
3. Ионная химическая связь.
4. Коэффициенты и индексы.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

1. Сравните строение и свойства атомов: а) углерода и кремния; б) кремния и фосфора.
2. Рассмотрите схемы образования ионной связи между атомами химических элементов: а) калия и кислорода; б) лития и хлора; в) магния и фтора.
3. Назовите самый типичный металл и самый типичный неметалл Периодической системы Д. И. Менделеева.
4. Пользуясь дополнительными источниками информации, объясните, почему инертные газы стали называть благородными.

Урок химии в 8 классе. «_____»___________________ 20_____ г.

Изменение числа электронов на внешнем энергетическом уровне атомов химических элементов.

Цель. Рассмотреть изменения свойств атомов химических элементов в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Образовательные. Объяснить закономерности изменения свойств элементов в пределах малых периодов и главных подгрупп; определить причины изменения металлических и неметаллических свойств в периодах и группах.

Развивающие. Развивать умения сравнивать и находить закономерности изменения свойств в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Воспитательные. Воспитывать культуру учебного труда на уроках.

Ход урока.

Орг. момент.

Повторение изученного материала.

Самостоятельная работа.

1 вариант.

2 вариант.

1-5. Укажите число нейтронов в ядре атома.

11-15. Указанная электронная формула атома отвечает элементу.

Изучение новой темы.

Задание. Распределите электроны по энергетическим уровням у следующих элементов: Mg, S, Ar.

Завершенные электронные слои обладают повышенной устойчивостью и стабильностью. Устойчивостью обладают атомы, у которых не внешнем энергетическом уровне находится 8 электронов – инертные газы.

Атом всегда будет устойчив, если у него на внешнем энергетическом уровне будет 8ē.

Каким образом атомы этих элементов могут достичь 8-электронного внешнего уровня?

2 пути завершения:

Отдать электроны

Принять электроны.

Металлы – это элементы, которые отдают электроны, на внешнем энергетическом уровне у них 1-3 ē.

Неметаллы – это элементы, которые принимают электроны, на внешнем энергетическом уровне у них находится 4-7ē.

Изменение свойств в ПСХЭ.

В пределах одного периода с ростом порядкового номера элемента металлические свойства ослабевают, а неметаллические свойства усиливаются.

Растет число электронов на внешнем энергетическом уровне.

Радиус атома уменьшается

Число энергетических уровней постоянно.

В главных подгруппах неметаллические свойства уменьшаются, а металлические усиливаются .

Число электронов на внешнем энергетическом уровне постоянно;

Число энергетических уровней увеличивается;

Радиус атома увеличивается.

Таким образом, франций – самый сильный металл, фтор – самый сильный неметалл.

Закрепление.

Упражнения.

Расположите данные химические элементы в порядке увеличения металлических свойств:

А) Al, Na, Cl, Si, P

Б) Mg, Ba, Ca, Be

В) N, Sb, Bi, As

Г) Cs, Li, K, Na, Rb

Расположите данные химические элементы в порядке увеличения неметаллических свойств:

Б) C, Sn, Ge, Si

В) Li, O, N, B, C

Г) Br, F, I, Cl

Подчеркните символы химических металлов:

А) Cl, Al, S, Na, P, Mg, Ar, Si

Б) Sn, Si, Pb, Ge, C

Расположите в порядке уменьшения металлических свойств.

Подчеркните символы химических элементов неметаллов:

А) Li, F, N, Be, O, B, C

Б) Bi, As, N, Sb, P

Расположите в порядке уменьшения неметаллических свойств.

Домашнее задание. Стр. 61- 63. Упр. 4 стр. 66

1 вариант.

1-5. Укажите число нейтронов в ядре атома.

6-10. Укажите число энергетических уровней в атомах следующих элементов.

11-15. Указанная электронная формула атома отвечает элементу.

2 вариант.

1-5. Укажите число нейтронов в ядре атома.

6-10. Укажите число электронов на внешнем энергетическом уровне.

11-15. Указанная электронная формула атома отвечает элементу.