1 atomun yapısını çalışın. Atomun yapısının temelleri. Kompleks hakkında. Keşif ve yapı tarihi

laboratuvar çalışmaları

atölyeler

bağımsız sınıf çalışması

bağımsız ödev (standart hesaplama)

kontrol (savunma, konuşma, test, sınav)

Ders kitapları ve çalışma kılavuzları

N.V. Korovin. Genel Kimya

Genel kimya dersi. Teori ve problemler (N.V. Korovin, B.I. Adamson editörlüğünde)

N.V. Korovin ve diğerleri Kimyada laboratuvar çalışmaları

Takvim planı

elektrolitler,

kimyasal eşdeğer

hidroliz, PR

Elektrik formu-

13(2 )

GE, elektroliz,

27(13,16)

14(2 )

aşınma

kuantum sayısı

17(2 )

18(2 )

Kimyasal bağ

kompleksler

Termodinamik

Kinetik.

6(2,3 )

Denge

Kimyaya Giriş

Enerji Enstitüsündeki kimya, temel bir genel teorik disiplindir.

Kimya, maddelerin bileşimini, yapısını, özelliklerini ve dönüşümlerini ve bu dönüşümlere eşlik eden fenomenleri inceleyen bir doğa bilimidir.

	M.V. Lomonosov						D.I. Mendeleyev
	"Kimyasal
							"Kimyanın Temelleri" 1871
	düşünür		özellikleri
							d.) – “Kimya –
	değişiklikler
							elementler doktrini ve
	açıklar
							onların bağlantıları."
				kimyasal

dönüşümler yaşanıyor."

"Kimyanın Altın Çağı" (XIX sonu - XX yüzyılın başı)

D.I. Mendeleev'in periyodik yasası (1896)

E. Frankland (1853) tarafından tanıtılan değerlik kavramı

Organik bileşiklerin yapısı teorisi A.M.Butlerov (1861-1863)

Karmaşık bileşiklerin teorisi A. Werner

M. Gultberg ve L. Waage tarafından kitlesel eylem yasası

Esas olarak G.I. Hess tarafından geliştirilen termokimya

S. Arrhenius tarafından elektrolitik ayrışma teorisi

A. Le Chatelier tarafından hareketli denge ilkesi

J.W. Gibbs faz kuralı

Atomun karmaşık yapısı teorisi Bohr-Sommerfeld (1913-1916)

Kimyanın gelişiminin modern aşamasının önemi

Kimya yasalarını ve uygulamalarını anlamak, yeni süreçler, makineler, tesisler ve cihazlar oluşturmanıza olanak tanır.

Elektrik, yakıt, metal, çeşitli malzemeler, yiyecek vb. kimyasal reaksiyonlarla doğrudan ilişkilidir. Örneğin, elektrik ve mekanik enerji şu anda esas olarak doğal yakıtın kimyasal enerjisinin dönüştürülmesiyle elde edilmektedir (yanma reaksiyonları, su ve safsızlıklarının metallerle etkileşimi vb.). Bu süreçleri anlamadan, enerji santrallerinin ve içten yanmalı motorların verimli çalışmasını sağlamak imkansızdır.

Kimya bilgisi aşağıdakiler için gereklidir:

- bilimsel bakış açısının oluşumu,

- figüratif düşüncenin gelişimi için,

- geleceğin uzmanlarının yaratıcı gelişimi.

Kimyanın gelişimindeki modern aşama, maddelerin ve madde sistemlerinin kimyasal parametrelerinin yorumlanması ve hesaplanması için kuantum (dalga) mekaniğinin yaygın kullanımı ile karakterize edilir ve atom yapısının kuantum mekanik modeline dayanır.

Bir atom, bir kimyasal elementin özelliklerinin taşıyıcısı olan karmaşık bir elektromanyetik mikrosistemdir.

ATOM YAPISI

İzotoplar, aynı kimyasalın atom çeşitleridir.

atom numarası aynı fakat atom numarası farklı olan elementler

Bay (Cl) \u003d 35 * 0.7543 + 37 * 0.2457 \u003d 35.491

Kuantum mekaniğinin temelleri

Kuantum mekaniği- hareketli mikro nesnelerin davranışı (elektronlar dahil)

hem parçacıkların özelliklerinin hem de dalgaların özelliklerinin eşzamanlı tezahürü, ikili (parçacık-dalga) bir doğadır.

Enerji kuantizasyonu: Max Planck (1900, Almanya) -

maddeler ayrı kısımlarda (kuanta) enerji yayar ve emer. Bir kuantumun enerjisi, radyasyon frekansı (salınımlar) ν ile orantılıdır:

h, Planck sabitidir (6.626 10-34 J s); ν=с/λ , с – ışık hızı, λ – dalga boyu

Albert Einstein'ın (1905): herhangi bir radyasyon bir enerji kuantası (foton) akışıdır E = m v 2

Louis de Broglie (1924, Fransa): elektron da karakterize edilircisimsel dalgadualite - radyasyon bir dalga gibi yayılır ve küçük parçacıklardan (fotonlar) oluşur

		parçacık - m,		mv , E=mv 2
	Dalga - ,			E 2 \u003d h \u003d hv /
	Kütle ve hız ile bağlantılı dalga boyu:
		E1 = E2;		s/dk
	belirsizlik			Werner Heisenberg (1927,
Almanya)		İş	belirsizlikler		hükümler
(koordinatlar)		parçacıklar x ve	momentum (mv) değil		belki

h/2'den az

x (mv) h/2 (- hata, belirsizlik) Yani bir parçacığın konumu ve momentumu prensipte hiçbir zaman mutlak doğrulukla belirlenemez.

Elektron Bulutu Atomik Yörünge (AO)

O. bir parçacığın (elektronun) tam konumu, onu belirli bir hacimde (nükleerin yakınında) bulmanın istatistiksel olasılığı kavramı ile değiştirilir.

e- hareketi bir dalga karakterine sahiptir ve açıklanmıştır

2 dv, nükleer uzaya yakın belirli bir hacimde e- bulma olasılık yoğunluğudur. Bu boşluk denir atomik yörünge (AO).

1926'da Schrödinger, bir atomdaki e'nin durumunu matematiksel olarak tanımlayan bir denklem önerdi. Çözmek

dalga fonksiyonunu bulunuz. Basit bir durumda, 3 koordinata bağlıdır

Bir elektron negatif bir yük taşır, yörüngesi belirli bir yük dağılımını temsil eder ve buna denir. elektron bulutu

KUANTUM SAYILARI

Schrödinger denklemine göre bir atomdaki bir elektronun konumunu karakterize etmek için tanıtıldı

1. Ana kuantum sayısı(n)

Bir elektronun enerjisini belirler - enerji seviyesi

elektron bulutunun (yörüngeler) boyutunu gösterir

1'den 1'e kadar değerler alır

n (enerji seviyesi numarası): 1 2 3 4 vb.

2. yörünge kuantum sayısı(l) :

belirler - elektronun yörünge açısal momentumu

yörüngenin şeklini gösterir

0'dan (n -1)'e kadar değerler alır

Grafiksel olarak, AO, Orbital kuantum sayısı ile temsil edilir: 0 1 2 3 4

Enerji alt seviyesi: s p d f g

E artar

l=0	s-alt düzey s-AO
	p-alt düzey p-AO

Her n, belirli sayıda l değerine karşılık gelir, yani. her enerji seviyesi alt seviyelere bölünür. Alt seviyelerin sayısı, seviye sayısına eşittir.

1. enerji seviyesi → 1 alt seviye → 1s 2. enerji seviyesi → 2 alt seviye → 2s2p 3. enerji seviyesi → 3 alt seviye → 3s 3p 3d

4. enerji seviyesi → 4 alt seviye → 4s 4p 4d 4f vb.

3. Manyetik kuantum sayısı(ml)

tanımlar - keyfi olarak seçilen bir eksende elektronun yörünge açısal momentumunun izdüşümü değeri

gösteriler - AO'nun uzamsal yönelimi

–l'den +l'ye kadar değerler alır

Herhangi bir l değeri, manyetik kuantum sayısının (2l+1) değerlerine karşılık gelir, yani. (2l +1) belirli bir türdeki elektron bulutunun uzayda olası konumları.

s - durum - bir yörünge (2 0+1=1) - m l = 0, çünkü l = 0

p - durum - üç yörünge (2 1+1=3)

m l : +1 0 -1, çünkü l=1

ml =+1

m l = 0

m l = -1

Aynı alt seviyeye ait tüm yörüngeler aynı enerjiye sahiptir ve dejenere olarak adlandırılır.

Sonuç: AO, belirli bir n, l, m l kümesi ile karakterize edilir, yani. uzayda belirli boyutlar, şekil ve yönelim.

4. Spin kuantum sayısı (m s )

"döndür" - "iğ"

belirler - kendi ekseni etrafındaki dönüşü ile ilişkili bir elektronun içsel mekanik momenti

- (-1/2 h/2) veya (+1/2 h/2) değerlerini alır

n=3

l = 1

m l = -1, 0, +1

m s = + 1/2

İlkeler ve kurallar

Atomların elektronik konfigürasyonları

(elektronik konfigürasyon formülleri şeklinde)

Enerji seviyesi numarasının numaralarını belirtin

Harfler enerji alt seviyesini (s, p, d, f) gösterir;

Alt düzey üssü sayı anlamına gelir

belirli bir alt düzeyde elektronlar

19 Bin 1s2 2s2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

asgari

Bir atomdaki elektronlar, en kararlı durumuna karşılık gelen en düşük enerji durumunu işgal eder.

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

E'yi artır

Kleçkovski

Elektronlar, ana ve yörünge kuantum sayılarının (n + l) toplamında bir artışla karakterize edilen orbitallere sıralı olarak yerleştirilir; bu toplamın aynı değerleri için, n ana kuantum sayısının daha düşük değerine sahip yörünge daha önce doldurulur

1s<2 s < 2 p = 3 s < 3 p = 4 s < 3 d = 4 p и т. д

elektronlar

Bir atom kavramı, maddenin parçacıklarını belirtmek için antik dünyada ortaya çıkmıştır. Yunanca'da atom "bölünemez" anlamına gelir.

İrlandalı fizikçi Stoney, deneylere dayanarak, elektriğin tüm kimyasal elementlerin atomlarında bulunan en küçük parçacıklar tarafından taşındığı sonucuna vardı. 1891'de Stoney, bu parçacıklara Yunanca'da "kehribar" anlamına gelen elektronlar demeyi önerdi. Elektronun adını almasından birkaç yıl sonra İngiliz fizikçi Joseph Thomson ve Fransız fizikçi Jean Perrin elektronların negatif bir yük taşıdığını kanıtladılar. Bu, kimyada birim (-1) olarak alınan en küçük negatif yüktür. Thomson elektronun hızını bile belirlemeyi başardı (bir elektronun yörüngedeki hızı yörünge numarası n ile ters orantılıdır. Yörüngelerin yarıçapları yörünge numarasının karesi ile orantılı olarak büyür. Hidrojenin ilk yörüngesinde atom (n=1; Z=1), hız ≈ 2,2 106 m/s, yani ışık hızından yaklaşık yüz kat daha az c=3 108 m/s) ve bir elektronun kütlesi ( bir hidrojen atomunun kütlesinden neredeyse 2000 kat daha azdır).

Atomdaki elektronların durumu

Bir atomdaki elektronun durumu belirli bir elektronun enerjisi ve içinde bulunduğu alan hakkında bir dizi bilgi. Bir atomdaki bir elektronun bir hareket yörüngesi yoktur, yani sadece bundan söz edilebilir. çekirdeğin etrafındaki boşlukta bulma olasılığı.

Çekirdeği çevreleyen bu boşluğun herhangi bir yerinde bulunabilir ve çeşitli konumlarının toplamı, belirli bir negatif yük yoğunluğuna sahip bir elektron bulutu olarak kabul edilir. Figüratif olarak, bu şu şekilde hayal edilebilir: Bir atomdaki bir elektronun konumunu bir fotoğrafta olduğu gibi saniyenin yüzde biri veya milyonda biri cinsinden fotoğraflamak mümkün olsaydı, bu tür fotoğraflardaki elektron noktalar olarak temsil edilirdi. Bu tür sayısız fotoğrafın üst üste bindirilmesi, bu noktaların çoğunun bulunacağı en yüksek yoğunluğa sahip bir elektron bulutu resmiyle sonuçlanacaktır.

Elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu atom çekirdeğinin etrafındaki boşluğa yörünge denir. Yaklaşık içerir %90 e-bulut ve bu, elektronun zamanın yaklaşık %90'ının uzayın bu bölümünde olduğu anlamına gelir. Şekliyle ayırt edilir Şu anda bilinen 4 yörünge türü, Latince ile gösterilen s, p, d ve f harfleri. Şekilde bazı elektronik yörünge biçimlerinin grafik bir temsili gösterilmektedir.

Bir elektronun belirli bir yörüngedeki hareketinin en önemli özelliği, çekirdekle olan bağlantısının enerjisi. Benzer enerji değerlerine sahip elektronlar, tek bir elektron katmanı veya enerji seviyesi oluşturur. Enerji seviyeleri çekirdekten başlayarak numaralandırılır - 1, 2, 3, 4, 5, 6 ve 7.

Enerji seviyesinin sayısını gösteren bir n tamsayısına ana kuantum sayısı denir. Belirli bir enerji seviyesini işgal eden elektronların enerjisini karakterize eder. Çekirdeğe en yakın olan birinci enerji seviyesinin elektronları en düşük enerjiye sahiptir.İlk seviyenin elektronları ile karşılaştırıldığında, sonraki seviyelerin elektronları büyük miktarda enerji ile karakterize edilecektir. Sonuç olarak, dış seviyenin elektronları, atomun çekirdeğine en az kuvvetle bağlı olanlardır.

Enerji seviyesindeki en büyük elektron sayısı aşağıdaki formülle belirlenir:

N = 2n2,

burada N maksimum elektron sayısıdır; n, seviye numarası veya ana kuantum numarasıdır. Sonuç olarak, çekirdeğe en yakın birinci enerji seviyesi ikiden fazla elektron içeremez; ikinci - en fazla 8; üçüncü - en fazla 18; dördüncü - 32'den fazla değil.

İkinci enerji seviyesinden (n = 2) başlayarak, seviyelerin her biri, çekirdeğe bağlanma enerjisinde birbirinden biraz farklı olan alt seviyelere (alt katmanlar) bölünür. Alt seviyelerin sayısı, ana kuantum sayısının değerine eşittir: birinci enerji seviyesinin bir alt seviyesi vardır; ikinci - iki; üçüncü - üç; dördüncü - dört alt seviye. Alt seviyeler, sırayla, yörüngeler tarafından oluşturulur. Her değern, n'ye eşit orbital sayısına karşılık gelir.

Latin harfleriyle alt seviyelerin yanı sıra oluşturdukları yörüngelerin şeklini belirtmek gelenekseldir: s, p, d, f.

Protonlar ve nötronlar

Herhangi bir kimyasal elementin atomu, küçük bir güneş sistemi ile karşılaştırılabilir. Bu nedenle, E. Rutherford tarafından önerilen böyle bir atom modeline denir. gezegensel.

Atomun tüm kütlesinin yoğunlaştığı atom çekirdeği iki tip parçacıktan oluşur - protonlar ve nötronlar.

Protonların yükü elektronların yüküne eşit, ancak (+1) işaretinin tersidir ve bir hidrojen atomunun kütlesine eşit bir kütleye sahiptir (kimyada bir birim olarak kabul edilir). Nötronlar yük taşımazlar, nötrdürler ve bir protonunkine eşit kütleye sahiptirler.

Protonlar ve nötronlar topluca nükleonlar olarak adlandırılır (Latin çekirdeğinden - çekirdekten). Bir atomdaki proton ve nötron sayılarının toplamına kütle numarası denir. Örneğin, bir alüminyum atomunun kütle numarası:

13 + 14 = 27

proton sayısı 13, nötron sayısı 14, kütle numarası 27

İhmal edilebilir olan elektronun kütlesi ihmal edilebileceğinden, atomun tüm kütlesinin çekirdekte toplandığı açıktır. Elektronlar e - temsil eder.

çünkü atom elektriksel olarak nötr, bir atomdaki proton ve elektron sayısının aynı olduğu da açıktır. Periyodik sistemde kendisine atanan kimyasal elementin seri numarasına eşittir. Bir atomun kütlesi, proton ve nötron kütlesinden oluşur. (Z) elementinin seri numarasını, yani proton sayısını ve kütle numarasını (A), proton ve nötron sayılarının toplamına eşit olarak bilerek, formülü kullanarak nötron sayısını (N) bulabilirsiniz. :

N=A-Z

Örneğin, bir demir atomundaki nötron sayısı:

56 — 26 = 30

izotoplar

Aynı elementin çekirdek yükleri aynı, kütle numaraları farklı olan atom çeşitlerine denir. izotoplar. Doğada bulunan kimyasal elementler, izotopların bir karışımıdır. Böylece, karbonun kütlesi 12, 13, 14 olan üç izotopu vardır; oksijen - kütlesi 16, 17, 18 vb. olan üç izotop. Genellikle Periyodik sistemde verilir, bir kimyasal elementin nispi atom kütlesi, belirli bir elementin doğal bir izotop karışımının atomik kütlelerinin ortalama değeridir, doğadaki göreceli içeriğini dikkate alarak. Çoğu kimyasal elementin izotoplarının kimyasal özellikleri tamamen aynıdır. Bununla birlikte, hidrojen izotopları, göreli atomik kütlelerindeki çarpıcı kat artışı nedeniyle özelliklerde büyük farklılıklar gösterir; onlara bireysel isimler ve kimyasal semboller bile verildi.

İlk dönemin unsurları

Hidrojen atomunun elektronik yapısının şeması:

Atomların elektronik yapısının şemaları, elektronların elektronik katmanlar (enerji seviyeleri) üzerindeki dağılımını gösterir.

Hidrojen atomunun grafik elektronik formülü (elektronların enerji seviyeleri ve alt seviyeleri üzerindeki dağılımını gösterir):

Atomların grafik elektronik formülleri, elektronların sadece seviye ve alt seviyelerde değil, aynı zamanda yörüngelerde de dağılımını gösterir.

Bir helyum atomunda ilk elektron katmanı tamamlanmıştır - 2 elektronu vardır. Hidrojen ve helyum s-elementleridir; bu atomlar için s-orbitali elektronlarla doludur.

İkinci periyodun tüm unsurları ilk elektron katmanı doldurulur, ve elektronlar ikinci elektron katmanının s- ve p-orbitallerini en az enerji ilkesine (önce s, sonra p) ve Pauli ve Hund kurallarına göre doldurur.

Neon atomunda ikinci elektron katmanı tamamlandı - 8 elektronu var.

Üçüncü periyodun element atomları için, birinci ve ikinci elektron katmanları tamamlanır, böylece elektronların 3s-, 3p- ve 3d-alt seviyeleri işgal edebileceği üçüncü elektron tabakası doldurulur.

Magnezyum atomunda bir 3s elektron yörüngesi tamamlanır. Na ve Mg s elementleridir.

Alüminyum ve sonraki elementler için 3p alt seviyesi elektronlarla doldurulur.

Üçüncü periyodun elemanları doldurulmamış 3 boyutlu yörüngelere sahiptir.

Al'den Ar'a kadar olan tüm elementler p elementleridir. s- ve p-elementleri Periyodik sistemdeki ana alt grupları oluşturur.

Dördüncü - yedinci periyotların unsurları

Potasyum ve kalsiyum atomlarında dördüncü bir elektron tabakası belirir, 3d alt seviyesinden daha az enerjiye sahip olduğu için 4s alt seviyesi doldurulur.

K, Ca - s elementleri ana alt gruplara dahildir. Sc'den Zn'ye kadar olan atomlar için 3d alt seviye elektronlarla doldurulur. Bunlar 3 boyutlu öğelerdir. İkincil alt gruplara dahildirler, ön-dış elektron katmanına sahiptirler, geçiş elementleri olarak adlandırılırlar.

Krom ve bakır atomlarının elektron kabuklarının yapısına dikkat edin. Onlarda, 4s'den 3d alt seviyesine bir elektronun "arızası" meydana gelir, bu, sonuçta ortaya çıkan 3d 5 ve 3d 10 elektronik konfigürasyonlarının daha yüksek enerji kararlılığı ile açıklanır:

Çinko atomunda üçüncü elektron katmanı tamamlanır - tüm 3s, 3p ve 3d alt seviyeleri doldurulur, toplamda 18 elektron vardır. Çinkoyu takip eden elementlerde dördüncü elektron tabakası, 4p alt seviyesi dolmaya devam eder.

Ga'dan Kr'ye kadar olan elementler p elementleridir.

Kripton atomunun dış tabakası (dördüncü) tamdır ve 8 elektrona sahiptir. Ancak dördüncü elektron katmanında sadece 32 elektron olabilir; kripton atomunun 4d- ve 4f-alt seviyeleri hala doldurulmamış durumda.Beşinci periyodun elementleri alt seviyeleri şu sırayla dolduruyor: 5s - 4d - 5p. Ve ayrıca " ile ilgili istisnalar da var. arıza» elektronlar, y 41 Nb, 42 Mo, 44 ​​Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.

Altıncı ve yedinci periyotlarda, f-elemanları, yani üçüncü dış elektronik katmanın sırasıyla 4f- ve 5f-alt seviyelerinin doldurulduğu elemanlar ortaya çıkar.

4f elementlerine lantanitler denir.

5f elementlerine aktinitler denir.

Altıncı periyodun elementlerinin atomlarındaki elektronik alt seviyelerin doldurulma sırası: 55 Cs ve 56 Ba - 6s elementi; 57 La … 6s 2 5d x - 5d eleman; 58 Ce - 71 Lu - 4f elemanları; 72 Hf - 80 Hg - 5d elementler; 81 T1 - 86 Rn - 6d elemanları. Ancak burada bile, elektronik yörüngelerin doldurulma sırasının “ihlal edildiği”, örneğin yarı ve tamamen doldurulmuş f-alt seviyelerinin daha büyük enerji kararlılığı ile ilişkili olan unsurlar vardır, yani, nf 7 ve nf 14. Atomun hangi alt seviyesinin en son elektronlarla dolu olduğuna bağlı olarak, tüm elementler dört elektronik aileye veya bloğa ayrılır:

• s-elemanları. Atomun dış seviyesinin s-alt seviyesi elektronlarla doludur; s-elementleri arasında hidrojen, helyum ve grup I ve II'nin ana alt gruplarının elementleri bulunur.

• p-elemanları. Atomun dış seviyesinin p-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; p-elemanları, III-VIII gruplarının ana alt gruplarının elemanlarını içerir.

• d-elemanları. Atomun dışsal öncesi seviyesinin d-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; d-elemanları, I-VIII gruplarının ikincil alt gruplarının elemanlarını, yani, s- ve p-elemanları arasında yer alan onyıllar arası büyük periyotların elemanlarını içerir. Bunlara geçiş elementleri de denir.

• f-elemanları. Atomun üçüncü dış seviyesinin f-alt seviyesi elektronlarla doldurulur; bunlara lantanitler ve antinoidler dahildir.

1925'te İsviçreli fizikçi W. Pauli, bir yörüngedeki bir atomda, zıt (antiparalel) dönüşlere sahip (İngilizce'den çevrilmiş - “iğ” den) ikiden fazla elektron olamayacağını, yani. şartlı olarak hayal edilebilecek özelliklere sahip. bir elektronun hayali ekseni etrafında dönüşü: saat yönünde veya saat yönünün tersine.

Bu ilke denir Pauli prensibi. Yörüngede bir elektron varsa, o zaman eşlenmemiş denir, eğer iki varsa, o zaman bunlar eşleştirilmiş elektronlardır, yani zıt dönüşlü elektronlardır. Şekil, enerji seviyelerinin alt seviyelere bölünmesini ve bunların doldurulma sırasını göstermektedir.

Çoğu zaman, atomların elektron kabuklarının yapısı, enerji veya kuantum hücreleri kullanılarak tasvir edilir - sözde grafik elektronik formülleri yazarlar. Bu kayıt için aşağıdaki gösterim kullanılır: her kuantum hücresi, bir yörüngeye karşılık gelen bir hücre ile gösterilir; her elektron, dönüş yönüne karşılık gelen bir okla gösterilir. Grafiksel bir elektronik formül yazarken iki kural hatırlanmalıdır: Pauli ilkesi ve F. Hund kuralı, elektronların ilk önce serbest hücreleri işgal ettiği ve aynı anda aynı spin değerine sahip olduğu ve ancak o zaman eşleştiği, ancak Pauli ilkesine göre spinlerin zaten zıt yönlü olacağı.

Hund kuralı ve Pauli ilkesi

Hund kuralı- belirli bir alt katmanın yörüngelerini doldurma sırasını belirleyen ve aşağıdaki gibi formüle edilen kuantum kimyasının kuralı: bu alt katmanın spin kuantum elektron sayısının toplam değeri maksimum olmalıdır. Friedrich Hund tarafından 1925 yılında formüle edilmiştir.

Bu, alt katmanın yörüngelerinin her birinde, önce bir elektronun doldurulduğu ve ancak doldurulmamış yörüngelerin tükenmesinden sonra bu yörüngeye ikinci bir elektronun eklendiği anlamına gelir. Bu durumda, bir yörüngede zıt işaretin yarı tamsayı dönüşlerine sahip iki elektron vardır, bunlar çiftleşir (iki elektronlu bir bulut oluşturur) ve sonuç olarak yörüngenin toplam dönüşü sıfıra eşit olur.

Diğer ifadeler: Aşağıda, iki koşulun sağlandığı atom terimi yer alır.

1. Çokluk maksimum
2. Çokluklar çakıştığında, toplam yörünge momentumu L maksimum olur.

Bu kuralı, p-alt seviyesinin yörüngelerini doldurma örneğini kullanarak analiz edelim. p- ikinci periyodun elemanları (yani, bordan neon'a (aşağıdaki şemada yatay çizgiler yörüngeleri, dikey oklar elektronları ve okun yönü dönüşün yönünü gösterir).

Klechkovsky'nin kuralı

Klechkovsky'nin kuralı - Atomlardaki toplam elektron sayısı arttıkça (çekirdeklerinin yüklerindeki veya kimyasal elementlerin sıralı sayılarındaki artışla birlikte), atomik orbitaller, yüksek enerjili orbitallerdeki elektronların görünümünün yalnızca aşağıdakilere bağlı olduğu şekilde doldurulur. baş kuantum sayısı n'dir ve l'den gelenler de dahil olmak üzere diğer tüm kuantum sayılarına bağlı değildir. Fiziksel olarak bu, hidrojen benzeri bir atomda (elektronlar arası itmenin yokluğunda) bir elektronun yörünge enerjisinin yalnızca elektron yük yoğunluğunun çekirdekten uzaysal uzaklığı tarafından belirlendiği ve hareketinin özelliklerine bağlı olmadığı anlamına gelir. çekirdek alanında.

Klechkovsky'nin ampirik kuralı ve biraz çelişkili bir gerçek enerji dizisi dizilerinin dizisi, sadece aynı türden iki durumda ondan kaynaklanan atomik orbitaller dizisi: Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt atomları için, Au, bir elektronun s - dış katmanın alt düzeyi ile önceki katmanın d-alt düzeyi arasında bir "arızası" vardır, bu da atomun enerjik olarak daha kararlı bir durumuna yol açar, yani: yörünge 6'yı iki ile doldurduktan sonra elektronlar s

Dünyadaki her şey atomlardan oluşur. Ama nereden geldiler ve kendileri nelerden oluşuyor? Bugün bu basit ve temel soruları yanıtlıyoruz. Nitekim gezegende yaşayan birçok insan, kendilerini oluşturan atomların yapısını anlamadıklarını söylüyorlar.

Doğal olarak sevgili okuyucu, bu yazıda her şeyi en basit ve ilginç düzeyde sunmaya çalıştığımızı, bu nedenle bilimsel terimlerle “yüklemediğimizi” anlıyor. Konuyu daha profesyonel düzeyde incelemek isteyenler için özel literatürü okumanızı tavsiye ederiz. Ancak, bu makaledeki bilgiler çalışmalarınızda iyi bir iş çıkarabilir ve sizi daha bilgili yapabilir.

Bir atom, özelliklerinin taşıyıcısı olan bir kimyasal elementin en küçük parçası olan mikroskobik boyutta ve kütlede bir madde parçacığıdır. Başka bir deyişle, bir maddenin kimyasal reaksiyonlara girebilen en küçük parçacığıdır.

Keşif ve yapı tarihi

Atom kavramı eski Yunanistan'da biliniyordu. Atomizm, tüm maddi nesnelerin bölünmez parçacıklardan oluştuğunu belirten fiziksel bir teoridir. Antik Yunanistan ile birlikte Antik Hindistan'da da atomizm fikri paralel olarak gelişmiştir.

Uzaylıların o zamanın filozoflarına atomlardan söz edip etmedikleri veya atomları kendileri mi düşündükleri bilinmiyor, ancak kimyagerler bu teoriyi çok daha sonra deneysel olarak doğrulayabildiler - sadece on yedinci yüzyılda, Avrupa Engizisyon ve Orta Dünya'nın uçurumundan çıktığında. Yaşlar.

Uzun bir süre, atomun yapısının baskın fikri, onun bölünmez bir parçacık olduğu fikriydi. Atomun hala bölünebildiği gerçeği ancak yirminci yüzyılın başında anlaşıldı. Rutherford, alfa parçacıklarının saptırılmasıyla ilgili ünlü deneyi sayesinde, atomun etrafında elektronların döndüğü bir çekirdekten oluştuğunu öğrendi. Atomun gezegen modeli, elektronların güneş sistemimizin gezegenleri gibi bir yıldızın etrafında döndüğü çekirdeğin etrafında döndüğü kabul edildi.

Atomun yapısı hakkındaki modern fikirler çok ilerledi. Bir atomun çekirdeği, sırayla, atom altı parçacıklardan veya nükleonlardan - protonlar ve nötronlardan oluşur. Atomun büyük kısmını oluşturan nükleonlardır. Aynı zamanda, protonlar ve nötronlar da bölünemez parçacıklar değildir ve temel parçacıklardan - kuarklardan oluşur.

Bir atomun çekirdeği pozitif bir elektrik yüküne sahipken, yörüngedeki elektronlar negatif bir yüke sahiptir. Böylece atom elektriksel olarak nötrdür.

Aşağıda karbon atomunun yapısının temel bir diyagramı bulunmaktadır.

atomların özellikleri

Ağırlık

Atomların kütlesi genellikle atomik kütle birimleriyle ölçülür - a.m.u. Bir atomik kütle birimi, temel durumunda serbest duran bir karbon atomunun 1/12'sinin kütlesidir.

Kimyada, atomların kütlesini ölçmek için kavram kullanılır. "mol". 1 mol, Avogadro sayısına eşit sayıda atom içeren madde miktarıdır.

Boyut

Atomlar son derece küçüktür. Yani en küçük atom Helyum atomudur, yarıçapı 32 pikometredir. En büyük atom, yarıçapı 225 pikometre olan sezyum atomudur. Pico öneki, on üzeri eksi on ikinci anlamına gelir! Yani 32 metreyi bin milyar kere kısaltırsak, bir helyum atomunun yarıçapının büyüklüğünü elde ederiz.

Aynı zamanda, şeylerin ölçeği öyledir ki, aslında atom% 99 boşluktan oluşur. Çekirdek ve elektronlar, hacminin son derece küçük bir bölümünü kaplar. Açıklamak için, bir örneğe bakalım. Pekin'de bir Olimpiyat stadyumu şeklinde bir atom hayal ederseniz (veya belki Pekin'de değil, sadece büyük bir stadyum hayal edin), o zaman bu atomun çekirdeği, alanın ortasında bulunan bir kiraz olacaktır. Elektronların yörüngeleri daha sonra üst sıraların seviyesinde bir yerde olacak ve kiraz 30 milyon ton ağırlığında olacaktı. Etkileyici, değil mi?

Atomlar nereden geldi?

Bildiğiniz gibi artık periyodik tabloda çeşitli atomlar gruplandırılmıştır. İzotopları saymayan 118 (ve tahmin edilen ancak henüz keşfedilmemiş elementlerle - 126) elementi vardır. Ama her zaman böyle değildi.

Evrenin oluşumunun en başında atom yoktu ve hatta dahası, muazzam sıcaklıkların etkisi altında birbirleriyle etkileşime giren yalnızca temel parçacıklar vardı. Bir şairin söyleyeceği gibi, parçacıkların gerçek bir tanrılaştırılmasıydı. Evrenin varlığının ilk üç dakikasında, sıcaklıktaki düşüş ve bir dizi faktörün çakışması nedeniyle, ilk elementler temel parçacıklardan ortaya çıktığında, birincil nükleosentez süreci başladı: hidrojen, helyum, lityum ve döteryum (ağır hidrojen). Bu elementlerden, derinliklerinde termonükleer reaksiyonların meydana geldiği, hidrojen ve helyumun “yandığı” ve daha ağır elementler oluşturduğu ilk yıldızların oluşmasıydı. Yıldız yeterince büyükse, atomların çevreleyen alana fırlatılmasının bir sonucu olarak, "süpernova" adı verilen patlama ile ömrünü sona erdirdi. Ve böylece tüm periyodik tablo ortaya çıktı.

Dolayısıyla, bizi oluşturan tüm atomların bir zamanlar eski yıldızların bir parçası olduğunu söyleyebiliriz.

Atomun çekirdeği neden bozunmaz?

Fizikte, parçacıklar ve oluşturdukları cisimler arasında dört tür temel etkileşim vardır. Bunlar güçlü, zayıf, elektromanyetik ve yerçekimi etkileşimleridir.

Atom çekirdeği ölçeğinde kendini gösteren ve nükleonlar arasındaki çekimden sorumlu olan güçlü etkileşim sayesinde atom böylesine “sert bir somun” haline gelir.

Çok uzun zaman önce, insanlar atom çekirdekleri ayrıldığında çok büyük bir enerjinin açığa çıktığını fark ettiler. Ağır atom çekirdeklerinin fisyonu, nükleer reaktörlerde ve nükleer silahlarda enerji kaynağıdır.

O halde dostlar, atomun yapısını ve temellerini size tanıtmış olarak, size her an yardıma hazır olduğumuzu hatırlatmak isteriz. Nükleer fizikte bir diploma veya en küçük testi tamamlamanız gerekip gerekmediği önemli değil - durumlar farklıdır, ancak herhangi bir durumdan çıkmanın bir yolu vardır. Evrenin ölçeğini bir düşünün, Zaochnik'te bir iş sipariş edin ve unutmayın - endişelenmenize gerek yok.

seçenek 1

Bölüm A.

1. Bir atomun çekirdeği (39 K) oluşur

1) 19 proton ve 20 elektron 2) 20 nötron ve 19 elektron

3) 19 proton ve 20 nötron 4) 19 proton ve 19 nötron

2. Fosfor elementinin atomu elektronik formüle karşılık gelir.

1) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 2 2) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 3 3) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 4 4) 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 5

A 3. Kimyasal elementler atom yarıçaplarını küçültme sırasına göre dizilmiştir.

1) Ba, Cd, Sb 2) In, Pb, Sb 3) Cs, Na, H 4) Br, Se, As

4. Kimyasal elementlerle ilgili aşağıdaki ifadeler doğru mu?

A. Tüm kimyasal elementler-metaller S- ve d-elementlerine aittir.

B. Bileşiklerdeki metal olmayanlar yalnızca negatif oksidasyon durumu sergiler.

5. II. grubun ana alt grubunun metalleri arasında en güçlü indirgeyici ajan,

1) baryum 2) kalsiyum 3) stronsiyum 4) magnezyum

6. Krom atomunun dış enerji katmanındaki enerji katmanlarının sayısı ve elektronların sayısı sırasıyla,

7. Daha yüksek krom hidroksit sergiler

8. Seride soldan sağa gidildikçe elementlerin elektronegatifliği artar.

1) O-S-Se-Te 2) B-Be-Li-Na 3) O-N-P-As 4) Ge-Si-S-Cl

9. Ba(ClO 3) 2'deki klorun oksidasyon durumu

1) +1 2) +3 3) +5 4) +7

10. Arsenik elementinin ait olduğu

Görevin cevapları B1-B2

1. Daha yüksek oksitlerin asidik özelliklerindeki artış şu serilerde gerçekleşir:

1) CaOSiO 2 SO 3 2) CO 2 Al 2 O 3 MgO 3) Li 2 OCO 2 N 2 O 5

4) As 2 O 5 P 2 O 5 N 2 O 5 5) BeOCaOSrO 6) SO 3 P 2 O 5 Al 2 O 3

2 İÇİNDE. Bir maç ayarlayın.

Çekirdek Kompozisyon elektronik formül

A. 7 p + 1, 7 n 0 1 1. 2S 2 2p 3

B. 15 p + 1, 16 n 0 1 2. 2S 2 2p 4

B. 9 p + 1 , 10 n 0 1 3. 3S 2 3p 5

D. 34 p + 1, 45 n 0 1 4. 2S 2 2p 5

1'den. Daha yüksek oksit ve daha yüksek brom hidroksit için formülü yazın. Brom atomunun zemin ve uyarılmış haldeki elektronik konfigürasyonunu yazın, olası değerliklerini belirleyin.

Brom atomunun elektronik formüllerini maksimum ve minimum güçlerde yazın.

"Atomun yapısı" konulu 1 numaralı sınav

seçenek 2

Bölüm A. Bir doğru cevap seçin

1. 90 Sr izotopunun proton, nötron ve elektron sayıları sırasıyla

1. 38, 90, 38 2. 38, 52, 38 3. 90, 52, 38 4. 38, 52,90

2. 1S 2 2S 2 2p 6 3S 2 3p 6 4S 1 elektronik formülü, elementin atomuna karşılık gelir.

1. kükürt 2. brom 3. potasyum 4. manganez

3. Elementler azalan atom yarıçapına göre sıralanmıştır

1) bor, alüminyum, galyum 3) bor, karbon, silikon

2) potasyum, sodyum, lityum 4) kripton, ksenon, radon

4. Bir dizideki öğelerin özelliklerinin değiştirilmesiyle ilgili aşağıdaki yargılar doğru mu?

Be-Mg-Ca-Sr-Ba?

A. Metalik özellikler geliştirildi.

B. Atomların yarıçapı ve değerlik elektronlarının sayısı değişmez.

1) sadece A doğrudur 2) sadece B doğrudur 3) her iki yargı da doğrudur 4) her iki yargı da yanlış

5.Üçüncü periyodun metal olmayanları arasında en güçlü oksitleyici ajan,

1) fosfor 2) silikon 3) kükürt 4) klor

6. Bir manganez atomunun enerji katmanlarının sayısı ve dış enerji katmanındaki elektronların sayısı sırasıyla,

1) 4, 2 2) 4, 1 3) 4, 6 4) 4, 5

7. Daha yüksek manganez hidroksit sergiler

1) asidik özellikler 3) temel özellikler

2) amfoterik özellikler 4) asit-baz özellikleri göstermez

8. Sıra boyunca soldan sağa doğru elementlerin elektronegatifliği azalır

1) O-Se-S-Te 2) Be-Be-Li-H 3) O-N-P-As 4) Ge-Si-S-Cl

9. Ba(NO 2) 2'deki azotun oksidasyon durumu

1) +1 2) +3 3) +5 4) +7

10. Manganez elementinin ait olduğu

1) s-elemanları 2) p-elemanları 3) d-elemanları 4) geçiş elemanları

Görevin cevapları B1-B2 doğru cevapların sayılarına karşılık gelen rakam dizisidir.

1. Daha yüksek hidroksitlerin temel özelliklerindeki artış, onları oluşturan elementlerin dizisinde meydana gelir:

1) MgAl ) As 3) PSCl

4) BBeLi 5) MgCaBa 6)CaKCs

2 İÇİNDE. Bir maç ayarlayın.

Çekirdek Kompozisyon elektronik formül

A. 19 p + 1, 20 n 0 1 1. 4S 1

B. 20 p + 1, 20 n 0 1 2. 4S 2

B. 14 p + 1, 14 n 0 1 3. 5S 1

D. 35 p + 1, 45 n 0 1 4. 4S 2 4p 5

C 1 görevini tamamlarken, çözümünün gidişatını ve elde edilen sonucu ayrıntılı olarak yazın.

1'den. Daha yüksek oksit ve daha yüksek arsenik hidroksitin formülünü yazın. Arsenik atomunun zemin ve uyarılmış haldeki elektronik konfigürasyonunu yazın, olası değerliklerini belirleyin.

Arsenik atomunun elektronik formüllerini maksimum ve minimum güçlerde yazın.

Test No. 1 “Atomun yapısı. Periyodik sistem. Kimyasal formüller »

Zakirova Olisya Telmanovna – kimya öğretmeni.

MBOU"Arskaya ortalama genel eğitim okul № 7 "

Amaç: Bilginin tutarlılığını, gücünü, derinliğini kontrol etmek"Atomun yapısı. Periyodik sistem. Kimyasal formüller ». Öğrenciler tarafından asimilasyon derecesini kontrol etmek, atomun yapısı hakkında bilgi sahibi olmak, elementi PSCE'deki pozisyona göre karakterize etme, bileşiklerin moleküler ağırlığını belirleme becerisi.

Aşama 1. Organizasyon zamanı. 1. Selamlama.

2. İşlerin organizasyonu.

3. Dersin amacının öğrencilere duyurulması

Dersin hedefini belirleme:

Kavramların tekrarı, genelleştirilmesi ve sistemleştirilmesi.PZ ve PSE D.I. Mendeleev

Aşama 2: Kavramların tekrarı, genelleştirilmesi ve sistemleştirilmesi

Seçenek 1.

1. D.I. Mendeleev'in PSCE'sinde bir kimyasal elementin yerini ne belirler?

A) bir atomdaki elektron sayısı; B) dış seviyedeki elektron sayısı; C) atom çekirdeğindeki nötron sayısı;

D) Atom çekirdeğindeki proton sayısı; E) Doğru cevap yoktur.

2. Kimyasal elementlerin özelliklerini ne belirler: A) bağıl atom kütlesinin değeri, B) atom çekirdeğinin yükü, C) dış seviyedeki elektronların sayısı, D) atomdaki elektronların sayısı; E) Doğru cevap yoktur.

3. Herhangi bir kimyasal elementin atomundaki elektronik seviye sayısını nasıl belirleyebilirsiniz?

4. Ana alt grupların elementlerinin atomlarının dış tabakasındaki elektron sayısını nasıl belirleyebilirsiniz?

A) nokta numarasına göre; B) grup numarasına göre; C) satır numarasına göre; D) doğru cevap yok.

5. Bir periyotta bir elementin sıra sayısındaki artışla bir atomun yarıçapı nasıl değişir?

A) artar; B) azalır; C) değişmez; D) değişikliklerde bir kalıp yoktur.

6. Aşağıdaki elementlerden hangisinin yarıçapı en büyük atomdur?

A) berilyum; B) bor; B) karbon; D) azot.

7. Molekül ağırlığını bulunCO2 ; H2 BÖYLE4

Seçenek 2.

1. Çekirdeğin yükünün artmasıyla birlikte kimyasal elementlerin özellikleri nasıl değişir?

A) metalik özellikler geliştirilir; B) metalik özellikler periyodik olarak tekrarlanır;

C) metalik olmayan özellikler geliştirilir; D) doğru cevap yoktur.

2. Hangi element en belirgin metalik özelliklere sahiptir A) silikon; B) alüminyum; C) sodyum; D) magnezyum.

3. Periyodik sistemin ana alt gruplarındaki elementlerin özellikleri artan nükleer yük ile nasıl değişir?

A) metalik özellikler zayıflar; B) metalik özellikler değişmez;

C) metalik olmayan özellikler değişmez; D) doğru cevap yoktur.

4. Hangi element en belirgin metalik olmayan özelliklere sahiptir? A) kükürt; B) oksijen; C) selenyum; D) tellür.

5. Bir kimyasal elementin D.I. Mendeleev'in PSCE'sindeki yerini ne belirler A) atomun kütlesi B) atom çekirdeğinin yükü;

C) dış seviyedeki elektron sayısı; D) atomun elektronik seviye sayısı; E) doğru cevap yoktur.

6. Kimyasal elementin bulunduğu periyodun sayısı ile şunlar belirlenebilir: A) atomdaki elektronların sayısı;

B) dış elektronik seviyedeki elektron sayısı, C) elementin en yüksek değerliliği;

D) bir atomdaki elektronik seviye sayısı; E) doğru cevap yoktur.

7. Molekül ağırlığını bulunCO ; H2 BÖYLE3

Seçenek 3.

1. Bir kimyasal elementin özelliklerini ne belirler A) atomdaki elektron sayısı B) atomdaki elektronik seviye sayısı C) atom çekirdeğindeki nötron sayısı D) doğru cevap yoktur .

2. Atomun bulunduğu grup sayısına göre şunları belirleyebilirsiniz: A) atomdaki elektron sayısı;

B) gruptaki herhangi bir elementin atomundaki dış elektronik seviyedeki elektron sayısı;

C) bu grubun ana alt grubunun elementinin atomundaki dış elektronik seviyedeki elektron sayısı;

D) bir atomdaki elektronik seviye sayısı; E) doğru cevap yoktur.

3. Elementin sıra sayısının artmasıyla bir periyotta atomun yarıçapı nasıl değişir?

A) değişmez; B) artar; C) azalır; D) periyodik olarak tekrar eder.

4. Çekirdeğin yükünün artmasıyla kimyasal elementlerin özellikleri nasıl değişir A) metalik özellikler zayıflar B) metalik özellikler periyodik olarak tekrarlanır C) metalik olmayan özellikler zayıflar;

D) metalik olmayan özellikler periyodik olarak tekrarlanır; E) doğru cevap yoktur.

5. PSCE D.I.'nin ana alt gruplarında elementlerin özellikleri nasıl değişir? Mendeleev, çekirdeğin yükünde bir artışla mı?

A) metalik özellikler geliştirilir; B) metalik olmayan özellikler geliştirilir;

C) özellikler değişmez; D) doğru cevap yoktur.

6. Hangi element en belirgin metalik olmayan özelliklere sahiptir?

A) germanyum; B) arsenik; C) brom; D) selenyum.

7. Molekül ağırlığını bulunH2 Ö ; H3 PO4

Sahne 3: Dersi özetlemek.