Все в мире состоит из атомов. Но откуда они взялись, и из чего состоят сами? Сегодня отвечаем на эти простые и фундаментальные вопросы. Ведь многие люди, живущие на планете, говорят, что не понимают строения атомов, из которых сами и состоят.
Естественно, уважаемый читатель понимает, что в данной статье мы стараемся изложить все на максимально простом и интересном уровне, поэтому не «грузим» научными терминами. Тем, кто хочет изучить вопрос на более профессиональном уровне, советуем читать специализированную литературу. Тем не менее, сведения данной статьи могут сослужить хорошую службу в учебе и просто сделать Вас более эрудированными.
Атом – это частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, которая является носителем его свойств. Иными словами, это мельчайшая частица того или иного вещества, которая может вступать в химические реакции.
История открытия и строение
Понятия атома было известно еще в Древней Греции. Атомизм – физическая теория, которая гласит, что все материальные предметы состоят из неделимых частиц. Наряду с Древней Грецией, идеи атомизма параллельно развивался еще и в Древней Индии.
Не известно, рассказали тогдашним философам об атомах инопланетяне, или они додумались сами, но экспериментально подтвердить данную теорию химики смогли много позже – только в семнадцатом веке, когда Европа выплыла из пучины инквизиции и средневековья.
Долгое время господствующим представлением о строении атома было представление о нем как о неделимой частице. То, что атом все-таки можно разделить, выяснилось только в начале двадцатого века. Резерфорд, благодаря своему знаменитому опыту с отклонением альфа-частиц, узнал, что атом состоит из ядра, вокруг которого вращаются электроны. Была принята планетарная модель атома, в соответствии с которой электроны вращаются вокруг ядра, как планеты нашей Солнечной системы вокруг звезды.
Современные представления о строении атома продвинулись далеко. Ядро атома, в свою очередь, состоит субатомных частиц, или нуклонов – протонов и нейтронов. Именно нуклоны составляют основную массу атома. При этом протоны и нейтроны также не являются неделимыми частицами, и состоят из фундаментальных частиц - кварков.
Ядро атома имеет положительный электрический заряд, а электроны, вращающиеся по орбите – отрицательный. Таким образом, атом электрически нейтрален.
Ниже приведем элементарную схему строения атома углерода.
Свойства атомов
Масса
Массу атомов принято измерять в атомных единицах массы – а.е.м. Атомная единица массы представляет собой массу 1/12 части свободно покоящегося атома углерода, находящегося в основном состоянии.
В химии для измерения массы атомов используется понятие "моль" . 1 моль – это такое количество вещества, в котором содержится число атомов, равное числу Авогадро.
Размер
Размеры атомов чрезвычайно малы. Так, самый маленький атом – это атом Гелия, его радиус – 32 пикометра. Самый большой атом – атом цезия, имеющий радиус 225 пикометров. Приставка пико означает десять в минус двенадцатой степени! То есть, если 32 метра уменьшить в тысячу миллиардов раз, мы получим размер радиус атома гелия.
При этом, масштабы вещей таковы, что, по сути, атом на 99% состоит из пустоты. Ядро и электроны занимают крайне малую часть его объема. Для наглядности, рассмотрим такой пример. Если представить атом в виде олимпийского стадиона в Пекине (а можно и не в Пекине, просто представьте себе большой стадион), то ядро этого атома будет представлять собой вишенку, находящуюся в центре поля. Орбиты электронов при этом находились бы где-то на уровне верхних трибун, а вишня весила бы 30 миллионов тонн. Впечатляет, не так ли?
Откуда взялись атомы?
Как известно, сейчас различные атомы сгруппированы в таблицу Менделеева. В ней насчитывается 118 (а если с предсказанными, но еще не открытыми элементами - 126) элементов, не считая изотопов. Но так было далеко не всегда.
В самом начале формирования Вселенной никаких атомов не было и подавно, существовали лишь элементарные частицы, под воздействием огромных температур взаимодействующие между собой. Как сказал бы поэт, это был настоящий апофеоз частиц. В первые три минуты существования Вселенной, из-за понижения температуры и совпадения еще целой кучи факторов, запустился процесс первичного нуклеосинтеза, когда из элементарных частиц появились первые элементы: водород, гелий, литий и дейтерий (тяжелый водород). Именно из этих элементов образовались первые звезды, в недрах которых проходили термоядерные реакции, в результате которых водород и гелий «сгорали», образуя более тяжелые элементы. Если звезда была достаточно большой, то свою жизнь она заканчивала так называемым взрывом «сверхновой», в результате которого атомы выбрасывались в окружающее пространство. Так и получилась вся таблица Менделеева.
Так что, можно сказать, что все атомы, из которых мы состоим, когда-то были частью древних звезд.
Почему ядро атома не распадается?
В физике существует четыре типа фундаментальных взаимодействий между частицами и телами, которые они составляют. Это сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное взаимодействия.
Именно благодаря сильному взаимодействию, которое проявляется в масштабах атомных ядер и отвечает за притяжение между нуклонами, атом и является таким «крепким орешком».
Не так давно люди поняли, что при расщеплении ядер атомов высвобождается огромная энергия. Деление тяжелых атомных ядер является источником энергии в ядерных реакторах и ядерном оружии.
Итак, друзья, познакомив Вас со структурой и основами строения атома, нам остается только напомнить о том, что готовы в любой момент прийти Вам на помощь. Не важно, нужно Вам выполнить диплом по ядерной физике, или самую маленькую контрольную – ситуации бывают разные, но выход есть из любого положения. Подумайте о масштабах Вселенной, закажите работу в Zaochnik и помните – нет поводов для беспокойства.
«Строение атома»
Вариант №1
Задание 1.
4d; 3р; 3d; 4s; 5s; 4p
Задание 2.
Задание 3.
11 кл. Самостоятельная работа №1
Вариант №2
Задание 1.
В каком порядке будут заполняться подуровни:
4d; 3р; 3d; 4s; 5s; 4p
Задание 2.
Задание 3.
Определить атомы каких элементов имеют электронную конфигурацию:
а) 4s 2 4p 5 б) 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2
11 кл. Самостоятельная работа №1
Вариант №1
Задание 1.
В каком порядке будут заполняться подуровни:
4d; 3р; 3d; 4s; 5s; 4p
Задание 2.
Построить электронную и графическую конфигурацию атомов аргона и титана. К какому семейству относятся эти элементы?
Задание 3.
Определить атомы каких элементов имеют электронную конфигурацию:
а) 3s 2 3p 6 4s 2 б) 4s 2 4p 6 4d 1 5s 2
11 кл. Самостоятельная работа №1
Вариант №2
Задание 1.
В каком порядке будут заполняться подуровни:
4d; 3р; 3d; 4s; 5s; 4p
Задание 2.
Построить электронную и графическую конфигурацию атомов кальция и кобальта. К какому семейству относятся эти элементы?
Задание 3.
Определить атомы каких элементов имеют электронную конфигурацию:
а) 4s 2 4p 5 б) 3s 2 3p 6 3d 5 4s
Электроны
Понятие атом возникло еще в античном мире для обозначения частиц вещества. В переводе с греческого атом означает «неделимый».
Ирландский физик Стони на основании опытов пришел к выводу, что электричество переносится мельчайшими частицами, сущеетвующими в атомах всех химических элементов. В 1891 г. Стони предложил эти частицы назвать электронами, что по-гречески означает «янтарь». Через несколько лет после того, как электрон получил свое название, английский физик Джозеф Томсон и французский физик Жан Перрен доказали, что электроны несут на себе отрицательный заряд. Это наименьший отрицательный заряд, который в химии принят за единицу (-1). Томсон даже сумел определить скорость движения электрона (скорость электрона на орбите обратно пропорциональна номеру орбиты n. Радиусы орбит растут пропорционально квадрату номера орбиты. На первой орбите атома водорода (n=1; Z=1) скорость равна ≈ 2,2·106 м/с, то есть примерно в сотню раз меньше скорости света с=3·108 м/с.) и массу электрона (она почти в 2000 раз меньше массы атома водорода).
Состояние электронов в атоме
Под состоянием электрона в атоме понимают совокупность информации об энергии определенного электрона и пространстве, в котором он находится . Электрон в атоме не имеет траектории движения, т. е. можно говорить лишь о вероятности нахождения его в пространстве вокруг ядра .
Он может находиться в любой части этого пространства, окружающего ядро, и совокупность его различных положений рассматривают как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Образно это можно представить себе так: если бы удалось через сотые или миллионные доли секунды сфотографировать положение электрона в атоме, как при фотофинише, то электрон на таких фотографиях был бы представлен в виде точек. При наложении бесчисленного множества таких фотографий получилась бы картина электронного облака с наибольшей плотностью там, где этих точек будет больше всего.
Пространство вокруг атомного ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется орбиталью. В нем заключено приблизительно 90 % электронного облака , и это означает, что около 90 % времени электрон находится в этой части пространства. По форме различают 4 известных ныне типа орбиталей , которые обозначаются латинскими буквами s, p, d и f . Графическое изображение некоторых форм электронных орбиталей представлено на рисунке.
Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является энергия его связи с ядром . Электроны, обладающие близкими значениями энергии, образуют единый электронный слои, или энергетический уровень. Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра, - 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.
Целое число n, обозначающее номер энергетического уровня, называют главным квантовым числом. Оно характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень. Наименьшей энергией обладают электроны первого энергетического уровня, наиболее близкого к ядру. По сравнению с электронами первого уровня, электроны последующих уровней будут характеризоваться большим запасом энергии. Следовательно, наименее прочно связаны с ядром атома электроны внешнего уровня.
Наибольшее число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле:
N = 2n 2 ,
где N - максимальное число электронов; n - номер уровня, или главное квантовое число. Следовательно, на первом, ближайшем к ядру энергетическом уровне может находиться не более двух электронов; на втором - не более 8; на третьем - не более 18; на четвертом - не более 32.
Начиная со второго энергетического уровня (n = 2) каждый из уровней подразделяется на подуровни (подслои), несколько отличающиеся друг от друга энергией связи с ядром. Число подуровней равно значению главного квантового числа: первый энергетический уровень имеет один подуровень; второй - два; третий - три; четвертый - четыре подуровня . Подуровни в свою очередь образованы орбиталями. Каждому значению n соответствует число орбиталей, равное n.
Подуровни принято обозначать латинскими буквами, равно как и форму орбиталей, из которых они состоят: s, p, d, f.
Протоны и нейтроны
Атом любого химического элемента сравним с крохотной Солнечной системой. Поэтому такую модель атома, предложенную Э. Резерфордом, называют планетарной .
Атомное ядро, в котором сосредоточена вся масса атома, состоит из частиц двух видов - протонов и нейтронов .
Протоны имеют заряд, равный заряду электронов, но противоположный по знаку (+1), и массу, равную массе атома водорода (она принята в химии за единицу). Нейтроны не несут заряда, они нейтральны и имеют массу, равную массе протона.
Протоны и нейтроны вместе называют нуклонами (от лат. nucleus - ядро). Сумма числа протонов и нейтронов в атоме называется массовым числом . Например, массовое число атома алюминия:
13 + 14 = 27
число протонов 13, число нейтронов 14, массовое число 27
Так как массой электрона, ничтожно малой, можно пренебречь, то очевидно, что в ядре сосредоточена вся масса атома. Электроны обозначают e — .
Поскольку атом электронейтрален , то также очевидно, что число протонов и электронов в атоме одинаково. Оно равно порядковому номеру химического элемента, присвоенному ему в Периодической системе. Масса атома складывается из массы протонов и нейтронов. Зная порядковый номер элемента (Z), т. е. число протонов, и массовое число (А), равное сумме чисел протонов и нейтронов, можно найти число нейтронов (N) по формуле:
N = A — Z
Например, число нейтронов в атоме железа равно:
56 — 26 = 30
Изотопы
Разновидности атомов одного и того же элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число, называются изотопами . Химические элементы, встречающиеся в природе, являются смесью изотопов. Так, углерод имеет три изотопа с массой 12, 13, 14; кислород - три изотопа с массой 16, 17, 18 и т. д. Обычно приводимая в Периодической системе относительная атомная масса химического элемента является средним значением атомных масс природной смеси изотопов данного элемента с учетом их относительного содержания в природе. Химические свойства изотопов большинства химических элементов совершенно одинаковы. Однако изотопы водорода сильно различаются по свойствам из-за резкого кратного увеличения их относительной атомной массы; им даже присвоены индивидуальные названия и химические знаки.
Элементы первого периода
Схема электронного строения атома водорода:
Схемы электронного строения атомов показывают распределение электронов по электронным слоям (энергетическим уровням).
Графическая электронная формула атома водорода (показывает распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням):
Графические электронные формулы атомов показывают распределение электронов не только по уровням и подуровням, но и по орбиталям.
В атоме гелия первый электронный слой завершен - в нем 2 электрона. Водород и гелий - s-элементы; у этих атомов заполняется электронами s-орбиталь.
У всех элементов второго периода первый электронный слой заполнен , и электроны заполняют s- и р-орбитали второго электронного слоя в соответствии с принципом наименьшей энергии (сначала s, а затем р) и правилами Паули и Хунда.
В атоме неона второй электронный слой завершен - в нем 8 электронов.
У атомов элементов третьего периода первый и второй электронные слои завершены, поэтому заполняется третий электронный слой, в котором электроны могут занимать 3s-, 3р- и 3d- подуровни.
У атома магния достраивается 3s- электронная орбиталь. Na и Mg - s-элементы.
У алюминия и последующих элементов заполняется электронами 3р-подуровень.
У элементов третьего периода остаются незаполненными 3d-орбитали.
Все элементы от Al до Ar - р-элементы. s- и р-элементы образуют главные подгруппы в Периодической системе.
Элементы четвертого — седьмого периодов
У атомов калия и кальция появляется четвертый электронный слой, заполняется 4s-подуровень, т. к. он имеет меньшую энергию, чем 3d-подуровень.
К, Са - s-элементы, входящие в главные подгруппы. У атомов от Sc до Zn заполняется электронами 3d-подуровень. Это 3d-элементы. Они входят в побочные подгруппы, у них заполняется предвнешний электронный слой, их относят к переходным элементам.
Обратите внимание на строение электронных оболочек атомов хрома и меди. В них происходит «провал» одного электрона с 4s- на 3d-подуровень, что объясняется большей энергетической устойчивостью образующихся при этом электронных конфигураций 3d 5 и 3d 10:
В атоме цинка третий электронный слой завершен - в нем заполнены все подуровни 3s, 3р и 3d, всего на них 18 электронов. У следующих за цинком элементов продолжает заполняться четвертый электронный слой, 4р-подуровень.
Элементы от Ga до Кr - р-элементы.
У атома криптона внешний слой (четвертый) завершен, имеет 8 электронов. Но всего в четвертом электронном слое может быть 32 электрона; у атома криптона пока остаются незаполненными 4d- и 4f-подуровни.У элементов пятого периода идет заполнение по-дуровней в следующем порядке: 5s — 4d — 5р. И так-же встречаются исключения, связанные с «провалом » электронов, у 41 Nb, 42 Мо, 44 Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag.
В шестом и седьмом периодах появляются f-элементы, т. е. элементы, у которых идет заполнение соответственно 4f- и 5f-подуровней третьего снаружи электронного слоя.
4f-элементы называют лантаноидами.
5f-элементы называют актиноидами.
Порядок заполнения электронных подуровней в атомах элементов шестого периода: 55 Cs и 56 Ва - 6s-элементы; 57 La … 6s 2 5d x - 5d-элемент; 58 Се - 71 Lu - 4f-элементы; 72 Hf — 80 Hg - 5d-элементы; 81 Т1 — 86 Rn - 6d-элементы. Но и здесь встречаются элементы, у которых «нарушается» порядок заполнения электронных орбиталей, что, например, связано с большей энергетической устойчивостью наполовину и полностью заполненных f-подуровней, т. е. nf 7 и nf 14 . В зависимости от того, какой подуровень атома заполняется электронами последним, все элементы делят на четыре электронных семейства, или блока:
- s-элементы . Электронами заполняется s-подуровень внешнего уровня атома; к s-элементам относятся водород, гелий и элементы главных подгрупп I и II групп.
- p-элементы . Электронами заполняется р-подуровень внешнего уровня атома; к р-элементам относятся элементы главных подгрупп III- VIII групп.
- d-элементы . Электронами заполняется d-подуровень предвнешнего уровня атома; к d-элементам относятся элементы побочных подгрупп I-VIII групп, т. е. элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s- и р-элементами. Их также называют переходными элементами.
- f-элементы . Электронами заполняется f-подуровень третьего снаружи уровня атома; к ним относятся лантаноиды и антиноиды.
Швейцарский физик В. Паули в 1925 г. установил, что в атоме на одной орбитали может находиться не более двух электронов, имеющих противоположные (антипараллельные) спины (в переводе с английского - «веретено»), т. е. обладающих такими свойствами, которые условно можно представить себе как вращение электрона вокруг своей воображаемый оси: по часовой или против часовой стрелки.
Этот принцип носит название принципа Паули . Если на орбитали находится один электрон, то он называется неспаренным, если два, то это спаренные электроны, т. е. электроны с противоположными спинами. На рисунке показана схема подразделения энергетических уровней на подуровни и очередность их заполнения.
Очень часто строение электронных оболочек атомов изображают с помощью энергетических или квантовых ячеек - записывают так называемые графические электронные формулы. Для этой записи используют следующие обозначения: каждая квантовая ячейка обозначается клеткой, которая соответствует одной орбитали; каждый электрон обозначается стрелкой, соответствующей направлению спина. При записи графической электронной формулы следует помнить два правила: принцип Паули и правило Ф. Хунда , согласно которому электроны занимают свободные ячейки сначала по одному и имеют при этом одинаковое значение спина, а лишь затем спариваются, но спины, при этом по принципу Паули будут уже противоположно направленными.
Правило Хунда и принцип Паули
Правило Хунда - правило квантовой химии, определяющее порядок заполнения орбиталей определённого подслоя и формулируется следующим образом: суммарное значение спинового квантового числа электронов данного подслоя должно быть максимальным. Сформулировано Фридрихом Хундом в 1925 году.
Это означает, что в каждой из орбиталей подслоя заполняется сначала один электрон, а только после исчерпания незаполненных орбиталей на эту орбиталь добавляется второй электрон. При этом на одной орбитали находятся два электрона с полуцелыми спинами противоположного знака, которые спариваются (образуют двухэлектронное облако) и, в результате, суммарный спин орбитали становится равным нулю.
Другая формулировка : Ниже по энергии лежит тот атомный терм, для которого выполняются два условия.
- Мультиплетность максимальна
- При совпадении мультиплетностей суммарный орбитальный момент L максимален.
Разберём это правило на примере заполнения орбиталей p-подуровня p -элементов второго периода (то есть от бора до неона (в приведённой ниже схеме горизонтальными чёрточками обозначены орбитали, вертикальными стрелками - электроны, причём направление стрелки обозначает ориентацию спина).
Правило Клечковского
Правило Клечковского — по мере увеличения суммарного числа электронов в атомах (при возрастании зарядов их ядер, или порядковых номеров химических элементов) атомные орбитали заселяются таким образом, что появление электронов на орбитали с более высокой энергией зависит только от главного квантового числа n и не зависит от всех остальных квантовых чисел, в том числе и от l. Физически это означает, что в водородоподобном атоме (в отсутствие межэлектронного отталкивания) орбитальная энергия электрона определяется только пространственной удаленностью зарядовой плотности электрона от ядра и не зависит от особенностей его движения в поле ядра.
Эмпирическое правило Клечковского и вытекающее из него схема очерёдностей несколько противоречатреальной энергетической последовательности атомых орбиталей только в двух однотипных случаях: у атомов Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au имеет место “провал” электрона с s-подуровня внешнего слояна d-подуровень предыдущего слоя, что приводит к энергетически более устойчивому состоянию атома, аименно: после заполнения двумя электронами орбитали 6s
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1 Тема «Строение атома» 11 класс
Вариант 1
1.Номер периода в Периодической системе определяется:
А. Зарядом ядра атома
Б. Числом электронов в наружном слое атома.
В. Числом электронных слоев в атоме
Г. Числом электронов в атоме.
А. S и Cl Б.Be и B В. Kr и Xe Г. Mo и Se
3. р – Элементом является:
А. Скандий.
Б. Барий.
В. Мышьяк
Г. Гелий
10 4s 2 соответствует элементу:
А. Кальцию.
Б. Криптону.
В.Кадмию.
Г. Цинку.
A. Zn(OH) 2
Б. Mg(OH) 2
В. Ca(OH) 2
Г. Cr(OH) 2
А.Mg – Ca – Zn.
Б.Al – Mg – Ca.
В.Sr – Rb – K.
Г.Ge - Si – Sb.
2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1
А.Э 2 О
Б.Э 2 О 3
В.ЭО 2
Г.ЭО 3
8. Изотоп кальция, в ядре которого содержится 22 нейтрона, обозначают:
А. 20 40 Са
Б. 20 42 СаВ. 20 44 Са
Г. 20 48 Са
9. Установите соответствие:
Элемент:
- Алюминий. II. Калий. III. Селен. IV. Магний.
Электронная формула:
А.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Б.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
В.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4
Г.1s 2 2s 2 3s 2 3p 6 4s 1
Формула высшего оксида:
- Э 2 О 2.Э 2 О 3 3.ЭО 4.ЭО 3
Формула высшего гидроксида:
а. ЭОН. б. Э(ОН) 2 . в. Э(ОН) 3 г. Н 2 ЭО 4
10. На основании положения в Периодической системе расположите элементы: германий, мышьяк, сера, фосфор – в порядке убывания окислительных свойств. Объясните ответ.
11. Как и почему в Периодической системе изменяются металлические свойства?
А. В пределах периода.
Б. В пределах главной подгруппы.
12. Составьте электронную формулу элемента с порядковым номером 30 в Периодической системе. Сделайте вывод о принадлежности этого элемента к металлам или неметаллам. Запишите формулы его высшего оксида и гидроксида, укажите их характер.
13. Какие химические свойства характерны для высшего оксида элемента 3-го периода, главной подгруппы VI группы Периодической системы? Ответ подтвердите, написав уравнения реакций.
Контрольная работа №1 Тема «Строение атома» 11 класс
Вариант 2
- Номер группы (для элементов главных подгрупп) в Периодической системе определяет:
А.Число протонов в атоме.
Б.Число электронов в наружном слое атома.
В.Число электронных слоев в атоме.
Г.Число нейтронов в атоме.
2. Пара элементов, имеющих сходное строение внешнего и предвнешнего энергетических уровней:
А.Ba и K В.Ti и Ge
Б.Sb и Bi Г.Kr и Fe
3. р – Элементом является:
А.Калий
Б. Кремний
В.Аргон
Г.Медь
4. Электронная конфигурация. . .3d 5 4s 2 соответствует элементу:
А. Брому
Б. Кальцию
В. Марганцу
Г. Хлору
5. Амфотерным оксидом является вещество, формула которого:
А. CrO Б.Сr 2 О 3 В. СrО 3 Г.FeO
6. Ряд элементов, расположенных в порядке усиления металлических свойств:
А. Al – Ga – Ge.
Б. Ca – Sr –Ba.
В. K –Na –Li.
Г. Mg - Ca – Zn.
7.Элемент Э с электронной формулой 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 образуется высший оксид, соответствующий формуле:
А.ЭО
Б.Э 2 О 3
В.Э 2 О 5
Г.ЭО 3
8. Изотоп железа, в ядре которого содержится 30 нейтронов, обозначают:
А. 26 54 Fe
Б. 26 56 Fe
В. 26 57 Fe
Г. 26 58 Fe
9. Установите соответствие:
Элемент:
- Бор. II. Бром. III. Фосфор. IV. Литий.
Электронная формула:
А.1s 2 2s 2 2p 1
Б.1s 2 2s 1
В. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
Г. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5
Формула высшего оксида:
- Э 2 О 2.Э 2 О 3 3.Э 2 О 5 4.Э 2 О 7
Формула высшего гидроксида:
а. ЭОН. б. НЭО 3 . в. Н 3 ЭО 3 г. НЭО 4
ЧАСТЬ Б. Задания со свободным ответом
10. На основании положения в Периодической системе расположите элементы: алюминий, калий, кальций, магний – в порядке возрастания восстановительных свойств. Объясните ответ.
11. Почему заряды ядер атомов элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых номеров в Периодической системе, изменяются монотонно, а свойства элементов - периодически?
12. Составьте электронную формулу элемента с порядковым номером 38 в Периодической системе. Сделайте вывод о принадлежности этого элемента к металлам или неметаллам. Запишите формулы его высшего оксида и гидроксида, укажите их характер.
13. Какие химические свойства характерны для гидроксидов металлов? Ответ подтвердите, написав уравнения реакций.
Вариант 3
1.Общее число электронов в атоме элемента определяют, используя Периодическую систему, по номеру:
А. Группы.
Б. Периода.
В. Ряда.
Г. Порядковому.
2. Пара элементов, имеющих сходное строение внешнего и предвнешнего энергетических уровней:
А. Sn и Si Б.As и Se В. Zn и Ca Г. Mo и Te
3. f – Элементом является:
А. Германий.
Б. Калий.
В. Селен.
Г. Уран.
4. Электронная конфигурация. . .4s 2 4p 6 соответствует элементу:
А. Брому.
Б. Железу.
В.Неону.
Г. Криптону.
5. Амфотерным гидроксидом является вещество, формула которого:
A. Ga(OH) 3.
Б. Mg(OH) 2.
В. LiOH.
Г. Sc(OH) 2
6. Ряд элементов, расположенных в порядке усиления металлических свойств:
А. K – Rb – Sr.
Б.Al – Mg – Ca.
В. Be –– Li - Cs.
Г.Ge - Sn – Sb.
7.Элемент Э с электронной формулой 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 образуется высший оксид, соответствующий формуле:
А.Э 2 О
Б.Э 2 О 3
В.ЭО 2
Г.ЭО 3
8. Изотоп кальция, в ядре которого содержится 24 нейтрона, обозначают:
А. 20 40 Са
Б. 20 42 Са
В. 20 44 Са
Г. 20 48 Са
9. Установите соответствие:
Элемент:
- Азот. II. Кальций. III. Кремний. IV. Сера.
Электронная формула:
А.1s 2 2s 2 2p 3
Б.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
В.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
Г.1s 2 2s 2 3s 2 3p 6 4s 2
Формула высшего оксида:
- ЭО 2.ЭО 2 3.Э 2 О 5 4.ЭО 3
Формула высшего гидроксида:
а. Н 2 ОЭ 4 . б. Э(ОН) 2 . в. Н 2 ЭО 3 г. НЭО 3
ЧАСТЬ Б. Задания со свободным ответом
10. На основании положения в Периодической системе расположите элементы: кислород, мышьяк, сера, фосфор – в порядке убывания окислительных свойств. Объясните ответ.
11. Перечислите основные правила(законы), в соответствии с которыми происходит заполнение электронами уровней, подуровней и орбиталей в электронной оболочке атомов элементов.
12. Составьте электронную формулу элемента с порядковым номером 34 в Периодической системе. Сделайте вывод о принадлежности этого элемента к металлам или неметаллам. Запишите формулы его высшего оксида и гидроксида, укажите их характер.
13. Какие химические свойства характерны для гидроксидов неметаллов? Ответ подтвердите, написав уравнения реакций.
Вариант 1
Часть А:
А 1 . Ядро атома заряжено положительно благодаря наличию в нем:
а) протонов, б) нейтронов, в) электронов, г) катионов.
А 2. В какой фразе речь идет об элементе водороде:
а) водород в 14,5 раза легче воздуха, б) массовая доля водорода в воде составляет 11,11%,
в) объемная доля водорода в смеси газов составляет 20%, г) водород в смеси с кислородом или воздухом взрывоопасна.
А 3. Число орбиталей на внешнем энергетическом уровне атома азота равно:
А 4 . Форму объемной восьмерки имеет орбиталь:
а) s, б) p, в) d, г) f.
А 5. Число энергетических уровней в атоме химического элемента совпадает:
а) с порядковым номером, б) с номером группы, в) с относительной атомной массой, г) с номером периода.
А 6 . Электронная конфигурация 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 соответствует атому:
а) титана, б) кальция, в) германия, г) цинка.
А 7 . К какому семейству s – элементов относится:
а) кислород, б) гелий, в) хром, г) неодим.
А 8 . Максимальная валентность атома углерода в возбужденном состоянии равна:
а) одному, б) двум, в) трем, г) четырем.
А 9 . Число свободных орбиталей в атоме хлора в основном состоянии равно:
а) одному, б) трем, в) пяти, г) нулю.
А 10 . Наиболее ярко выражены металлические свойства у элемента:
а) калия, б) кальция, в) магния, г) натрия.
А 11 . Элемент, электронная конфигурация которого……3s 2 3p 4 , расположен:
а) во втором периоде, б) в третьем периоде, в) в четвертом периоде, г) в шестом периоде.
А 12 . Наиболее ярко неметаллические свойства выражены у элемента с электронной конфигурацией:
а) 1s 1 , б) 1s 2 2s 2 2p 1 , в) 1s 2 2s 2 2p 6 , г) 1s 2 2s 2 2p 5 .
А 13. Число электронов на внешнем энергетическом уровне атомов в ряду N – P – As –Sb - Bi:
а) увеличивается, б) уменьшается, в) не изменяется, г) изменяется периодически.
А 14. Какой из перечисленных элементов образует все три типа оксидов: основный, амфотерный, кислотный:
а) хром, б) сера, в) кальций, г) алюминий.
А 15. Распределение валентных электронов в атоме соответствует конфигурации ….ns 2 np 2 . Формулы летучего водородного соединения и высшего оксида этого элемента соответственно:
а) Н 2 Э и ЭО 2 , б) ЭН 4 и ЭO 2 , в) ЭН 4 и ЭO г) ЭH 2 и ЭO.
Часть Б:
Б 1 . Сумма чисел протонов, нейтронов и электронов в атоме равна 134, причем число нейтронов превышает число электронов на 11. Напишите название элемента.
Б 2. Два атома имеют одинаковое число протонов, но разное число нейтронов в ядре. Как они называются по отношению друг к другу (в ответе укажите термин во множественном числе)?
Б 3 . С атомом калия произошло превращение К 0 – х → К + . Как называется частица х, которую отдал атом калия, превращаясь в катион?
Б 4. Назовите вещество из числа предложенных, в котором атом неметалла имеет неподеленную электронную пару: H 2 , NH 3 , CH 4 , C 2 H 6 .
Б 5. Элементы Х и У находятся в одном периоде и являются соседями, элементы У и Z расположены в одной группе и также по соседству. Элемент У входит в состав молекул кислот, образуемых элементами Х и Z . К какому классу веществ относятся соединения Х с У и Z с У . (термин напишите во множественном числе).
Часть С:
С 1. Охарактеризуйте химический элемент№31 на основании положения в периодической системе по следующему плану:
С2. Как изменяются металлические свойства, неметаллические свойства и радиусы атомов элементов с увеличением их порядкового номера в малых периодах и главных подгруппах в таблице Д.И.Менделеева.
С 3. Массовая доля водорода в соединении с элементом 4 группы равна 1,25%. Определите этот элемент. Напишите формулу его высшего оксида.
Контрольная работа №1 «СТРОЕНИЕ АТОМА».
Вариант 2
Часть А:
А 1 .Определите химический элемент по составу его атомной частицы – 18p, 20n, 18e:
а) F, б) Ca, в) Ar, г) Sr.
А 2. Общее число электронов у иона хрома Cr 3+ :
а) S 0 , б) Si 0 , в) O 2- , г) Ne + .
А 3. Восемь электронов на внешнем электронном слое имеет:
а) одному, б) трем, в) четырем, г) пяти.
А 4. Максимальное число электронов, занимающих 3s – орбиталь, равно:
а) 1, б) 2, в) 6, г) 8.
А 5. Число орбиталей на f-подуровне:
а) 1, б) 3, в) 5, г) 7.
А 6 . К p- элементам относится:
а) кремний, б) магний, в) водород, г) хром.
А 7. Элемент, атомы которого имеют электронную конфигурацию 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 - это:
а) K, б) Ca, в) Ba, г) Na.
А 8. Ряд элементов, образующих оксиды с общей формулой RO:
а) Ba, Sr, Ca, б) P, N, As, в) C, Si, Ge, г) B, A, Ga
А 9 . Наименьший радиус атома среди приведенных элементов имеет:
а) Mg, б) Ca, в) Si, г) Cl.
А 10. Из приведенных ниже элементов 3 – го периода наиболее ярко выраженные неметаллические свойства имеет:
а) Al, б) S, в) Si , г) Ar.
А 11. Порядковый номер элементов в периодической системе определяется:
а) зарядом ядра атома, б) числом электронов в наружном слое,
в) числом электронных слоев в атоме, г) числом нейтронов в атоме.
А 12 . Пара элементов, имеющих сходное строение внешнего и предвнешнего энергетических уровней:
а) B и Si, б) S и Se, в) K и Ca, г) Mn и Fe.
А 13. Изотоп железа, в ядре которого содержится 28 нейтронов, обозначают:
а) 54 Fe , б) 56 Fe, в) 57 Fe, г) 58 Fe.
А 14. Ряд элементов, расположенных в порядке усиления металлических свойств:
а) Sr – Rb - K, б) Be – Li - K, в) Na – K - Ca, г) Al – Mg - Be.
А 15. Амфотерным является гидроксид, формула которого:
а) Be(OH) 2 , б) Mg(OH) , в) H 2 SiO 3 , г) Ba(OH) 2 .
Часть Б:
Б 1. Сумма чисел протонов, нейтронов и электронов в атоме равна 273, причем число нейтронов превышает число электронов на 117. Напишите название элемента.
Б 2. Формула высшего оксида неметалла имеет формулу Э 2 О 7 . Как будет выглядеть формула летучего водородного соединения этого элемента, в какой группе периодической системы он находится?
Б 3. С атомом натрия произошло превращение Na 0 – х → Na + . Как называется частица х, которую отдал атом натрия превращаясь в катион?
Б 4. Назовите вещество из числа предложенных, в котором атом неметалла имеет четыре неспаренных электрона, которые участвуют в образовании связи: H 2 , NH 3 , CH 4 , C 2 H 6 .
Б 5. Расположите элементы: Si, B, O, Mg, P, Al, Cl в порядке возрастания восстановительных свойств
Часть С:
С 1. Охарактеризуйте химический элемент№29 на основании положения в периодической системе по следующему плану:
Состав и заряд ядра, общее число электронов в атоме, их распределение по энергетическим уровням и подуровням (электронная формула), семейство элементов, металл или неметалл, максимальная и минимальная степень окисления, формула водородного соединения, формула и тип высшего оксида, формула и характер соответствующего ему гидроксида.
С 2. Высший оксид элемента отвечает формуле ЭО 3 . Его водородное соединение содержит 2,47% водорода. Определите этот элемент. Напишите формулу его соединения с водородом.
С 3 . Определите валентные возможности атома хлора в основном и возбужденном состояниях. Напишите формулы соединений этого элемента, в которых нон проявляет указанные вами валентности.
