Как найти число атомов по таблице менделеева - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Загрузить PDF

Если таблица Менделеева кажется вам сложной для понимания, вы не одиноки! Хотя бывает непросто понять ее принципы, умение работать с ней поможет при изучении естественных наук. Для начала изучите структуру таблицы и то, какую информацию можно узнать из нее о каждом химическом элементе. Затем можно приступить к изучению свойств каждого элемента. Наконец, с помощью таблицы Менделеева можно определить число нейтронов в атоме того или иного химического элемента.

1
Таблица Менделеева, или периодическая система химических элементов, начинается в левом верхнем углу и заканчивается в конце последней строки таблицы (в нижнем правом углу). Элементы в таблице расположены слева направо в порядке возрастания их атомного номера. Атомный номер показывает, сколько протонов содержится в одном атоме. Кроме того, с увеличением атомного номера возрастает и атомная масса. Таким образом, по расположению того или иного элемента в таблице Менделеева можно определить его атомную массу.
- Атомная масса увеличивается слева направо и сверху вниз, поскольку в атомах элементов с бо́льшим номером содержится больше протонов и нейтронов. Каждый последующий элемент содержит больше протонов, чем предыдущий, поэтому возрастает и его атомная масса.
- В атомной массе не учитываются электроны, поскольку они весят намного меньше, чем протоны и нейтроны.^[1]
2
Как видно, каждый следующий элемент содержит на один протон больше, чем предшествующий ему элемент. Это очевидно, если посмотреть на атомные номера. Атомные номера возрастают на один при движении слева направо. Поскольку элементы расположены по группам, некоторые ячейки таблицы остаются пустыми.^[2]
- Например, первая строка таблицы содержит водород, который имеет атомный номер 1, и гелий с атомным номером 2. Однако они расположены на противоположных краях, так как принадлежат к разным группам.
3
Узнайте о группах, которые включают в себя элементы со схожими физическими и химическими свойствами. Элементы каждой группы располагаются в соответствующей вертикальной колонке. Как правило, они обозначаются одним цветом, что помогает определить элементы со схожими физическими и химическими свойствами и предсказать их поведение.^[3] Все элементы той или иной группы имеют одинаковое число электронов на внешней оболочке.^[4]
- Водород можно отнести как к группе щелочных металлов, так и к группе галогенов. В некоторых таблицах его указывают в обеих группах.
- В большинстве случаев группы пронумерованы от 1 до 18, и номера ставятся вверху или внизу таблицы. Номера могут быть указаны римскими (например, IA) или арабскими (например,1A или 1) цифрами.
- При движении вдоль колонки сверху вниз говорят, что вы «просматриваете группу».
4
Узнайте, почему в таблице присутствуют пустые ячейки. Элементы упорядочены не только в соответствии с их атомным номером, но и по группам (элементы одной группы обладают схожими физическими и химическими свойствами). Благодаря этому можно легче понять, как ведет себя тот или иной элемент. Однако с ростом атомного номера не всегда находятся элементы, которые попадают в соответствующую группу, поэтому в таблице встречаются пустые ячейки.^[5]
- Например, первые 3 строки имеют пустые ячейки, поскольку переходные металлы встречаются лишь с атомного номера 21.
- Элементы с атомными номерами с 57 по 71 относятся к редкоземельным элементам, и обычно их выносят в отдельную подгруппу в нижнем правом углу таблицы.
5
Каждая строка таблицы представляет собой период. Все элементы одного периода имеют одинаковое число атомных орбиталей, на которых расположены электроны в атомах. Количество орбиталей соответствует номеру периода. Таблица содержит 7 строк, то есть 7 периодов.^[6]
- Например, атомы элементов первого периода имеют одну орбиталь, а атомы элементов седьмого периода — 7 орбиталей.
- Как правило, периоды обозначаются цифрами от 1 до 7 слева таблицы.
- При движении вдоль строки слева направо говорят, что вы «просматриваете период».
6
Научитесь различать металлы, металлоиды и неметаллы. Вы лучше будете понимать свойства того или иного элемента, если сможете определить, к какому типу он относится. Для удобства в большинстве таблиц металлы, металлоиды и неметаллы обозначаются разными цветами. Металлы находятся в левой, а неметаллы — в правой части таблицы. Металлоиды расположены между ними.^[7]
- Помните, что по свойствам водород можно отнести как к щелочным металлам, так и к галогенам, поэтому он может иметь разный цвет и располагаться в двух ячейках.
- Металлические элементы блестят, являются твердыми при комнатной температуре (за исключением ртути), хорошо проводят тепло и электрический заряд и достаточно пластичны.
- Неметаллы не имеют выраженного блеска, плохо проводят тепло и электрический заряд, обладают низкой пластичностью. Как правило, при комнатной температуре неметаллические элементы представляют собой газ, но при определенных температурах и давлениях они могут принимать жидкое или твердое состояние.
- Металлоиды совмещают в себе свойства металлов и неметаллов.^[8]
Реклама

1
Каждый элемент обозначается одной или двумя латинскими буквами. Как правило, символ элемента приведен крупными буквами в центре соответствующей ячейки. Символ представляет собой сокращенное название элемента, которое совпадает в большинстве языков. При проведении экспериментов и работе с химическими уравнениями обычно используются символы элементов, поэтому полезно помнить их.^[9]
- Обычно символы элементов являются сокращением их латинского названия, хотя для некоторых, особенно недавно открытых элементов, они получены из общепринятого названия. К примеру, гелий обозначается символом He, что близко к общепринятому названию в большинстве языков. В то же время железо обозначается как Fe, что является сокращением его латинского названия.
2
Обратите внимание на полное название элемента, если оно приведено в таблице. Это «имя» элемента используется в обычных текстах. Например, «гелий» и «углерод» являются названиями элементов. Обычно, хотя и не всегда, полные названия элементов указываются под их химическим символом.^[10]
- Иногда в таблице не указываются названия элементов и приводятся лишь их химические символы.
3
Найдите атомный номер. Обычно атомный номер элемента расположен вверху соответствующей ячейки, посередине или в углу. Он может также находиться под символом или названием элемента. Элементы имеют атомные номера от 1 до 118.^[11]
- Атомный номер всегда является целым числом.
4
Помните о том, что атомный номер соответствует числу протонов в атоме. Все атомы того или иного элемента содержат одинаковое количество протонов. В отличие от электронов, количество протонов в атомах элемента остается постоянным. В противном случае получился бы другой химический элемент!^[12]
- По атомному номеру элемента можно также определить количество электронов и нейтронов в атоме.
5
Обычно количество электронов равно числу протонов. Исключением является тот случай, когда атом ионизирован. Протоны имеют положительный, а электроны — отрицательный заряд. Поскольку атомы обычно нейтральны, они содержат одинаковое количество электронов и протонов. Тем не менее, атом может захватывать электроны или терять их, и в этом случае он ионизируется.^[13]
- Ионы имеют электрический заряд. Если в ионе больше протонов, то он обладает положительным зарядом, и в этом случае после символа элемента ставится знак «плюс». Если ион содержит больше электронов, он имеет отрицательный заряд, что обозначается знаком «минус».
- Знаки «плюс» и «минус» не ставятся, если атом не является ионом.
Реклама

1
Найдите атомную массу. Обычно атомную массу указывают внизу ячейки, под символом элемента. Атомная масса представляет собой сумму масс частиц, составляющих ядро атома, то есть протонов и нейтронов. Однако элементы имеют изотопы, поэтому атомная масса является средней величиной с учетом их распространенности в природе.^[14]
- Поскольку атомная масса представляет собой среднюю величину, для большинства элементов она записывается в виде десятичной дроби.
- Хотя может показаться, что атомная масса всегда возрастает при движении слева направо и сверху вниз, это справедливо не во всех случаях.
2
Найдите массовое число конкретного элемента. Поскольку в атомной массе учитываются все изотопы элемента, для определения массового числа достаточно округлить приведенную в таблице атомную массу до ближайшего целого числа.^[15]
- Например, атомная масса углерода составляет 12,011, после округления получаем 12. Для железа, атомная масса которого равна 55,847, получаем 56.
3
Вычтите из массового числа атома его атомный номер, чтобы найти количество нейтронов. Масса атома представляет сумму масс протонов и нейтронов. Ввиду этого можно легко определить число нейтронов — достаточно вычесть из массового числа атомный номер, то есть количество протонов!^[16]
- Используйте следующую формулу: Число нейтронов = Массовое число – Число протонов.
- Например, массовое число углерода равно 12, и атом углерода имеет 6 протонов. Поскольку 12 – 6 = 6, атом углерода содержит 6 нейтронов.
- Массовое число железа составляет 56, и его атом содержит 26 протонов. Так как 56 – 26 = 30, в атоме железа содержится 30 нейтронов.
- Изотопы элементов имеют разное количество нейтронов, благодаря чему меняется их атомная масса.
Реклама

Советы

Многим сложно освоить таблицу Менделеева. Не расстраивайтесь, если столкнетесь с определенными трудностями!
Хотя цвета могут меняться, они передают одну и ту же информацию.
Встречаются упрощенные таблицы. Например, в таблице могут содержаться лишь символы элементов и их атомные номера. Выберите такую таблицу, которая подходит для ваших целей.

Об этой статье

Эту страницу просматривали 250 025 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Чтобы узнать число атомов в молекуле, достаточно знать молекулярную формулу вещества. После чего мы суммируем число всех атомов в молекуле. Число атомов конкретного химического элемента в веществе мы узнаем по нижнему индексу.

Среди простых веществ, в природе молекулы встречаются не так часто. Среди них: водород H₂, азот N₂, кислород O₂, озон O₃, йод I₂. За исключением озона все эти молекулы содержат по 2 атома.

Примеры

Определить количество атомов в молекуле воды H₂O.

Молекула воды содержит 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Значит всего в молекуле содержится 3 атома.

Определить количество атомов в молекуле этана C₂H₆.

Молекула содержит 2 атома углерода и 6 атомов водорода. Всего в молекуле содержится 2 + 6 = 8 атомов.

Определить количество атомов в молекуле оксида азота (V) N₂O₅.

Молекула содержит 2 атома азота и 5 атомов кислорода. Всего в молекуле содержится 2 + 5 = 7 атомов.

Определить количество атомов в молекуле пищевой соды NaHCO₃.

Молекула содержит 1 атом натрия, 1 атом водорода и 3 атома кислорода. Всего в молекуле содержится 1 + 1 + 3 = 5 атомов.

Определить число атомов в молекуле глюкозы C₆H₁₂O₆.

Молекула содержит 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Всего в молекуле содержится 6 + 12 + 6 = 24 атома.

Определить число атомов в молекуле аспаргина (одна из аминокислот) C₄H₈O₃N₂.

Как видим, молекула аспаргина содержит 4 атома углерода, 8 атомов водорода, 3 атома кислорода и 2 атома азота. Всего молекула содержит 4 + 8 + 3 + 2 = 17 атомов.

Как видим, рассчитать общее число атомов в молекуле не такая уж и сложная задача.

Источник

Как найти количество атомов в веществе

Чтобы найти количество атомов в веществе, определите, что это за вещество. Затем найдите его массу и молярную массу. После чего отношение массы и молярной массы умножьте на число Авогадро, которое равно 6,022*1023.

Вам понадобится

Для определения количества атомов в веществе возьмите точные весы (рычажные или электронные), таблицу Менделеева, манометр, термометр.

Инструкция

Определение количества атомов в чистом веществе
Взвесьте образец исследуемого вещества на точных весах, результат получите в граммах. Убедитесь, что оно состоит из одноатомных молекул. Затем, используя таблицу Менделеева, найдите молярную массу исследуемого вещества, выраженную в граммах на моль. Для этого найдите элемент, соответствующий веществу, из которого состоит тело, и запишите его молекулярную массу. Она и будет равна молярной массе, выраженной в граммах на моль. Например, для железа (Fe) это 55,845 г/моль. Если же точно известен изотоп, например железо 55, то можно брать целое число, правда, чистые изотопы зачастую радиоактивны. Затем массу вещества поделите на его молярную массу, а результат умножьте на 6,022*10^23. Это и будет количество атомов в данной массе вещества.

Количество атомов в сложном веществе
Если вещество состоит из многоатомных молекул, например, вода, молекула которой состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, сделайте следующую последовательность действий. С помощью весов найдите массу образца. Затем запишите его химическую формулу, и с помощью таблицы Менделеева найдите молярную массу каждого из атомов, из которых состоит молекула. В случае с водой это будет водород – 1 грамм на моль, и кислород – 16 грамм на моль. Поскольку водорода 2 атома, умножьте молярную массу на это число, в результате получите общую молярную массу 18 грамм на моль. Затем массу в граммах делим на молярную массу в граммах на моль и умножаем на 6,022*10^23. Результатом будет количество молекул в веществе, это число умножьте на количество атомов в одной молекуле (для воды оно равно 3).

Количество атомов в смесях и сплавах
Если вещество представляет собой смесь нескольких веществ с известными массовыми долями, измерьте его общую массу. Затем найдите массы чистых веществ, умножив массу на соответствующие доли. Например, если бронза содержит 70% меди и 30 % олова, но для получения массы меди умножьте массу образца на 0,7, а для получения массы олова умножите массу образца на 0,3. Далее действуйте, как описано в предыдущих пунктах.

Количество атомов в газе
Если газ находится в нормальных условиях (давление 760 мм рт. ст. и температура 00С), определите объем этого газа геометрическими методами (например, чтобы найти объем газа в комнате, представляющей собой параллелепипед, перемножьте длину, ширину и высоту), выразив его в кубических метрах. Полученное число поделите на 0,0224 и умножьте на 6,022*10^23. Если молекула газа двухатомная, умножьте результат на 2.

Если известны давление, объем и температура газа (давление измеряется манометром, а температура термометром), то найдите произведение давления в Паскалях на объем в куб. метрах, поделите на значение температуры в Кельвинах, и число 8,31. Полученный результат умножьте на 6,022*10^23 и количество атомов в молекуле газа.

Видео по теме

Обратите внимание

Как найти количество атомов в веществе. Чтобы найти количество атомов в веществе, определите, что это за вещество. Затем найдите его массу и молярную массу. После чего отношение массы и молярной массы умножьте на число Авогадро, которое равно 6,022*1023. Вам понадобится.

Полезный совет

Метод основан на связи между атомной (или молекулярной) массой кристаллического вещества, его плотностью, числом Авогадро и неким коэффициентом, который определяют из расстояний между атомами в кристаллической решетке. Зная это число, можно различными способами, которые и были испробованы в 1908-1910 гг., найти число N. Можно собрать α-частицы в цилиндре Фарадея, измерить их заряд и, разделив его на число частиц, получить заряд каждой из них; половина его дает нам элементарный заряд, по которому уже определяется число N…

Источники:

как определить количество атомов

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Источник

An atom is an element. The two words are synonymous, so if you’re looking for the number of atoms in an element, the answer is always one, and only one. Scientists know of 118 different elements, which they categorize in the periodic table, a diagram that arranges them in increasing order according to the number of protons in their nuclei. This arrangement allows you to answer a significant question at a glance: “What is the number of protons in a particular element?” To answer that, you simply need to look at the place the element occupies in the chart. The place number corresponds to the number of protons.

TL;DR (Too Long; Didn’t Read)

If you have a sample that contains atoms of a single element, you can find the number of atoms by weighing it.

Elements That Form Diatomic Molecules

Some atoms can form covalent bonds with other atoms of the same element to form diatomic molecules. The best known is oxygen (O). A single oxygen atom is highly reactive, but when it forms a bond with another oxygen atom to form O₂, the combination is more stable. This is the form in which oxygen exists in the earth’s atmosphere. Four other elements can combine in this way at standard temperature and pressure. They include nitrogen (N), which is the most abundant element in the atmosphere, hydrogen (H), chlorine (Cl) and fluorine (F). Two other elements, bromine (Br) and iodine (I), can form diatomic molecules at higher temperatures. All diatomic molecules contain two atoms.

Noble Gases and Metals

Some atoms, such as sodium and phosphorous, are so reactive that they are never found free in nature. However, two groups of elements, the noble gases and noble metals, are stable and can exist in samples that contain only non-bound atoms of that element. For example, a container full of argon gas (Ar) contains only argon atoms, and a bar of pure gold contains only gold (Au) atoms. If you have a large sample of a noble gas or metal, you can calculate how many atoms it contains by weighing it.

In addition to these gases and metals, carbon (C) can also exist in the free state. Diamond and graphite are the two most common forms. Among non-metals, carbon is unique in its ability to exist in this way.

Counting Atoms

To calculate the number of atoms in a sample, you need to find how many moles of the element the sample contains. A mole is a unit chemists use. It’s equal to Avogadro’s number (6.02 X 10²³) of atoms. By definition, the weight of one mole of an element (its molar mass) is equal to its atomic weight in grams. The atomic weight for each element is on the periodic table right under the element’s symbol. The atomic weight of carbon is 12 atomic mass units (amu), so the weight of one mole is 12 grams.

If you have a sample that contains only atoms of a particular element, weigh the sample in grams and divide by the atomic weight of the element. The quotient tells you the number of moles. Multiply that by Avogadro’s number, and you’ll find out how many atoms the sample contains.

Examples

1. How many atoms are there in one ounce of pure gold?

An ounce is 28 grams, and the atomic weight of gold is 197. The sample contains 28 ÷ 197 = 0.14 moles. Multiplying this by Avogadro’s number tells you the number of atoms in the sample = 8.43 x 10²² atoms.

2. How many oxygen atoms are there in a gas sample that weighs 20 grams?

The same procedure applies to finding the number of atoms in a diatomic gas, even though the atoms have combined to form molecules. The atomic weight of oxygen is 16, so one mole weighs 16 grams. The sample weighs 20 grams, which is equal to 1.25 moles. Therefore, the number of atoms is 7.53 x 10²³.

Источник

Наш ответ: количество вещества 0.27837163727062175 моль

масса железа в 20 граммах оксида железа Fe=15.546220826 грамм

И последняя 5 задача

5.Сколько молекул вещества в 100 граммах Na2SO4?

Вводим формулу, вводим массу и думаем.

В этой задаче не надо складывать количество атомов каждого из химического элемента, входящих в формулу. Этот ответ будет неправильный.

Нам надо узнать количество молекул(!) вещества. Поэтому просто узнаем количество моль этого вещества и умножаем на постоянную Авогадро (6.02 *10^²³ )

поэтому число молекул в ста граммах равно 6.02*0.704*10 ^²³=4.24*10 ^²³

Источник

Как рассчитать количество атомов в образце — Наука — 2021

Атом — это наименьшее возможное количество химического элемента, который все еще обладает всеми свойствами этого элемента. Хотя вы можете рассматривать их как отдельные частицы вещества, они, в свою очередь, состоят из более фундаментальных частиц, протона, нейтрона и электрона. Некоторое понимание структуры атома важно, потому что электроны и протоны проявляют электрические заряды, которые управляют всем в химии. При работе с образцом элемента или соединения вы используете число Авогадро для расчета количества атомов в образце.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Чтобы рассчитать количество атомов в пробе, найдите молярную массу вещества, взвесьте пробу, разделите измеренную массу на молярную массу, а затем умножьте на число Авогадро.

Номер Авогадро и Крот

Число Авогадро, также известное как постоянная Авогадро, количественно определяет количество атомов углерода-12 в 12-граммовой пробе вещества. Поскольку атомы очень малы, их число очень велико: 6, 022 x 10 ^ 23. Химики используют единицу измерения, называемую моль, чтобы измерить количество частиц, равное числу Авогадро в образце; например, один моль углерода-12 весит 12 грамм, поэтому молярная масса углерода-12 составляет 12 грамм на моль. Обратите внимание, что молярная масса атомов азота составляет 14, 01 грамма на моль, но поскольку газообразный азот имеет два атома на молекулу, молярная масса молекулы составляет 28, 02 грамма на моль.

Взвесьте образец

Взвесьте образец на граммовой шкале и запишите вес. Или, возможно, вес уже был предоставлен вам; если это так, используйте эту цифру. Например, после взвешивания вы обнаружите, что образец алюминия весит 6, 00 грамм.

Периодическая таблица поиска

Найдите элемент в периодической таблице и найдите атомную массу, обычно число под химическим символом. Для образцов чистых элементов атомная масса — это молярная масса, которая, в свою очередь, представляет собой количество граммов на моль. Например, молярная масса алюминия составляет 26, 982 г / моль.

Разделите вес на молярную массу

Разделите вес вашего образца на молярную массу вещества. Результатом этого расчета является количество молей вещества. Чтобы продолжить пример, 6, 00 измеренных граммов образца алюминия, разделенного на 26, 982 г / моль, дают 222 моля.

Умножьте на число Авогадро

Умножьте число родинок в вашем образце на число атомов на моль, число Авогадро. Результатом является окончательный ответ — количество атомов в вашем образце. В примере вы рассчитали .222 молей. Умножьте .222 моль на 6.022 x 10 ^ 23 атомов на моль, чтобы получить ответ, 1.34 x 10 ^ 23 атомов.

Как рассчитать количество конденсата на количество пара

Пар — это просто вода, которая закипела и изменила состояние. Подвод тепла в воду сохраняется в виде общего тепла, которое является скрытым теплом и ощутимым теплом. Когда пар конденсируется, он отдает скрытое тепло, а жидкий конденсат сохраняет ощутимое тепло.

Как рассчитать количество атомов с учетом граммов и единиц атомной массы

Чтобы найти число атомов в образце, разделите вес в граммах на атомную массу, а затем умножьте результат на 6,02 x 10 ^ 23.

Как узнать, сколько атомов присутствует в граммовом образце

Мольная единица описывает большое количество атомов с моль, равным 6,022 × 10 23 частиц, который также известен как число Авогадро. Частицы могут быть отдельными атомами, составными молекулами или другими наблюдаемыми частицами. Для расчета чисел частиц используется число Авогадро и число молей.

Источник

Атомы и электроны

Атомно-молекулярное учение

Мы приступаем к изучению химии — мира молекул и атомов. В этой статье мы рассмотрим базисные понятия и разберемся с электронными формулами элементов.

Атом (греч. а — отриц. частица + tomos — отдел, греч. atomos — неделимый) — электронейтральная частица вещества микроскопических размеров и массы, состоящая из положительно заряженного ядра (протонов) и отрицательно заряженных электронов (электронные орбитали).

Описываемая модель атома называется «планетарной» и была предложена в 1913 году великими физиками: Нильсом Бором и Эрнестом Резерфордом

Протон (греч. protos — первый) — положительно заряженная (+1) элементарная частица, вместе с нейтронами образует ядра атомов элементов. Нейтрон (лат. neuter — ни тот, ни другой) — нейтральная (0) элементарная частица, присутствующая в ядрах всех химических элементов, кроме водорода.

Электрон (греч. elektron — янтарь) — стабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом (-1), заряд атома — порядковый номер в таблице Менделеева — равен числу электронов (и, соответственно, протонов).

Запомните, что в невозбужденном состоянии атом содержит одинаковое число электронов и протонов. Так у кальция (порядковый номер 20) в ядре находится 20 протонов, а вокруг ядра на электронных орбиталях 20 электронов.

Я еще раз подчеркну эту важную деталь. На данном этапе будет отлично, если вы запомните простое правило: порядковый номер элемента = числу электронов. Это наиболее важно для практического применения и изучения следующей темы.

Электронная конфигурация атома

Электроны атома находятся в непрерывном движении вокруг ядра. Энергия электронов отличается друг от друга, в соответствии с этим электроны занимают различные энергетические уровни.

Энергетические уровни подразделяются на несколько подуровней:

Первый уровень

Состоит из s-подуровня: одной «1s» ячейки, в которой помещаются 2 электрона (заполненный электронами — 1s 2 )

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (2s 2 ) и p-подуровня: трех «p» ячеек (2p 6 ), на которых помещается 6 электронов

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (3s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (3p 6 ) и d-подуровня: пяти «d» ячеек (3d 10 ), в которых помещается 10 электронов

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (4s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (4p 6 ), d-подуровня: пяти «d» ячеек (4d 10 ) и f-подуровня: семи «f» ячеек (4f 14 ), на которых помещается 14 электронов

Зная теорию об энергетических уровнях и порядковый номер элемента из таблицы Менделеева, вы должны расположить определенное число электронов, начиная от уровня с наименьшей энергией и заканчивая к уровнем с наибольшей. Чуть ниже вы увидите несколько примеров, а также узнаете об исключении, которое только подтверждает данные правила.

Подуровни: «s», «p» и «d», которые мы только что обсудили, имеют в определенную конфигурацию в пространстве. По этим подуровням, или атомным орбиталям, движутся электроны, создавая определенный «рисунок».

S-орбиталь похожа на сферу, p-орбиталь напоминает песочные часы, d-орбиталь — клеверный лист.

Правила заполнения электронных орбиталей и примеры

Существует ряд правил, которые применяют при составлении электронных конфигураций атомов:

Сперва следует заполнить орбитали с наименьшей энергией, и только после переходить к энергетически более высоким
На орбитали (в одной «ячейке») не может располагаться более двух электронов
Орбитали заполняются электронами так: сначала в каждую ячейку помещают по одному электрону, после чего орбитали дополняются еще одним электроном с противоположным направлением
Порядок заполнения орбиталей: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s

Должно быть, вы обратили внимание на некоторое несоответствие: после 3p подуровня следует переход к 4s, хотя логично было бы заполнить до конца 4s подуровень. Однако природа распорядилась иначе.

Запомните, что, только заполнив 4s подуровень двумя электронами, можно переходить к 3d подуровню.

Без практики теория мертва, так что приступает к тренировке. Нам нужно составить электронную конфигурацию атомов углерода и серы. Для начала определим их порядковый номер, который подскажет нам число их электронов. У углерода — 6, у серы — 16.

Теперь мы располагаем указанное количество электронов на энергетических уровнях, руководствуясь правилами заполнения.

Обращаю ваше особе внимание: на 2p-подуровне углерода мы расположили 2 электрона в разные ячейки, следуя одному из правил. А на 3p-подуровне у серы электронов оказалось много, поэтому сначала мы расположили 3 электрона по отдельным ячейкам, а оставшимся одним электроном дополнили первую ячейку.

Таким образом, электронные конфигурации наших элементов:

Углерод — 1s 2 2s 2 2p 2
Серы — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

Внешний уровень и валентные электроны

Количество электронов на внешнем (валентном) уровне — это число электронов на наивысшем энергетическом уровне, которого достигает элемент. Такие электроны называются валентными: они могут быть спаренными или неспаренными. Иногда для наглядного представления конфигурацию внешнего уровня записывают отдельно:

Углерод — 2s 2 2p 2 (4 валентных электрона)
Сера -3s 2 3p 4 (6 валентных электронов)

Неспаренные валентные электроны способны к образованию химической связи. Их число соответствует количеству связей, которые данный атом может образовать с другими атомами. Таким образом неспаренные валентные электроны тесно связаны с валентностью — способностью атомов образовывать определенное число химических связей.

Углерод — 2s 2 2p 2 (2 неспаренных валентных электрона)
Сера -3s 2 3p 4 (2 неспаренных валентных электрона)

Тренировка

Потренируйтесь и сами составьте электронную конфигурацию для магния и скандия. Определите число электронов на внешнем (валентном) уровне и число неспаренных электронов. Ниже будет дано наглядное объяснение этой задаче.

Запишем получившиеся электронные конфигурации магния и фтора:

Магний — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
Скандий — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1

Источник

Выдающийся русский учёный, химик, физик и энергетик. Самым значимым его вкладом в науку стало открытие периодического закона, графическое выражение которого получило название Периодической системы химических элементов.

Периодический закон

К середине XIX века учёные располагали множеством сведений о физических и химических свойствах разных элементов и их соединений. Появилась необходимость упорядочить эти знания и представить их в наглядном виде. Исследователи из разных стран пытались создать классификацию, объединяя элементы по сходству состава и свойств веществ, которые они образуют. Однако ни одна из предложенных систем не охватывала все известные элементы.

Пытался решить эту задачу и молодой русский профессор Д.И. Менделеев. Он собирал и классифицировал информацию о свойствах элементов и их соединений, а затем уточнял её в ходе многочисленных экспериментов. Собрав данные, Дмитрий Иванович записал сведения о каждом элементе на карточки, раскладывал их на столе и многократно перемещал, пытаясь выстроить логическую систему. Долгие научные изыскания привели его к выводу, что свойства элементов и их соединений изменяются с возрастанием атомной массы, однако не монотонно, а периодически.

Так был открыт периодический закон, который учёный сформулировал следующим образом: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Своё открытие Менделеев совершил почти за 30 лет до того, как учёным удалось понять структуру атома. Открытия в области атомной физики позволили установить, что свойства элементов определяются не атомной массой, а зависят от количества электронов, содержащихся в нём. Поэтому современная формулировка закона звучит так:

Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов.

Этот принцип Менделеев проиллюстрировал в таблице, в которой были представлены все 63 известных на тот момент химических элемента. При её создании учёный предпринял ряд весьма смелых шагов.

Во-первых, многочисленные эксперименты позволили Менделееву сделать вывод, что атомные массы некоторых элементов ранее были вычислены неправильно, и он изменил их в соответствии со своей системой.

Во-вторых, в таблице были оставлены места для новых элементов, открытие которых учёный предсказал, подробно описав их свойства.

Мировое научное сообщество поначалу скептически отнеслось к открытию русского химика. Однако вскоре были открыты предсказанные им химические элементы: галлий, скандий и германий. Это разрушило сомнения в правильности системы Менделеева, которая навсегда изменила науку. Там, где раньше учёному требовалось провести ряд сложнейших (и даже не всегда возможных в реальности) опытов — теперь стало достаточно одного взгляда в таблицу.

Существует легенда, якобы знаменитая таблица явилась Менделееву во сне. Но сам Дмитрий Иванович эту информацию не подтвердил. Он действительно нередко засиживался над работой до поздней ночи и засыпал, продолжая размышлять над решением задачи, однако факт мистического озарения во сне учёный отрицал: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете, сел и вдруг — готово!».

Теперь расскажем, как устроена Периодическая таблица элементов Менделеева и как ею пользоваться.

Структура Периодической системы элементов

На настоящий момент Периодическая таблица Менделеева содержит 118 химических элементов. Каждый из них занимает своё место в зависимости от атомного числа. Оно показывает, сколько протонов содержит ядро атома элемента и сколько электронов в атоме находятся вокруг него. Атом каждого последующего элемента содержит на один протон больше, чем предыдущий.

Периоды — это строки таблицы. На данный момент их семь. У всех элементов одного периода одинаковое количество заполненных электронами энергетических уровней.

Группы — это столбцы. В группы в Периодической таблице объединяются элементы с одинаковым числом электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов. В кратком варианте таблицы, используемой в школьных учебниках, элементы разделены на восемь групп. Каждая из них делится на главную (A) и побочную (B) подгруппы, которые объединяют элементы со сходными химическими свойствами.

Каждый элемент обозначается одной или двумя латинскими буквами. Порядковый номер элемента (число протонов в его ядре) обычно пишется в левом верхнем углу. Также в ячейке элемента указана его относительная атомная масса (сумма масс протонов и нейтронов). Это усреднённая величина, для расчёта которой используются атомные массы всех изотопов элемента с учётом их содержания в природе. Поэтому обычно она является дробным числом.

Чтобы узнать количество нейтронов в ядре элемента, необходимо вычесть его порядковый номер из относительной атомной массы (массового числа).

Свойства Периодической системы элементов

Расположение химических элементов в таблице Менделеева позволяет сопоставлять не только их атомные массы, но и химические свойства.

Вот как они изменяются в пределах группы (сверху вниз):

Металлические свойства усиливаются, неметаллические ослабевают.
Увеличивается атомный радиус.
Усиливаются основные свойства гидроксидов и кислотные свойства водородных соединений неметаллов.

В пределах периодов (слева направо) свойства элементов меняются следующим образом:

Металлические свойства ослабевают, неметаллические усиливаются.
Уменьшается атомный радиус.
Возрастает электроотрицательность.

Элементы Периодической таблицы Менделеева

По положению элемента в периоде можно определить его принадлежность к металлам или неметаллам. Металлы расположены в левом нижнем углу таблицы, неметаллы — в правом верхнем углу. Между ними находятся полуметаллы. Все периоды, кроме первого, начинается щелочным металлом. Каждый период заканчивается инертным газом.

Щелочные металлы

Первая группа главная подгруппа элементов (IA) — щелочные металлы. Это серебристые вещества (кроме цезия, он золотистый), настолько мягкие, что их можно резать ножом. Поскольку на их внешнем электронном слое находится только один электрон, они очень легко вступают в реакции. Плотность щелочных металлов меньше плотности воды, поэтому они в ней не тонут, а бурно реагируют с образованием щёлочи и водорода. Реакция идёт настолько энергично, что водород может даже загореться или взорваться. Эти металлы настолько активно реагируют с кислородом в воздухе, что их приходится хранить под слоем керосина (а литий — под слоем вазелина).

Учите химию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду CHEMISTRY892021 вы получите бесплатный недельный доступ к курсам химии за 8 класс и 9 класс.

Щелочноземельные металлы

Вторая группа главная подгруппа (IIА) представлена щелочноземельными металлами с двумя электронами на внешнем энергетическом уровне атома. Бериллий и магний часто не относят к щелочноземельным металлам. Они тоже имеют серебристый оттенок и легко взаимодействуют с другими элементами, хотя и не так охотно, как металлы из первой группы главной подгруппы. Температура плавления щелочноземельных металлов выше, чем у щелочных. Ионы магния и кальция обусловливают жёсткость воды.

Лантаноиды и актиноиды

В третьей группе побочной подгруппе (IIIB) шестого и седьмого периодов находятся сразу несколько металлов, сходных по строению внешнего энергетического уровня и близких по химическим свойствам. У этих элементов электроны начинают заполнять третий по счёту от внешнего электронного слоя уровень. Это лантаноиды и актиноиды. Для удобства их помещают под основной таблицей.

‍Лантаноиды иногда называют «редкоземельными элементами», поскольку они были обнаружены в небольшом количестве в составе редких минералов и не образуют собственных руд.

‍Актиноиды имеют одно важное общее свойство — радиоактивность. Все они, кроме урана, практически не встречаются в природе и синтезируются искусственно.

Переходные металлы

Элементы побочных подгрупп, кроме лантаноидов и актиноидов, называют переходными металлами. Они вполне укладываются в привычные представления о металлах — твёрдые (за исключением жидкой ртути), плотные, обладают характерным блеском, хорошо проводят тепло и электричество. Валентные электроны их атомов находятся на внешнем и предвнешнем энергетических уровнях.

Неметаллы

Правый верхний угол таблицы до инертных газов занимают неметаллы. Неметаллы плохо проводят тепло и электричество и могут существовать в трёх агрегатных состояниях: твёрдом (как углерод или кремний), жидком (как бром) и газообразном (как кислород и азот). Водород может проявлять как металлические, так и неметаллические свойства, поэтому его относят как к первой, так и к седьмой группе Периодической системы.

Подгруппа углерода

Четвёртую группу главную подгруппу (IVА) называют подгруппой углерода. Углерод и кремний обладают всеми свойствами неметаллов, германий и олово занимают промежуточную позицию, а свинец имеет выраженные металлические свойства. Углерод образует несколько аллотропных модификаций — вариантов простых веществ, отличающихся по своему строению, а именно: графит, алмаз, фуллерит и другие.

Большинство элементов подгруппы углерода — полупроводники (проводят электричество за счёт примесей, но хуже, чем металлы). Графит, германий и кремний используют при изготовлении полупроводниковых элементов (транзисторы, диоды, процессоры и так далее).

Подгруппа азота

Пятую группу главную подгруппу (VA) называют пниктогенами или подгруппой азота. В ходе реакций эти элементы могут как отдавать электроны, так и принимать их, завершая внешний энергетический уровень.

Физические свойства элементов подгруппы азота различны. Азот является бесцветным газом. Фосфор, мягкое вещество, образует несколько вариантов аллотропных модификаций — белый, красный и чёрный фосфор. Мышьяк — твёрдый полуметалл, способный проводить электрический ток. Висмут — блестящий серебристо-белый металл с радужным отливом.

Азот — основное вещество в составе атмосферы нашей планеты. Некоторые элементы подгруппы азота токсичны для человека (фосфор, мышьяк, висмут). При этом азот и фосфор являются важными элементами почвенного питания растений, поэтому они входят в состав большинства удобрений. Азот и фосфор также участвуют в формировании важнейших молекул живых организмов — белков и нуклеиновых кислот.

Подгруппа кислорода

Халькогены или подгруппа кислорода — элементы шестой группы главной подгруппы (VIA). Для завершения внешнего электронного уровня атомам этих элементов не хватает лишь двух электронов, поэтому они проявляют сильные окислительные (неметаллические) свойства. Однако, по мере продвижения от кислорода к полонию они ослабевают.

Кислород образует две аллотропные модификации — кислород и озон — тот самый газ, который образует экран в атмосфере планеты, защищающий живые организмы от жёсткого космического излучения.

Кислород и сера легко образуют прочные соединения с металлами — оксиды и сульфиды. В виде этих соединений металлы часто входят в состав руд.

Галогены

Седьмая группа главная подгруппа (VIIA) представлена галогенами — неметаллами с семью электронами на внешнем электронном слое атома. Это сильнейшие окислители, легко вступающие в реакции. Галогены («рождающие соли») назвали так потому, что они реагируют со многими металлами с образованием солей. Например, хлор входит в состав обычной поваренной соли.

Самый активный из галогенов — фтор. Он способен разрушать даже молекулы воды, за что и получил своё грозное имя (слово «фтор» переводится на русский язык как «разрушительный»). А его «близкий родственник» — иод — используется в медицине в виде спиртового раствора для обработки ран.

Инертные газы

‍Инертные газы, расположенные в последней, восьмой группе главной подгруппе (VIIIA) — элементы с полностью заполненным внешним электронным уровнем. Они практически не способны участвовать в реакциях. Поэтому их иногда называют «благородными», проводя параллель с представителями высшего общества, которые брезгуют контактировать с посторонними.

У инертных газов есть удивительная способность: они светятся под действием электромагнитного излучения, поэтому используются для создания ламп. Так, неон используется для создания светящихся вывесок и реклам, а ксенон — в автомобильных фарах и фотовспышках.

Гелий обладает массой всего в два раза больше массы молекулы водорода, но, в отличие от последнего, не взрывоопасен и используется для заполнения воздушных шаров.