Загрузить PDF
Загрузить PDF
Электрон является частицей с отрицательным зарядом и входит в состав атома. Все основные элементы состоят из электронов, протонов и нейтронов. В химии важно уметь определять, сколько электронов содержит атом. Это можно сделать с помощью периодической системы химических элементов (таблицы Менделеева). Также необходимо знать, как найти число нейтронов и валентных электронов (электронов на внешней оболочке атома).
-
1
Возьмите таблицу Менделеева. Это цветная таблица, в которой все известные элементы упорядочены согласно их атомной структуре. Каждый элемент обозначается символом в виде одной, двух или трех латинских букв, наряду с атомным весом и атомным номером элемента.[1]
- Таблицу Менделеева можно найти в учебниках по химии или в интернете.
-
2
Найдите нужный элемент в таблице Менделеева. Элементы упорядочены по атомному номеру и разделены на три основные группы: металлы, неметаллы и металлоиды (полуметаллы). Некоторые группы носят несистематические названия, такие как щелочные металлы, галогены и благородные газы.[2]
. Каждый столбец таблицы называется группой, а каждая строка — периодом.- Если вы знаете, в какой группе или периоде находится нужный элемент, вам будет легче найти его.
- Если вы знаете только символ элемента, просто просмотрите таблицу и найдите в ней этот символ.
-
3
Выясните атомный номер элемента. Атомный номер указывается в верхнем левом углу (над символом элемента). Атомный номер равен количеству протонов в атоме элемента.[3]
Протоны являются частицами с положительным зарядом. Так как электроны — это частицы с отрицательным зарядом, нейтральный атом включает равное количество протонов и электронов.- Например, атомный номер бора (B) равен 5, то есть в атоме бора 5 протонов и 5 электронов.
Реклама
-
1
Выясните атомный номер элемента. Атомный номер указывается в верхнем левом углу (над символом элемента). Атомный номер равен количеству протонов в атоме элемента.[4]
Протоны являются частицами с положительным зарядом. Так как электроны — это частицы с отрицательным зарядом, то нейтральный атом включает равное количество протонов и электронов.- Например, атомный номер бора (B) равен 5, то есть в атоме бора 5 протонов и 5 электронов.
-
2
Выясните заряд иона. Если добавить или удалить электрон из атома, элемент не поменяется на другой, но зато изменится его заряд. В этом случае получится ион, такой как K+, Ca2+ или N3-. Обычно заряд указывается сверху справа от символа элемента.
- Электрон — это частица с отрицательным зарядом, поэтому если в атом добавить электрон, получится ион с отрицательным зарядом.
- Если из атома удалить электрон, получится ион с положительным зарядом.
- Например, заряд N3- равен -3, а заряд Ca2+ равен +2.
-
3
Если дан ион с положительным зарядом, вычтите заряд из атомного номера. Если ион имеет положительный заряд, атом потерял электроны. Чтобы определить оставшееся количество электронов, вычтите заряд из атомного номера. У иона с положительным зарядом протонов больше, чем электронов.
- Например, заряд Ca2+ равен +2, то есть у этого иона на 2 электрона меньше, чем у нейтрального атома кальция. Атомный номер кальция равен 20, поэтому у этого иона 18 электронов.
-
4
Если дан ион с отрицательным зарядом, прибавьте заряд к атомному номеру. Если ион имеет отрицательный заряд, атом получил дополнительные электроны. Чтобы определить получившееся количество электронов, прибавьте заряд к атомному номеру. У иона с отрицательным зарядом протонов меньше, чем электронов.
- Например, заряд N3- равен -3, то есть у этого иона на 3 электрона больше, чем у нейтрального атома азота. Атомный номер азота равен 7, поэтому у этого иона 10 электронов.
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 46 555 раз.
Была ли эта статья полезной?
Download Article
Download Article
All basic elements are made up of electrons, protons, and neutrons. An electron is a negatively charged particle that makes up part of an atom. A fundamental concept in chemistry is the ability to determine how many electrons an atom contains. By using a periodic table of elements, this can easily be determined. Other important concepts involve how to find the number of neutrons and valence electrons (number of electrons in its outermost shell) in an element.
-
1
Obtain a periodic table of elements. This is a color-coded table that organizes all the known elements by atomic structure. Each element has a 1, 2, or 3-letter abbreviation and is listed along with its atomic weight and atomic number.[1]
- Periodic tables can easily be found in chemistry books as well as online.
-
2
Find the element in question on the periodic table. The elements are ordered by atomic number and separated into three main groups: metals, non-metals, and metalloids (semi-metals). They are further grouped into families including alkali metals, halogens, and noble gases.[2]
Every column of the table is called a group and every row is called a period.- If you know the details of your element, such as what group or period it is in, it will be easier to locate.
- If you don’t know anything about the element in question, just search the table for its symbol until you find it.
Advertisement
-
3
Find the atomic number of an element. The atomic number appears in the upper left-hand corner or centrally above the element symbol in the square. The atomic number defines the number of protons present in that particular element.[3]
Protons are the particles in an element that provide a positive charge. Because electrons are negatively charged, when an element is in its neutral state, it will have the same number of protons as electrons.- For instance, boron (B) has an atomic number of 5, meaning that it has 5 protons and 5 electrons.
Advertisement
-
1
Identify the charge of the ion. Adding and removing electrons from an atom does not change its identity, but it changes its charge. In these cases, you now have an ion, such as K+, Ca2+, or N3-. Usually, the charge is expressed in a superscript to the right of the atom abbreviation.
- Because an electron has a negative charge, when you add extra electrons, the ion becomes more negative.
- When you remove electrons, the ion becomes more positive.
- For example, N3- has a -3 charge while Ca2+ has a +2 charge.
-
2
Subtract the charge from the atomic number if the ion is positive. If the charge is positive, the ion has lost electrons. To determine how many electrons are left, subtract the amount of charge from the atomic number. In this case, there are more protons than electrons.
- For example, Ca2+ has a +2 charge, therefore, it has 2 fewer electrons than a neutral calcium atom. Calcium’s atomic number is 20, therefore this ion has 18 electrons.
-
3
Add the charge to the atomic number if the charge is negative. If the charge is negative, the ion has gained electrons. To determine how many total electrons there are, add the amount of charge to the atomic number. In this case, there are fewer protons than electrons.
- For example, N3- has a -3 charge which means it has 3 more electrons than a neutral nitrogen atom. Nitrogen’s atomic number is 7, therefore this ion has 10 electrons.
Advertisement
Add New Question
-
Question
What if the charge has no number?
If the charge has no number (is 0), then the number of electrons is the same as the number of protons.
-
Question
How do I calculate the number of electrons by looking at a periodic table?
It is the atomic number. However, if it has positive ion, then this electron number will go down (ie +2 charge means two electrons have been lost, so the electron/atomic number will go down by two) and vice versa.
-
Question
How do I figure out the number of valence electrons?
Valence electrons are the electrons contained in the outermost shell. If you look at the periodic table and at the period numbers, that is the number of valence electrons. If the number is larger than 10, subtract 10 so you get two valence electrons. Example: Oxygen is in the 16th period. If we subtract 10 from 16, we get 6; therefore, oxygen has six valence electrons.
See more answers
Ask a Question
200 characters left
Include your email address to get a message when this question is answered.
Submit
Advertisement
Video
References
About This Article
Article SummaryX
To find the number of electrons an atom has, start by looking up the element you’re working with on the periodic table and locating its atomic number, which will be in the upper left-hand corner of the square. Then, identify the charge of the ion, which will be written as a superscript to the right of the element. Finally, subtract the charge from the atomic number if the ion is positive or add the charge to the atomic number if the ion is negative. To learn how to read and use a periodic table, keep reading!
Did this summary help you?
Thanks to all authors for creating a page that has been read 364,719 times.
Reader Success Stories
-
Jeff Rodniklaem
Apr 18, 2016
“The article really informed me about finding the electrons as my school teacher struggled to help me a bit. I am…” more
Did this article help you?
Все вещества состоят из атомов. Слово «атом» придумали задолго до наступления нашей эры. Но тогда считалось, что атом – самая крошечная частица, меньше которой ничего нет. Но наука доказала, что в атоме есть более мелкие частиц: протон, нейтрон и электрон. Протон и нейтрон находятся в ядре атома, каждая эта частица имеет массу в 1 единицу. Протон имеет заряд +1, нейтрон заряда не имеет. А ещё в атоме есть электрон, который летает вокруг ядра. Он маленький и весит так мало, что его вклад ничтожен, поэтому его массой можно пренебречь. А вот заряд у электрона есть, он отрицательный и равен -1. Всё это подробно изложено в статье «Строение атома». Ну а теперь переходим к вопросу, как понять, как устроен атом конкретного элемента, например, кислорода или кальция.
Итак, напоминаю, что атомы – нейтральны, они никогда не имеют заряда (или, иначе говоря, у них заряд 0). Но при этом в атоме есть протоны с зарядом +1, нейтроны с зарядом 0 и электроны с зарядом -1. Чтобы общий заряд атома был 0, нужно сделать так, чтобы в нём число положительных зарядов равнялось числу отрицательных. То есть в атоме число протонов (а именно они имеют заряд +1) равняется числу электронов (они имеют заряд -1). Это важно! И этот очевидный факт нужно понять и запомнить.
Сколько в атоме протонов, столько и электронов!
Почему мы тут не учли нейтроны? Потому что сейчас они нам не важны, ведь их заряд 0, поэтому на заряд атома они не влияют.
Теперь переходим к самому главному. Как же узнать число протонов и электронов в атоме? Для этого мы берём гигантскую шпаргалку, которая у вас всегда перед глазами в любом учебнике химии или кабинете химии. Это таблица Менделеева. Кстати, из неё можно узнать очень-очень много, но об этом позже.
Так вот. Смотрим на порядковый номер элемента (Здесь представлен фрагмент таблицы, и на картинке порядковые номера обведены синими кружками). Порядковый номер элемента – это заряд ядра.
Порядковый номер элемента в таблице Менделеева – это заряд ядра.
Но вы же помните, что ядро у нас состоит из положительно заряженных протонов и нейтронов без заряда. Значит, заряд ядра определяют только протоны, только у них есть заряд. Каждый протон имеет заряд +1. Следовательно, общий заряд ядра и показывает, сколько в ядре протонов. И чтобы было понятно, вот примеры (и используйте, рассматривая их, периодическую таблицу, которая есть в любом учебнике химии).
Пример 1.
Порядковый номер бора 5. То есть заряд ядра атома бора +5. Один протон имеет заряд +1. Сколько нужно протонов, чтобы получить заряд +5? Пять протонов. И да, в ядре атома бора 5 протонов.
Пример 2.
Порядковый номер алюминия 13. Рассуждая как выше, получаем, что в ядре атома алюминия 13 протонов, а заряд ядра +13.
Пример 3.
Порядковый номер аргона 18. Значит, протонов в ядре атома аргона 18, а заряд ядра +18.
Разобрались? Но чуть раньше мы говорили, что атом нейтрален, у него заряд 0! А теперь говорим, что у нас есть ядро, например, бора, у которого заряд +3. Всё верно, ведь вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные электроны. Каждый электрон имеет заряд -1, и благодаря им атом получает общий заряд 0. Давайте снова перейдём к примерам.
Итак, снова про бор. Его порядковый номер 5, и мы уже поняли, что заряд ядра атома бора +5, и в нём 5 протонов. Сколько нам нужно электронов (каждый из которых имеет заряд -1), чтобы получить в сумме 0? Конечно же, 5! Потому что 5 плюсов и 5 минусов это и есть о! То есть число протонов всегда равно числу электронов.
Ещё один пример и более наглядно.
Посмотрим пристально на кальций. Его порядковый номер 20. Как и любого другого атома, у него есть ядро, в которое входят протоны и нейтроны, и электроны, которые вращаются вокруг ядра. Порядковый номер 20 говорит нам, что в ядре атома кальция находятся 20 протонов (каждый имеет заряд +1, а 20 протонов имеют заряд +20). Чтобы заряд атома кальция был 0, нужно 20 минусов. И это действительно так: вокруг ядра атома кальция вращаются 20 электронов.
Таким образом, если репетитор по химии или учитель в школе спрашивает, сколько в таком-то атоме протонов и электронов, действуем так:
1. Находим элемент в таблице Менделеева.
2. Смотрим на порядковый номер.
3. Порядковый номер = числу протонов в ядре = числу электронов.
Например, такой хитрый вопрос (на егэ по химии он не попадётся, но для тренировки решим). А сколько протонов и электронов содержится в атоме олова? Быстро ищем олово в таблице Менделеева. Порядковый номер олова – 50. И отвечаем моментально: в атоме олова 50 протонов и 50 электронов. Вот и всё.
И тут можно снова задаться вопросом о нейтронах. Зачем же они в ядре и на что они влияют? А про это говорим в следующий раз.
Пожалуйста, пишите в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.
Е.Н.ФРЕНКЕЛЬ
Самоучитель по химии
Пособие для тех, кто не знает, но хочет
узнать и понять химию
Продолжение. Начало см. в № 13, 18, 23/2007
Глава 3. Элементарные сведения о
строении атома.
Периодический закон Д.И.Менделеева
В с п о м н и т е, что такое атом, из чего состоит
атом, изменяется ли атом в химических
реакциях.
Атом – это электронейтральная частица,
состоящая из положительно заряженного ядра и
отрицательно заряженных электронов.
Число электронов в ходе химических процессов
может изменяться, но заряд ядра всегда остается
неизменным. Зная распределение электронов в
атоме (строение атома), можно предсказать многие
свойства данного атома, а также свойства простых
и сложных веществ, в состав которых он входит.
Строение атома, т.е. состав ядра и распределение
электронов вокруг ядра, несложно определить по
положению элемента в периодической системе.
В периодической системе Д.И.Менделеева
химические элементы располагаются в
определенной последовательности. Эта
последовательность тесно связана со строением
атомов этих элементов. Каждому химическому
элементу в системе присвоен порядковый номер,
кроме того, для него можно указать номер периода,
номер группы, вид подгруппы.
Спонсор публикации статьи интернет-магазин “Мегамех”. В магазине Вы найдёте изделия из меха на любой вкус – куртки, жилетки и шубы из лисы, нутрии, кролика, норки, чернобурки, песца. Компания также предлагает Вам приобрести элитные меховые изделия и воспользоваться услугами индивидуального пошива. Меховые изделия оптом и в розницу – от бюджетной категории до класса люкс, скидки до 50%, гарантия 1 год, доставка по Украине, России, СНГ и странам Евросоюза, самовывоз из шоу-рума в г.Кривой Рог, товары от ведущих производителей Украины, России, Турции и Китая. Посмотреть каталог товаров, цены, контакты и получить консультацию Вы сможете на сайте, который располагается по адресу: “megameh.com”.
Зная точный «адрес» химического элемента –
группу, подгруппу и номер периода, можно
однозначно определить строение его атома.
Период – это горизонтальный ряд химических
элементов. В современной периодической
системе семь периодов. Первые три периода – малые,
т.к. они содержат 2 или 8 элементов:
1-й период – Н, Не – 2 элемента;
2-й период – Li … Nе – 8 элементов;
3-й период – Na … Аr – 8 элементов.
Остальные периоды – большие. Каждый из них
содержит 2–3 ряда элементов:
4-й период (2 ряда) – K … Kr – 18 элементов;
6-й период (3 ряда) – Сs … Rn – 32 элемента. В этот
период входит ряд лантаноидов.
Группа – вертикальный ряд химических
элементов. Всего групп восемь. Каждая группа
состоит из двух подгрупп: главной подгруппы и
побочной подгруппы. Например:
Главную подгруппу образуют химические
элементы малых периодов (например, N, P) и больших
периодов (например, As, Sb, Bi).
Побочную подгруппу образуют химические
элементы только больших периодов (например, V, Nb,
Ta).
Визуально эти подгруппы различить легко.
Главная подгруппа «высокая», она начинается с
1-го или 2-го периода. Побочная подгруппа –
«низкая», начинается с 4-го периода.
Итак, каждый химический элемент периодической
системы имеет свой адрес: период, группу,
подгруппу, порядковый номер.
Например, ванадий V – это химический элемент
4-го периода, V группы, побочной подгруппы,
порядковый номер 23.
Задание 3.1. Укажите период, группу и
подгруппу для химических элементов с
порядковыми номерами 8, 26, 31, 35, 54.
Задание 3.2. Укажите порядковый номер и
название химического элемента, если известно,
что он находится:
а) в 4-м периоде, VI группе, побочной подгруппе;
б) в 5-м периоде, IV группе, главной подгруппе.
Каким образом можно связать сведения о
положении элемента в периодической системе со
строением его атома?
Атом состоит из ядра (оно имеет положительный
заряд) и электронов (они имеют отрицательный
заряд). В целом атом электронейтрален.
Положительный заряд ядра атома равен
порядковому номеру химического элемента.
Ядро атома – сложная частица. В ядре
сосредоточена почти вся масса атома. Поскольку
химический элемент – совокупность атомов с
одинаковым зарядом ядра, то около символа
элемента указывают следующие его координаты:
По этим данным можно определить состав ядра.
Ядро состоит из протонов и нейтронов.
Протон p имеет массу 1 (1,0073 а. е. м.) и заряд +1.
Нейтрон n заряда не имеет (нейтрален), а масса
его приблизительно равна массе протона (1,0087 а. е.
м.).
Заряд ядра определяют протоны. Причем число
протонов равно (по величине) заряду ядра
атома, т.е. порядковому номеру.
Число нейтронов N определяют по разности
между величинами: «масса ядра» А и
«порядковый номер» Z. Так, для атома алюминия:
N = А – Z = 27 –13 = 14n,
Задание 3.3. Определите состав ядер атомов,
если химический элемент находится в:
а) 3-м периоде, VII группе, главной подгруппе;
б) 4-м периоде, IV группе, побочной подгруппе;
в) 5-м периоде, I группе, главной подгруппе.
Внимание! При определении массового числа ядра
атома приходится округлять атомную массу,
указанную в периодической системе. Так поступают
потому, что массы протона и нейтрона практически
целочисленны, а массой электронов можно
пренебречь.
Определим, какие из приведенных ниже ядер
принадлежат одному и тому же химическому
элементу:
А (20р + 20n),
Б (19р + 20n),
В (20р + 19n).
Атомам одного химического элемента
принадлежат ядра А и В, поскольку они
содержат одинаковое число протонов, т. е. заряды
этих ядер одинаковые. Исследования показывают,
что масса атома не оказывает существенного
влияния на его химические свойства.
Изотопами называют атомы одного и того же
химического элемента (одинаковое число
протонов), различающиеся массой (разное число
нейтронов).
Изотопы и их химические соединения отличаются
друг от друга по физическим свойствам, но
химические свойства у изотопов одного
химического элемента одинаковы. Так, изотопы
углерода-14 (14С) имеют такие же химические
свойства, как и углерода-12 (12С), которые
входят в ткани любого живого организма. Отличие
проявляется только в радиоактивности (изотоп 14С).
Поэтому изотопы применяют для диагностики и
лечения различных заболеваний, для научных
исследований.
Вернемся к описанию строения атома.
Как известно, ядро атома в химических
процессах не изменяется. А что изменяется?
Переменным оказывается общее число электронов в
атоме и распределение электронов. Общее число
электронов в нейтральном атоме определить
несложно – оно равно порядковому номеру, т.е.
заряду ядра атома:
Электроны имеют отрицательный заряд –1, а масса
их ничтожна: 1/1840 от массы протона.
Отрицательно заряженные электроны
отталкиваются друг от друга и находятся на
разных расстояниях от ядра. При этом электроны,
имеющие приблизительно равный запас энергии,
находятся на приблизительно равном расстоянии
от ядра и образуют энергетический уровень.
Число энергетических уровней в атоме равно
номеру периода, в котором находится химический
элемент. Энергетические уровни условно
обозначают так (например, для Al):
Задание 3.4. Определите число энергетических
уровней в атомах кислорода, магния, кальция,
свинца.
На каждом энергетическом уровне может
находиться ограниченное число электронов:
• на первом – не более двух электронов;
• на втором – не более восьми электронов;
• на третьем – не более восемнадцати
электронов.
Эти числа показывают, что, например, на втором
энергетическом уровне может находиться 2, 5 или 7
электронов, но не может быть 9 или 12 электронов.
Важно знать, что независимо от номера
энергетического уровня на внешнем уровне
(последнем) не может быть больше восьми
электронов. Внешний восьмиэлектронный
энергетический уровень является наиболее
устойчивым и называется завершенным. Такие
энергетические уровни имеются у самых
неактивных элементов – благородных газов.
Как определить число электронов на внешнем
уровне остальных атомов? Для этого существует
простое правило: число внешних электронов
равно:
• для элементов главных подгрупп – номеру
группы;• для элементов побочных подгрупп оно не может
быть больше двух.
Например (рис. 5):
 |
Рис. 5.
|
Задание 3.5. Укажите число внешних
электронов для химических элементов с
порядковыми номерами 15, 25, 30, 53.
Задание 3.6. Найдите в периодической системе
химические элементы, в атомах которых имеется
завершенный внешний уровень.
Очень важно правильно определять число внешних
электронов, т.к. именно с ними связаны важнейшие
свойства атома. Так, в химических реакциях атомы
стремятся приобрести устойчивый, завершенный
внешний уровень (8е). Поэтому атомы, на внешнем
уровне которых мало электронов, предпочитают их
отдать.
Химические элементы, атомы которых способны
только отдавать электроны, называют металлами.
Очевидно, что на внешнем уровне атома металла
должно быть мало электронов: 1, 2, 3.
Если на внешнем энергетическом уровне атома
много электронов, то такие атомы стремятся
принять электроны до завершения внешнего
энергетического уровня, т. е. до восьми
электронов. Такие элементы называют неметаллами.
В о п р о с. К металлам или неметаллам
относятся химические элементы побочных
подгрупп? Почему?
О т в е т. Металлы и неметаллы главных
подгрупп в таблице Менделеева отделяет линия,
которую можно провести от бора к астату. Выше
этой линии (и на линии) располагаются неметаллы,
ниже – металлы. Все элементы побочных подгрупп
оказываются ниже этой линии.
Задание 3.7. Определите, к металлам или
неметаллам относятся: фосфор, ванадий, кобальт,
селен, висмут. Используйте положение элемента в
периодической системе химических элементов и
число электронов на внешнем уровне.
Для того, чтобы составить распределение
электронов по остальным уровням и подуровням,
следует воспользоваться следующим а л г о р и т м
о м.
1. Определить общее число электронов в атоме (по
порядковому номеру).
2. Определить число энергетических уровней (по
номеру периода).
3. Определить число внешних электронов (по виду
подгруппы и номеру группы).
4. Указать число электронов на всех уровнях,
кроме предпоследнего.
5. Рассчитать число электронов на предпоследнем
уровне.
Например, согласно пунктам 1–4 для атома
марганца определено:
Всего 25е; распределили (2 + 8 + 2) = 12e;
значит, на третьем уровне находится: 25 – 12 = 13e.
Получили распределение электронов в атоме
марганца:
Задание 3.8. Отработайте алгоритм, составив
схемы строения атомов для элементов № 16, 26, 33, 37.
Укажите, металлы это или неметаллы. Ответ
поясните.
Составляя приведенные выше схемы строения
атома, мы не учитывали, что электроны в атоме
занимают не только уровни, но и определенные подуровни
каждого уровня. Виды подуровней обозначаются
латинскими буквами: s, p, d.
Число возможных подуровней равно номеру
уровня. Первый уровень состоит из одного
s-подуровня. Второй уровень состоит из двух
подуровней – s и р. Третий уровень – из
трех подуровней – s, p и d.
На каждом подуровне может находиться строго
ограниченное число электронов:
на s-подуровне – не больше 2е;
на р-подуровне – не больше 6е;
на d-подуровне – не больше 10е.
Подуровни одного уровня заполняются в строго
определенном порядке: s 
p d.
Таким образом, р-подуровнь не может начать
заполняться, если не заполнен s-подуровень
данного энергетического уровня, и т.д. Исходя из
этого правила, несложно составить электронную
конфигурацию атома марганца:
В целом электронная конфигурация атома марганца
записывается так:
25Мn 1s22s22p63s23p63d54s2.
Здесь и далее приняты следующие обозначения:
Задание 3.9. Составьте электронные
конфигурации атомов для химических элементов №
16, 26, 33, 37.
Для чего необходимо составлять электронные
конфигурации атомов? Для того, чтобы
определять свойства этих химических элементов.
Следует помнить, что в химических процессах
участвуют только валентные электроны.
Валентные электроны находятся на внешнем
энергетическом уровне и незавершенном
d-подуровне предвнешнего уровня.
Определим число валентных электронов для
марганца:
или сокращенно: Мn … 3d54s2.
Что можно определить по формуле электронной
конфигурации атома?
1. Какой это элемент – металл или неметалл?
Марганец – металл, т.к. на внешнем (четвертом)
уровне находится два электрона.
2. Какой процесс характерен для металла?
Атомы марганца в реакциях всегда только отдают
электроны.
3. Какие электроны и сколько будет отдавать атом
марганца?
В реакциях атом марганца отдает два внешних
электрона (они дальше всех от ядра и слабее
притягиваются им), а также пять предвнешних d-электронов.
Общее число валентных электронов – семь (2 + 5).
В этом случае на третьем уровне атома
останется восемь электронов, т.е. образуется
завершенный внешний уровень.
Все эти рассуждения и заключения можно
отразить при помощи схемы (рис. 6):
 |
Рис. 6.
|
Полученные условные заряды атома
называют степенями окисления.
Рассматривая строение атома, аналогичным
способом можно показать, что типичными степенями
окисления для кислорода является –2, а для
водорода +1.
В о п р о с. С каким из химических
элементов может образовывать соединения
марганец, если учесть полученные выше степени
его окисления?
О т в е т. Только с кислородом, т.к. его атом
имеет противоположную по заряду степень
окисления. Формулы соответствующих оксидов
марганца (здесь степени окисления соответствуют
валентностям этих химических элементов):
Строение атома марганца подсказывает, что
большей степени окисления у марганца быть не
может, т.к. в этом случае пришлось бы
затрагивать устойчивый, теперь уже завершенный
предвнешний уровень. Поэтому степень окисления +7
является высшей, а соответствующий оксид Мn2О7
– высшим оксидом марганца.
Для закрепления всех этих понятий рассмотрим
строение атома теллура и некоторые его свойства:
Как неметалл, атом Te может принять 2 электрона
до завершения внешнего уровня и отдать «лишние» 6
электронов:
Задание 3.10. Изобразите электронные
конфигурации атомов Nа, Rb, Cl, I, Si, Sn. Определите
свойства этих химических элементов, формулы их
простейших соединений (с кислородом и водородом).
Практические выводы
1. В химических реакциях участвуют только
валентные электроны, которые могут находиться
только на двух последних уровнях.
2. Атомы металлов могут только отдавать
валентные электроны (все или несколько), принимая
положительные степени окисления.
3. Атомы неметаллов могут принимать электроны
(недостающие – до восьми), приобретая при этом
отрицательные степени окисления, и отдавать
валентные электроны (все или несколько), при этом
они приобретают положительные степени
окисления.
Сравним теперь свойства химических элементов
одной подгруппы, например натрия и рубидия:
Nа …3s1 и Rb …5s1.
Что общего в строении атомов этих элементов?
На внешнем уровне каждого атома по одному
электрону – это активные металлы. Металлическая
активность связана со способностью отдавать
электроны: чем легче атом отдает электроны, тем
сильнее выражены его металлические свойства.
Что удерживает электроны в атоме? Притяжение их
к ядру. Чем ближе электроны к ядру, тем сильнее
они притягиваются ядром атома, тем труднее их
«оторвать».
Исходя из этого, ответим на вопрос: какой
элемент – Nа или Rb – легче отдает внешний
электрон? Какой из элементов является более
активным металлом? Очевидно, рубидий, т.к. его
валентные электроны находятся дальше от ядра (и
слабее удерживаются ядром).
Вывод. В главных подгруппах сверху вниз
металлические свойства усиливаются, т.к.
возрастает радиус атома, и валентные электроны
слабее притягиваются к ядру.
Сравним свойства химических элементов VIIa
группы: Cl …3s23p5 и I …5s25p5.
Оба химических элемента – неметаллы, т.к. до
завершения внешнего уровня не хватает одного
электрона. Эти атомы будут активно притягивать
недостающий электрон. При этом чем сильнее
притягивает атом неметалла недостающий
электрон, тем сильнее проявляются его
неметаллические свойства (способность принимать
электроны).
За счет чего происходит притяжение электрона?
За счет положительного заряда ядра атома.
Кроме того, чем ближе электрон к ядру, тем сильнее
их взаимное притяжение, тем активнее неметалл.
В о п р о с. У какого элемента сильнее
выражены неметаллические свойства: у хлора или
йода?
О т в е т. Очевидно, у хлора, т.к. его валентные
электроны расположены ближе к ядру.
Вывод. Активность неметаллов в подгруппах
сверху вниз убывает, т.к. возрастает радиус
атома и ядру все труднее притянуть недостающие
электроны.
Сравним свойства кремния и олова: Si …3s23p2
и Sn …5s25p2.
На внешнем уровне обоих атомов по четыре
электрона. Тем не менее эти элементы в
периодической системе находятся по разные
стороны от линии, соединяющей бор и астат.
Поэтому у кремния, символ которого находится
выше линии В–At, сильнее проявляются
неметаллические свойства. Напротив, у олова,
символ которого находится ниже линии В–At,
сильнее проявляются металлические свойства. Это
объясняется тем, что в атоме олова четыре
валентных электрона удалены от ядра. Поэтому
присоединение недостающих четырех электронов
затруднено. В то же время отдача электронов
с пятого энергетического уровня происходит
достаточно легко. Для кремния возможны оба
процесса, причем первый (прием электронов)
преобладает.
Выводы по главе 3. Чем меньше внешних
электронов в атоме и чем дальше они от ядра, тем
сильнее проявляются металлические свойства.
Чем больше внешних электронов в атоме и чем
ближе они к ядру, тем сильнее проявляются
неметаллические свойства.
Основываясь на выводах, сформулированных в
этой главе, для любого химического элемента
периодической системы можно составить
«характеристику».
Алгоритм описания свойств
химического элемента по его положению
в периодической системе
1. Составить схему строения атома, т.е.
определить состав ядра и распределение
электронов по энергетическим уровням и
подуровням:
• определить общее число протонов, электронов
и нейтронов в атоме (по порядковому номеру и
относительной атомной массе);• определить число энергетических уровней (по
номеру периода);• определить число внешних электронов (по виду
подгруппы и номеру группы);• указать число электронов на всех
энергетических уровнях, кроме предпоследнего;• рассчитать число электронов на
предпоследнем уровне.
2. Определить число валентных электронов.
3. Определить, какие свойства – металла или
неметалла – сильнее проявляются у данного
химического элемента.
4. Определить число отдаваемых (принимаемых)
электронов.
5. Определить высшую и низшую степени окисления
химического элемента.
6. Составить для этих степеней окисления
химические формулы простейших соединений с
кислородом и водородом.
7. Определить характер оксида и составить
уравнение его реакции с водой.
8. Для указанных в пункте 6 веществ составить
уравнения характерных реакций (см. главу 2).
Задание 3.11. По приведенной выше схеме
составить описания атомов серы, селена, кальция и
стронция и свойства этих химических элементов.
Какие общие свойства проявляют их оксиды и
гидроксиды?
Если вы выполнили упражнения 3.10 и 3.11, то
легко заметить, что не только атомы элементов
одной подгруппы, но и их соединения имеют общие
свойства и похожий состав.
Периодический закон Д.И.Менделеева:
свойства химических элементов, а также свойства
простых и сложных веществ, образованных ими,
находятся в периодической зависимости от заряда
ядер их атомов.
Физический смысл периодического закона: свойства
химических элементов периодически повторяются
потому, что периодически повторяются
конфигурации валентных электронов
(распределение электронов внешнего и
предпоследнего уровней).
Так, у химических элементов одной и той же
подгруппы одинаковое распределение валентных
электронов и, значит, похожие свойства.
Например, у химических элементов пятой группы
пять валентных электронов. При этом в атомах
химических элементов главных подгрупп – все
валентные электроны находятся на внешнем уровне:
… ns2np3, где n – номер
периода.
У атомов элементов побочных подгрупп на
внешнем уровне находятся только 1 или 2 электрона,
остальные – на d-подуровне предвнешнего
уровня: … (n – 1)d3ns2, где n
– номер периода.
Задание 3.12. Составьте краткие электронные
формулы для атомов химических элементов № 35 и 42,
а затем составьте распределение электронов в
этих атомах по алгоритму. Убедитесь, что ваше
предсказание сбылось.
Упражнения к главе 3
1. Сформулируйте определения понятий
«период», «группа», «подгруппа». Что общего у
химических элементов, которые составляют: а)
период; б) группу; в) подгруппу?
2. Что такое изотопы? Какие свойства –
физические или химические – совпадают у
изотопов? Почему?
3. Сформулируйте периодический закон
Д.И.Менделеева. Поясните его физический смысл и
проиллюстрируйте примерами.
4. В чем проявляются металлические
свойства химических элементов? Как они
изменяются в группе и в периоде? Почему?
5. В чем проявляются неметаллические
свойства химических элементов? Как они
изменяются в группе и в периоде? Почему?
6. Составьте краткие электронные формулы
химических элементов № 43, 51, 38. Подтвердите свои
предположения описанием строения атомов этих
элементов по приведенному выше алгоритму.
Укажите свойства этих элементов.
7. По кратким электронным формулам
а) …4s24p1;
б) …4d15s2;
в) …3d54s1
определите положение соответствующих
химических элементов в периодической системе
Д.И.Менделеева. Назовите эти химические элементы.
Свои предположения подтвердите описанием
строения атомов этих химических элементов по
алгоритму. Укажите свойства этих химических
элементов.
Продолжение следует
Автор:
Tamara Smith
Дата создания:
28 Январь 2021
Дата обновления:
20 Май 2023
Содержание
- меры
Все основные химические элементы состоят из электронов, протонов и нейтронов. Электрон – это отрицательно заряженная частица, содержащаяся в атоме. Один из фундаментальных принципов химии – это возможность узнать, сколько электронов находится внутри атома. Для этого достаточно воспользоваться периодической таблицей элементов. Другие фундаментальные принципы – найти количество нейтронов и валентных электронов или количество электронов во внешнем слое атома элемента.
меры
Метод 1 из 2: определение количества электронов в нейтральных атомах
-
Возьмите периодическую таблицу. Периодическая таблица – это цветная таблица, в которой все известные элементы организованы в соответствии с атомной структурой. Каждый элемент имеет сокращение из одной, двух или трех букв и появляется вместе с атомной массой и соответствующим атомным номером.
- Таблицу Менделеева легко найти в книгах по химии и в Интернете.
-
Найдите нужный элемент на периодическая таблица. Элементы упорядочены по атомным номерам и разделены на три основные группы: металлы, металлы и полуметаллы. Эти группы делятся на семейства, такие как щелочные металлы, галогены и благородные газы. Каждый столбец в таблице – это семейство, а каждая строка – точка.
- Если вы знаете, в какой семье или периоде находится желаемый элемент или какая-либо другая деталь этого типа, у вас будет гораздо меньше проблем с его поиском.
- Если вы ничего не знаете об элементе, просматривайте таблицу, пока не найдете соответствующий символ.
-
Найдите атомный номер элемента. Атомный номер – это номер, который появляется в верхнем левом углу или чуть выше символа элемента в соответствующем поле. Он определяет количество протонов или положительно заряженных частиц, присутствующих в этом конкретном элементе. Поскольку электроны являются отрицательными частицами, нейтральный элемент будет иметь такое же количество протонов и электронов.
- Например, атомный номер бора (B) равен пяти, что означает, что он имеет пять протонов и пять электронов.
Метод 2 из 2: определение количества электронов в положительном или отрицательном ионе
-
Откройте для себя заряд иона. Добавление и удаление электронов не изменяет идентичность элемента, но влияет на заряд атома, образуя ион, такой как K, Ca или N. Как правило, заряд иона отображается выше и справа от аббревиатуры названия элемента. ,
- Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, атом нейтрализуется добавлением электронов.
- Когда вы удаляете электроны из атома, это считается положительным.
- N, например, имеет заряд -3, а Ca имеет заряд +2.
-
Вычтите заряд из атомного номера, если ион положительный. Если заряд положительный, это означает, что ион потерял электроны, поэтому протонов стало больше. Чтобы узнать, сколько электронов осталось, вычтите заряд из атомного номера элемента.
- Ca, например, имеет заряд +2, поэтому у него на два электрона меньше, чем у нейтрального атома кальция. Атомный номер кальция 20, поэтому у положительного иона 18 электронов.
-
Добавьте заряд и атомный номер, если ион отрицательный. Если заряд иона отрицательный, это означает, что он приобрел электроны, в результате чего количество протонов стало меньше. Чтобы найти полное количество электронов, присутствующих в ионе, добавьте заряд к атомному номеру.
- N, например, имеет заряд -3, что означает, что у него на три электрона больше, чем у нейтрального атома азота. Атомный номер азота равен семи, поэтому положительный ион имеет десять электронов.
