4. Ядро атома состоит из
протонов и нейтронов
Число протонов в ядре равно
порядковому номеру элемента
и числу электронов в атоме
Атом
электронейтрален
6. Экспериментальные основы
Спектральный анализ
(Г. Кирхгоф, 1859)
Периодический закон
(Д.Менделеев 1869)
Фотоэффект
Катодные лучи
(А. Столетов, 1888)
(Ж. Перрен, 1895)
Рентгеновские лучи (В.Рентген
1895)
Радиоактивность
(Л. Беккерель, 1896)
Открытие электрона
(Дж. Томпсон, 1897)
7. Модели атома
Модель Томсона
Планетарная модель
Резерфорда (1911)
Квантово-
механическая
модель Бора (1913),
Корпускулярно-
волновая
модель Н. Бор, Л. де
Ф.Хунд, Э. Шредингер,
П.Дирак, В.Паули, В.
Гейзенберг, М.В. Клечковский.
10. Основы квантовых
представлений
В попытках объяснить линейчатые
спектры атомов и спектр излучения
абсолютно черного тела ученые пришли
к выводу о двойственной природе света и
микрочастиц - они являются дискретными
частицами материи (корпускулами) и
одновременно им соответствует длина
волны, которая характеризует их движение.
Можно выделить три принципа квантовой
механики:
11. Принцип квантования
(М. Планк, 1900)
атомы излучают энергию
порциями, кратными некоторой
минимальной величине - кванту
(фотон) - h
Е = h
h = 6,626•10-34(Дж•c)–пост. Планка
13. неопределенности
(В. Гейзенберг, 1925)
Движение электрона в атоме не может
быть точно фиксировано
Координаты и скорость движения
электрона в
атоме можно найти лишь с некоторой
2
неточностью, определяемой
соо
hтношением:
X(
m )
14. Некоторые выводы из квантовых
представлений
Положение электрона можно
характеризовать лишь вероятностью его
пребывания в конкретной области
пространства
Область наиболее вероятного
пребывания электрона в атоме называют
атомной орбиталью - АО
Вероятность обнаружения электрона
пропорциональна квадрату волновой
функции - 2
17. Уравнение Шредингера -
уравнение трехмерной волны
В квантовой механике движение
электрона в атоме представляется в
виде стоячей волны, для которой
характерен набор колебаний с
длинами волн: , /2, /3, ....... /n;
т.е. движение характеризуется
квантовым числом - n
)U
E
(
y2
z2
82
m
x2
2 2 2
2
18. Квантовые числа
Движение электрона трехмерно.
Соответственно имеется - три
квантовых числа.
В сферической системе координат
эти числа связаны с изменением
R, φ и θ – размера, формы и
ориентации электронного облака
19. Главное квантовое число(n)
n = 1, 2, 3,…, определяет
энергию электрона в атоме и R
AO
Энергетический уровень -
состояние электронов в атоме с
определённым значением
главного квантового числа
(Основное состояние атома - min
энергия электронов;
Возбужденное состояние – более
21.
Орбитальное кв. число (l)
l = 0, 1, 2, 3….……n-1
s, p, d, f, g, h…(всего n значений)
l определяет распределение
волновой функции в околоядерном
пространстве – форму АО
22. Магнитное квантовоечисло(ml)
характеризует ориентацию электронных
облаков в пространстве
ml – целые числа от –l до +l, всего
может быть 2l + 1 значений
Например:
l = 0 (s);
l = 1 (p);
l = 2 (d);
ml = 0
ml = 0, +1, -1
ml = 0, +1, -1, +2, -
2
23. Спиновое квантовое число (ms)
характеризует собственный
магнитный момент электрона,
который или совпадает с
ориентацией орбитального
момента, или направлен в
противоположную сторону.
ms принимает значения: +1/2
или
-1/2
24. Атомная орбиталь (АО)
это состояние электрона в атоме, которое
описывается волновой функцией с
набором
из трех квантовых чисел n, l, ml
Число АО определяется числом значений ml
Условное изображение АО
АО обозначают с помощью кв. чисел
Пример:
1s(n = 1, l = 0, ml = 0)–одна АО
2p(n = 2, l = 1, ml = -1, 0,+1) – три
26. Закономерности формирования
электронных структур
Принцип наименьшей энергии: электрон
размещается на АО c минимальной
энергией
Принцип Паули: в атоме не может быть
двух электронов с одинаковым набором
всех четырех кв.чисел (определяет
емкость АО)
Правила Гунда: на одном подуровне
(1) суммарный спин
электронов максимален,
(2) сумма ml при этом
максимальна
27. Правила Клечковского
Заполнение электронами
подуровней происходит в
порядке возрастания суммы
(n + l)&
Если сумма (n+l) для двух
подуровней одинакова , то
сначала электроны
заполняют АО с меньшим n
28. Последовательность АО
(по правилам Клечковского)
Принципу наименьшей
энергии соответствует
последовательность
заполнения энергетических
уровней и подуровней:
АО 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s
n+l 1 2 3 3 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 7
29. Графическое правило
Клечковского
1 s
4 p
7 p
4 d
4 f
6 g
3 s 3 p 3 d
5 s 5 p 5 d 5 f 5 g
6 s 6 p 6 d 6 f
7 s
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4
О р б и т а л ь н о е к в а н т о в о е ч и с л о l
Главное
квант
овое
число
n
1
2 2 s 2 p
3
4 4 s
5
6
7
30. Способы изображения
электронных структур
Электронная формула –
использует n и l,
n - цифра, l – буква (s,p,d,f)
Электронно – графическая формула
- ml – квантовая ячейка
ms - +1/2, -1/2
Энергетическая диаграмма -
35. Необходимо объяснить:
В чем причина периодичности?
Почему элементы одной группы
имеют одинаковую валентность и
образуют одинаковые
соединения?
Почему число элементов в
периодах не
одинаковое?
Почему в ПС расположение
элементов не всегда соответствует
возрастанию атом. массы (Аr – К, Co
– Ni, Te – I)?
37. Причина периодичности –
электронное строение атомов
Определенная последовательность
формирования электронных
оболочек: энергетических уровней и
подуровней (принцип Паули,
правила Хунда, Клечковского)
Периодическое повторение сходных
электронных слоёв и их
усложнение при увеличении
главного квантового числа
39. Короткие периоды
1 период (n=1):
2 элемента (1s2)
2 период (n=2):
8 элементов (2s22p6)
3 период (n=3):
8 элементов (3s23p6)
40. Длинные периоды
4 период (n=4):
18 элементов (4s23d104p6)
5 период (n=5):
18 элементов (5s24d105p6)
6 период (n=6):
32 элемента (6s24f145d106p6)
7 период (n=7):
32 элемента (7s25f146d107p6),
незавершенный
44. Периодичность свойств
простых веществ и
соединений
температура плавления и
кипения
длина химической связи
энергия химической
связи
электродные
потенциалы
стандартные энтальпии
46. Li - 2s1
Na- 3s1
K - 4s1
Rb - 5s1
Cs - 6s1
Fr - 7s1
Be
2s2 2s 2p
B
2
1
C
2s2
2p2
N
2
2s 2p 2s 2p
O
3 2
4
Radii decrease
i
n
c
r
e
a
s
e
R уменьшается
р
а
с
т
е
т
47. Радиусы катионов и анионов
Превращение атома в катион
– резкое уменьшение
орбитального радиуса
Превращение атома в анион
– увеличение орбитального
радиуса
Rкат < Rат < Rан
Cl+ < Cl < Cl–
0,027 0,099 0,181нм
50. Эффективные радиусы
атомов и ионов
определяют по
межъядерным
расстояниям
в молекулах и
кристаллах, при этом
предполагают, что атомы
51. Ковалентные радиусы - это
эффективные радиусы,
определяемые по
межъядерным расстояниям в
ковалентных молекулах
Металлические радиусы -
это эффективные радиусы в
металлах
Ионные радиусы – это
эффективные радиусы в
ионах, определяемые по
минимуму электронной плотности
52. Энергия
и потенциал ионизации
атомов
Энергия ионизации – это энергия,
необходимая для отрыва
электрона от атома и
превращение атома в
положительно заряженный ион
Еион [кДж/моль]
Ионизационный потенциал – это
разность потенциалов, при
которой происходит ионизация
53. 1-й, 2-й, ….i потенциал ионизации
Энергия отрыва каждого
последующего
электрона больше, чем
предыдущего
J1 < J2<J3<J4……
Резкое увеличение J происходит
на границах уровней и
подуровней
54. Периодичность изменения J
Элемент J1 J2 J3
J4
Li 5,39 75,6 122,4 –
Be 9,32 18,2 158,3 217,7
B 8,30 25,1 37,9
259,3
C
11,26 24,4 47,9
64,5
N
14,53 29,6 47,5
56. Сродство к электрону
это энергия,
выделяющаяся при захвате
электрона атомом или
энергия, необходимая для
присоединения электрона к
атому
F [кДж/моль]
57. Периодичность изменения F
для элементов первых 3-х периодов
C
F I
F , (к
Дж/моль)
H i
L
e H
e
N Ne
N
A
r
K
K r
58. Электроотрицательность
- свойство атома притягивать
электроны от других атомов, с
которыми он образует
химическую связь в соединениях
Электроотрицательность
определяли Полинг, Малликен
и др. ученые
Электроотрицательность
выражается в относительных
(условных единицах)
61. Зависимость высшей
валентности от атомного
номера элемента
В а л ен тн о
сть
H
H e
N
N e A r
C l M n
Z n
B
r
K r
62. Периодические свойства
соединений
основно-кислотные свойства
оксидов и гидроксидов:
в периодах основные свойства
ослабляются, но
усиливаются кислотные
свойства этих соединений
в группах основные
свойства усиливаются, а
кислотные ослабляются
63. Периодичность
кислотно-основных свойств
s-эл-ты H p-эл-ты
Основ. d-эл-ты Кислотные
оксиды кисл.-осн. св-ва
оксиды для зависят от с.о.
неметалл
Группа
Основые
свойства
ув-ся
f- эл-ты - преимущественно основные
68. Периодичность окислительно-
восстановительных свойств
простых веществ
s–элементы p-элементы
d-элементыЭл.отрицательность
и окисл. спос-ть
увеличивается
Металлы,
сильные
вос-ли
(пр., Na
Металлы,
слаб. вос-ли
(пр., Fe вос-ся
Галогены -
Ca вос-ся хол. водян.паром)
H2O до H2
окислители
H
69. Периодическими являются
многие другие свойства
соединений: энергия хим.
связи, энтальпия, энергия
Гиббса образования и др.
Место химического
элемента в ПС определяет
его свойства и свойства его
многих соединений
73. Основные умения по
теме:
1) Записывать длинную и короткую ЭФ атома
по номеру
по положению в ПС
2) Изображать графические ЭФ, формы АО
со знаками «+» и «-» на лепестках,
качественные энергетические диаграммы
3) Определять квантовые числа
всех электронов атома
![Энергия
и потенциал ионизации
атомов
Энергия ионизации – это энергия,
необходимая для отрыва
электрона от атома и
превращение атома в
положительно заряженный ион
Еион [кДж/моль]
Ионизационный потенциал – это
разность потенциалов, при
которой происходит ионизация](https://image.slidesharecdn.com/lectionatomstructure-250331095702-73cf2190/85/Lection_atom_structure-mephe-institute-university-nuclear-physics-52-320.jpg)
![Сродство к электрону
это энергия,
выделяющаяся при захвате
электрона атомом или
энергия, необходимая для
присоединения электрона к
атому
F [кДж/моль]](https://image.slidesharecdn.com/lectionatomstructure-250331095702-73cf2190/85/Lection_atom_structure-mephe-institute-university-nuclear-physics-56-320.jpg)
![So [Дж/Кмоль]
Z](https://image.slidesharecdn.com/lectionatomstructure-250331095702-73cf2190/85/Lection_atom_structure-mephe-institute-university-nuclear-physics-71-320.jpg)
