Malyugin 14. Tingkat energi eksternal dan internal. Penyelesaian tingkat energi.

Mari kita ingat kembali secara singkat apa yang telah kita ketahui tentang struktur kulit elektron atom:

ü jumlah tingkat energi atom = jumlah periode di mana unsur tersebut berada;

ü kapasitas maksimum setiap tingkat energi dihitung dengan rumus 2n2

ü kulit energi terluar tidak dapat mengandung lebih dari 2 elektron untuk unsur periode 1, lebih dari 8 elektron untuk unsur periode lain

Sekali lagi, mari kita kembali ke analisis skema pengisian tingkat energi dalam elemen periode kecil:

Tabel 1. Pengisian tingkat energi

untuk unsur periode kecil

Nomor periode	Jumlah tingkat energi = nomor periode	Simbol elemen, nomor urutnya	Total elektron	Distribusi elektron berdasarkan tingkat energi	Nomor grup
				H+1 )1	+1 H, 1e-
		He + 2 ) 2	+2 Tidak, ke-2
				Li + 3 ) 2 ) 1	+ 3 Li, 2e-, 1e-
		Jadilah +4 ) 2 )2	+ 4 Menjadi, 2e-,2 e-
		B +5 ) 2 )3	+5 B, 2e-, 3e-
		C +6 ) 2 )4	+6 C, 2e-, 4e-
		N + 7 ) 2 ) 5	+ 7 N, 2e-,5 e-
		HAI + 8 ) 2 ) 6	+ 8 HAI, 2e-,6 e-
		F + 9 ) 2 ) 7	+ 9 F, 2e-,7 e-
		tidak + 10 ) 2 ) 8	+ 10 tidak, 2e-,8 e-
				tidak + 11 ) 2 ) 8 )1	+1 1 tidak, 2e-, 8e-, 1e-
		mg + 12 ) 2 ) 8 )2	+1 2 mg, 2e-, 8e-, 2 e-
		Al + 13 ) 2 ) 8 )3	+1 3 Al, 2e-, 8e-, 3 e-
		Si + 14 ) 2 ) 8 )4	+1 4 Si, 2e-, 8e-, 4 e-
		P + 15 ) 2 ) 8 )5	+1 5 P, 2e-, 8e-, 5 e-
		S + 16 ) 2 ) 8 )6	+1 5 P, 2e-, 8e-, 6 e-
		Cl + 17 ) 2 ) 8 )7	+1 7 Cl, 2e-, 8e-, 7 e-
18 Ar		Ar+ 18 ) 2 ) 8 )8	+1 8 Ar, 2e-, 8e-, 8 e-

Tabel Analisis 1. Bandingkan jumlah elektron pada tingkat energi terakhir dan jumlah golongan tempat unsur kimia tersebut berada.

Pernahkah Anda memperhatikan itu? jumlah elektron pada tingkat energi terluar atom sama dengan nomor golongan, di mana elemen itu berada (pengecualiannya adalah helium)?

!!! Aturan ini benar hanya untuk elemen besar subkelompok.

Setiap periode sistem diakhiri dengan elemen inert(helium He, neon Ne, argon Ar). Tingkat energi eksternal unsur-unsur ini mengandung jumlah elektron maksimum yang mungkin: helium -2, unsur-unsur yang tersisa - 8. Ini adalah unsur-unsur golongan VIII dari subkelompok utama. Tingkat energi yang mirip dengan struktur tingkat energi gas inert disebut lengkap. Ini adalah semacam batas kekuatan tingkat energi untuk setiap elemen sistem periodik. Molekul zat sederhana - gas inert, terdiri dari satu atom dan dibedakan oleh kelembaman kimia, yaitu, mereka praktis tidak masuk ke dalam reaksi kimia.

Untuk elemen PSCE yang tersisa, tingkat energi berbeda dari tingkat energi elemen inert, tingkat seperti itu disebut belum selesai. Atom-atom dari unsur-unsur ini cenderung melengkapi tingkat energi terluarnya dengan menyumbangkan atau menerima elektron.

Pertanyaan untuk pengendalian diri

1. Tingkat energi apa yang disebut eksternal?

2. Tingkat energi apa yang disebut internal?

3. Tingkat energi apa yang disebut lengkap?

4. Unsur-unsur dari kelompok dan subkelompok mana yang memiliki tingkat energi lengkap?

5. Berapa jumlah elektron pada tingkat energi terluar unsur-unsur subkelompok utama?

6. Bagaimana elemen-elemen dari satu subkelompok utama serupa dalam struktur level elektronik?

7. Berapa jumlah elektron pada tingkat terluar yang mengandung unsur a) golongan IIA;

b) kelompok IVA; c) Kelompok VII A

Lihat jawaban

1. Terakhir

2. Apa saja kecuali yang terakhir

3. Yang mengandung jumlah elektron maksimum. Begitu juga dengan tingkat terluar, jika mengandung 8 elektron untuk periode I – 2 elektron.

4. Unsur golongan VIIIA (unsur inert)

5. Banyaknya golongan tempat unsur tersebut berada

6. Semua elemen dari subkelompok utama pada tingkat energi eksternal mengandung elektron sebanyak nomor golongannya

7. a) unsur golongan IIA memiliki 2 elektron pada tingkat terluar; b) unsur golongan IVA memiliki 4 elektron; c) unsur golongan VII A memiliki 7 elektron.

Tugas untuk solusi independen

1. Tentukan unsur menurut kriteria berikut: a) ia memiliki 2 tingkat elektronik, di luar - 3 elektron; b) memiliki 3 level elektronik, di luar - 5 elektron. Tuliskan distribusi elektron pada tingkat energi atom-atom tersebut.

2. Dua atom apa yang memiliki jumlah tingkat energi yang sama?

Lihat jawaban:

1. a) Mari kita tentukan "koordinat" unsur kimia: 2 level elektronik - periode II; 3 elektron di tingkat terluar - golongan III A. Ini adalah bur 5B. Skema distribusi elektron berdasarkan tingkat energi: 2e-, 3e-

b) Periode III, golongan VA, unsur fosfor 15Р. Skema distribusi elektron berdasarkan tingkat energi: 2e-, 8e-, 5e-

2. d) natrium dan klorin.

Penjelasan: a) natrium: +11 )2)8 )1 (diisi 2) → hidrogen: +1

b) helium: +2 )2 (diisi 1) → hidrogen: hidrogen: +1

c) helium: +2 )2 (diisi 1) → neon: +10 )2)8 (diisi 2)

*G) natrium: +11 )2)8 )1 (diisi 2) → klorin: +17 )2)8 )7 (diisi 2)

4. Sepuluh. Jumlah elektron = nomor seri

5 c) arsenik dan fosfor. Atom-atom yang terletak pada subkelompok yang sama memiliki jumlah elektron yang sama.

Penjelasan:

a) natrium dan magnesium (dalam kelompok yang berbeda); b) kalsium dan seng (dalam kelompok yang sama, tetapi subkelompok yang berbeda); * c) arsenik dan fosfor (dalam satu, utama, subkelompok) d) oksigen dan fluor (dalam kelompok yang berbeda).

7. d) jumlah elektron di tingkat terluar

8. b) jumlah tingkat energi

9. a) litium (terletak pada golongan IA periode II)

10. c) silikon (gugus IVA, periode III)

11. b) boron (2 tingkat - IITitik, 3 elektron di tingkat terluar - IIIAKelompok)

1 (2 poin). Distribusi elektron menurut tingkat energi dalam atom kalium:

A.2e, 8e, 8e, 1e B. . 2, 8,

18, 8, 1
B. 2e, 1e D. 2e, 8e, 1e

2 (2 poin). Jumlah elektron pada lapisan elektron terluar atom aluminium:

A. 1 B. 2 C. 3 D.4

3 (2 poin). Zat sederhana dengan sifat logam yang paling menonjol:

A. Kalsium B. Barium C. Strontium G. Radium

4 (2 poin). Jenis ikatan kimia dalam zat sederhana - aluminium:

A. Ionik B. Kutub kovalen

C. Logam D. Kovalen non-polar

5 (2 poin). Jumlah tingkat energi untuk unsur-unsur dari satu subkelompok dari atas ke bawah:

A. Perubahan secara berkala. B.Tidak berubah.

B. Meningkat. G. Menurun.

6 (2 poin). Atom litium berbeda dari ion litium:

A. 3 di sebelah nukleus. B. Jumlah elektron pada tingkat energi terluar.

B.Jumlah proton. D.Jumlah neutron

7 (2 poin). Bereaksi paling kuat dengan air:

A. Barium. B.Magnesium.

B. Kalsium. G. Strontium

8 (2 poin). Tidak berinteraksi dengan larutan asam sulfat:

A.Aluminium. B. natrium

B.Magnesium. G. Tembaga

9 (2 poin). Kalium hidroksida tidak berinteraksi dengan zat yang rumusnya adalah:

A. Na2O B. AlCl3

B. 2O5 D. Zn(NO3)2

10 (2 poin). Serangkaian di mana semua zat bereaksi dengan besi:

A. Hcl, CO2, CO

B. CO2, HCl, S

B. H2, O2, CaO

G. O2, CuSO4, H2SO4

11 (9 poin). Sarankan tiga metode untuk memproduksi natrium hidroksida. Dukung jawaban Anda dengan persamaan reaksi.

12 (6 poin). Lakukan rantai transformasi kimia, susun persamaan reaksi dalam bentuk molekul dan ion, beri nama produk reaksi:

FeCl2 → Fe(OH)2 → FeSO4 → Fe(OH)2

13 (6 poin). Bagaimana, dengan menggunakan reagen (zat) dan seng apa saja, untuk mendapatkan oksida, basa, garamnya? Tuliskan persamaan reaksi dalam bentuk molekul.

14 (4 poin). Tuliskan persamaan reaksi kimia antara litium dan nitrogen. Tentukan reduktor dan oksidator pada reaksi berikut

1 Pengulangan periodik jumlah elektron pada tingkat terluar suatu atom menjelaskan _______________ 2. Jumlah tingkat energi suatu atom dapat

tentukan dengan:
A.nomor kelompok;
B. nomor periode;
B.nomor seri.

4. Manakah dari sifat-sifat unsur kimia yang tidak berubah dalam subkelompok utama:
Dan jari-jari atom;
B jumlah elektron di tingkat terluar;
B. jumlah tingkat energi.

5. Struktur umum atom unsur dengan nomor urut 7 dan 15:

A. jumlah elektron di tingkat terluar, B. muatan inti;

B. jumlah tingkat energi.

Tentukan korespondensi antara lambang suatu unsur kimia (dalam urutan tertentu) dan jumlah elektron pada tingkat energi luar atomnya.

Sesuai dengan jawaban yang benar, Anda akan membuat nama instalasi, yang akan memungkinkan umat manusia untuk mengetahui struktur atom lebih dalam (9 huruf).

Angka e per simbol elemen

Energi

Mg Si I F C Ba Sn Ca Br

2 tutup o l s e m

4 a o v k a t d h i

7 v y l l n g o l r

1 (3 poin). Distribusi elektron menurut tingkat energi dalam atom natrium-

A. 2 , 1 B. 2 , 4 C. 2 , 8 , 1 . G. 2 , 8 , 3 .

2 (4 poin) Jumlah periode dalam sistem periodik D. I. Mendeleev, di mana tidak ada unsur kimia-logam: A. 1. B. 2. C. 3. D. 4.

3 (3 poin). Jenis ikatan kimia dalam zat kalsium sederhana:

A. Ionik. B. Kutub kovalen. B. Kovalen non-polar. G. Logam.

4 (3 poin). Zat sederhana dengan sifat logam yang paling menonjol:

A.Aluminium. B. silikon. B.Magnesium. G. Natrium.

5 (3 poin). Jari-jari atom unsur-unsur periode ke-2 dengan peningkatan muatan inti dari logam alkali menjadi halogen: A. Berubah secara berkala. B.Tidak berubah. B. Meningkat. G. Menurun.

6 (3 poin). Atom magnesium berbeda dari ion magnesium:

A. Muatan inti. B. Muatan partikel. B.Jumlah proton. D.Jumlah neutron

7 (3 poin). Bereaksi paling kuat dengan air:

A. Kalium. B.Litium. B. Natrium. G. Rubidium.

8 (3 poin). Tidak bereaksi dengan asam sulfat encer:

A.Aluminium. B. Barium. B. Besi. G. Merkuri.

9 (3 poin). Berilium hidroksida tidak berinteraksi dengan zat yang rumusnya adalah:

A. NaOH(pp). B. NaCl(p_p). B.HC1 (r_r). D.H2SO4.

10 (3 poin). Serangkaian di mana semua zat bereaksi dengan kalsium:

A.CO2, H2, HC1. B. NaOH, H2O, HC1. B.C12, H2O, H2SO4. G.S, H2SO4, SO3.

BAGIAN B. Tugas dengan jawaban gratis

11 (9 poin). Sarankan tiga metode untuk memproduksi besi(II) sulfat. Dukung jawaban Anda dengan persamaan reaksi.

12 (6 poin). Tentukan zat X, Y, Z, tuliskan rumus kimianya.

Fe(OH)3(t)= X(+HCl)= Y(+NaOH)=Z(t) Fe2O3

13 (6 poin). Bagaimana, menggunakan reagen (zat) dan aluminium, untuk mendapatkan oksida, hidroksida amfoter? Tuliskan persamaan reaksi dalam bentuk molekul.

14 (4 poin). Atur logam: tembaga, emas, aluminium, timah dalam urutan peningkatan kepadatan.

15 (5 poin). Hitung massa logam yang diperoleh dari 160 g tembaga (II) oksida.

E.N.FRENKEL

tutorial kimia

Panduan bagi yang belum tahu, tapi ingin belajar dan memahami kimia

Bagian I. Unsur Kimia Umum
(tingkat kesulitan pertama)

Kelanjutan. Lihat awal di No. 13, 18, 23/2007

Bab 3. Informasi dasar tentang struktur atom.
Hukum periodik D.I. Mendeleev

Ingat apa itu atom, apa yang terdiri dari atom, apakah atom berubah dalam reaksi kimia.

Atom adalah partikel bermuatan listrik netral yang terdiri dari inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif.

Jumlah elektron selama proses kimia dapat berubah, tetapi muatan inti selalu tetap. Mengetahui distribusi elektron dalam atom (struktur atom), dimungkinkan untuk memprediksi banyak sifat atom tertentu, serta sifat zat sederhana dan kompleks yang menjadi bagiannya.

Struktur atom, mis. komposisi inti dan distribusi elektron di sekitar inti dapat dengan mudah ditentukan oleh posisi unsur dalam sistem periodik.

Dalam sistem periodik D.I. Mendeleev, unsur-unsur kimia diatur dalam urutan tertentu. Urutan ini berkaitan erat dengan struktur atom unsur-unsur tersebut. Setiap elemen kimia dalam sistem ditugaskan nomor seri, selain itu, untuk itu Anda dapat menentukan nomor periode, nomor grup, jenis subkelompok.

Sponsor publikasi artikel toko online "Megameh". Di toko Anda akan menemukan produk bulu untuk setiap selera - jaket, rompi, dan mantel bulu yang terbuat dari rubah, nutria, kelinci, cerpelai, rubah perak, rubah kutub. Perusahaan juga menawarkan Anda untuk membeli produk bulu elit dan menggunakan layanan menjahit individu. Produk bulu grosir dan eceran - dari kategori anggaran hingga mewah, diskon hingga 50%, garansi 1 tahun, pengiriman di Ukraina, Rusia, negara-negara CIS dan UE, pengambilan dari ruang pamer di Krivoy Rog, barang-barang dari produsen terkemuka Ukraina , Rusia, Turki, dan Cina. Anda dapat melihat katalog barang, harga, kontak dan mendapatkan saran di website yang beralamat di: "megameh.com".

Mengetahui "alamat" yang tepat dari suatu unsur kimia - golongan, subkelompok dan nomor periode, seseorang dapat dengan jelas menentukan struktur atomnya.

Periode adalah deretan horizontal unsur kimia. Ada tujuh periode dalam sistem periodik modern. Tiga periode pertama kecil, karena mereka mengandung 2 atau 8 elemen:

periode 1 - H, He - 2 elemen;

periode ke-2 - Li ... Ne - 8 elemen;

Periode ke-3 - Na ... Ar - 8 elemen.

Periode lainnya - besar. Masing-masing berisi 2-3 baris elemen:

Periode ke-4 (2 baris) - K ... Kr - 18 elemen;

Periode ke-6 (3 baris) - Cs ... Rn - 32 elemen. Periode ini mencakup sejumlah lantanida.

Kelompok adalah barisan vertikal unsur kimia. Total ada delapan grup. Setiap kelompok terdiri dari dua subkelompok: subgrup utama dan subgrup sekunder. Sebagai contoh:

Subkelompok utama dibentuk oleh unsur-unsur kimia periode kecil (misalnya, N, P) dan periode besar (misalnya, As, Sb, Bi).

Subgrup samping dibentuk oleh unsur-unsur kimia dengan periode yang hanya besar (misalnya, V, Nb,
Ta).

Secara visual, subkelompok ini mudah dibedakan. Subgrup utama adalah "tinggi", dimulai dari periode 1 atau 2. Subkelompok sekunder adalah "rendah", mulai dari periode ke-4.

Jadi, setiap unsur kimia dari sistem periodik memiliki alamatnya sendiri: periode, golongan, subkelompok, nomor urut.

Misalnya, vanadium V adalah unsur kimia periode ke-4, golongan V, subgrup sekunder, nomor urut 23.

Tugas 3.1. Tentukan periode, golongan dan sub golongan unsur kimia bernomor urut 8, 26, 31, 35, 54.

Tugas 3.2. Sebutkan nomor urut dan nama unsur kimia jika diketahui letaknya :

a) pada periode ke-4, kelompok VI, subkelompok sekunder;

b) pada periode ke-5, kelompok IV, subkelompok utama.

Bagaimana informasi tentang posisi suatu unsur dalam sistem periodik dapat dihubungkan dengan struktur atomnya?

Sebuah atom terdiri dari inti (bermuatan positif) dan elektron (bermuatan negatif). Secara umum, atom bersifat netral secara listrik.

Positif muatan inti atom sama dengan nomor atom unsur kimia.

Inti atom adalah partikel kompleks. Hampir semua massa atom terkonsentrasi di inti. Karena unsur kimia adalah kumpulan atom dengan muatan inti yang sama, koordinat berikut ditunjukkan di dekat simbol unsur:

Berdasarkan data tersebut, komposisi inti dapat ditentukan. Inti terdiri dari proton dan neutron.

Proton p memiliki massa 1 (1,0073 sma) dan muatan +1. neutron n ia tidak memiliki muatan (netral), dan massanya kira-kira sama dengan massa proton (1,0087 sma).

Muatan inti ditentukan oleh proton. Dan jumlah proton adalah(berdasarkan ukuran) muatan inti atom, yaitu nomor seri.

Jumlah neutron N ditentukan oleh perbedaan antara kuantitas: "massa inti" TETAPI dan "nomor seri" Z. Jadi, untuk atom aluminium:

N = TETAPI – Z = 27 –13 = 14n,

Tugas 3.3. Tentukan komposisi inti atom jika unsur kimia tersebut berada di:

a) periode ke-3, grup VII, subgrup utama;

b) periode ke-4, kelompok IV, subkelompok sekunder;

c) Periode ke-5, grup I, subgrup utama.

Perhatian! Saat menentukan nomor massa inti atom, perlu untuk membulatkan massa atom yang ditunjukkan dalam sistem periodik. Hal ini dilakukan karena massa proton dan neutron praktis bilangan bulat, dan massa elektron dapat diabaikan.

Mari kita tentukan inti mana di bawah ini yang termasuk dalam unsur kimia yang sama:

A (20 R + 20n),

B (19 R + 20n),

DALAM 20 R + 19n).

Atom dari unsur kimia yang sama memiliki inti A dan B, karena mengandung jumlah proton yang sama, yaitu, muatan inti ini sama. Studi menunjukkan bahwa massa atom tidak secara signifikan mempengaruhi sifat kimianya.

Isotop disebut atom dari unsur kimia yang sama (jumlah proton yang sama), yang berbeda dalam massa (jumlah neutron yang berbeda).

Isotop dan senyawa kimianya berbeda satu sama lain dalam sifat fisik, tetapi sifat kimia isotop dari unsur kimia yang sama adalah sama. Dengan demikian, isotop karbon-14 (14 C) memiliki sifat kimia yang sama dengan karbon-12 (12 C), yang masuk ke jaringan organisme hidup. Perbedaannya hanya dimanifestasikan dalam radioaktivitas (isotop 14 C). Oleh karena itu, isotop digunakan untuk diagnosis dan pengobatan berbagai penyakit, untuk penelitian ilmiah.

Mari kita kembali ke deskripsi struktur atom. Seperti yang Anda ketahui, inti atom tidak berubah dalam proses kimia. Apa yang berubah? Variabelnya adalah jumlah total elektron dalam atom dan distribusi elektron. Umum jumlah elektron dalam atom netral mudah ditentukan - itu sama dengan nomor seri, mis. muatan inti atom :

Elektron memiliki muatan negatif -1, dan massanya dapat diabaikan: 1/1840 massa proton.

Elektron bermuatan negatif saling tolak dan berada pada jarak yang berbeda dari nukleus. Di mana elektron yang memiliki jumlah energi yang kira-kira sama terletak pada jarak yang kira-kira sama dari nukleus dan membentuk tingkat energi.

Jumlah tingkat energi dalam atom sama dengan jumlah periode di mana unsur kimia berada. Tingkat energi secara konvensional ditetapkan sebagai berikut (misalnya, untuk Al):

Tugas 3.4. Tentukan jumlah tingkat energi dalam atom oksigen, magnesium, kalsium, timbal.

Setiap tingkat energi dapat berisi sejumlah elektron:

Pada yang pertama - tidak lebih dari dua elektron;

Pada yang kedua - tidak lebih dari delapan elektron;

Pada yang ketiga - tidak lebih dari delapan belas elektron.

Angka-angka ini menunjukkan bahwa, misalnya, tingkat energi kedua dapat memiliki 2, 5, atau 7 elektron, tetapi tidak 9 atau 12 elektron.

Penting untuk diketahui bahwa terlepas dari nomor tingkat energi pada tingkat eksternal(terakhir) tidak boleh lebih dari delapan elektron. Tingkat energi delapan elektron terluar adalah yang paling stabil dan disebut lengkap. Tingkat energi seperti itu ditemukan di elemen yang paling tidak aktif - gas mulia.

Bagaimana menentukan jumlah elektron di tingkat terluar dari atom yang tersisa? Ada aturan sederhana untuk ini: jumlah elektron terluar sama dengan:

Untuk elemen subkelompok utama - jumlah grup;

Untuk elemen subgrup sekunder, tidak boleh lebih dari dua.

Misalnya (Gbr. 5):

Tugas 3.5. Tentukan jumlah elektron luar untuk unsur kimia dengan nomor urut 15, 25, 30, 53.

Tugas 3.6. Temukan unsur-unsur kimia dalam tabel periodik, di mana atom-atomnya memiliki tingkat eksternal yang lengkap.

Sangat penting untuk menentukan dengan benar jumlah elektron eksternal, karena Dengan merekalah sifat-sifat atom yang paling penting dikaitkan. Jadi, dalam reaksi kimia, atom cenderung memperoleh tingkat eksternal yang stabil dan lengkap (8 e). Oleh karena itu, atom, pada tingkat terluar yang memiliki sedikit elektron, lebih suka melepaskannya.

Unsur kimia yang atomnya hanya dapat mendonorkan elektron disebut... logam. Jelas, harus ada beberapa elektron di tingkat terluar atom logam: 1, 2, 3.

Jika ada banyak elektron pada tingkat energi eksternal suatu atom, maka atom tersebut cenderung menerima elektron sebelum penyelesaian tingkat energi eksternal, yaitu hingga delapan elektron. Unsur-unsur seperti itu disebut non-logam.

Pertanyaan. Apakah unsur-unsur kimia dari subkelompok sekunder termasuk logam atau non-logam? Mengapa?

Jawaban: Logam dan nonlogam dari subkelompok utama dalam tabel periodik dipisahkan oleh garis yang dapat ditarik dari boron ke astatin. Di atas garis ini (dan di garis) adalah non-logam, di bawah - logam. Semua elemen subkelompok sekunder berada di bawah garis ini.

Tugas 3.7. Tentukan apakah logam atau non-logam termasuk: fosfor, vanadium, kobalt, selenium, bismut. Gunakan posisi unsur dalam tabel periodik unsur kimia dan jumlah elektron di tingkat terluar.

Untuk menyusun distribusi elektron pada level dan sublevel yang tersisa, algoritma berikut harus digunakan.

1. Tentukan jumlah total elektron dalam atom (berdasarkan nomor urut).

2. Tentukan jumlah tingkat energi (berdasarkan nomor periode).

3. Menentukan jumlah elektron luar (sesuai dengan jenis subgrup dan nomor grup).

4. Tunjukkan jumlah elektron pada semua tingkat kecuali yang kedua dari belakang.

Misalnya, menurut poin 1-4 untuk atom mangan, ditentukan:

Jumlah 25 e; terdistribusi (2 + 8 + 2) = 12 e; jadi, pada tingkat ketiga adalah: 25 - 12 = 13 e.

Distribusi elektron dalam atom mangan diperoleh:

Tugas 3.8. Kerjakan algoritma dengan membuat diagram struktur atom untuk unsur-unsur No. 16, 26, 33, 37. Tunjukkan apakah mereka logam atau non-logam. Jelaskan jawabannya.

Saat menyusun diagram struktur atom di atas, kami tidak memperhitungkan bahwa elektron dalam atom tidak hanya menempati level, tetapi juga level tertentu. sublevel setiap tingkat. Jenis sublevel ditunjukkan dengan huruf Latin: s, p, d.

Jumlah kemungkinan sublevel sama dengan jumlah level. Tingkat pertama terdiri dari satu
s-tingkat bawah. Level kedua terdiri dari dua sublevel - s dan R. Tingkat ketiga - dari tiga sublevel - s, p dan d.

Setiap sublevel dapat berisi jumlah elektron yang sangat terbatas:

di sublevel s - tidak lebih dari 2e;

di sublevel p - tidak lebih dari 6e;

di d-sublevel - tidak lebih dari 10e.

Sublevel dari satu level diisi dalam urutan yang ditentukan secara ketat: spd.

Lewat sini, R- sublevel tidak dapat mulai terisi jika tidak penuh s-sublevel dari tingkat energi tertentu, dll. Berdasarkan aturan ini, mudah untuk menyusun konfigurasi elektron atom mangan:

Umumnya konfigurasi elektron atom mangan ditulis seperti ini:

25 menit 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 .

Tugas 3.9. Buatlah konfigurasi elektron atom untuk unsur kimia No. 16, 26, 33, 37.

Mengapa perlu membuat konfigurasi elektron atom? Untuk mengetahui sifat-sifat unsur kimia tersebut. Harus diingat bahwa hanya elektron valensi.

Elektron valensi berada pada tingkat energi terluar dan tidak lengkap
d-sublevel dari tingkat pra-luar.

Mari kita tentukan jumlah elektron valensi untuk mangan:

atau disingkat : Mn... 3 d 5 4s 2 .

Apa yang dapat ditentukan dengan rumus konfigurasi elektron atom?

1. Unsur apa itu - logam atau non-logam?

Mangan termasuk logam, karena tingkat terluar (keempat) mengandung dua elektron.

2. Proses apa yang khas untuk logam?

Atom mangan selalu menyumbangkan elektron dalam reaksi.

3. Berapa elektron dan berapa banyak yang akan memberikan atom mangan?

Dalam reaksi, atom mangan melepaskan dua elektron terluar (mereka terjauh dari nukleus dan lebih lemah tertarik padanya), serta lima elektron pra-luar. d-elektron. Jumlah elektron valensi adalah tujuh (2 + 5). Dalam hal ini, delapan elektron akan tetap berada di tingkat ketiga atom, yaitu. tingkat luar lengkap terbentuk.

Semua alasan dan kesimpulan ini dapat direfleksikan dengan menggunakan skema (Gbr. 6):

Muatan bersyarat yang dihasilkan atom disebut keadaan oksidasi.

Mempertimbangkan struktur atom, dengan cara yang sama dapat ditunjukkan bahwa bilangan oksidasi khas untuk oksigen adalah -2, dan untuk hidrogen +1.

Pertanyaan. Dengan unsur kimia manakah mangan dapat membentuk senyawa, jika kita memperhitungkan derajat oksidasinya yang diperoleh di atas?

Jawab: Hanya dengan oksigen, tk. atomnya memiliki muatan yang berlawanan dalam keadaan oksidasinya. Rumus oksida mangan yang sesuai (di sini keadaan oksidasi sesuai dengan valensi unsur-unsur kimia ini):

Struktur atom mangan menunjukkan bahwa mangan tidak dapat memiliki tingkat oksidasi yang lebih tinggi, karena dalam hal ini, seseorang harus menyentuh level pra-luar yang stabil, yang sekarang telah selesai. Oleh karena itu, bilangan oksidasi +7 adalah yang tertinggi, dan oksida Mn 2 O 7 yang sesuai adalah oksida mangan tertinggi.

Untuk menggabungkan semua konsep ini, pertimbangkan struktur atom telurium dan beberapa sifatnya:

Sebagai non-logam, atom Te dapat menerima 2 elektron sebelum penyelesaian tingkat terluar dan menyumbangkan 6 elektron "ekstra":

Tugas 3.10. Gambarkan konfigurasi elektron atom Na, Rb, Cl, I, Si, Sn. Tentukan sifat-sifat unsur kimia ini, rumus senyawa paling sederhana (dengan oksigen dan hidrogen).

Kesimpulan Praktis

1. Hanya elektron valensi yang berpartisipasi dalam reaksi kimia, yang hanya dapat terjadi pada dua tingkat terakhir.

2. Atom logam hanya dapat menyumbangkan elektron valensi (semua atau beberapa), mengambil bilangan oksidasi positif.

3. Atom non-logam dapat menerima elektron (hilang - hingga delapan), sementara memperoleh keadaan oksidasi negatif, dan menyumbangkan elektron valensi (semua atau beberapa), sementara mereka memperoleh keadaan oksidasi positif.

Sekarang mari kita bandingkan sifat-sifat unsur kimia dari satu subkelompok, misalnya, natrium dan rubidium:
Na...3 s 1 dan Rb...5 s 1 .

Apa yang umum dalam struktur atom unsur-unsur ini? Pada tingkat terluar setiap atom, satu elektron adalah logam aktif. aktivitas logam terkait dengan kemampuan untuk menyumbangkan elektron: semakin mudah sebuah atom melepaskan elektron, semakin jelas sifat logamnya.

Apa yang menahan elektron dalam atom? daya tarik nukleus. Semakin dekat elektron ke nukleus, semakin kuat mereka tertarik oleh inti atom, semakin sulit untuk "merobeknya".

Berdasarkan ini, kami akan menjawab pertanyaan: elemen mana - Na atau Rb - yang lebih mudah melepaskan elektron eksternal? Unsur manakah yang merupakan logam yang lebih aktif? Jelas, rubidium, karena elektron valensinya lebih jauh dari inti (dan kurang kuat dipegang oleh inti).

Kesimpulan. Di subkelompok utama, dari atas ke bawah, sifat logam ditingkatkan, karena jari-jari atom meningkat, dan elektron valensi lebih lemah tertarik ke nukleus.

Mari kita bandingkan sifat-sifat unsur kimia golongan VIIa: Cl …3 s 2 3p 5 dan aku...5 s 2 5p 5 .

Kedua unsur kimia tersebut bukan logam, karena. satu elektron hilang sebelum penyelesaian tingkat terluar. Atom-atom ini akan secara aktif menarik elektron yang hilang. Selain itu, semakin kuat elektron yang hilang menarik atom non-logam, semakin kuat sifat non-logamnya (kemampuan untuk menerima elektron) dimanifestasikan.

Apa yang menyebabkan gaya tarik elektron? Karena muatan positif inti atom. Selain itu, semakin dekat elektron ke nukleus, semakin kuat daya tarik timbal baliknya, semakin aktif non-logam.

Pertanyaan. Unsur mana yang memiliki sifat non-logam yang lebih menonjol: klorin atau yodium?

Jawab: Jelas klorin, karena. elektron valensinya lebih dekat ke inti.

Kesimpulan. Aktivitas nonlogam dalam subkelompok menurun dari atas ke bawah, karena jari-jari atom meningkat dan semakin sulit bagi inti untuk menarik elektron yang hilang.

Mari kita bandingkan sifat-sifat silikon dan timah: Si …3 s 2 3p 2 dan Sn…5 s 2 5p 2 .

Kedua atom memiliki empat elektron di tingkat terluar. Namun demikian, unsur-unsur dalam tabel periodik ini berada di sisi berlawanan dari garis yang menghubungkan boron dan astatin. Oleh karena itu, untuk silikon, yang simbolnya berada di atas garis B–At, sifat nonlogam lebih menonjol. Sebaliknya, timah yang berlambang di bawah garis B-At memiliki sifat logam yang lebih kuat. Hal ini disebabkan fakta bahwa dalam atom timah, empat elektron valensi dikeluarkan dari nukleus. Oleh karena itu, pengikatan empat elektron yang hilang sulit dilakukan. Pada saat yang sama, kembalinya elektron dari tingkat energi kelima terjadi dengan cukup mudah. Untuk silikon, kedua proses itu mungkin, dengan yang pertama (penerimaan elektron) mendominasi.

Kesimpulan pada bab 3. Semakin sedikit elektron eksternal dalam atom dan semakin jauh mereka dari nukleus, semakin kuat sifat logam yang dimanifestasikan.

Semakin banyak elektron eksternal dalam atom dan semakin dekat dengan nukleus, semakin banyak sifat non-logam yang dimanifestasikan.

Berdasarkan kesimpulan yang dirumuskan dalam bab ini, "karakteristik" dapat disusun untuk setiap unsur kimia dari sistem periodik.

Algoritma Deskripsi Properti
unsur kimia berdasarkan posisinya
dalam sistem periodik

1. Buatlah diagram struktur atom, mis. menentukan komposisi inti dan distribusi elektron berdasarkan tingkat energi dan sublevel:

Tentukan jumlah total proton, elektron, dan neutron dalam sebuah atom (berdasarkan nomor seri dan massa atom relatif);

Tentukan jumlah tingkat energi (berdasarkan nomor periode);

Tentukan jumlah elektron eksternal (berdasarkan jenis subgrup dan nomor grup);

Tunjukkan jumlah elektron pada semua tingkat energi kecuali yang kedua dari belakang;

2. Tentukan jumlah elektron valensi.

3. Tentukan sifat mana - logam atau non-logam - yang lebih menonjol untuk unsur kimia tertentu.

4. Tentukan jumlah elektron yang diberikan (diterima).

5. Menentukan bilangan oksidasi tertinggi dan terendah dari suatu unsur kimia.

6. Susun untuk bilangan oksidasi ini rumus kimia senyawa paling sederhana dengan oksigen dan hidrogen.

7. Tentukan sifat oksida dan tulis persamaan reaksinya dengan air.

8. Untuk zat yang ditunjukkan dalam paragraf 6, buat persamaan reaksi karakteristik (lihat Bab 2).

Tugas 3.11. Berdasarkan skema di atas, buatlah deskripsi tentang atom-atom belerang, selenium, kalsium dan strontium serta sifat-sifat unsur-unsur kimia tersebut. Apa sifat umum dari oksida dan hidroksidanya?

Jika Anda telah menyelesaikan latihan 3.10 dan 3.11, maka mudah untuk melihat bahwa tidak hanya atom dari unsur-unsur dari satu subkelompok, tetapi juga senyawanya memiliki sifat yang sama dan komposisi yang serupa.

Hukum periodik D.I. Mendeleev:sifat-sifat unsur kimia, serta sifat-sifat zat sederhana dan kompleks yang dibentuk olehnya, secara periodik bergantung pada muatan inti atomnya.

Arti fisis dari hukum periodik: sifat-sifat unsur kimia berulang secara berkala karena konfigurasi elektron valensi (distribusi elektron tingkat terluar dan kedua dari belakang) berulang secara berkala.

Jadi, unsur-unsur kimia dari subkelompok yang sama memiliki distribusi elektron valensi yang sama dan, oleh karena itu, memiliki sifat yang serupa.

Misalnya, unsur-unsur kimia dari kelompok kelima memiliki lima elektron valensi. Pada saat yang sama, dalam atom-atom kimia elemen dari subkelompok utama- semua elektron valensi berada di tingkat terluar: ... tidak 2 np 3 , dimana n- nomor periode

Di atom elemen subkelompok sekunder hanya 1 atau 2 elektron yang berada di tingkat terluar, sisanya berada di d- sublevel dari level pra-eksternal: ... ( n – 1)d 3 tidak 2 , dimana n- nomor periode

Tugas 3.12. Buat rumus elektronik singkat untuk atom unsur kimia No. 35 dan 42, lalu buat distribusi elektron dalam atom ini sesuai dengan algoritma. Pastikan prediksi Anda menjadi kenyataan.

Latihan untuk bab 3

1. Merumuskan definisi konsep "periode", "grup", "subgrup". Apa yang dimaksud dengan unsur kimia yang menyusun: a) periode; b) kelompok; c) subkelompok?

2. Apa itu isotop? Sifat apa - fisik atau kimia - yang dimiliki isotop? Mengapa?

3. Merumuskan hukum periodik DIMendeleev. Jelaskan makna fisiknya dan ilustrasikan dengan contoh.

4. Apa sifat-sifat logam dari unsur-unsur kimia? Bagaimana mereka berubah dalam kelompok dan dalam satu periode? Mengapa?

5. Apa sifat non-logam dari unsur kimia? Bagaimana mereka berubah dalam kelompok dan dalam satu periode? Mengapa?

6. Buatlah rumus elektronik singkat unsur kimia No. 43, 51, 38. Konfirmasikan asumsi Anda dengan menjelaskan struktur atom unsur-unsur ini sesuai dengan algoritma di atas. Tentukan sifat-sifat elemen ini.

7. Dengan rumus elektronik pendek

a) ...4 s 2 4p 1 ;

b) …4 d 1 5s 2 ;

di 3 d 5 4s 1

tentukan posisi unsur-unsur kimia yang bersesuaian dalam sistem periodik D.I. Mendeleev. Sebutkan unsur-unsur kimia tersebut. Konfirmasikan asumsi Anda dengan deskripsi struktur atom unsur-unsur kimia ini sesuai dengan algoritma. Tentukan sifat-sifat unsur kimia ini.

Bersambung

- partikel yang membentuk molekul.

Coba bayangkan betapa kecilnya atom dibandingkan dengan ukuran molekul itu sendiri dalam contoh ini.

Mari kita isi balon karet dengan gas. Jika kita berasumsi bahwa satu juta molekul per detik keluar dari bola melalui tusukan tipis, maka dibutuhkan 30 miliar tahun bagi semua molekul untuk keluar dari bola. Tetapi komposisi satu molekul dapat mencakup dua, tiga, dan mungkin beberapa puluh atau bahkan beberapa ribu atom!

Teknologi modern telah memungkinkan untuk memotret molekul dan atom menggunakan mikroskop khusus. Molekul difoto pada perbesaran 70 juta kali, dan atom pada 260 juta kali.

Untuk waktu yang lama, para ilmuwan percaya bahwa atom tidak dapat dibagi. Bahkan sebuah kata atom dalam bahasa Yunani artinya "tak terpisahkan". Namun, penelitian jangka panjang telah menunjukkan bahwa, meskipun ukurannya kecil, atom terdiri dari bagian yang lebih kecil ( partikel dasar).

Benarkah struktur atomnya mirip tata surya ?

PADA pusat atom - inti, di mana elektron bergerak pada jarak tertentu

Inti- bagian terberat dari atom, mengandung massa atom.

Inti dan elektron memiliki muatan listrik yang berlawanan tanda tetapi besarnya sama.

Inti memiliki muatan positif, elektron memiliki muatan negatif, sehingga atom secara keseluruhan tidak bermuatan.

Ingat

Semua atom memiliki inti dan elektron. Atom berbeda satu sama lain: berdasarkan massa dan muatan inti; jumlah elektron.

Latihan

Hitung jumlah elektron dalam atom aluminium, karbon, hidrogen. Isi tabel.

· Nama atom	Jumlah elektron dalam atom
atom aluminium
atom karbon
atom hidrogen

Ingin tahu lebih banyak tentang struktur atom? Kemudian baca terus.

Muatan inti atom ditentukan oleh nomor urut unsur.

Sebagai contoh , nomor seri hidrogen adalah 1 (ditentukan dari Tabel Periodik Mendeleev), yang berarti bahwa muatan inti atom adalah +1.

Nomor seri silikon adalah 14 (ditentukan dari Tabel Periodik), yang berarti bahwa muatan inti atom silikon adalah +14.

Agar atom menjadi netral secara listrik, jumlah muatan positif dan negatif dalam atom harus sama.

(jumlahkan hingga nol).

Jumlah elektron (partikel bermuatan negatif) sama dengan muatan inti (partikel bermuatan positif) dan sama dengan nomor urut unsur.

Sebuah atom hidrogen memiliki 1 elektron, silikon memiliki 14 elektron.

Elektron dalam atom bergerak melalui tingkat energi.

Jumlah tingkat energi dalam atom ditentukan oleh nomor periode, di mana elemen berada (juga ditentukan dari Tabel Periodik Mendeleev)

Misalnya, hidrogen adalah unsur periode pertama, yang berarti memiliki

1 tingkat energi, dan silikon adalah unsur periode ketiga, oleh karena itu 14 elektron didistribusikan melalui tiga tingkat energi. Oksigen dan karbon adalah unsur periode ketiga, sehingga elektron bergerak sepanjang tiga tingkat energi.

Latihan

1. Berapa muatan inti atom dari unsur-unsur kimia yang ditunjukkan pada gambar?

2. Berapa tingkat energi yang ada dalam atom aluminium?

Beras. 7. Bentuk dan orientasi gambar

s-,p-,d-, orbital menggunakan permukaan batas.

bilangan kuantumm aku ditelepon magnetis . Ini menentukan pengaturan spasial orbital atom dan mengambil nilai integer dari - aku untuk + aku melalui nol, yaitu 2 aku+ 1 nilai (Tabel 27).

Orbital dari sublevel yang sama ( aku= const) memiliki energi yang sama. Keadaan seperti itu disebut merosot dalam energi. Jadi p-orbital - tiga kali, d- lima kali, dan f tujuh kali merosot. permukaan batas s-,p-,d-, orbital ditunjukkan pada gambar. 7.

s -orbital simetris bulat untuk semua n dan berbeda satu sama lain hanya dengan ukuran bola. Bentuknya yang simetris maksimal disebabkan oleh fakta bahwa pada aku= 0 dan aku = 0.

Tabel 27

Jumlah orbital pada sublevel energi

Bilangan kuantum orbital	Bilangan kuantum magnetik	Jumlah orbital dengan nilai tertentu aku
	m aku
	–2, –1, 0, +1, +2
	–3, –2, –1, 0, +1, +2, +3

p -orbital ada di n 2 dan aku= 1, jadi ada tiga kemungkinan orientasi dalam ruang: m aku= -1, 0, +1. Semua orbital p memiliki bidang nodal yang membagi orbital menjadi dua daerah; oleh karena itu, permukaan batas berbentuk halter, berorientasi dalam ruang pada sudut 90° relatif terhadap satu sama lain. Sumbu simetri untuk mereka adalah sumbu koordinat, yang dilambangkan p x , p kamu , p z .

d -orbital ditentukan oleh bilangan kuantum aku = 2 (n 3), di mana m aku= –2, -1, 0, +1, +2, yaitu, mereka dicirikan oleh lima varian orientasi dalam ruang. d-orbital yang diorientasikan dengan bilah sepanjang sumbu koordinat dilambangkan d z² dan d x ²– kamu², dan diorientasikan oleh bilah di sepanjang garis bagi sudut koordinat - d xy , d yz , d xz .

Tujuh f -orbital sesuai aku = 3 (n 4) ditampilkan sebagai permukaan batas.

bilangan kuantum n, aku dan m tidak sepenuhnya mencirikan keadaan elektron dalam atom. Secara eksperimental telah ditetapkan bahwa elektron memiliki satu sifat lagi - spin. Secara sederhana, spin dapat direpresentasikan sebagai rotasi elektron di sekitar sumbunya sendiri. Putar bilangan kuantum m s hanya memiliki dua arti m s= ±1/2, yang merupakan dua proyeksi momentum sudut elektron pada sumbu yang dipilih. elektron dengan perbedaan m s ditunjukkan oleh panah yang menunjuk ke atas dan ke bawah.

Urutan pengisian orbital atom

Populasi orbital atom (AO) dengan elektron dilakukan sesuai dengan prinsip energi terkecil, prinsip Paulia, aturan Hund, dan untuk atom banyak elektron, aturan Klechkovsky.

Prinsip energi terkecil mengharuskan elektron mengisi AO dalam rangka meningkatkan energi elektron dalam orbital ini. Ini mencerminkan aturan umum - stabilitas maksimum sistem sesuai dengan energi minimumnya.

Prinsip pauli (1925) melarang elektron dengan himpunan bilangan kuantum yang sama berada dalam atom multi-elektron. Ini berarti bahwa setiap dua elektron dalam sebuah atom (atau molekul, atau ion) harus berbeda satu sama lain dengan nilai setidaknya satu bilangan kuantum, yaitu, tidak boleh ada lebih dari dua elektron dengan spin yang berbeda (elektron berpasangan) di satu orbital. Setiap sublevel berisi 2 aku+ 1 orbital yang mengandung tidak lebih dari 2(2 aku+ 1) elektron. Dari sini dapat disimpulkan bahwa kapasitansi s-orbital - 2, p-orbital - 6, d-orbital - 10 dan f-orbital - 14 elektron. Jika jumlah elektron untuk suatu aku jumlahkan dari 0 sampai n– 1, maka kita mendapatkan rumus Bora–Mengubur, yang menentukan jumlah total elektron dalam tingkat tertentu n:

Rumus ini tidak memperhitungkan interaksi antarelektronik dan tidak berlaku lagi jika: n ≥ 3.

Orbital dengan energi yang sama (merosot) diisi menurut: aturan Gunda : konfigurasi elektron dengan spin maksimum memiliki energi paling rendah. Artinya jika ada tiga elektron pada orbital p, maka susunannya sebagai berikut: , dan total spin S=3/2, tidak seperti ini: , S=1/2.

Aturan Klechkovsky (prinsip energi paling sedikit). Dalam atom multielektron, seperti pada atom hidrogen, keadaan elektron ditentukan oleh nilai empat bilangan kuantum yang sama, tetapi dalam hal ini elektron tidak hanya di bidang inti, tetapi juga di bidang. dari elektron lainnya. Oleh karena itu, energi dalam atom berelektron banyak ditentukan tidak hanya oleh energi utama, tetapi juga oleh bilangan kuantum orbital, atau lebih tepatnya, jumlah mereka: energi orbital atom meningkat dengan bertambahnya jumlahn + aku; dengan jumlah yang sama, level dengan yang lebih kecil diisi terlebih dahulundan besaraku. Energi orbital atom meningkat sesuai dengan deret:

1s<2s<2p<3s<3p<4s≈3d<4p<5s≈4d<5p<6s≈4f≈5d<6p<7s≈5f≈6d<7p.

Jadi, empat bilangan kuantum menggambarkan keadaan elektron dalam atom dan mencirikan energi elektron, putarannya, bentuk awan elektron dan orientasinya di ruang angkasa. Ketika sebuah atom berpindah dari satu keadaan ke keadaan lain, awan elektron direstrukturisasi, yaitu, nilai bilangan kuantum berubah, yang disertai dengan penyerapan atau emisi kuanta energi oleh atom.