Іони - дует і правило байтів - електронна конфігурація - Фізичний метод
Резюме
Щоб зрозуміти цю главу, спочатку ви повинні прочитати курс атомів.
Ви також мали бачити урок на таблиці Менделєєва.
Ми побачимо, що атоми не завжди залишаються у формі атома, але можуть перетворюватися на іони.
Це дуже важлива глава, яка доповнює курс з живопису Менделєєва.
Електронні шари та електронна конфігурація
Ви повинні пам’ятати, що електрони обертаються навколо ядра в атомі. Але вони все одно не обертаються навколо ядра, вони утворюють концентричні кола різного радіуса навколо ядра наступним чином:
Звичайно, ми повинні уявити це у форматі 3D.
Кожне коло представляє електронну оболонку (крім зовнішнього кола, яке представляє межу атома).
Вони оцінюються як 1, 2, 3 тощо .... У старшій школі ви будете вивчати лише перші 3 шари, інші видно після бакалаврату.
Кожен шар складається з підшарів, зазначених s, p тощо ...
У старшій школі ви побачите лише s і p підслої.
-
Під оболонка s може містити лише 2 електрони.
P-оболонка p може містити лише 6 електронів.
-
Ці шари та підшари відповідають елементам періодичної системи, за винятком того, що тут, у виняткових випадках, гелій, який зазвичай знаходиться вгорі праворуч, опиняється ліворуч:
Як бачите, перший шар відповідає 1-му рядку, 2-й шар - 2-му рядку тощо ...
Блок s відповідає першим 2 стовпцям, блок p - останнім 6 (саме тому s-оболонка s може містити лише 2 електрони, а p-оболонка може містити лише 6 електронів).
-
Отже, у нас є основи 1s, 2s, 2p, 3s і 3p.
Щоб знайти те, що називається електронною конфігурацією атома, ми поступово заповнимо і у такому порядку ці підшари, забезпечуючи подачу кількості електронів.
-
І ми не переходимо до наступного підшерстя, поки не заповнимо першу підкладку !
Уявіть, що у нас 16 електронів:
ми ставимо 2 електрони на 1s-під оболонку, отже 1s 2 (залишилося лише 14)
ми ставимо 2 електрони на 2s-оболонку, отже 2s 2 (залишилося лише 12)
ми ставимо 6 електронів на 2p-під оболонку, отже 2p 6 (залишилося лише 6)
ми ставимо 2 електрони на 3s під оболонку, отже 3s 2 (залишилося лише 4)
ми ставимо 4 електрони на 3p-під оболонку, отже, 3p 4 (більше немає електронів) ->
Тоді електронна конфігурація атома з 16 електронами:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
Якщо під час вправи вас запитують електронну конфігурацію атома, вам доведеться відповісти щось на зразок 1s 2 2s 2 2p 3 або 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1, наприклад.
Ви, очевидно, помітите, що нам не потрібно заповнювати всі електронні підрівні:
Якщо у нас є 3 електрони, це дасть 1s 2 2s 1
Якщо у нас 9 електронів, це дасть 1s 2 2s 2 2p 5
Очевидно, що перед тим, як робити електронну конфігурацію атома, ви повинні знати його кількість електронів, але про те, як це зробити, ви дізналися в главі про атоми
Примітка: у середній школі у вас буде максимум 18 електронів у вправах, тож максимум у вас буде 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .
Понад 18 електронів існують дещо інші правила, які ми тут не будемо обговорювати.
Положення атома в періодичній системі
Завдяки електронній конфігурації атома ми можемо знати його положення в періодичній системі і навпаки.
Справді, уявіть, що ми маємо електронну конфігурацію:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 .
Потім ми розглядаємо останню заповнену підкладку, тут 3p 4 .
3p 4 означає, що атом знаходиться на 3-му рядку, в блоці p, у 4-му стовпці блоку p:
І дійсно, 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 дає 16 електронів, що відповідає сірці, яка справді знаходиться в 3-му ряду, в 4-му стовпці блоку p:
Інший приклад:
1с 2 2с 1
Останній заповнений підшар - 2s 1, тому цей атом знаходиться на 2-му рядку, в 1-му стовпці s-блоку:
І дійсно, 1s 2 2s 1 дає 3 електрони, що відповідає літію, який справді знаходиться в 2-му ряду, в 1-му стовпці блоку s.
Властивість колони: хімічна сім’я
З тією ж ідеєю, елементи однієї колони утворюють хімічне сімейство, тобто вони мають однакові хімічні властивості (Вас можуть запитати, звичайно).
Крім того, ці елементи одного стовпця мають однакову кількість валентних електронів.
Валентні електрони - це електрони, розташовані на зовнішній шар.Приклад:
1s 2 2s 2 2p 3: зовнішній шар - номер 2.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 1: зовнішній шар - номер 3.
1s 2: зовнішній шар - номер 1.
Отже, візьмемо елементи одного стовпця: O і S, налаштовані в електронному вигляді:
O: 1s 2 2s 2 2p 4
S: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
Для O зовнішня оболонка - номер 2, вона має 6 валентних електронів (2 на s-оболонці і 4 на p).
Для S зовнішня оболонка - номер 3, вона має 6 валентних електронів (2 на s-оболонці і 4 на p).
Отже, O і S мають однакову кількість валентних електронів, тому вони знаходяться в одному стовпці і належать до одного хімічного сімейства !
Ми можемо піти далі, помістивши в таблицю лише останній підрівнь електронної конфігурації (... замінити те, що було раніше):
Зверніть увагу, що для елементів одного стовпця останній підшар однаковий і містить однакову кількість електронів, змінюється лише кількість рядків (номер шару).
Наприклад, для N і P, їх останній підшар - 2p 3 і 3p 3: змінюється лише кількість шару, а саме 2 для N і 3 для P, що логічно, оскільки N знаходиться на 2-му рядку, а P на 3-му рядку.
Правила дуету та байта: утворення іонів
Гаразд, це все добре, але які стосунки з іонами ?
Ну насправді кожен атом буде прагнути стати стабільний, тобто, він буде прагнути, щоб його електронна конфігурація відповідала найближчому до нього благородному газу.
Пам'ятайте, що благородними газами (або рідкісними газами) є ті, що знаходяться в останньому стовпці, а саме гелій, неон та аргон (тут ми повернемо гелій назад вправо):
Електронні конфігурації цих 3 благородних газів:
Він: 1с 2
Ne: 1s 2 2s 2 2p 6
Ar: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
Тому атоми будуть прагнути мати одну з цих 3 електронних конфігурацій, отримуючи або втрачаючи електрони, які дадуть іони.
Ми помічаємо, що кожного разу зовнішній шар заповнюється по максимуму.
Для гелію це 1-а оболонка, яка має 2 електрони: це правило дуету.
Для неону це 2-й шар, який має 8 електронів: це байтове правило.
Для аргону це 3-а оболонка, яка має 8 електронів: це правило байтів.
Це підводить нас до основної частини цього розділу: правила дуету та правила байтів.
Існує кілька формулювань цих двох правил, ми пропонуємо вам одне (яке слід знати напам'ять у разі курсової співбесіди)
-
Правило дуету: атом або іон стабільні, якщо 1-й шар відповідає зовнішньому шару і має два електрони.
Правило байтів: атом або іон стабільні, якщо 2-й або 3-й шар відповідає зовнішньому шару і має вісім електронів.
-
Гаразд, ці правила чудові, але як їх застосовувати? ?
Насправді це означає, що атом буде прагнути стати стабільним, тобто мати одну з трьох електронних конфігурацій, наведених вище, втрачаючи або отримуючи електрони.
Наприклад, уявімо, що ми маємо атом Бору, атомний номер якого Z = 5. Є 5 протонів, отже, 5 електронів, оскільки атом є електрично нейтральним.
Отже, маємо 1s 2 2s 2 2p 1
У нього є вибір між тим, щоб стати:
1с 2 (втрата 3 електронів)
1s 2 2s 2 2p 6 (отримуючи 5 електронів)
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 (отримуючи 13 електронів)
Очевидно, що він вибере найпростіший спосіб втратити 3 електрони (беремо найменшу цифру).
Але якщо він втрачає 3 електрони, то в ядрі є лише 2 електрони (негативні), але все одно є 5 протонів (позитивних).
Тому атом вже не є електрично нейтральним, але має ще три позитивні заряди, він стає 3+: атом Бору став іоном !
Оскільки у нього є ще 3 позитивні заряди, відзначається B 3+
-
Атом має ВТРАЧЕНІ електрони, але оскільки вони від’ємні, то іон ПОЗИТИВНИЙ.
Можна подумати, що якщо він щось втрачає, стає негативним, але ні, все навпаки.
Насправді, оскільки він втрачає негативні електрони, це схоже на математичні знаки - анулюйте один одного. Це спосіб запам’ятати.
І коли атом отримує електрони, він стає негативним (див. Приклад нижче)
-
Візьмемо тепер приклад атома, який отримає електрони.
Візьмемо кисень O, атомний номер Z = 8. Це дає 1s 2 2s 2 2p 4
У нього є вибір між тим, щоб стати:
1с 2 (втрата 6 електронів)
1s 2 2s 2 2p 6 (отримуючи 2 електрони)
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 (отримуючи 10 електронів)
Очевидно, це стане 1s 2 2s 2 2p 6 і, отже, отримає два електрони.
Якщо він набере 2 електрони, буде 10 електронів (негативних), але все ще є 8 протонів (позитивних).
У атома є ще два негативні заряди, він стає 2-.
Оскільки у нього є ще 2 негативні заряди, відзначається O 2-
Електронна конфігурація з K, L та M
Раніше ми бачили електронну конфігурацію з шарами K, L та M.
Цього більше немає в програмі, але якщо ви коли-небудь почуєте про це, ви можете переглянути відео в електронній конфігурації за допомогою K, L і M.
Як бачите, немає нічого дуже складного, якщо ви розумієте главу про атоми.
Запам’ятайте правило дуету та байта, це дуже часто трапляється на практиці !
Але щоб стати стабільним, атом не може стати іоном, а набути форми молекули.
Це те, що ми побачимо в главі про молекули.
Вправи з цієї глави доступні, натиснувши на це посилання !