Сформировать представления учащихся о строении электронной оболочки атома на примере химических элементов 1–3 периодов периодической системы. Закрепить понятия “периодический закон” и “периодическая система”.
Задачи урока:
Научиться составлять электронные формулы атомов, определять элементы по их электронным формулам, определять состав атома.
Основные термины:
Ядро атома – центральная часть атома, которая состоит из нуклонов, которая характеризируется тремя параметрами: массовым числом, зарядом ядра, и N числом нейтронов в ядре.
Заряд ядра – это число, которое пишется в нижней левой части от символа элемента, равное числу протонов.
Теория Бора – состоит в том, что электрон имеет свойства вращаться вокруг ядра по периметру атомных орбиталей.
В начале XX века была принята планетарная модель строения атома, предложенная Резерфордом, согласно которой вокруг очень малого по размерам положительно заряженного ядра движутся электроны, как планеты вокруг Солнца.
В 1911 году в Кембридже, близ Лондона, английский ученый Эрнест Резерфорд, со своими учениками при проведении опытов и расчетов установили: атом любого химического элемента – как бы крохотная Солнечная система, с положительно заряженным ядром в центре подобно Солнцу и движущимися вокруг него отрицательно заряженными электронами вместо планет. Поэтому такую модель атома, предложенную Резерфордом, называют планетарной. Экспериментально было доказано, что сила притяжения электронов к ядру подобна силе притяжения планет к Солнцу. Как визуально выглядит строение атома, вы можете узнать, если ознакомитесь с видео, представленном ниже.
Следовательно, в атоме есть траектории, по которым движется электрон. Однако дальнейшие исследования показали, что в атоме не существует траекторий движения электронов. Движение без траектории означает, что мы не знаем, как электрон движется в атоме, но можем установить область, где чаще всего встречается электрон. Это уже не орбита, а орбиталь. Двигаясь вокруг атома, электроны образуют в совокупности его электронную оболочку. Предлагаю Вам посмотреть на видео электронное строение атома на примере химического элемента Кислорода
Давайте выясним, как движутся электроны вокруг ядра? Беспорядочно или в определенном порядке? Исследования Нильса Бора – основоположника современной атомной физики, а также ряда других ученых позволили сделать вывод: электроны в атомах располагаются определенными слоями – оболочками и в определенном порядке. Давайте с Вами с прошлого урока вспомним основные постулаты теории Бора
Строение электронных оболочек атомов имеют важную роль для химии, так как именно электроны обуславливают химические свойства веществ. Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является энергия его связи с ядром. Электроны в атоме различаются определенной энергией, и, как показывают опыты, одни притягиваются к ядру сильнее, другие слабее. Объясняется это удаленностью электронов от ядра. Чем ближе электроны к ядру, тем больше связь их с ядром, но меньше запас энергии. По мере удаления от ядра атома сила притяжения электрона к ядру уменьшается, а запас энергии увеличивается. Так образуются электронные слои в электронной оболочке атома. Электроны, обладающие близкими значениями энергии образуют единый электронный слой, или энергетический уровень. Энергия электронов в атоме и энергетический уровень определяется главным квантовым числом n и принимает целочисленные значения 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7. Чем больше значение n, тем больше энергия электрона в атоме. Максимальное число электронов, которое может находиться на том или ином энергетическом уровне, определяется по формуле: N = 2n2 Где N – максимальное число электронов на уровне; n – номер энергетического уровня. Установлено, что на первой оболочке располагается не более двух электронов, на второй – не более восьми, на третьей – не более 18, на четвертой – не более 32. Заполнение более далеких оболочек мы рассматривать не будем. Известно, что на внешнем энергетическом уровне может находиться не более восьми электронов, его называют завершенным. Электронные слои, не содержащие максимального числа электронов, называют незавершенными. Число электронов на внешнем энергетическом уровне электронной оболочки атома равно номеру группы для химических элементов главных подгрупп. Как ранее было сказано, электрон движется не по орбите, а по орбитали и не имеет траектории. Пространство вокруг ядра, где наиболее вероятно нахождение данного электрона, называется орбиталью этого электрона, или электронным облаком. Орбитали, или подуровни, как их еще называют, могут иметь разную форму, и их количество соответствует номеру уровня, но не превышает четырех. Первый энергетический уровень имеет один подуровень (s), второй – два (s,p), третий – три (s,p,d) и т.д. Электроны разных подуровней одного и того же уровня имеют разную форму электронного облака: сферическую (s), гантелеобразную (p) и более сложную конфигурацию (d) и (f). Сферическую атомную орбиталь ученые договорились называть s-орбиталью. Она самая устойчивая и располагается довольно близко к ядру. Чем больше энергия электрона в атоме, тем быстрее он вращается, тем сильнее вытягивается область его пребывания, и, наконец, превращается в гантелеобразную p-орбиталь Электронное облако такой формы может занимать в атоме три положения вдоль осей координат пространства x, y и z. Это легко объяснимо: ведь все электроны заряжены отрицательно, поэтому электронные облака взаимно отталкиваются и стремятся разместиться как можно дальше друг от друга. Итак, p-орбиталей может быть три. Энергия их, конечно, одинакова, а расположение в пространстве – разное. Рис. 3. Атомные орбитали Механику действия атомных орбиталей вы можете наблюдать на следующем видео.
Выводы урока
1. Свойства химических элементов, расположенных в порядке возрастания заряда ядра, периодически повторяются, так как периодически повторяется строение внешних энергетических уровней атомов элементов.
2. Плавное изменение свойств химических элементов в пределах одного периода можно объяснить постепенным увеличением числа электронов на внешнем энергетическом уровне.
3. Причина сходства свойств химических элементов, принадлежащих к одному семейству, заключается в одинаковом строении внешних энергетических уровней их атомов.
В 1896 г. французский ученый Антуан Анри Беккерель обнаружил, что элемент уран U излучает лучи, подобные рентгеновским. Ученые Мари Склодовская- Кюри и Пьер Кюри установили, что такие же лучи, но гораздо интенсивнее излучают элементы радий (Ra) и полоний (Po). Эти элементы и некоторые другие были названы радиоактивными, а само явление – радиоактивностью.
Список литературы:
1. Урок Генераловой Т. Я. по теме «Атом, его структура и основные составляющие», учителя химии г. Минусинска, СОШ №16. 2. Урок Князевой М.В. по теме «Ядерная мотель атома», учителя химии г. Белгорода, СОШ №39. 3. Ф. А. Деркач "Химия", - научно-методическое пособие. – Киев, 2008. 4. Л. Б. Цветкова «Неорганическая химия» – 2-е издание, исправленное и дополненное. – Львов, 2006. 5. В. В. Малиновский, П. Г. Нагорный «Неорганическая химия» - Киев, 2009. 6. Глинка Н.Л. Общая химия. – 27 изд./ Под. ред. В.А. Рабиновича. – Л.: Химия, 2008. – 704 с.ил.
Отредактировано и выслано Борисенко И.Н.
Над уроком работали: Генералова Т.Я.
Князева М.В.
Борисенко И.Н.
Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, а и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.
