Мы приступаем к изучению фундаментальной основы всей химии – строения атома. Понимание того, как устроен атом, позволяет нам предсказывать свойства элементов и их соединений.
Основные компоненты атома
Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.
В центре атома находится ядро, в котором сосредоточена почти вся его масса. Ядро состоит из двух типов элементарных частиц:
- Протоны (p) – имеют массу приблизительно 1 атомной единицы массы (а.е.м.) и несут положительный заряд, равный +1. Число протонов определяет порядковый номер элемента и положительный заряд ядра.
- Нейтроны (n) – не имеют заряда (нейтральны) и имеют массу, приблизительно равную массе протона.
Положительный заряд ядра атома равен его порядковому номеру в Периодической системе. Очень важно помнить, что в ходе химических реакций состав и заряд ядра атома НЕ МЕНЯЮТСЯ. Массовое число атома определяется суммой протонов и нейтронов в ядре.
Вокруг ядра группируются электроны (e), несущие отрицательный заряд. Масса электрона ничтожна – она составляет примерно 1/1840 от массы протона. В нейтральном атоме общее число электронов равно положительному заряду ядра (порядковому номеру). Обратите внимание, что в ходе химических процессов число электронов может изменяться, и тогда атом превращается в заряженную частицу — ион.
Изотопы
Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, которые имеют одинаковый заряд ядра (одинаковое число протонов), но разную массу (разное число нейтронов). Исследования показывают, что масса атома не оказывает существенного влияния на его химические свойства. Как пример можно привести изотопы водорода: Протий (1 электрон, 1 протон), Дейтерий (1 электрон, 1 протон, 1 нейтрон), Тритий (1 электрон, 1 протон, 2 нейтрона).
Электронная конфигурация атома
Электроны расположены в пространстве вокруг ядра не хаотично. Они образуют упорядоченную структуру.
Энергетические уровни (Электронные оболочки)
Электроны, имеющие приблизительно равный запас энергии, формируют энергетический уровень. Число энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором находится данный химический элемент. Запомните ограничения на число электронов, которые могут находиться на данных уровнях:
- На первом уровне – не более 2e.
- На втором уровне – не более 8e.
- На третьем уровне – не более 18e.
Обратите внимание: независимо от номера уровня, на внешнем (последнем) уровне не может быть более восьми электронов. Внешний восьмиэлектронный уровень является наиболее устойчивым и называется завершённым (характерен для благородных газов).
Чтобы определить число внешних электронов:
- Для элементов главных подгрупп – оно равно номеру группы.
- Для элементов побочных подгрупп – оно не может быть больше двух.
Подуровни (орбитали) Электроны в атоме занимают не только определённые уровни, но и определённые подуровни. Вид подуровня обозначается латинскими буквами: s, p, d, f. Число возможных подуровней равно номеру уровня. На каждом подуровне может находиться строго ограниченное число электронов:
- s-подуровень – не более 2 e;
- p-подуровень – не более 6 e;
- d-подуровень – не более 10 e;
- f-подуровень – не более 14 е.
Электроны, участвующие в образовании химических связей, называются валентными электронами. Они находятся на внешнем энергетическом уровне и на незавершённом d-подуровне предвнешнего уровня.
Стань покорителем химии вместе с нами!
В этой статье мы рассмотрели строение атома! Для сдачи ЕГЭ на высокие баллы необходимо научиться применять знания на заданиях формата экзамена. В онлайн школе Lomonosov.school вы сможете не только наработать свои знания для сдачи ЕГЭ, но и научитесь применять их для решения заданий.