Строение электронных оболочек атомов элементов Периодической системы Д. И. Менделеева

Научиться определять число энергетических уровней и число электронов на каждом из них по положению элемента в Периодической системе.

Понимание строения электронных оболочек объясняет, почему одни элементы похожи друг на друга (например, щелочные металлы), а другие — нет, и почему одни легко вступают в реакции, а другие — нет. Это фундамент для изучения химической связи и свойств веществ.

• Электроны в атоме располагаются на энергетических уровнях, которые условно называют электронными слоями.
• Номер периода, в котором находится элемент, показывает число энергетических уровней в его атоме.
• Максимальное число электронов на энергетическом уровне вычисляется по формуле 2n², где n — номер уровня.
• На внешнем энергетическом уровне число электронов равно номеру группы (для элементов главных подгрупп).
• Энергетический уровень, содержащий максимально возможное для него число электронов, называется завершённым.
• Атомы инертных газов имеют завершённый внешний уровень, поэтому они химически очень устойчивы.
• Схема строения атома показывает распределение электронов по уровням, а электронная формула — по подуровням (s, p, d, f).

Электронная оболочка

Совокупность всех электронов в атоме, движущихся вокруг ядра.

Энергетический уровень

Слой, на котором могут находиться электроны с близким запасом энергии; обозначается цифрами 1, 2, 3 и т.д.

Завершённый энергетический уровень

Уровень, на котором находится максимально возможное для него число электронов (например, 2, 8 или 18).

Незавершённый энергетический уровень

Уровень, на котором электронов меньше, чем он может вместить.

Схема строения атома

Условное изображение атома, где в центре показано ядро (заряд и масса), а вокруг — дугами обозначены энергетические уровни с числом электронов на них.

• Число энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором находится элемент.
• Максимальное число электронов на уровне: 1-й уровень — 2 электрона, 2-й — 8, 3-й — 18, 4-й — 32 (формула 2n²).
• Число электронов на внешнем уровне для элементов главных подгрупп равно номеру группы.
• Общее число электронов в атоме равно заряду ядра (порядковому номеру элемента).
• В атоме гелия (2-й элемент) внешний уровень завершён — 2 электрона, поэтому гелий инертен.
• У атома неона (10-й элемент) внешний уровень завершён — 8 электронов, поэтому неон не вступает в реакции.

1. Пример 1случай
   • Атом натрия (Na, №11) находится в 3-м периоде, значит, у него 3 энергетических уровня
   • На первом — 2 электрона, на втором — 8, на третьем — 1 (так как номер группы — 1)
2. Пример 2случай
   • Атом хлора (Cl, №17) находится в 3-м периоде, 7-я группа: уровни — 2, 8, 7
   • Внешний уровень незавершён — не хватает одного электрона до 8
3. Пример 3случай

   Атом аргона (Ar, №18) — 3-й период, 8-я группа

   Пояснение

   • уровни — 2, 8, 8
   • Внешний уровень завершён, поэтому аргон химически инертен

• Электроны движутся вокруг ядра со скоростью около 2000 км/с, но при этом не падают на ядро благодаря квантовой природе.
• Идея слоистого строения атома была предложена Нильсом Бором в 1913 году, за что он получил Нобелевскую премию.
• Атомы инертных газов (гелий, неон, аргон) имеют завершённые внешние уровни, поэтому они почти не образуют соединений — их называют «благородными» газами.

• Периодический закон и Периодическая система Д. И. Менделеева
• Ионная химическая связь
• Ковалентная химическая связь