Періодична система хімічних елементів-це найважливіший інструмент для розуміння будови і взаємодії атомів. Вона є основою для вивчення хімії та фізики. Кожен хімічний елемент має унікальну кількість електронів, яку можна визначити, вивчаючи таблицю елементів.
Як відомо, електрони є елементарними частинками, що володіють негативним електричним зарядом. Вони розташовуються навколо ядра атома і утворюють електронні оболонки. Кожна оболонка може містити певну кількість електронів. Найбільш близька до ядра оболонка називається першою, потім йдуть друга, третя і т. д.
Кількість електронів у кожній оболонці можна визначити за допомогою таблиці елементів. У таблиці, кожен елемент має своє унікальне положення, позначене символами і цифрами. Цифри вказують на кількість електронів у кожній оболонці. Наприклад, у хімічного елемента атомного номера 3, натрію, на першій оболонці знаходиться 2 електрона, а на другій оболонці – 8 електронів. Таке позначення допомагає встановити основні характеристики елементів і їх властивості.
Електрони в атомах
Кількість електронів в атомі визначає його електронну конфігурацію і дозволяє зрозуміти його позицію в періодичній системі елементів. Таблиця Менделєєва надає інформацію про кількість електронів на зовнішній енергетичній оболонці атома (валентних електронах) і загальна кількість електронів в атомі.
У таблиці Менделєєва елементи розташовуються в порядку зростання атомного номера. Електронна конфігурація кожного елемента відображається за принципом будови атома, де електрони заповнюють енергетичні рівні в певному порядку.
Символ електрона зазвичай позначається буквою "e". Він має негативний електричний заряд і масу, приблизно рівну масі протона.
Електрони відіграють важливу роль у хімічних реакціях, оскільки вони можуть переходити з однієї оболонки на іншу і утворювати хімічні зв'язки. Розуміння та врахування кількості електронів в атомі допомагає визначити його хімічну активність та здатність утворювати сполуки.
Структура атомів
Атоми складаються з електронів, протонів і нейтронів. Протони та нейтрони знаходяться в ядрі атома, тоді як електрони обертаються навколо ядра.
Кількість електронів в атомі визначається його електронною конфігурацією. Таблиця Менделєєва дозволяє визначити кількість електронів в атомі і їх розташування в електронних оболонках.
Електрони розташовуються на різних енергетичних рівнях, так званих оболонках. Перша оболонка може вміщати максимум 2 електрона, друга - 8 електронів, третя - 18 і т.д. кожна наступна оболонка може вміщати більше електронів, але зазвичай заповнюється тільки до певного числа.
Розташування електронів на енергетичних рівнях можна дізнатися, використовуючи таблицю Менделєєва. У таблиці вказується номер елемента, його символ, а також електронна конфігурація, яка показує, скільки електронів знаходиться на кожній оболонці.
Наприклад, для кисню (O) електронна конфігурація буде 1S^2 2S^2 2P^4, Що означає, що у кисню на першій оболонці знаходиться 2 електрона, на другій - також 2 електрона, а на третій оболонці - 4 електрона.
| Оболонка | Максимальна кількість електронів | Приклади елементів |
|---|---|---|
| 1 | 2 | H (водень), He (гелій) |
| 2 | 8 | Li (літій), be (берилій), O (кисень), Ne (неон) |
| 3 | 18 | Na (натрій), Mg (магній), Al (алюміній), Si (кремній) |
| . | . | . |
Таким чином, таблиця Менделєєва дозволяє подивитися електронну конфігурацію елемента і визначити кількість електронів на кожному енергетичному рівні. Це важлива інформація для розуміння будови атомів і їх хімічних властивостей.
Електронні оболонки в атомах
Кількість електронів в атомі визначається атомним номером елемента в періодичній системі. Наприклад, атом водню має один електрон, оскільки його атомний номер дорівнює 1. Атом вуглецю має шість електронів, оскільки його атомний номер дорівнює 6.
Електрони в атомах розташовуються на електронних оболонках. Оболонки позначаються буквами K, L, M, N і т.д. кількість електронів на кожній оболонці залежить від її номера. На першій оболонці (K) може бути не більше двох електронів. На другій оболонці (L) можуть розташовуватися до восьми електронів, на третій (M) - до вісімнадцяти, на четвертій (N) - до тридцяти двох і т. д.
Важливо відзначити, що електрони на більш зовнішніх оболонках мають більшу енергію. Тому при хімічній взаємодії атоми прагнуть заповнити зовнішні оболонки до максимально можливого числа електронів.
Знання кількості електронів на кожній оболонці дозволяє встановити розташування електронів в атомі і передбачити його хімічні властивості. Також це інформація може бути корисною при вирішенні хімічних завдань і конструюванні реакцій.
Періодична таблиця елементів
Таким чином, за таблицею можна визначити кількість електронів на останній оболонці і, отже, кількість електронів в атомі елемента. Для цього необхідно подивитися на номер групи елемента і уточнити, до якого блоку він відноситься.
У таблиці можна знайти також інформацію про атомну масу елемента, його електронну конфігурацію та інші хімічні властивості. Періодична таблиця є основою для вивчення хімії і дозволяє проводити наукові дослідження, прогнозувати хімічні властивості елементів і створювати нові сполуки.
| Період / Група | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 годину | 2 Він | 3Li | 4Ве | 5В | 6С | 7Н | 8О |
| 2 | 9F | 10Не | 11На | 12 мг | 13Ал | 14сі | 15 пенсів | 16С |
| 3 | 17Кл | 18Ар | 19 тисяч | 20Ка | 21Ск | 22ті | 23В | 24Cr |
У наведеній таблиці наведені деякі елементи із зазначенням їх символу і порядкового номера. Так, на першому рядку розташовуються елементи з електронною конфігурацією [He] 2s 2 2P 6, на другий - з електронною конфігурацією [Ne] 3s 2 3p 6 і т. д.
Визначення електронної конфігурації
Електронна конфігурація атома показує розподіл електронів в його енергетичних рівнях і на підрівнях s, p, d і F. щоб визначити електронну конфігурацію, потрібно знати порядковий номер елемента в таблиці Менделєєва і використовувати правила розподілу електронів по оболонках.
У таблиці Менделєєва порядковий номер елемента знаходиться в лівому верхньому кутку кожної комірки. Наприклад, для атома кисню (О) порядковий номер дорівнює 8.
Одним з правил розподілу електронів є правило поділу, згідно з яким спочатку заповнюються рівні з меншим номером, а потім переходять на наступний рівень.
Таблиця електронної конфігурації складається зі стовпців, що представляють номери енергетичних рівнів, і рядків, що відповідають підрівням s, p, d і f. у клітинках таблиці вказується кількість електронів на кожному підрівні. Наприклад, електронна конфігурація атома кисню буде наступною:
| Рівень | Підрівень | Кількість електронів |
| 1 | s | 2 |
| 2 | s | 2 |
| 2 | p | 4 |
| Всього: | - | 8 |
Таким чином, електронна конфігурація атома кисню буде: 1S 2 2S 2 2P 4 .
Атомні номери та кількості електронів
Елементи в періодичній таблиці впорядковані за зростанням атомного номера. Кожен атом має ядро, в якому знаходиться певна кількість протонів. Кількість електронів, що обертаються навколо ядра, дорівнює кількості протонів.
Наприклад, вуглець має атомний номер 6. Це означає, що в ядрі атома вуглецю знаходиться 6 протонів. Відповідно, навколо ядра вуглецю обертається також 6 електронів.
Знання атомних номерів елементів дозволяє визначити кількість електронів у кожному елементі. У таблиці Менделєєва атомні номери вказані над хімічними символами елементів. Наприклад, водень має атомний номер 1, Що означає, що у нього один електрон.
Окрім атомного номера, Періодична таблиця також містить інформацію про масове число елементів та їх хімічні властивості. Знаючи атомний номер елемента, можна легко знайти його електронну конфігурацію та визначити його місце в періодичній системі.
Тому знання атомних номерів і відповідних їм кількостей електронів дозволяє впорядкувати елементи і легко визначити їх основні властивості і хімічну активність.
Принципи заповнення електронних оболонок
Атоми та іони прагнуть заповнити свої електронні оболонки, щоб досягти більш стійкого стану. В процесі заповнення електронних оболонок дотримуються кілька принципів:
1. Принцип основного стану (правило Клозе): в основному стані електрони заповнюють енергетичні рівні з найменшою можливою енергією. Спочатку заповнюються субрівні з найменшим значенням сумарного спина електронів.
2. Принцип заповнення підрівнів: підрівні заповнюються послідовно, починаючи з s-підрівня і рухаючись до d-, F - і т. д. У кожному підрівні може бути різна кількість електронів.
3. Принцип Паулі: кожен електрон в атомі повинен мати унікальний набір квантових чисел. Два електрони не можуть мати однакові значення всіх квантових чисел. Кожен електрон повинен мати різні значення спіна (найменшого парного числа або половини), щоб дотримувався принцип Паулі.
4. Принцип Хунда (правило Хунда): при заповненні підрівнів з однаковою енергією спочатку заповнюються окремі орбіталі з мінімальною кількістю спінових пар (електронів з протилежними напрямками спина).
| Енергетичний рівень (n) | Підрівень (l) | Максимальна кількість електронів |
|---|---|---|
| 1 | s | 2 |
| 2 | s | 2 |
| 2 | p | 6 |
| 3 | s | 2 |
| 3 | p | 6 |
| 3 | d | 10 |
| 3 | f | 14 |
Таблиця показує максимальну кількість електронів, які можуть перебувати на різних енергетичних рівнях і підрівнях.
Знаючи ці принципи заповнення електронних оболонок, ми можемо визначити конфігурацію електронів і склад атома або іона по таблиці періодичних елементів.
Групи елементів і кількість електронів
У таблиці Менделєєва елементи розташовані по горизонталі в періоди і по вертикалі в групи. Групи елементів допомагають визначити кількість електронів у атомів цих елементів.
У першій групі розташовані лужні метали, у яких у валентній оболонці знаходиться 1 електрон.
У другій групі знаходяться лужноземельні метали, у яких у валентній оболонці знаходиться 2 електрона.
У третій групі розташовані елементи, у яких у валентній оболонці знаходиться 3 електрона.
Четверта група-елементи, у яких у валентній оболонці знаходиться 4 електрона.
П'ята група-елементи, у яких у валентній оболонці знаходиться 5 електронів.
Шоста група-елементи, у яких у валентній оболонці знаходиться 6 електронів.
У Сьомій групі знаходяться елементи, у яких у валентній оболонці знаходиться 7 електронів.
Восьма група-елементи, у яких у валентній оболонці знаходиться 8 електронів, крім гелію, у якого їх 2.
Наприклад, елемент з 5 групи матиме 5 електронів у валентній оболонці, а елемент з 3 групи – 3 електрони.
Властивості електронів в атомах
- Маса електронів дуже мала в порівнянні з масою ядра атома.
- Електрони мають негативний електричний заряд.
- Рівні енергії електронів в атомах організовані за принципом "енергетичної драбини", де більш близькі до ядра рівні мають меншу енергію і знаходяться на більш низьких енергетичних рівнях.
- Кожен електрон в атомі займає певний енергетичний рівень і володіє певним моментом імпульсу.
- Кількість електронів на кожному рівні обмежена певним числом, яке можна визначити за допомогою таблиці Менделєєва.
- Електрони можуть переміщатися між енергетичними рівнями, поглинаючи або випромінюючи енергію у вигляді фотонів.
Знання властивостей електронів в атомах допомагає нам зрозуміти будову і властивості різних хімічних елементів, а також пояснює численні реакції і взаємодії, які відбуваються в хімічних процесах.
Позитивна і негативна заряди електронів
Електрон, основна частинка атома, має негативний електричний заряд. Заряд електрона становить приблизно -1,6 x 10^-19 Кл, що означає, що електрон несе негативний заряд величиною 1,6 x 10^-19 Кл.
Існує ще одна частинка, яка називається позитроном, яка має позитивний електричний заряд. Позитрон є античастинкою електрона і має таку ж масу, як і електрон, але протилежний заряд. Заряд позитрона становить + 1,6 x 10^-19 Кл, тобто величину, еквівалентну заряду електрона, але з протилежним знаком.
Позитивні та негативні заряди електронів C відіграють важливу роль в електродинаміці та електроніці. Вони забезпечують передачу електричного струму в провідниках і відіграють роль у створенні електричних полів. Знання про позитивні та негативні заряди електронів є необхідним для розуміння електричних явищ та застосування електроніки в різних галузях науки та техніки.