Урока химии, 8 класс. (автор учебника Габриелян О. С.) Тема урока: Строение электронных оболочек атомов
Ввести понятия «электронное облако», «электронная орбиталь, «движение без траектории».
Рассмотреть модель энергетических состояний атома.
Задачи урока: Научиться составлять электронные формулы атомов, определять элементы по их электронным формулам, определять состав атома.
I . Организационный момент. Проверка домашнего задания.
Опрос, проверка домашнего задания. Сообщение результатов проверки тестов прошлой темы «Строение атома. Состав ядра». Учащиеся выставляют оценку в «Лист учета».
Вспомните определение атома.
Назовите элементарные частицы, образующие атом, охарактеризуйте их заряд и массу, напишите обозначения частиц.
4. Предложил название «электрон» 1) Стони 2) Томпсон
3) Беккерель 4) Резерфорд
5. Предложил планетарную модель атома 1) Стони 2) Томпсон
3)Беккерель 4) Резёрфорд
6. Число электронов в атоме натрия равно 1)23 2)12 3)34 4)11
7. Число нейтронов в атоме 39 К равно 1)39 2)58 3)26 4)20
8. Атомы какого химического элемента имеют в своем составе 5 протонов, 6 нейтронов, 5 электронов? Выберите правильныйответ:
а) углерода, б) натрия, в) бора, г) неона.
Какие элементарные частицы образуют ядро атома? Каков заряд ядра? От чего он зависит?
9. Расскажите, как вы определяете число протонов, электронов и нейтронов в атоме. Докажите, что атом — электронейтральная система.
II . Объяснение нового материала
Учитель: На предыдущих уроках мы выяснили, что атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов.
В начале ХХв. была принята планетарная модель строения атома , согласно которой вокруг ядра движутся электроны, как планеты вокруг солнца. 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 .
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. 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. Каждый слой состоит из электронов с близкими значениями энергии, поэтому слои электронов называют энергетическими уровнями . Энергия электронов в атоме и энергетический уровень определяется главным квантовым числом n и принимает целочисленные значения 1, 2, 3, 4…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:
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. 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.
Три p – орбитали
Итак, p -орбиталей может быть три. Энергия их, конечно, одинакова, а расположение в пространстве - разное.Составить схему последовательного заполнения электронами энергетических уровней.
2 е 2 е 6 е 2 е 6 е 10 е
Теперь мы можем составить схему строения электронных оболочек атомов:
Определяем общее число электронов на оболочке по порядковому номеру элемента.
Определяем число энергетических уровней в электронной оболочке. Их число равно номеру периода в таблице Д. И. Менделеева, в котором находится элемент.
Определяем число электронов на каждом энергетическом уровне.
Используя для обозначения уровня арабские цифры и обозначая орбитали буквами s и p, а число электронов данной орбитали арабской цифрой вверху справа над буквой, изображаем строение атомов более полными электронными формулами. Ученые условились обозначать каждую атомную орбиталь квантовой ячейкой - квадратиком на энергетической диаграмме :
На s -подуровне может находиться одна атомная орбиталь
а на p - подуровне их может быть уже три -
(в соответствии с тремя осями координат):
Орбиталей d - и f - подуровня в атоме может быть уже пять и семь соответственно:
Ядро атома водорода имеет заряд +1, поэтому вокруг его ядра движется только один электрон на единственном энергетическом уровне. Запишем электронную конфигурацию атома водорода (слайд №3).
Элемент № 3- литий. Ядро лития имеет заряд +3,следовательно, в атоме лития три электрона. Два из них находятся на первом энергетическом уровне, а третий электрон начинает заполнять второй энергетический уровень. Сначала заполняется s-орбиталь первого уровня, потом s-орбиталь второго уровня (слайд №5).
III . Закрепление нового материала.
Задание для класса:
1. Изобразите строение атомов следующих элементов:
а) азота (слайд №9).
2. Сравните строение атомов
а) бора и фтора (слайд №7,11).
б) кислорода и серы(слайд №10).
3. По данным о распределении валентных электронов найдите элемент:
IV . Итоги урока.
Давайте подведем итоги урока. Что мы сегодня узнали нового?
Электрон не имеет траектории и движение его происходит по орбитали.
По схеме последовательного заполнения электронами энергетических уровней научились составлять электронные формулы элементов.