Materiały z chemii opracowane w ramach projektu

22  Download (0)

Full text

(1)

Materiały z chemii opracowane w ramach projektu

WIEDZA I KOMPETENCJE – program podniesienia jakości oferty edukacyjnej ukierunkowanej na rozwój kompetencji kluczowych zwiększenia

wykorzystania TiK w szkołach ogólnokształcących powiatu białostockiego

 

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Podlaskiego na lata 2014-2020

(2)

Budowa atomu.

Konfiguracje elektronowe

pierwiastków.

(3)

U podstaw teorii mechaniki kwantowej leży stwierdzenie Maxa Plancka, że światło jest wysyłane i pochłaniane porcjami, tzw. kwantami oraz dualizm korpuskularno-falowy: elektrony mają podwójną (dualistyczną) naturę, zachowują się zarówno jak cząstka (korpuskuła), jak i fala (badania Louisa

de Broglie’a).

Fundamentalna zasada mechaniki kwantowej to zasada nieoznaczoności (nieokreśloności) Heisenberga głosząca, że nie można z dowolną dokładnością określić jednocześnie wartości par pewnych wielkości fizycznych charakteryzujących układ, do którego opisu stosuje się mechanikę kwantową; parami takimi są np.

położenie i pęd elektronu.

Współczesny kwantowo - mechaniczny model atomu.

(4)

Atom

zbudowany jest z dodatnio naładowanego jądra, zawierającego protony i neutrony, otoczonego chmurą elektronową. Liczba elektronów jest równa liczbie protonów w jądrze (atom jest elektrycznie obojętny).

CZĄSTKI ELEMENTARNE

(najmniejsze mogące samodzielnie istnieć poza atomem cząstki budujące atom):

Protony (p) - cząstki elementarne o masie ok. 1 u (1,6725 · 10-27 kg) i elementarnym ładunku dodatnim (+1).

Neutrony (n) - cząstki elementarne o masie ok. 1 u (1,6748 · 10-27 kg), elektrycznie obojętne.

Protony i neutrony noszą wspólną nazwę - nukleony.

Elektrony (e) - cząstki elementarne o masie ok. 1/1840 u

i elementarnym ładunku ujemnym (-1). Masa elektronów jest tak mała, że nie popełniając dużego błędu możemy ją zaniedbać w wielu wypadkach.

Ładunek elementarny - najmniejszy ładunek, który może zostać przekazany między układami. Dla ułatwienia obliczeń przyjmuje się, że jest równy 1: +1 dla protonu i -1 dla elektronu.

(5)

Każdy pierwiastek w układzie okresowym pierwiastków (uop) opisany jest dwoma liczbami, które charakteryzują skład jądra atomowego:

• liczba atomowa (Z) (liczba porządkowa pierwiastka w uop ) - podaje liczbę protonów w jądrze atomowym, a tym samym liczbę elektronów w atomie (w obojętnym atomie liczba protonów - jest równa liczbie elektronów).

• liczba masowa (A) - podaje liczbę nukleonów (łączną liczbę protonów i neutronów) w jądrze atomowym

(6)

Zapis cząstek elementarnych w atomie:

gdzie:

E - symbol dowolnego pierwiastka A - liczba masowa

Z - liczba atomowa

Aby obliczyć liczbę neutronów (n), należy odjąć od liczby masowej (A) liczbę atomową (Z).

n = A - Z

 

(7)

Powłoka elektronowa - zbiór elektronów o podobnej energii.

Powłoki elektronowe oznacza się kolejnymi literami alfabetu łacińskiego, zaczynając od „K”(powłoka leżąca najbliżej jądra atomowego).

Elektrony w atomie poruszają się wokół jądra atomowego. Obszar poza jądrem,

w którym istnieje duże prawdopodobieństwo znalezienia elektronów nazywamy chmurą elektronową.

(8)

Liczbę powłok w atomie podaje numer okresu (rzędy poziome), w którym leży pierwiastek.

Maksymalną liczbę elektronów znajdujących się na danej powłoce oblicza się ze wzoru:

2n

2

gdzie n - numer powłoki (wartość głównej liczby kwantowej)

np. maksymalna liczba elektronów na powłoce K (n = 1) jest równa 2 · 12 = 2 Powłoka L (n = 2); maks. liczba elektronów jest równa 2 · 22 = 2 · 4 = 8

Powłoka M (n = 3); maks. liczba elektronów jest równa 2 · 32 = 2 · 9 = 18 Powłoka N (n = 4); maks. liczba elektronów jest równa 2 · 42 = 2 · 16 = 32

(9)

Konfiguracja pełna (całkowita) pierwiastków.

Kolejność zapełniania orbitali atomowych:

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s

5s 5p 5d

6s 6p liczby elektronów w podpowłokach

7s s-2e p- 6e d-10e f – 14e

(10)

Konfiguracje elektronowe całkowite pierwiastków

Okres 1

H wodór: 1s1

He hel: 1s2

Okres 2

Li lit: 1s2 2s1

Be beryl: 1s2 2s2

B bor: 1s2 2s2 2p1

C węgiel: 1s2 2s2 2p2

N azot: 1s2 2s2 2p3

O tlen: 1s2 2s2 2p4

F fluor: 1s2 2s2 2p5 

Ne neon: 1s2 2s2 2p6

Okres 3 (konfiguracje skrócone)

 Na sód: [Ne] 3s1 

Mg magnez: [Ne] 3s2

Al glin: [Ne] 3s2 3p1 

Si krzem: [Ne] 3s2 3p2

 P fosfor: [Ne] 3s2 3p3

 S siarka: [Ne] 3s2 3p4 

Cl chlor: [Ne] 3s2 3p5

Ar argon: [Ne] 3s2 3p6

(11)

Konfiguracje elektronowe pierwiastków

Okres 4 (konfiguracje skrócone)

K potas: [Ar] 4s1

Ca wapń: [Ar] 4s2

Sc skand: [Ar] 3d1 4s2

Ti tytan: [Ar] 3d2 4s2 

Cr chrom: [Ar] 3d5 4s1

Mn mangan:[Ar] 3d5 4s2

Fe żelazo: [Ar] 3d6 4s2

Co kobalt: [Ar] 3d7 4s2

Ni nikiel: [Ar] 3d8 4s2

Cu miedź: [Ar] 3d10 4s1

Zn cynk: [Ar] 3d10 4s2

Ga gal: [Ar]3d10 4s2 4p1

Ge german: [Ar] 3d10 4s2 4p2

As arsen: [Ar] 3d10 4s2 4p3

Se selen: [Ar] 3d10 4s2 4p4

Br brom: [Ar] 3d10 4s2 4p5

 Kr krypton: [Ar] 3d10 4s2 4p6

(12)

Konfiguracje elektronowe pierwiastków

Okres 5 (konfiguracje skrócone)

Rb rubid: [Kr] 5s1

Sr stront: [Kr] 5s2

Y itr: [Kr] 4d1 5s2

Zr cyrkon: [Kr] 4d2 5s2

Nb niob: [Kr] 4d4 5s1

Mo molibden: [Kr] 4d5 5s1

Tc technet: [Kr] 4d5 5s2

Ru ruten: [Kr] 4d7 5s1

Rh rod: [Kr] 4d8 5s1

Pd pallad [Kr] 4d10 5s0

Ag srebro: [Kr] 4d10 5s1 

Cd kadm: [Kr] 4d10  5s2

In ind: [Kr] 4d10 5s2 5p1

Sn cyna: [Kr] 4d10 5s2 5p2

Sb antymon: [Kr] 4d10 5s2 5p3

Te tellur: [Kr] 4d10 5s2 5p4

I jod: [Kr] 4d10 5s2 5p5

Xe ksenon: [Kr] 4d10 5s2 5p6

(13)

Promocja elektronowa – nieregularność w konfiguracji

występująca m.in. w atomie chromu, miedzi, molibdenu, srebra ….

Spowodowana tym, że okazuje się korzystniejsza energetycznie.

Np. w przypadku chromu korzystniejsze energetycznie jest wypełnienie elektronami orbitali 3d kosztem elektronu 4s

Z PIERWIASTEK KONFIGURACJA

24 chrom [Ar]4s13d5

29 miedź [Ar]4s13d10

42 molibden [Kr]5s1 4d5

(14)

Elektrony walencyjne

to elektrony z ostatniej powłoki ns np (pierwiastki bloku s, p) np.

F fluor: 1s2 2s2 2p5  elektrony walencyjne

lub z ostatniej powłoki ns i podpowłoki (n-1)d Cr chrom: [Ar] 3d5 4s1

elektrony walencyjne

(15)

Zapis graficzny konfiguracji elektronowej pierwiastków.

TYPY ORBITALI – ZAPIS GRAFICZNY

s 1 orbital s - 2e

p

3 orbitale p 3x2= 6 elektronów

d

5 orbitali d 5x2=10 elektronów

f 7 orbitali f 7x2=14 elektronów

(16)

Reguła Hunda

– w atomie, w celu uzyskania najbardziej korzystnego energetycznie zapełnienia orbitali atomowych, powinno być jak najwięcej elektronów niesparowanych.

Elektrony ulegają sparowaniu po pojedynczym zapełnieniu

wszystkich form przestrzennych danych orbitali danej powłoki elektronowej.

TAK

(zapis prawidłowy)

NIE

(zapis nieprawidłowy)

↓↑ ↑

(17)

Reguła Pauliego, zwana też zakazem Pauliego, czasem też zasadą Pauliego lub prawem

Pauliego – została zaproponowana przez Wolfganga Pauliego w 1925  dla wyjaśnienia zachowania

się elekronów, czyli cząstek o spinie połówkowym.

Zakaz Pauliego głosi, że prawdopodobieństwo

 znalezienia elektronów o jednakowych  liczbach kwantowych jest równe zeru.

1s

2

TAK

(ZAPIS ZGODNY Z REGUŁĄ)

1s

2

NIE

(ZAPIS NIEZGODNY Z REGUŁĄ)

↑↑

↓↑

(18)

Przykłady konfiguracji graficznych pierwiastków:

C węgiel: 1s2  2s2  2p2

N azot: 1s2  2s2  2p3

elektrony sparowane elektrony niesparowane

↓↑ ↓↑

↓↑ ↓↑

(19)

KONFIGURACJA ELEKTRONOWA UPROSZCZONA - umowny zapis przedstawiający rozmieszczenie elektronów na poszczególnych powłokach chmury elektronowej.

Aby napisać konfigurację elektronową atomu danego pierwiastka, musimy znać:

• liczbę powłok elektronowych (= numer okresu, w którym leży pierwiastek)

• liczbę wszystkich elektronów w atomie (= liczba atomowa Z) Np. konfiguracja elektronowa boru jest następująca:

5B: K2 L3 Zadanie 1

Napisz konfigurację elektronową uproszczoną następujących pierwiastków:

a) sodu

b) magnezu c) glinu

Wykonaj modele tych atomów korzystając z tablicy magnetycznej modeli atomów.

(20)

a) Atom sodu

K2L8M1

Poprawnie wykonane zadanie 1 odp. a)– zdjęcie modelu

(21)

Bibliografia:

https://pl.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Pauli

https://pl.wikipedia.org/wiki/Atom bing.com/images https://pl.wikipedia.org/wiki/Konfiguracja_elektronowa

(22)

Dziękuję za uwagę.

Prezentację wykonała:

Ewa Łapińska – nauczyciel chemii

I Licem Ogólnokształcącego im. A. Mickiewicza w Łapach

Figure

Updating...

References

Related subjects :