Informacje o budowie atomu

Informacje o budowie atomu odczytywane z układu okresowego pierwiastków
KaŜdy pierwiastek w układzie
okresowym posiada swoje
stałe miejsce, które określa
liczba
atomowa,
zwana
porządkową. Aby znaleźć
pierwiastek, moŜna podać
równieŜ
numer
grupy
(pionowa
„kolumna”,
w
której
połoŜony
jest
pierwiastek)
oraz
numer
okresu („poziomy” wiersz).
Zaokrąglając
do
pełnych
całości masę atomową, moŜna
określić
liczbę
masową
danego pierwiastka, np. dla
przedstawionego wyŜej sodu
22,99 ≈ 23.
Symbol danego pierwiastka moŜna uzupełnić liczbą atomową Z i masową A w następujący sposób:
, co dla sodu będzie wyglądać następująco:
Teraz moŜemy przeanalizować budowę atomu, na podstawie sodu:
Z – liczba atomowa (porządkowa) – określa ilość protonów p+ i elektronów e- w atomie
A – liczba masowa – określa ilość nukleonów (sumę protonów p+ i neutronów n0) w atomie
Aby określić liczbę neutronów n0 naleŜy od liczby masowej odjąć atomową A – Z
Dla atomu sodu mamy zatem:
Z = 11, czyli 11 protonów p+ i 11 elektronów e- A = 23, czyli 23 nukleony A – Z = 12, czyli 12 neutronów n0
W jądrze atomu sodu swoje miejsce ma 11 protonów i 12 neutronów, natomiast chmurę elektronową otaczającą
jądro tworzy 11 elektronów.
Numer grupy i okresu mają równieŜ dość duŜe znaczenie praktyczne, poniewaŜ określają budowę chmury
elektronowej otaczającej jądro atomowe. Numer grupy jest pomocny w określeniu ilości elektronów
walencyjnych, czyli elektronów znajdujących się na powłoce najbardziej oddalonej od jądra. ZaleŜność tą
przedstawia poniŜsza tabela:
Numer grupy
Ilość elektronów
walencyjnych
1
2
13
14
15
16
17
18
1 ew
2 ew
3 ew
4 ew
5 ew
6 ew
7 ew
8 ew
Nie analizujemy ilości elektronów walencyjnych w atomach pierwiastków grup 3 – 12.
Numer okresu określa ilość powłok, na których rozmieszczone są elektrony w atomie.
Konfiguracja elektronowa to rozkład elektronów na poszczególnych powłokach w obrębie chmury elektronowej
atomu. Powłoki elektronowe numerujemy rozpoczynając od 1 lub oznaczamy wielkimi literami, zaczynając od K.
Na poszczególnych powłokach mieści się określona liczba elektronów, co dla poznanych dotychczas atomów
przedstawia tabela:
Numer powłoki
Oznaczenie powłoki
Ilość elektronów
1
K
2 e-
2
L
8 e-
3
M
18 e-
4
N
32 e-
5
O
32 e-
6
P
18 e-
Prześledźmy zatem konfiguracje elektronowe wybranych atomów:
Dla helu, dysponującego 2 elektronami, mamy zapełniona pierwszą powłokę:
Nazwa
Symbol
Ilość e-
grupa /
e.w.
okres /
powłoki
K
Hel
2He
2 e-
18 / 2 ew
1/1
2 e-
7
Q
8 e-
Dla tlenu, dysponującego 8 elektronami, mamy zapełnioną pierwszą powłokę i 6 elektronów na powłoce
walencyjnej:
Nazwa
Symbol
Ilość e-
grupa /
e.w.
okres /
powłoki
K
L
Tlen
8O
8 e-
16 / 6 ew
2/2
2 e-
6 e-
Dla krzemu, dysponującego 14 elektronami, mamy zapełnione pierwszą i drugą powłokę oraz 4 elektrony na
powłoce walencyjnej:
Nazwa
Symbol
Ilość e-
grupa /
e.w.
okres /
powłoki
K
L
M
Krzem
14Si
14 e-
14 / 4 ew
3/3
2 e-
8 e-
4 e-
Ostatnim atomem, którego konfigurację będziemy analizowali na lekcjach jest wapń, dysponujący 20
elektronami. Mamy w tym przypadku zapełnione pierwszą i drugą powłokę oraz 2 elektrony na powłoce
czwartej, walencyjnej, co wynika z poznanych wcześniej zaleŜności.
Ilość elektronów na powłoce 3 obliczamy odejmując od ilości wszystkich elektronów, te, które mieszczą się na
powłokach 1, 2 i 4, czyli pozostałych poza 3: 20 –(2 + 8 + 2) = 20 – 12 = 8
Nazwa
Symbol
Ilość e-
grupa /
e.w.
okres /
powłoki
K
L
M
N
Wapń
20Ca
20 e-
2 / 2 ew
4/4
2 e-
8 e-
8 e-
2 e-
Na zajęciach kółka chemicznego moŜna przeanalizować konfiguracje elektronowe kolejnych atomów
znajdujących się w okresach 4 – 6 oraz grupach 1, 2, oraz 13 – 18. Konfiguracje innych pierwiastków poznacie w
szkole ponadgimnazjalnej.
Przeanalizujmy zatem gaz szlachetny, krypton, dysponujący 36 elektronami, kończący okres czwarty. Mamy w
tym przypadku zapełnione pierwszą i drugą powłokę oraz 8 elektronów na powłoce czwartej, walencyjnej, co
wynika z poznanych wcześniej zaleŜności.
Ilość elektronów na powłoce 3 obliczamy analogicznie do wapnia, odejmując od wszystkich elektronów, te,
które mieszczą się na powłokach 1, 2 i 4, czyli pozostałych poza 3: 36 –(2 + 8 + 8) = 36 – 18 = 18
Nazwa
Symbol
Ilość e-
grupa /
e.w.
okres /
powłoki
K
L
M
N
Krypton
36Kr
36 e-
18 / 8 ew
4/4
2 e-
8 e-
18
e-
8 e-
W okresie piątym zajmijmy się jodem, dysponującym 53 elektronami. Mamy w tym przypadku zapełnione
pierwsze trzy powłoki oraz 7 elektronów na powłoce piątej, walencyjnej.
Ilość elektronów na powłoce 4 obliczamy analogicznie do poprzednich pierwiastków, odejmując od
wszystkich elektronów, te, które mieszczą się na powłokach 1, 2, 3 i 5, czyli pozostałych poza 4:
53 – (2 + 8 + 18 + 7) = 53 – 35 = 18
Nazwa
Symbol
Ilość e-
grupa /
e.w.
okres /
powłoki
K
L
M
N
O
Jod
53I
53 e-
17 / 7 ew
5/5
2 e-
8 e-
18
e-
18
e-
7 e-
I w okresie szóstym przeanalizujmy ołów, dysponującym 82 elektronami. Mamy w tym przypadku zapełnione
pierwsze cztery powłoki oraz 4 elektrony na powłoce szóstej, walencyjnej.
Ilość elektronów na powłoce 5 obliczamy analogicznie do poprzednich pierwiastków, odejmując od
wszystkich elektronów, te, które mieszczą się na powłokach 1, 2, 3, 4 i 6, czyli pozostałych poza 5:
82 – (2 + 8 + 18 + 18 + 4) = 82 – 50 = 32
Nazwa
Symbol
Ilość e-
grupa /
e.w.
okres /
powłoki
K
L
M
N
O
O
Ołów
82Pb
82 e-
14 / 4 ew
6/6
2 e-
8 e-
18
e-
18
e-
32
e-
4 e-
Tak oto w skrócie przedstawia się budowa atomu oraz konfiguracja elektronowa. Przeanalizuj zamieszczone
powyŜej przykłady a następnie poćwicz na dowolnych, wybranych przez Ciebie atomach.
Przygotował mgr inŜ. Bartosz Stasicki
Wykorzystany został fragment układu okresowego Oficyny Pazdro