The structure of an atom comprises protons, neutrons and electrons which provide the mass and charge of the atoms. The nucleus comprises protons and neutrons, with the electron orbiting around that. Because atoms are electrically neutral, the quantity of positively charged protons and negatively charged electrons must be the same. Also since neutrons have no effect on the charge, their quantity is unrelated to the number of protons and can vary even amongst atoms of the same element.
Before understanding the concept of Atomic Number and Mass Number of an Element, Let’s discuss the three main elementary particles of an atom as:
- Electrons: Electrons are the negatively charged sub-atomic particles of an atom. The mass of an electron is negligible. The symbol for an electron is e–. Electrons are extremely small and are found outside the nucleus.
- Protons: Protons are the positively charged particles that are present in the nucleus of a hydrogen atom, that is protons are the positively charged sub-atomic particles of an atom. The mass of a proton is negligible. The symbol for an electron is p+. Electrons are extremely small and are found outside the nucleus.
- Neutrons: Neutrons are subatomic particles that are one of the primary constituents of atomic nuclei. Neutrons are denoted by n or no. Neutrons don’t have any charge associated with them. They have a mass that is slightly greater than that of a proton. Neutrons and protons are collectively called nucleons.
Following are some important properties of electron, proton and neutron:
| Particle | Charge | Mass of the particle | Symbol | Location in an atom |
| Electron | -1.6 × 10-19 Coulomb | 9.11 × 10-31 kg | e– | Outside the nucleus |
| Proton | +1.6 × 10-19 Coulomb | 1.673 × 10-27 kg | p+ | In the nucleus |
| Neutron | No charge | 1.675 * 10-27 kg | n or no | In the nucleus |
Atomic Number
The number of protons that a chemical element has in its centre (nucleus) is called the atomic number. The mass number is determined by the number of protons and neutrons combined.
Atomic numbers and mass numbers are always whole numbers as they are obtained by counting protons, neutrons, and electrons. The sum of the mass number and the atomic number for an atom corresponds to the total number of subatomic particles present in the atom.
Mathematically, the atomic number is defined as.
Atomic Number (Z) = No of protons (p+)
The mass number reports the mass of the atom’s nucleus in atomic mass units (a.m.u).
Properties of the Atomic Number:
- The total number of protons in the nucleus of an atom gives us the atomic number of an atom.
- It is represented with the letter ‘Z.’
- Atoms of different elements have different atomic numbers. For example, all carbon atoms have the atomic number of 6, whereas all atoms of Oxygen have an atomic number of 8.
- This term was first introduced by Henry Gwyn-Jefferies Moseley.
Mass Number
Rutherford discovered that an atom’s nucleus, which is made up of protons and neutrons, contains the vast bulk of its mass. The total number of protons and neutrons in an atom is known as the mass number.
Properties of the Mass Number:
- The number of protons and neutrons combined give us the mass number of an atom.
- It is represented using the letter ‘A.’ For example, an atom of carbon has 6 protons and 6 neutrons. Thus, its mass number is 12.
- While the number of protons remains the same in all atoms of an element, the number of neutrons can vary. Thus, atoms of the same element can have different mass numbers, and these are called isotopes.
Mathematically, the mass number is defined as.
Mass Number (A) = No of Protons + No of Neutrons
The mass number and the atomic number of different elements of the periodic table are as follows:
| Element | Symbol | Atomic Number (Z) | Mass Number (A) | Number of Protons | Number of Electrons | Number of Neutrons (A-Z) | Valency |
| Hydrogen | H | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | ±1 |
| Helium | He | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | 0 |
| Lithium | Li | 3 | 7 | 3 | 3 | 4 | +1 |
| Beryllium | Be | 4 | 9 | 4 | 4 | 5 | +2 |
| Boron | B | 5 | 11 | 5 | 5 | 6 | +3 |
| Carbon | C | 6 | 12 | 6 | 6 | 6 | +4 |
| Nitrogen | N | 7 | 14 | 7 | 7 | 7 | -3 |
| Oxygen | O | 8 | 16 | 8 | 8 | 8 | -2 |
| Fluorine | F | 9 | 19 | 9 | 9 | 10 | -1 |
| Neon | Ne | 10 | 20 | 10 | 10 | 10 | 0 |
| Sodium | Na | 11 | 23 | 11 | 11 | 12 | +1 |
| Magnesium | Mg | 12 | 24 | 12 | 12 | 12 | +2 |
| Aluminium | Al | 13 | 27 | 13 | 13 | 14 | +3 |
| Silicon | Si | 14 | 28 | 14 | 14 | 14 | +4 |
| Phosphorus | P | 15 | 31 | 15 | 15 | 16 | -3 |
| Sulphur | S | 16 | 32 | 16 | 16 | 16 | -2 |
| Chlorine | Cl | 17 | 35 | 17 | 17 | 18 | -1 |
| Argon | Ar | 18 | 40 | 18 | 18 | 22 | 0 |
| Potassium | K | 19 | 39 | 19 | 19 | 20 | +1 |
| Calcium | Ca | 20 | 40 | 20 | 20 | 20 | +2 |
Valency and its difference from atomic number (A) and mass number (Z)
- The electrons present in the outermost shell of an atom are known as the valence electrons and their combining capacity to react and form molecules with atoms of the same or different elements is known as valency of the atom.
- Atoms of elements, having a completely filled outermost shell show little chemical activity and their combining capacity or valency is zero.
- For example, the number of electrons in the outermost shell of hydrogen is 1, and in magnesium, it is 2. Therefore, the valency of hydrogen is 1 as it can easily lose 1 electron and become stable. On the other hand, that of magnesium is 2 as it can lose 2 electrons easily and also attain stability.
- When we want to find out the valency, we look at electrons in the outermost shell but when we want to know the atomic number or the mass number, we look at the total number of protons and neutrons.
Sample Questions
Question 1: Define atomic number and mass number.
Answer:
The number of protons that a chemical element has in its centre (nucleus) is called atomic number.
Atomic Number (Z) = No of protons
The mass number is determined by the number of protons and neutrons combined.
Mass Number (A) = No of Protons + No of Neutrons
Question 2: Why are atomic numbers and mass number whole numbers?
Answer:
Atomic number and mass number are always whole numbers as they are obtained by counting protons, neutrons, and electrons. The sum of the mass number and the atomic number for an atom corresponds to the total number of subatomic particles present in the atom.
Question 3: Why is atomic number denoted by Z?
Answer:
The atomic number symbol, Z, stands for “Zahl,” meaning German number. The symbol Z denoted an element’s place in the periodic table before 1915.
Question 4: What is the valency of an atom?
Answer:
The electrons present in the outermost shell of an atom are known as the valence electrons and its combining capacity to react and form molecules with atoms of the same or different elements is known as valency of the atom.
Question 5: What is the difference between valency and mass number?
Answer:
When we want to find out the valency, we look at electrons in the outermost shell but when we want to know the atomic number or the mass number, we look at the total number of protons and neutrons.
The structure of an atom comprises protons, neutrons and electrons which provide the mass and charge of the atoms. The nucleus comprises protons and neutrons, with the electron orbiting around that. Because atoms are electrically neutral, the quantity of positively charged protons and negatively charged electrons must be the same. Also since neutrons have no effect on the charge, their quantity is unrelated to the number of protons and can vary even amongst atoms of the same element.
Before understanding the concept of Atomic Number and Mass Number of an Element, Let’s discuss the three main elementary particles of an atom as:
- Electrons: Electrons are the negatively charged sub-atomic particles of an atom. The mass of an electron is negligible. The symbol for an electron is e–. Electrons are extremely small and are found outside the nucleus.
- Protons: Protons are the positively charged particles that are present in the nucleus of a hydrogen atom, that is protons are the positively charged sub-atomic particles of an atom. The mass of a proton is negligible. The symbol for an electron is p+. Electrons are extremely small and are found outside the nucleus.
- Neutrons: Neutrons are subatomic particles that are one of the primary constituents of atomic nuclei. Neutrons are denoted by n or no. Neutrons don’t have any charge associated with them. They have a mass that is slightly greater than that of a proton. Neutrons and protons are collectively called nucleons.
Following are some important properties of electron, proton and neutron:
| Particle | Charge | Mass of the particle | Symbol | Location in an atom |
| Electron | -1.6 × 10-19 Coulomb | 9.11 × 10-31 kg | e– | Outside the nucleus |
| Proton | +1.6 × 10-19 Coulomb | 1.673 × 10-27 kg | p+ | In the nucleus |
| Neutron | No charge | 1.675 * 10-27 kg | n or no | In the nucleus |
Atomic Number
The number of protons that a chemical element has in its centre (nucleus) is called the atomic number. The mass number is determined by the number of protons and neutrons combined.
Atomic numbers and mass numbers are always whole numbers as they are obtained by counting protons, neutrons, and electrons. The sum of the mass number and the atomic number for an atom corresponds to the total number of subatomic particles present in the atom.
Mathematically, the atomic number is defined as.
Atomic Number (Z) = No of protons (p+)
The mass number reports the mass of the atom’s nucleus in atomic mass units (a.m.u).
Properties of the Atomic Number:
- The total number of protons in the nucleus of an atom gives us the atomic number of an atom.
- It is represented with the letter ‘Z.’
- Atoms of different elements have different atomic numbers. For example, all carbon atoms have the atomic number of 6, whereas all atoms of Oxygen have an atomic number of 8.
- This term was first introduced by Henry Gwyn-Jefferies Moseley.
Mass Number
Rutherford discovered that an atom’s nucleus, which is made up of protons and neutrons, contains the vast bulk of its mass. The total number of protons and neutrons in an atom is known as the mass number.
Properties of the Mass Number:
- The number of protons and neutrons combined give us the mass number of an atom.
- It is represented using the letter ‘A.’ For example, an atom of carbon has 6 protons and 6 neutrons. Thus, its mass number is 12.
- While the number of protons remains the same in all atoms of an element, the number of neutrons can vary. Thus, atoms of the same element can have different mass numbers, and these are called isotopes.
Mathematically, the mass number is defined as.
Mass Number (A) = No of Protons + No of Neutrons
The mass number and the atomic number of different elements of the periodic table are as follows:
| Element | Symbol | Atomic Number (Z) | Mass Number (A) | Number of Protons | Number of Electrons | Number of Neutrons (A-Z) | Valency |
| Hydrogen | H | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | ±1 |
| Helium | He | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | 0 |
| Lithium | Li | 3 | 7 | 3 | 3 | 4 | +1 |
| Beryllium | Be | 4 | 9 | 4 | 4 | 5 | +2 |
| Boron | B | 5 | 11 | 5 | 5 | 6 | +3 |
| Carbon | C | 6 | 12 | 6 | 6 | 6 | +4 |
| Nitrogen | N | 7 | 14 | 7 | 7 | 7 | -3 |
| Oxygen | O | 8 | 16 | 8 | 8 | 8 | -2 |
| Fluorine | F | 9 | 19 | 9 | 9 | 10 | -1 |
| Neon | Ne | 10 | 20 | 10 | 10 | 10 | 0 |
| Sodium | Na | 11 | 23 | 11 | 11 | 12 | +1 |
| Magnesium | Mg | 12 | 24 | 12 | 12 | 12 | +2 |
| Aluminium | Al | 13 | 27 | 13 | 13 | 14 | +3 |
| Silicon | Si | 14 | 28 | 14 | 14 | 14 | +4 |
| Phosphorus | P | 15 | 31 | 15 | 15 | 16 | -3 |
| Sulphur | S | 16 | 32 | 16 | 16 | 16 | -2 |
| Chlorine | Cl | 17 | 35 | 17 | 17 | 18 | -1 |
| Argon | Ar | 18 | 40 | 18 | 18 | 22 | 0 |
| Potassium | K | 19 | 39 | 19 | 19 | 20 | +1 |
| Calcium | Ca | 20 | 40 | 20 | 20 | 20 | +2 |
Valency and its difference from atomic number (A) and mass number (Z)
- The electrons present in the outermost shell of an atom are known as the valence electrons and their combining capacity to react and form molecules with atoms of the same or different elements is known as valency of the atom.
- Atoms of elements, having a completely filled outermost shell show little chemical activity and their combining capacity or valency is zero.
- For example, the number of electrons in the outermost shell of hydrogen is 1, and in magnesium, it is 2. Therefore, the valency of hydrogen is 1 as it can easily lose 1 electron and become stable. On the other hand, that of magnesium is 2 as it can lose 2 electrons easily and also attain stability.
- When we want to find out the valency, we look at electrons in the outermost shell but when we want to know the atomic number or the mass number, we look at the total number of protons and neutrons.
Sample Questions
Question 1: Define atomic number and mass number.
Answer:
The number of protons that a chemical element has in its centre (nucleus) is called atomic number.
Atomic Number (Z) = No of protons
The mass number is determined by the number of protons and neutrons combined.
Mass Number (A) = No of Protons + No of Neutrons
Question 2: Why are atomic numbers and mass number whole numbers?
Answer:
Atomic number and mass number are always whole numbers as they are obtained by counting protons, neutrons, and electrons. The sum of the mass number and the atomic number for an atom corresponds to the total number of subatomic particles present in the atom.
Question 3: Why is atomic number denoted by Z?
Answer:
The atomic number symbol, Z, stands for “Zahl,” meaning German number. The symbol Z denoted an element’s place in the periodic table before 1915.
Question 4: What is the valency of an atom?
Answer:
The electrons present in the outermost shell of an atom are known as the valence electrons and its combining capacity to react and form molecules with atoms of the same or different elements is known as valency of the atom.
Question 5: What is the difference between valency and mass number?
Answer:
When we want to find out the valency, we look at electrons in the outermost shell but when we want to know the atomic number or the mass number, we look at the total number of protons and neutrons.
Структура атома состоит из протонов, нейтронов и электронов, которые обеспечивают массу и заряд атомов. Ядро состоит из протонов и нейтронов, вокруг которых вращается электрон. Поскольку атомы электрически нейтральны, количество положительно заряженных протонов и отрицательно заряженных электронов должно быть одинаковым. Кроме того, поскольку нейтроны не влияют на заряд, их количество не связано с количеством протонов и может варьироваться даже среди атомов одного и того же элемента.
Прежде чем понять концепцию атомного номера и массового числа элемента, давайте обсудим три основные элементарные частицы атома как:
- Electrons: Electrons are the negatively charged sub-atomic particles of an atom. The mass of an electron is negligible. The symbol for an electron is e–. Electrons are extremely small and are found outside the nucleus.
- Protons: Protons are the positively charged particles that are present in the nucleus of a hydrogen atom, that is protons are the positively charged sub-atomic particles of an atom. The mass of a proton is negligible. The symbol for an electron is p+. Electrons are extremely small and are found outside the nucleus.
- Neutrons: Neutrons are subatomic particles that are one of the primary constituents of atomic nuclei. Neutrons are denoted by n or no. Neutrons don’t have any charge associated with them. They have a mass that is slightly greater than that of a proton. Neutrons and protons are collectively called nucleons.
Ниже приведены некоторые важные свойства электрона, протона и нейтрона:
| Частица | Обвинение | Масса частицы | Символ | Расположение в атоме |
| Электрон | -1,6 × 10 -19 кулонов | 9,11×10 -31 кг | е – | Вне ядра |
| Протон | +1,6 × 10 -19 кулонов | 1,673×10 -27 кг | р + | В ядре |
| нейтрон | Бесплатно | 1,675*10 -27 кг | н или нет | В ядре |
Атомный номер
The number of protons that a chemical element has in its centre (nucleus) is called the atomic number. The mass number is determined by the number of protons and neutrons combined.
Атомные и массовые числа всегда являются целыми числами, поскольку они получаются путем подсчета протонов, нейтронов и электронов. Сумма массового числа и атомного номера атома соответствует общему количеству субатомных частиц, присутствующих в атоме.
Математически атомный номер определяется как.
Атомный номер (Z) = количество протонов (p + )
Массовое число сообщает массу ядра атома в атомных единицах массы (а.е.м.).
Свойства атомного номера:
- Общее количество протонов в ядре атома дает нам атомный номер атома.
- Он представлен буквой «Z».
- Атомы разных элементов имеют разные атомные номера. Например, все атомы углерода имеют атомный номер 6, тогда как все атомы кислорода имеют атомный номер 8.
- Этот термин был впервые введен Генри Гвином-Джефферисом Мозли.
Массовое число
Rutherford discovered that an atom’s nucleus, which is made up of protons and neutrons, contains the vast bulk of its mass. The total number of protons and neutrons in an atom is known as the mass number.
Свойства массового числа:
- Сумма протонов и нейтронов дает нам массовое число атома.
- Он представлен буквой «А». Например, атом углерода имеет 6 протонов и 6 нейтронов. Таким образом, его массовое число равно 12.
- В то время как количество протонов остается одинаковым во всех атомах элемента, количество нейтронов может варьироваться. Таким образом, атомы одного и того же элемента могут иметь разные массовые числа, и их называют изотопами.
Математически массовое число определяется как.
Массовое число (A) = количество протонов + количество нейтронов
Массовое число и атомный номер различных элементов таблицы Менделеева следующие:
| Элемент | Символ | Атомный номер (Z) | Массовое число (А) | Количество протонов | Количество электронов | Количество нейтронов (AZ) | Валентность |
| Водород | ЧАС | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | ±1 |
| гелий | Он | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | 0 |
| Литий | Ли | 3 | 7 | 3 | 3 | 4 | +1 |
| Бериллий | Быть | 4 | 9 | 4 | 4 | 5 | +2 |
| Бор | Б | 5 | 11 | 5 | 5 | 6 | +3 |
| Углерод | С | 6 | 12 | 6 | 6 | 6 | +4 |
| Азот | Н | 7 | 14 | 7 | 7 | 7 | -3 |
| Кислород | О | 8 | 16 | 8 | 8 | 8 | -2 |
| Фтор | Ф | 9 | 19 | 9 | 9 | 10 | -1 |
| Неон | Не | 10 | 20 | 10 | 10 | 10 | 0 |
| натрий | На | 11 | 23 | 11 | 11 | 12 | +1 |
| Магний | мг | 12 | 24 | 12 | 12 | 12 | +2 |
| Алюминий | Аль | 13 | 27 | 13 | 13 | 14 | +3 |
| Кремний | Си | 14 | 28 | 14 | 14 | 14 | +4 |
| Фосфор | п | 15 | 31 | 15 | 15 | 16 | -3 |
| Сера | С | 16 | 32 | 16 | 16 | 16 | -2 |
| хлор | Кл | 17 | 35 | 17 | 17 | 18 | -1 |
| Аргон | Ар | 18 | 40 | 18 | 18 | 22 | 0 |
| Калий | К | 19 | 39 | 19 | 19 | 20 | +1 |
| Кальций | Ca | 20 | 40 | 20 | 20 | 20 | +2 |
Валентность и ее отличие от атомного номера (А) и массового числа (Z)
- Электроны, присутствующие в самой внешней оболочке атома, известны как валентные электроны, а их комбинированная способность реагировать и образовывать молекулы с атомами одного и того же или разных элементов известна как валентность атома.
- Атомы элементов, имеющие полностью заполненную внешнюю оболочку, проявляют небольшую химическую активность, а их связывающая способность или валентность равна нулю.
- Например, число электронов на самой внешней оболочке водорода равно 1, а в магнии — 2. Следовательно, валентность водорода равна 1, так как он может легко потерять 1 электрон и стать стабильным. С другой стороны, у магния 2, так как он может легко потерять 2 электрона, а также достичь стабильности.
- Когда мы хотим узнать валентность, мы смотрим на электроны в самой внешней оболочке, но когда мы хотим узнать атомный номер или массовое число, мы смотрим на общее количество протонов и нейтронов.
Примеры вопросов
Вопрос 1: Определите атомный номер и массовое число.
Отвечать:
The number of protons that a chemical element has in its centre (nucleus) is called atomic number.
Atomic Number (Z) = No of protons
The mass number is determined by the number of protons and neutrons combined.
Mass Number (A) = No of Protons + No of Neutrons
Вопрос 2: Почему атомные числа и массовые числа являются целыми числами?
Отвечать:
Atomic number and mass number are always whole numbers as they are obtained by counting protons, neutrons, and electrons. The sum of the mass number and the atomic number for an atom corresponds to the total number of subatomic particles present in the atom.
Вопрос 3: Почему атомный номер обозначается буквой Z?
Отвечать:
The atomic number symbol, Z, stands for “Zahl,” meaning German number. The symbol Z denoted an element’s place in the periodic table before 1915.
Вопрос 4: Какова валентность атома?
Отвечать:
The electrons present in the outermost shell of an atom are known as the valence electrons and its combining capacity to react and form molecules with atoms of the same or different elements is known as valency of the atom.
Вопрос 5: В чем разница между валентностью и массовым числом?
Отвечать:
When we want to find out the valency, we look at electrons in the outermost shell but when we want to know the atomic number or the mass number, we look at the total number of protons and neutrons.
1. Ядерная модель атома. Строение атома. Состав атомных ядер. Массовое число. Атомный номер. Нуклид. Изотопы. Явление радиоактивности. Воздействие радиоактивного излучения на живую материю.
1
с. 32-34; 2
с. 55-64; 3
с. 46-53; 4
с. 10-12; 5
с. 32-37; 6
с. 32-37; 8
с. 84-86.
Атом
– электронейтральная
частица, состоящая из положительно
заряженного ядра и отрицательно
заряженных электронов.
Ядра
атомов состоят из протонов
и нейтронов,
имеющих общее название
нуклоны.
Массовое
число (А)
равно сумме
числа протонов и числа нейтронов,
содержащихся в ядре данного атома.
Главной
характеристикой атома является заряд
ядра,
определяемый числом протонов, содержащихся
в ядре.
Химический
элемент
– это вид
атомных частиц с одинаковым положительным
зарядом ядра.
Нуклид
– атомная
частица с определенным значением
атомного номера (протонного числа) и
массового числа.
Например,
— нуклид натрия-23.
Изотопы
– нуклиды
одного и того же химического элемента.
Например,
(протий — Н), .
(дейтерий — D),
(тритий — T) — изотопы водорода.
Радиоактивность
–
самопроизвольное
превращение неустойчивых атомных ядер
в другие ядра, сопровождающееся
испусканием различных частиц (α-частиц,
β––частиц,
β+–позитронов,
–нейтрино,
̃–антинейтрино
и др.).
Основными
типами радиоактивных превращений
являются:
2.
Строение
электронных оболочек атомов.
Волновые свойства материальных частиц.
Понятие об электронном облаке. Атомная
орбиталь. Электронная плотность.
Радиальное распределение электронной
плотности около ядра атома водорода.
Квантовые
числа как характеристики состояния
электрона в атоме. Энергия и форма
электронного облака. Ориентация облака.
Спин электрона.
1
с. 34-38; 2
с. 64-81; 3
с. 50-59; 4
с. 21-30; 5
с. 37-45; 6
с. 37-45; 8
с. 86-97;
Согласно
квантово-механическим представлениям
любому материальному объекту присуща
двойственность
(дуализм) –
частица-волна, т.е. объект обладает как
корпускулярными свойствами (т.е.
свойствами частицы), так волновыми
свойствами (т.е. свойствами волнового
процесса). Эта двойственность тем сильнее
проявляется, чем меньше размеры частиц.
Электрон
в атоме можно рассматривать и как
частицу, и как волновой процесс.
Принцип
неопределенности
Гейзенберга
– для
микрочастиц невозможно сколь угодно
точно одновременно определить координаты
и импульс.
Поэтому для описания движения электрона
в атоме используют вероятностный подход
(т.е. задают не положение и скорость
электрона в каждой точке пространства,
а вероятность его обнаружения в этой
точке или элементе объема).
Под
электронным
облаком
обычно понимают область околоядерного
пространства, в котором вероятность
обнаружить электрон составляет 90%. Эту
область пространства часто называют
орбиталью.
Волновая
функция, описывающая поведение электрона
в атоме, зависит от ряда параметров,
называемых квантовыми
числами и
принимающих вполне определенные
дискретные значения.
Главное
квантовое
число (n)
– определяет основной запас энергии
электрона, т.е. степень его удаления от
ядра, или размер электронного облака
(орбитали). Орбитальное
(или побочное,
азимутальное)
квантовое число (l)
– определяет пространственную форму
электронного облака. Магнитное квантовое
число (ml)
– характеризует ориентацию электронного
облака в пространстве. Спиновое
квантовое число (ms)
– характеризует собственный момент
количества движения электрона.
3.
Понятия: энергетический уровень (слой),
электронная оболочка, подуровень
(подслой), электронная орбиталь. Взаимное
расположение уровней и подуровней
(графическое изображение). Понятие об
эффективном заряде ядра.
1
с. 36-37; 2
с. 89-93; 3
с. 82; 4
с. 30-38; 8
с. 97-101.
Энергетический
уровень
(слой,
оболочка) –
совокупность
электронных состояний, имеющих одинаковое
значение главного квантового числа n.
При n=1 имеем первый энергетический
уровень, при n=2 — второй и т.д. Энергетические
уровни принято обозначать заглавными
буквами K (n=1), L (n=2), M (n=3), N (n=4) и т.д.
Энергетический
подуровень (подслой)
— совокупность
энергетических состояний с заданными
значениями главного (n)
и орбитального (l)
квантовых чисел.
Например, 2p
подуровень (n
= 2, l
= 1), 4s
подуровень (n
= 4, l
= 0), 5d
подуровень (n
= 5, l
= 2).
Заполнение
электронами начинается с подуровня,
имеющего минимальную энергию
(1s-подуровень),
а затем по мере возрастания энергии
подуровня.
Правило
Клечковского
— электроны
размещаются последовательно на орбиталях,
характеризуемых возрастанием суммы
главного и орбитального квантового
чисел (n+l);
при одинаковых значениях этой суммы
раньше заполняется орбиталь с меньшим
значением главного квантового числа
(n).
| Орбиталь | 1s | 2s | 2p | 3s | 3p | 3d | 4s | 4p | 4d | 4f | 5s | 5p | 5d | 5f |
| Сумма | 1 | 2 | 3 | 3 | 4 | 5 | 4 | 5 | 6 | 7 | 5 | 6 | 7 | 8 |
В
порядке увеличения энергии подуровни
располагаются в следующий ряд:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p
и т.д. Заполнение подуровней электронами
осуществляется с самого низшего по
энергии, а затем заполняются подуровни
в указанной последовательности.
Состояние
электрона, характеризующееся набором
определенных значений трех квантовых
чисел — главного (n),
орбитального (l)
и магнитного (ml)
— называется атомной
электронной орбиталью.
Орбиталь характеризуется определенной
энергией или размерами (определяемой
главным квантовым числом), формой или
симметрией (определяемой орбитальным
квантовым числом) и ориентацией в
пространстве (определяемой магнитным
квантовым числом). Например, для орбитали
3рх
n =
3, l =
1 и ml
=–1, для орбитали 4dxy
n =
4, l =
2 и ml
= –2.
4. Принцип Паули.
Правило Хунда. Порядок заполнения
электронами орбиталей в атомах
периодической системы. Понятие
«электронная конфигурация», «структура
электронной оболочки», «квантовая
ячейка».
1
с. 38-40; 2
с. 83-94; 3
с. 82-96; 4
с. 30-38; 5
с. 45-53; 6
с. 45-53; 8
с. 97-102.
Принцип
Паули —
в атоме не
может быть двух электронов, у которых
набор всех четырех квантовых чисел был
бы одинаков.
Следовательно на одной орбитали может
разместиться только два электрона у
которых три квантовых числа одинаковы,
а четвертое – спиновое – различается.
Максимальное число
электронов, которое может разместиться
на энергетическом уровне (т.е. максимальная
емкость энергетического уровня), имеющем
значение главного квантового числа n,
равно 2n2. Например, на третьем
энергетическом уровне (n = 3) максимально
может находиться 2n2= 2·32= 18 электронов, на пятом энергетическом
уровне (n=5) максимально может
находиться 2n2= 2·52= 50
электронов.
Правило
Хунда —
в пределах
энергетического подуровня электроны
заполняют орбитали так, чтобы их суммарный
спин был максимальным.
Распределение
электронов в атоме, находящемся в
основном, т.е. в невозбужденном состоянии,
(его электронная конфигурация) определяется
зарядом ядра и соответствует принципу
минимальной энергии: наиболее устойчивое
состояние электрона в атоме соответствует
минимально возможному значению его
энергии. Это означает, что в пределах
одного подуровня электроны сначала
заполняют все свободные орбитали, а
затем на орбиталь добавляется по второму
электрону.
Электронная
конфигурация атома записывается
в виде формулы, в которой для каждого
энергетического подуровня указывается
число электронов. Например, электронную
конфигурацию атома натрия можно
представить следующим образом:
1s22s22p63s1.
Из формулы следует, что в атоме натрия
на подуровне 1s
находится 2 электрона (1s2),
на подуровне 2s
также два электрона (2s2),
на подуровне 2р
— 6 электронов (2p6),
а на подуровне 3s
— 1 электрон (3s1).
Всего в атоме натрия содержится
(2+2+6+1)=11 электронов.
Соседние файлы в предмете Химия
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
28.04.201768.32 Кб0intro.mht
- #
- #
- #