Чем характеризуются атомы металлов с точки зрения строения атома


Строение металлов и их особенности, схема и примеры

Общие сведения о строении металлов

Металлы можно охарактеризовать при помощи нескольких свойств, которые будут общими для всех элементов. К таким характеристикам следует отнести высокую электрическую проводимость и теплопроводность, пластичность, благодаря которой металлы можно подвергать ковке, прокатке, штамповке или вытягиванию в проволоку, металлический блеск и непрозрачность.

В зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие (Tкип> 1000oС) и легкоплавкие (Tкип< 1000oС). Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.

Электронное строение металлов и их особенности

Атомы металлов, также как, и неметаллов состоят из положительно заряженного ядра внутри которого находятся протоны и нейтроны, а по орбитам вокруг него движутся электроны. Однако, по сравнению с неметаллами, атомные радиусы металлов намного больше. Это связано с тем, что валентные электроны атомов металлов (электроны внешнего энергетического уровня) расположены на значительном удалении от ядра и, как следствие, связаны с ним слабее. По этой причине металлы характеризуются низкими потенциалами ионизации и легко отдают электроны (являются восстановителями в ОВР) при образовании химической связи.

Все металлы за исключением ртути представляют собой твердые вещества с атомной кристаллической решеткой. Рассмотрим строение металлов в кристаллическом состоянии. В атомах металлов имеются «свободные» электроны (электронный газ), которые могут перемещаться по кристаллу даже под действием слабых электрических полей, что обусловливает высокую электропроводимость металлов.

Среди металлов присутствуют s-, p-, d- и f-элементы. Так, s- элементы – это металлы I и II групп Периодической системы (ns1, ns2), р- элементы – металлы, расположенные в группах III – VI (ns2np1-4). Металлы d-элементы имеют большее число валентных электронов по сравнению с металлами s- и p-элементами. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов d-элементов – (n-1)d1-10ns2. Начиная с 6 периода появляются металлы f-элементы, которые объединены в семейства по 14 элементов (за счет сходных химических свойств) и носят особые названия лантаноидов и актиноидов. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов f-элементов – (n-2)f 1-14(n-1)d0-1ns2.

Примеры решения задач

атомов и атомная структура | HubPages

Задачи

По завершении этого урока учащиеся должны уметь:

  1. Объясните атомную теорию
  2. Определите основные части и субатомные частицы атома
  3. Свяжите атомные и массовые числа с основными характеристиками атомов
  4. Изобразить распределение электронов в атоме
  5. Объясните четыре квантовых числа
  6. Свяжите атомную структуру с поведением материи

Введение

Материя состоит из очень маленьких элементарных частиц или атомов материи.Первые философские утверждения, относящиеся к идее, подобной атомам, были развиты Демокритом в Греции в пятом веке. Он был тем, кто ввел термин атомос, , что означает «неразрезанный» . Идея была потеряна на столетие, пока научный интерес не возродился в эпоху Возрождения. Между 1803 и 1808 годами Джон Дальтон провел несколько химических экспериментов, чтобы определить полезность атомов. Он был первым, кто осознал, что природу и свойства атомов можно использовать для объяснения Закона Определенного Состава всех веществ, разработанного ранее Прустом, а также способа и пропорций, в которых вещества реагируют друг с другом.

В то время как слово атом первоначально обозначало частицу, которую нельзя разрезать на более мелкие частицы, атомы в современном языке состоят из субатомных частиц:

  • электронов, которые имеют отрицательный заряд и являются наименее массивными из трех;
  • протонов, которые имеют положительный заряд и примерно в 1836 раз массивнее электронов; и
  • нейтронов, которые не имеют заряда и примерно в 1839 раз массивнее электронов.

Другие атомные теории

Эксперимент Резерфорда

В 1908–1909 годах Эрнест Резерфорд и другие ученые провели эксперимент по бомбардировке золотой фольги альфа-частицами.Они заметили, что большая часть (около 99,99%) частиц прошла через пленку по прямому пути, в то время как некоторые из них отклонялись на большие углы, а некоторые отскакивали назад.

На основе результатов Резерфорд предложил следующие

  1. То, что атом состоит из большого пустого пространства, объясняет, почему большинство частиц прошли сквозь пленку.
  2. Что атом состоит из очень маленькой области, где сосредоточено его положительное электричество, следовательно, тяжелый.Предполагалось, что отскочившие частицы попали в эту область.
  3. Те, которые отклонились, подошли к положительному ядру; следовательно, возникло отталкивание, поскольку альфа-частицы также были положительными.

Вышеупомянутые причины описывают, что центральная часть атома, называемая ядром, имеет очень маленький объем, но при этом массивный.

Модель атома Бора

В 1913 году датский ученый Нильс Бор показал, что спектральные спектры могут быть связаны с электронными структурами атомов.По его словам, электроны движутся по круговым и эллиптическим орбитам вокруг положительного ядра.

Он объяснил, что:

  1. Электрон остается на орбитали, и когда он находится на орбитали, он характеризуется определенным количеством энергии, так что энергия электрона квантуется.
  2. Электрон перескакивает с более высокой орбитали на другую, когда он перескакивает с более низкой орбитали на более высокую, происходит испускание энергии.
  3. Электрон обращается вокруг ядра по определенному круговому пути.

Основные части атома

Нил Бор изобразил атомы как состоящие из трех основных видов частиц: электронов, протонов и нейтронов. Электрон - это частица, обладающая отрицательным (-) электрическим зарядом. Протон - это частица, состоящая из положительного заряда (+), электрического заряда, равного по величине (но противоположного по типу) заряду электрона. Нейтрон - это частица без электрического заряда. Протон и нейтрон имеют практически одинаковый вес.Протоны и нейтроны упакованы вместе в центре атома, образуя так называемое ядро ​​ . Электроны перемещаются вокруг ядра атома, которое находится на относительно большом расстоянии от ядра.

Изотопы

Атомы одного и того же элемента могут иметь одинаковый атомный номер, но различаются атомными массами, и они называются изотопами . Первые изотопы неона были открыты Томсоном и Астоном в 1912-1913 годах.Масс-спектрограф - это точный инструмент, используемый для определения атомных масс с точностью до 1 части из 10000.

Распределение электронов и электронная конфигурация

Электроны вращаются вокруг ядра атома по определенной схеме. Группы электронов поддерживают определенные средние расстояния от ядра, образуя оболочки или энергетические уровни электронов, окружающих ядро. Каждая оболочка способна содержать определенное количество электронов, количество которых увеличивается по мере удаления от ядра.Буквы - k, l, m, n, o и p, начиная с оболочки, ближайшей к ядру, обозначают оболочки. Максимальное количество электронов в любой оболочке можно рассчитать из соотношения:

Число = 2 с

Где:

Число = максимально возможное количество электронов в оболочке

S = номер корпуса (K = 1, I = 2. m = 3 и т. Д.)

Подуровни

Уровни энергии далее подразделяются на подуровни, обозначаемые буквами s, p, d, f, g… (в алфавитном порядке), номер которых соответствует номеру уровня энергии.

Каждый подуровень имеет набор орбиталей, которые имеют одинаковую энергию.

K (n = 1) один подуровень: 1с

L (n = 2) два подуровня: 2s и 2p

M (n = 3) три подуровня: 3s, 3p и 3d

S = 2 электрона

p = 6 электронов

d = 10 электронов

f = 14 электронов

Орбиталь - это дом электронов или область spsce, где вероятность нахождения электронов максимальна

Подуровень

имеет одну орбиталь с 2 электронами

Подуровень

p имеет 3 орбитали с 8 электронами

Подуровень

d имеет 5 орбиталей с 18 электронами

Электронная конфигурация

Электроны в атомах находятся на орбиталях.Особое расположение электронов на орбиталях атома называется его электронной конфигурацией. Орбиталь - это дом электронов и область пространства, где вероятность нахождения электрона наибольшая.

Правила построения электронной конфигурации:

  1. Число электронов, входящих в атом, должно быть равно его атомному номеру z и количеству протонов. Таким образом, атом нейтрален.
  2. Не более 2 электронов с противоположными спинами могут войти на одну орбиталь (Принцип исключения Паули.)
  3. Когда есть орбитали одного вида энергии, электроны занимают эквивалентные орбитали по отдельности до максимума и с параллельными спинами (Правило Хунда).
  4. Противоположное вращение может быть представлено стрелками, направленными вверх и вниз.

Пример:

Запишите электронную конфигурацию и распределение электронов по следующим основным энергетическим уровням:

  1. Na 11e 1s2 2s2 2p6 3s1
  2. К 19э 1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 4с1
  3. О 8э 1с2 2с2 2п4

Квантовая механика или теория орбиты

Волновая механика или Квантовая механика или Теория орбиты атома заменила теорию Бора.

Свет проявляет свойства двойной волны-частицы. Интерференционные и дифракционные картины, образующиеся при прохождении света через щели, можно объяснить только сложением волн. Прерывистое излучение света горячими телами можно объяснить только частицеобразными фотонами излучаемого света. Луи де Бройль рассуждал, что если свет может проявлять волновые свойства и свойства частиц, то крошечные движущиеся частицы материи также могут проявлять волновые свойства. Теория Де Бройля о материальных волнах была экспериментально подтверждена дифракционной картиной, создаваемой электронами, направленными на кристаллы, точно так же, как световые волны дифрагируют через щели.

Принцип неопределенности Вернера Гейзенберга

Мы можем измерить положение видимой частицы, ее направление и скорость движения. Однако, согласно Гейзенбергу, если невидимая крошечная частица, такая как электрон, проявляет свойства волны, мы не можем знать ни ее мгновенное положение в пространстве, ни ее точную энергию. Для описания разрешенных энергетических состояний электрона были применены математические выражения, основанные на квантовой механике, с учетом волновых свойств электронов, движущихся вокруг ядра, притяжения электронов к ядру и кинетической энергии движения электронов.Принцип неопределенности Гейзенберга гласит, что, если мы знаем энергию электрона с высокой точностью, его местоположение является неопределенным. В квантово-механическом описании атома мы можем просто указать вероятность нахождения электрона в определенной области пространства, окружающей его ядро, в данный момент.

Области с высокой электронной плотностью - это области, где электрон наиболее вероятно находится. Эти области называются орбиталями . Термин «орбиталь» используется для обозначения разрешенного энергетического состояния, а также для распределения электронной плотности в пространстве.Орбиталь имеет как характерную энергию, так и характерную форму в пространстве вокруг ядра - трехмерном, три из квантовых чисел описывают орбиталь, занятую электроном. Четвертое квантовое число описывает спин электрона в пространстве.

Квантовые числа

Главное квантовое число (n) связано с расстоянием между электроном от ядра и определяет общую энергию электрона.

Второе квантовое число (азимутальное квантовое число) (I) дает форму орбитали.Имеет целые значения от 0 до n-1.

Третье квантовое число (магнитное квантовое число) (м) описывает ориентацию орбитали в пространстве. Целые значения могут быть от l 1 , l-1, l-2 до -l. Положительные значения m описывают ориентацию в направлении приложенного магнитного поля, а отрицательные значения относятся к ориентации в противоположном направлении.

Четвертое квантовое число - квантовое число спина электрона (m).Он описывает вращение электрона вокруг своей оси. Он может вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Принцип исключения Паули гласит, что никакие два электрона не могут иметь одинаковый набор из четырех квантовых чисел.

.

Общая химия / строение атома / история строения атома

Из Wikibooks, открытые книги для открытого мира

Перейти к навигации Перейти к поиску
Найдите Общая химия / атомная структура / история атомной структуры в одном из родственных проектов Викиучебника: Викиучебник не имеет страницы с таким точным названием.

Другие причины, по которым это сообщение может отображаться:

  • Если страница была создана здесь недавно, она может еще не отображаться из-за задержки обновления базы данных; подождите несколько минут и попробуйте функцию очистки.
  • Заголовки в Викиучебниках чувствительны к регистру , кроме первого символа; Пожалуйста, проверьте альтернативные заглавные буквы и подумайте о добавлении перенаправления сюда к правильному заголовку.
  • Если страница была удалена, проверьте журнал удалений и просмотрите политику удаления.
.

1:15 знать структуру атома с точки зрения положений, относительных масс и относительных зарядов субатомных частиц

Перейти на панель инструментов
  • О WordPress

    • WordPress.org
    • Документация
    • Поддержка
    • Обратная связь
  • Вход
  • Регистрация
  • Поиск

перейти к содержанию
  • Темы
    • Год 9

      • Основы
      • Ионная связь
      • Методы разделения
      • Ключевые реакции
      • Простые молекулы и ковалентная связь
      • Алканы и сырая нефть

        000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 9000 Кинетика

      • Алкены и полимеры
      • Реакционная способность металлов и галогены
      • Молей
      • Энергетика
      • Кислоты и соли
      • Структура и связывание
    • Год 11

      • Спирты

        • Спирты и соединения
        • Equilibria
        • Ключевые расчеты
        • Эксперименты по спецификациям
    • Списки спецификаций
      • Очки полной спецификации
      • Спецификации (только двойные)
      • Новинка для экзамена 2019
      • Год 9 Очки спецификации
      • Год 10 Очки спецификации
      • 9 и 10 классы Очки спецификации
      • Год 9 и 10 только двойные
      • Физика
        • Очки полной спецификации
        • Спецификации (только двойные)
    • Разделы характеристик
      • 1 Принципы химии
        • (a) Состояния материи
          • 1:01 понятно три состояния материи с точки зрения расположения, движения и энергии частиц
          • 1:02 понимают взаимные преобразования между тремя состояниями материи в терминах: названий взаимопревращений, как они достигаются и изменений в расположении , движение и энергия частиц
          • 1:03 понять, как можно объяснить результаты экспериментов по разбавлению окрашенных растворов и диффузии газов
          • 1:04 знать, что подразумевается под терминами: растворитель, растворенное вещество, раствор, насыщенный раствор
          • 1:05 (только тройной) знайте, что подразумевается под термином растворимость в единицах г на 100 г растворителя
          • 1:06 (только тройной) ниже tи как построить и интерпретировать кривые растворимости
          • 1:07 (только тройной) Практически: исследовать растворимость твердого вещества в воде при определенной температуре
        • (b) Элементы, соединения и смеси
          • 1:08 понять, как для классификации вещества как элемента, соединения или смеси
          • 1:09 следует понимать, что чистое вещество имеет фиксированную температуру плавления и кипения, но смесь может плавиться или кипеть в диапазоне температур
          • 1:10 описать эти экспериментальные методы разделения смесей: простая дистилляция, фракционная перегонка, фильтрация, кристаллизация, бумажная хроматография
          • 1:11 понять, как хроматограмма предоставляет информацию о составе смеси
          • 1:12 понять, как использовать расчет Значения Rf для идентификации компонентов смеси
          • 1:13 Практически: исследование бумажной хроматографии с использованием красок / пищевых красителей
        • 9000 3 (c) Структура атома
          • 1:14 знать, что означают термины атом и молекула
          • 1:15 знать структуру атома с точки зрения положений, относительных масс и относительных зарядов субатомных частиц
          • 1:16 знать, что означают термины атомный номер, массовое число, изотопы и относительная атомная масса (Aᵣ)
          • 1:17 уметь вычислить относительную атомную массу элемента (Aᵣ) по изотопному содержанию
        • (d) Периодическая таблица
          • 1:18 понимает, как элементы расположены в Периодической таблице: в порядке атомного номера, в группах и периодах
          • 1:19 понимают, как вывести электронные конфигурации первых 20 элементов из их позиции в Периодической таблице
          • 1:20 понять, как использовать электрическую проводимость и кислотно-основной характер оксидов для классификации элементов как металлов или неметаллов
          • 1:21 определить элемент как металл или неметалл в соответствии с т o его положение в Периодической таблице
          • 1:22 понять, как электронная конфигурация элемента основной группы связана с его положением в Периодической таблице
          • 1:23 Понять, почему элементы в одной и той же группе Периодической таблицы имеют одинаковые химические свойства свойства
          • 1:24 понять, почему благородные газы (группа 0) не реагируют быстро
        • (e) Химические формулы, уравнения и вычисления
          • 1:25 напишите словарные уравнения и сбалансированные химические уравнения (включая символы состояния): для реакций, изученных в данном описании, и для незнакомых реакций, для которых предоставляется соответствующая информация
          • 1:26, рассчитайте относительные формулы масс (включая относительные молекулярные массы) (Mᵣ) из относительных атомных масс (Aᵣ)
          • 1:27 знайте, что моль ( моль) - это единица измерения количества вещества
          • 1:28 понять, как проводить расчеты, включающие количество вещества, относительную атомную массу (Aᵣ) и относительную ve формула масса (Mᵣ)
          • 1:29 рассчитать реагирующие массы с использованием экспериментальных данных и химических уравнений
          • 1:30 рассчитать процентный выход
          • 1:31 понять, как формулы простых соединений могут быть получены экспериментально, включая оксиды металлов, воду и соли, содержащие кристаллизационную воду
          • 1:32 знайте, что означают термины эмпирическая формула и молекулярная формула
          • 1:33 вычислите эмпирические и молекулярные формулы на основе экспериментальных данных
          • 1:34 (только Triple) поймите, как выполнять расчеты, включающие количество вещества, объем и концентрацию (в моль / дм³) раствора
          • 1:35 (только Triple) понять, как проводить расчеты с учетом объемов газа и молярного объема газа (24 дм³ и 24000 см³ при комнатной температуре и давление (rtp))
          • 1:36 Практически: знать, как определить формулу оксида металла путем горения (например,г. оксид магния) или восстановлением (например, оксид меди (II))
        • (е) Ионная связь
          • 1:37 понять, как ионы образуются в результате потери или усиления электронов
    .

    атом | Определение, структура, история, примеры, диаграммы и факты

    Атом , наименьшая единица, на которую можно разделить материю без высвобождения электрически заряженных частиц. Это также мельчайшая единица вещества, обладающая характерными свойствами химического элемента. Таким образом, атом является основным строительным блоком химии.

    Оболочечная модель атома

    В оболочечной модели атома электроны занимают разные энергетические уровни или оболочки.Оболочки K и L показаны для атома неона.

    Encyclopædia Britannica, Inc. Исследуйте различные электронные конфигурации в электронных оболочках вокруг ядра атома

    Атомная модель электронных конфигураций.

    Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

    Большая часть атома - это пустое пространство. Остальное состоит из положительно заряженного ядра протонов и нейтронов, окруженного облаком отрицательно заряженных электронов.Ядро маленькое и плотное по сравнению с электронами, которые являются самыми легкими заряженными частицами в природе. Электроны притягиваются к любому положительному заряду своей электрической силой; в атоме электрические силы связывают электроны с ядром.

    Из-за природы квантовой механики ни одно изображение не было полностью удовлетворительным для визуализации различных характеристик атома, что, таким образом, вынуждает физиков использовать дополнительные изображения атома для объяснения различных свойств.В некоторых отношениях электроны в атоме ведут себя как частицы, вращающиеся вокруг ядра. В других случаях электроны ведут себя как волны, застывшие вокруг ядра. Такие волновые структуры, называемые орбиталями, описывают распределение отдельных электронов. Эти орбитальные свойства сильно влияют на поведение атома, а его химические свойства определяются орбитальными группировками, известными как оболочки.

    Эта статья открывается широким обзором фундаментальных свойств атома и составляющих его частиц и сил.После этого обзора следует исторический обзор наиболее влиятельных концепций об атоме, сформулированных на протяжении веков. Для получения дополнительной информации, касающейся структуры ядра и элементарных частиц, см. субатомных частиц.

    Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

    Большая часть вещества состоит из скоплений молекул, которые можно относительно легко разделить. Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов, соединенных химическими связями, которые труднее разорвать.Каждый отдельный атом состоит из более мелких частиц, а именно из электронов и ядер. Эти частицы электрически заряжены, и электрические силы, действующие на заряд, несут ответственность за удержание атома вместе. Попытки разделить эти более мелкие составляющие частицы требуют все большего количества энергии и приводят к созданию новых субатомных частиц, многие из которых заряжены.

    Как отмечалось во введении к этой статье, атом в основном состоит из пустого пространства. Ядро является положительно заряженным центром атома и содержит большую часть его массы.Он состоит из протонов, которые имеют положительный заряд, и нейтронов, которые не имеют заряда. Протоны, нейтроны и окружающие их электроны - долгоживущие частицы, присутствующие во всех обычных, встречающихся в природе атомах. Другие субатомные частицы могут быть обнаружены в ассоциации с этими тремя типами частиц. Однако они могут быть созданы только с добавлением огромного количества энергии и очень недолговечны.

    Все атомы примерно одинакового размера, независимо от того, имеют ли они 3 или 90 электронов.Приблизительно 50 миллионов атомов твердого вещества, выстроенных в ряд, имеют размер 1 см (0,4 дюйма). Удобной единицей длины для измерения размеров атомов является ангстрем (Å), определяемый как 10 −10 метров. Радиус атома составляет 1-2 Å. По сравнению с общим размером атома, ядро ​​еще более миниатюрное. Он находится в той же пропорции к атому, что и мрамор на футбольном поле. По объему ядро ​​занимает всего 10 −14 метров пространства в атоме, то есть 1 часть на 100 000.Удобной единицей длины для измерения размеров ядер является фемтометр (фм), который равен 10 −15 метрам. Диаметр ядра зависит от количества содержащихся в нем частиц и колеблется от 4 фм для легкого ядра, такого как углерод, до 15 фм для тяжелого ядра, такого как свинец. Несмотря на небольшой размер ядра, практически вся масса атома сосредоточена в нем. Протоны - массивные положительно заряженные частицы, тогда как нейтроны не имеют заряда и немного массивнее протонов.Тот факт, что ядра могут иметь от 1 до почти 300 протонов и нейтронов, объясняет их широкую вариацию массы. Самое легкое ядро, ядро ​​водорода, в 1836 раз массивнее электрона, а тяжелые ядра почти в 500 000 раз массивнее.

    Основные свойства

    Самой важной характеристикой атома является его атомный номер (обычно обозначаемый буквой Z ), который определяется как количество единиц положительного заряда (протонов) в ядре.Например, если у атома Z = 6, это углерод, а Z = 92 соответствует урану. Нейтральный атом имеет равное количество протонов и электронов, так что положительный и отрицательный заряды точно уравновешиваются. Поскольку именно электроны определяют, как один атом взаимодействует с другим, в конечном итоге именно количество протонов в ядре определяет химические свойства атома.

    .

    Смотрите также