Работа № 1 электронная структура атомов и одноатомных ионов

Цель работы: получить навыки составления формул, выражающих

электронную конфигурацию атомов и одноатомных

ионов металлических и неметаллических элементов

Опыт 1. Электронная структура атомов и одноатомных ионов металлов

При окислении атомов металлов число электронов в электронной оболочке уменьшается и образуются ионы с положительным зарядом. Например: Mg − 2ē = Mg ²⁺

3s² … 3s⁰

Выполнение опыта

В три пробирки налейте раствор нитрата свинца Pb(NO₃)₂. В первую пробирку поместите железо, во вторую – цинк, в третью – магний. Через несколько минут на поверхности металлов, опущенных в раствор соли свинца, образуется налет металлического свинца, вытесненного из соли свинца более активными металлами – железом, цинком и магнием.

Запись результатов опыта

Напишите уравнения реакций взаимодействия нитрата свинца и металлами – железом, цинком и магнием. Заполните таблицу по образцу:

До реакции		После реакции
Химический символ атома или иона металла	Электронная конфигурация атома или иона	Химический символ атома или иона металла	Электронная конфигурация атома или иона
Fe	3d64s2
Zn
Mg
Pb2+

Приведите графические электронные схемы, отвечающие электронным конфигурациям атомов магния, железа, цинка и свинца.

Какими значениями квантовых чисел (n, l и m_l) характеризуется атомные орбитали валентных электронов в атомах магния, железа, цинка и свинца?

Найдите в периодической системе электронные аналоги свинца и запишите электронные конфигурации (сокращенные электронные формулы) атомов этих элементов.

Опыт 2. Электронная структура атомов и одноатомных ионов неметаллов

При восстановлении атомов неметаллов число электронов в электронной оболочке возрастает и образуются ионы с отрицательным зарядом. Например:

Cl⁰ + ē = Cl^–

3s²3p⁵ …3s²3p⁶

Выполнение опыта

В две пробирки налейте растворы сульфида натрия и иодида натрия. Опустите в каждую пробирку по очереди газоотводную трубку от аппарата Киппа, в котором получают газы, и пропустите медленный ток хлора (Cl₂) через раствор соли. Что наблюдаете? Отметьте окраску полученных осадков. В пробирке с сульфидом натрия (Na₂S) образуется сера, а в пробирке с иодидом натрия (NaI) – йод.

Запись результатов опыта

Напишите уравнения реакций и заполните таблицу по образцу:

До реакции		После реакции
Химический символ атома или иона неметалла	Электронная конфигурация атома или иона	Химический символ атома или иона неметалла	Электронная конфигурация атома или иона
S2–	3s23p6
I–
Cl

Приведите графические электронные схемы, отвечающие электронным конфигурациям атомов серы, хлора и йода.

Какими значениями квантовых чисел (n, l и m_l) характеризуется атомные орбитали валентных электронов в атомах серы, хлора и йода. Найдите в периодической системе электронные аналоги хлора и запишите электронные конфигурации (сокращенные электронные формулы) атомов этих элементов.

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Дайте определению понятию «атом». Каков состав атома?

2. В чем сущность корпускулярно-волновой природы электрона?

3. Охарактеризуйте энергетическое состояние электрона в атоме с позиции теории квантовой механики.

4. Что такое атомная орбиталь? Перечислите возможные орбитали на 1, 2, 3, и 4-м энергетических уровнях.

5. Как определить максимальное количество электронов на энергетическом уровне?

6. Как определить количество орбиталей на энергетическом уровне?

7. В чем физический смысл главного квантового числа? Какая связь между числом энергетических уровней в атоме и положением элемента в Периодической системе?

8. Какие значения может принимать орбитальное квантовое число? Какие энергетические уровни не имеют: а) p- ; б) d- и в) f- подуровней?

9. На основе учения о строении атома объясните, почему энергетический s-подуровень включает одну атомную орбиталь, р-подуровень – три, d-подуровень – пять и f-подуровень – семь атомных орбиталей?

10. Каким правилом определяется последовательность заполнения электронами энергетических подуровней? Какова последовательность заполнения электронами энергетических подуровней в многоэлектронных атомах?

11. Покажите, как при заполнении электронами атомных орбиталей образуются периоды и группы Периодической системы?

12. Что понимают под металлическими (восстановительными) и неметаллическими (окислительными) свойствами атомов?