Czy elektrony w atomie mogą poruszać się w dowolnej przestrzeni wokół jądra? Czy natura dopuszcza możliwość zderzenia się elektronów w atomie?
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
skład atomu (jądro: protony i neutrony, elektrony);
rozmieszczenie elektronów w atomie.
Nauczysz się
oznaczać powłoki elektronowe w atomie;
określać maksymalną liczbę elektronów tworzących poszczególne powłoki elektronowe atomu;
opisywać rozmieszczenie elektronów w atomie;
wskazywać elektrony walencyjne.
iDP5Qw3ExP_d5e161
1. Czy elektrony w atomie poruszają się w dowolnym miejscu w przestrzeni wokół jądra?
Elektrony zajmują w atomie przestrzeń wokół jądra. Poruszają się w niej z dużą szybkością i w różnych kierunkach. Mówi się o nich, że tworzą chmurę elektronową.
Przestrzeń w atomie zajmowana przez elektrony jest ogromna w stosunku do objętości, jaką zajmuje jądro atomowe. Co nie oznacza jednak, że każdy z elektronów porusza się swobodnie w każdym punkcie tej przestrzeni. Okazuje się, że elektrony poruszają się tylko w ograniczonych obszarach, które zostały nazwane powłokami elektronowymi. W ich obrębie elektrony poruszają się z dużą szybkością i we wszystkich kierunkach. Liczba powłok elektronowych w atomach jest różna i uzależniona od liczby elektronów. Największe znane nam atomy mają siedem powłok, a najmniejsze – jedną.
Elektrony, które poruszają się na różnych powłokach, mają inną energię. Im bliżej jądra atomowego znajduje się elektron, tym jest ona niższa. I przeciwnie – im dalej od jądra atomowego znajduje się elektron, tym jego energia jest wyższa.
REN89HNcLTckp
W filmie ukazano budowę atomu, rozmieszczenie powłok elektronowych w atomie oraz porównanie energii elektronów występujących na poszczególnych powłokach.
W filmie ukazano budowę atomu, rozmieszczenie powłok elektronowych w atomie oraz porównanie energii elektronów występujących na poszczególnych powłokach.
Film pt. Porównanie energii elektronów na powłokach elektronowych
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., Marcin Sadomski, Kevin MacLeod (http://incompetech.com), licencja: CC BY-SA 3.0.
Film pt. Porównanie energii elektronów na powłokach elektronowych
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., Marcin Sadomski, Kevin MacLeod (http://incompetech.com), licencja: CC BY-SA 3.0.
W filmie ukazano budowę atomu, rozmieszczenie powłok elektronowych w atomie oraz porównanie energii elektronów występujących na poszczególnych powłokach.
Polecenie 1
RIFZtmgMHMWZm
Łączenie par. . Czynnikiem decydującym o tym, na której powłoce porusza się elektron jest jego prędkość.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Elektrony w atomie krążą w przestrzeni wokół jądra.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Odkryte atomy mają maksymalnie osiem zapełnionych powłok elektronowych.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Łączenie par. . Czynnikiem decydującym o tym, na której powłoce porusza się elektron jest jego prędkość.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Elektrony w atomie krążą w przestrzeni wokół jądra.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Odkryte atomy mają maksymalnie osiem zapełnionych powłok elektronowych.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Powłoki elektronowe nie mają fizycznego odzwierciedlenia w budowie atomu. To przede wszystkim energia danego elektronu oraz obecność pozostałych elektronów decydują, w jakim obszarze wokół jądra będzie się on poruszał. W przestrzeni wokół jądra nie ma żadnych fizycznych barier, które utrzymywałyby elektron na określonej powłoce.
iDP5Qw3ExP_d5e236
2. Ile elektronów może znajdować się na powłokach?
Powłokom elektronowym w atomie nadano symbole literowe, zgodnie z alfabetem, od K do Q. Powłoka najbliżej jądra (pierwsza) oznaczona jest literą K. Następne to: L, M, N, O, P, Q.
1
Powłoki elektronowe
Kolejność powłok (odległość od jądra)
pierwsza
druga
trzecia
czwarta
piąta
szósta
siódma
Symbol powłoki
K
L
M
N
O
P
Q
Na każdej z nich może znajdować się określona liczba elektronów. Na przykład na pierwszej powłoce mogą przebywać tylko dwa elektrony, a na trzeciej aż osiemnaście. Im dalej od jądra atomu znajduje się powłoka, tym więcej elektronów może pomieścić. Maksymalną liczbę elektronów, jaka może znajdować się na powłoce, opisuje wzór:
w którym n oznacza numer powłoki.
Przykład 1
dla n = 5, maksymalna liczba elektronów to
1
Liczby elektronów przypisane powłokom
Numer powłoki (n)
Symbol powłoki elektronowej
K
L
M
N
O
P
Q
Maksymalna liczba elektronów na powłoce ()
Polecenie 2
Przypisz symbole powłok oraz maksymalną liczbę elektronów w obrębie danej powłoki.
R15dWf08RAEBr
Schemat przedstawiający poszczególne powłoki oraz liczbę elektronów na danej powłoce.
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1Dhh8cMMFJ6F
Tabela zawierająca informacje o symbolach powłok i maksymalnych liczbach elektronów.
Tabela zawierająca informacje o symbolach powłok i maksymalnych liczbach elektronów.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 2
Zapisz maksymalną liczbę elektronów, jaka może znajdować się na podanych powłokach.
R1Oj6mKSdpt6D
K Tu uzupełnij L Tu uzupełnij M Tu uzupełnij N Tu uzupełnij
K Tu uzupełnij L Tu uzupełnij M Tu uzupełnij N Tu uzupełnij
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iDP5Qw3ExP_d5e278
3. Jak rozmieszczone są elektrony w atomie?
Rozmieszczenie elektronów na poszczególnych powłokach nazywa się konfiguracją elektronowąkonfiguracja elektronowakonfiguracją elektronową. Jej zapis poznamy na przykładach. Przedstawienie konfiguracji elektronowej atomu rozpoczniemy od atomu helu, który ma dwa elektrony. Mogą one przebywać na pierwszej powłoce K. Tę informację możemy zaprezentować na kilka sposobów, więc przedstawiono je w tabeli.
Sposoby prezentacji konfiguracji elektronowej
Sposób zapisu konfiguracji elektronowej
Ogólne zasady zapisu konfiguracji elektronowej wybranym sposobem
Konfiguracja elektronowa atomu helu
Zapis z użyciem nawiasów kwadratowych
W nawiasie kwadratowym wymieniamy kolejno liczby elektronów, które znajdują się na powłokach: pierwszej, drugiej i kolejnych. Liczby te oddzielamy przecinkami.
Zapis z użyciem symboli powłok
Podajemy symbole zajętych przez elektrony powłok. Z prawej strony każdego symbolu, w indeksie górnym, zapisujemy liczbę elektronów, które znajdują się na powłoce.
KIndeks górny 22
Zapis w postaci schematu
Na schemacie modelu atomu zaznaczamy ładunek jądra równy liczbie protonów. Rysujemy powłoki elektronowe jako półokręgi, podpisujemy je ich symbolami. Następnie zaznaczamy ilość elektronów na poszczególnych powłokach.
R15MKLinHvfxD
Ilustracja przedstawiająca schemat rozmieszczenia elektronów w atomie helu. Po lewej stronie narysowane jest jądro w postaci małego niebieskiego koła. Po prawej, za pomocą linii stanowiącej wycinek większego okręgu, zaznaczona jest powłoka elektronowa oznaczona pod spodem literą K. Obok powłoki znajduje się napis: 2e minus, oznaczający liczbę elektronów na powłoce.
Hel
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 3
Dokończ poniższe zdanie, wybierając słowo spośród podanych.
RWT2myUeIMxZz
Do określenia konfiguracji elektronowej atomu niezbędna jest znajomość liczby masowejatomowej.
Do określenia konfiguracji elektronowej atomu niezbędna jest znajomość liczby masowejatomowej.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1cRdnklls0cI
W filmie określono liczbę elektronów w atomie tlenu oraz ukazano rozmieszczenie elektronów na poszczególnych powłokach. Konfigurację tę przedstawiono także przy użyciu symboli powłok oraz wykorzystując zapis w nawiasach kwadratowych.
W filmie określono liczbę elektronów w atomie tlenu oraz ukazano rozmieszczenie elektronów na poszczególnych powłokach. Konfigurację tę przedstawiono także przy użyciu symboli powłok oraz wykorzystując zapis w nawiasach kwadratowych.
Film pt. Konfiguracja elektronowa atomu tlenu
Źródło: Marcin Sadomski, Kevin MacLeod (http://incompetech.com), Krzysztof Jaworski, Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Źródło: Marcin Sadomski, Kevin MacLeod (http://incompetech.com), Krzysztof Jaworski, Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
W filmie określono liczbę elektronów w atomie tlenu oraz ukazano rozmieszczenie elektronów na poszczególnych powłokach. Konfigurację tę przedstawiono także przy użyciu symboli powłok oraz wykorzystując zapis w nawiasach kwadratowych.
Konfiguracja elektronowa atomu krzemu
Zapis z użyciem nawiasów kwadratowych:
Zapis z użyciem symboli powłok: KIndeks górny 22LIndeks górny 88MIndeks górny 44
Zapis w postaci schematu:
R1H7lmY3vwMvp
Ilustracja przedstawiająca schemat rozmieszczenia elektronów w atomie krzemu. Po lewej stronie narysowane jest jądro w postaci niebieskiego małego koła z napisanym plus 14 wewnątrz. Po prawej, za pomocą linii stanowiących wycinki większych okręgów, zaznaczone są powłoki elektronowe, które podpisane są, licząc od jądra w prawo, literami K, L i M. Nad literą K znajduje się oznaczenie 2e minus, określające liczbę elektronów na powłoce. Oznaczenia nad literami L i M to kolejno 8e minus i 4e minus.
Schemat rozmieszczenia elektronów w atomie krzemu
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ważne!
Zapełnienie powłok (L) i (M) następuje, gdy niższa powłoka zostanie zapełniona maksymalną liczbą elektronów. W przypadku atomów o liczbie atomowej większej niż reguła ta zazwyczaj nie obowiązuje. Choć na powłoce trzeciej może znaleźć się maksymalnie elektronów, to obsadzenie czwartej powłoki następuje często zanim powłoka trzecia całkowicie się wypełni. Zjawisko to obrazują prawidłowo zapisane konfiguracje elektronowe, m.in. następujących atomów pierwiastków chemicznych:
Polecenie 4
Dopasuj symbol pierwiastka do jego konfiguracji elektronowej, zapisanej w postaci schematu.
RAz8s5kYRsFEq
Cztery schematyczne konfiguracje elektronowe z symbolami pierwiastków chemicznych.
Cztery schematyczne konfiguracje elektronowe z symbolami pierwiastków chemicznych.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 4
Dopasuj symbol pierwiastka do jego konfiguracji elektronowej, zapisanej z użyciem symboli powłok.
R1OQkOqduxPTS
1. Si, 2. He, 3. O, 4. Ar, 5. Cl, 6. Zn, 7. H, 8. K
1. Si, 2. He, 3. O, 4. Ar, 5. Cl, 6. Zn, 7. H, 8. K
1. Si, 2. He, 3. O, 4. Ar, 5. Cl, 6. Zn, 7. H, 8. K
1. Si, 2. He, 3. O, 4. Ar, 5. Cl, 6. Zn, 7. H, 8. K
1. Si, 2. He, 3. O, 4. Ar, 5. Cl, 6. Zn, 7. H, 8. K
1. Si, 2. He, 3. O, 4. Ar, 5. Cl, 6. Zn, 7. H, 8. K
1. Si, 2. He, 3. O, 4. Ar, 5. Cl, 6. Zn, 7. H, 8. K
1. Si, 2. He, 3. O, 4. Ar, 5. Cl, 6. Zn, 7. H, 8. K
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Dla zainteresowanych
Bardziej szczegółowym sposobem opisu elektronów w atomie jest zapis konfiguracji elektronowej w systemie podpowłokowym.
RwEZxgZuQ9UBd
Na ilustracji przedstawiono schemat wyjaśniający, jak rozmieszczone są elektrony w atomie. Z lewej strony znajduje się rysunek jądra atomu oraz otaczających go trzech powłok, opisanych kolejno od wewnątrz: K, L, M. Mają one kolor niebieski. Od jądra atomu wychodzi czarna strzałka w dół, która prowadzi do rysunku składającego się jedynie z jądra atomu i niebieskiej powłoki K. Od tego rysunku odchodzi kolejna strzałka w prawo, wskazująca na rysunek bardzo podobny do poprzedniego, jednak składający się jedynie z niebieskiej powłoki. Jest on podpisany: orbital . Poniżej tych trzech rysunków znajduje się tekst: Powłoka (K) składa się z jednej podprzestrzeni w kształcie sfery, którą oznaczamy symbolem s, a ponieważ jest ona elementem powłoki pierwszej zapisujemy ją jako . Dodatkowo, od pierwszego rysunku odchodzi strzałka skierowana w prawa stronę, prowadząca do niebieskiego kółka, podpisanego: L, od którego odchodzą strzałki. Pierwsza z nich wskazuje małe niebieskie kółko podpisane: orbital . Druga strzałka prowadzi do niebieskiego obiektu, kształtem przypominającego wydłużoną ósemkę, podpisanego: orbital . Trzecia strzałka wskazuje obiekt identyczny jak poprzedni, jednak ułożony w pozycji poziomej, podpisany: orbital . Ostatnia strzałka również prowadzi do obiektu o takim samym kształcie, ułożonego pod ukosem, podpisanego: orbital . Pod rysunkami znajduje się następujący tekst: Powłoka (L) składa się z czterech podprzestrzeni (orbitali). Pierwsza z nich przyjmuje kształt sfery, podobnie jak w powłoce pierwszej. Orbital ten zapisujemy jako . Kolejne trzy podprzestrzenie, czyli orbitale, przyjmują kształt ósemek. Różnią się jedynie orientacją w przestrzeni. Nazywamy je orbitalami . Formalnie rzecz ujmując, orbitale s (np. i ) same również tworzą podpowłoki s. Podsumowując, w powłokach wyróżniamy podpowłoki, które dzielą się na orbitale.
Na ilustracji przedstawiono schemat wyjaśniający, jak rozmieszczone są elektrony w atomie. Z lewej strony znajduje się rysunek jądra atomu oraz otaczających go trzech powłok, opisanych kolejno od wewnątrz: K, L, M. Mają one kolor niebieski. Od jądra atomu wychodzi czarna strzałka w dół, która prowadzi do rysunku składającego się jedynie z jądra atomu i niebieskiej powłoki K. Od tego rysunku odchodzi kolejna strzałka w prawo, wskazująca na rysunek bardzo podobny do poprzedniego, jednak składający się jedynie z niebieskiej powłoki. Jest on podpisany: orbital . Poniżej tych trzech rysunków znajduje się tekst: Powłoka (K) składa się z jednej podprzestrzeni w kształcie sfery, którą oznaczamy symbolem s, a ponieważ jest ona elementem powłoki pierwszej zapisujemy ją jako . Dodatkowo, od pierwszego rysunku odchodzi strzałka skierowana w prawa stronę, prowadząca do niebieskiego kółka, podpisanego: L, od którego odchodzą strzałki. Pierwsza z nich wskazuje małe niebieskie kółko podpisane: orbital . Druga strzałka prowadzi do niebieskiego obiektu, kształtem przypominającego wydłużoną ósemkę, podpisanego: orbital . Trzecia strzałka wskazuje obiekt identyczny jak poprzedni, jednak ułożony w pozycji poziomej, podpisany: orbital . Ostatnia strzałka również prowadzi do obiektu o takim samym kształcie, ułożonego pod ukosem, podpisanego: orbital . Pod rysunkami znajduje się następujący tekst: Powłoka (L) składa się z czterech podprzestrzeni (orbitali). Pierwsza z nich przyjmuje kształt sfery, podobnie jak w powłoce pierwszej. Orbital ten zapisujemy jako . Kolejne trzy podprzestrzenie, czyli orbitale, przyjmują kształt ósemek. Różnią się jedynie orientacją w przestrzeni. Nazywamy je orbitalami . Formalnie rzecz ujmując, orbitale s (np. i ) same również tworzą podpowłoki s. Podsumowując, w powłokach wyróżniamy podpowłoki, które dzielą się na orbitale.
Rozmieszczenie elektronów w atomie
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Przynależność elektronu do określonej powłoki określa jego poziom energetyczny. W obrębie jednego poziomu energetycznego istnieją podpoziomy, czyli podpowłoki.
Dla przykładu: w obrębie pierwszej powłoki istnieje jedna podpowłoka, w obrębie drugiej dwie podpowłoki, a w obrębie trzeciej są trzy. W zapisie konfiguracji elektronowej w systemie podpowłokowym symbol powłoki zastąpiono jej numerem, dla powłoki K to , dla L – , itd.
W obrębie podpowłoki s mogą znajdować się maksymalnie 2 elektrony. Natomiast w obrębie podpowłoki typu p maksymalnie 6 elektronów, a w obrębie podpowłoki typu d – elektronów.
Numer powłoki
Symbol powłoki
Maksymalna liczba elektronów w obrębie powłoki
Liczba podpowłok
Symbole podpowłok
Maksymalna liczba elektronów w obrębie danej podpowłoki
K
s
L
s, p
M
s, p, d
Dla atomu wodoru, leżącego w pierwszym okresie układu okresowego, zapis konfiguracji w systemie podpowłokowym wygląda następująco:
RXlYHtCNrKjCj
Ilustracja przedstawia zapis konfiguracji elektronowej atomu wodoru w systemie podpowłokowym. W nawiasie kwadratowym . Następnie dwukropek, a za nim jeden . Pierwsza liczba podpisana jest jako numer powłoki, mała litera s podpisana jest jako symbol podpowłoki, a jedynka w indeksie górnym podpisana jest jako liczba elektronów znajdujących się na podpowłoce.
Zapis konfiguracji elektronowej atomu wodoru w systemie podpowłokowym
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Analogicznie sytuacja wygląda dla atomu helu. Jednak atom ten ma dwa elektrony walencyjneelektrony walencyjneelektrony walencyjne.
RFwZMI6CM49LY
Ilustracja przedstawia zapis konfiguracji elektronowej atomu helu w systemie podpowłokowym. W nawiasie kwadratowym umieszczono . Za nawiasem jest dwukropek, a następnie zapis jeden .
Zapis konfiguracji elektronowej atomu helu w systemie podpowłokowym
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
W obrębie drugiej powłoki istnieją dwie podpowłoki – typu s oraz typu p. Poniżej przedstawiono zapis konfiguracji elektronowej w systemie podpowłokowym dla atomów litu oraz berylu, które leżą w drugim okresie układu okresowego. Zauważ, że zapis elektronów w obrębie pierwszej powłoki jest identyczny, jak dla pierwiastków pierwszego okresu.
R1as660EHIAL6
Ilustracja przedstawia zapis konfiguracji elektronowej atomu litu w systemie podpowłokowym. W nawiasie kwadratowym zapisano . Za nawiasem dwukropek, a następnie jeden dwa . Jeden to zapis elektronowy w obrębie pierwszej powłoki i podpowłoki. Dwa to zapis elektronów walencyjnych w obrębie drugiej powłoki i podpowłoki, gdzie dwa oznacza numer powłoki, na której znajdują się elektrony walencyjne, s to symbol podpowłoki, na której znajdują się elektrony walencyjne, a jeden w indeksie górnym to liczba elektronów walencyjnych.
Zapis konfiguracji elektronowej atomu litu w systemie podpowłokowym
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Atom berylu ma elektrony walencyjne, co uwzględnia się w indeksie górnym symbolu podpowłoki, w obrębie której znajdują się elektrony.
R1O4zkQbrP1YN
Ilustracja przedstawia zapis konfiguracji elektronowej atomu berylu w systemie podpowłokowym. W nawiasie kwadratowym zapisano . Za nawiasem dwukropek, a następnie jeden dwa .
Zapis konfiguracji elektronowej atomu berylu w systemie podpowłokowym
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ponieważ już wiesz, że w obrębie podpowłoki typu s mogą znajdować się maksymalnie 2 elektrony, to kolejne będą znajdowały się w obrębie podpowłoki typu p, ale wciąż na tej samej powłoce. Zatem zapis konfiguracji elektronowej w systemie podpowłokowym dla atomu boru będzie wyglądał więc następująco:
RuyXqEsPT2KZE
Ilustracja przedstawia zapis konfiguracji elektronowej atomu boru w systemie podpowłokowym. W nawiasie kwadratowym zapisano . Za nawiasem dwukropek, a następnie jeden dwa dwa .
Zapis konfiguracji elektronowej atomu boru w systemie podpowłokowym
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Atom boru ma trzy elektrony walencyjne. Wobec tego dwa z nich znajdują się w obrębie podpowłoki typu s, a jeden w obrębie podpowłoki typu p.
Analogicznie sytuacja wygląda dla pozostałych pierwiastków drugiego okresu.
RGEfKO19kxxoJ
Ilustracja przedstawia zapis konfiguracji elektronowej atomów węgla, azotu, tlenu, fluoru i neonu w systemie podpowłokowym. Atom węgla: w nawiasie kwadratowym . Za nawiasem dwukropek, a następnie jeden dwa dwa . Atom azotu: w nawiasie kwadratowym . Za nawiasem dwukropek, a następnie jeden dwa dwa . Atom tlenu: w nawiasie kwadratowym . Za nawiasem dwukropek, a następnie jeden dwa dwa . Atom fluoru: w nawiasie kwadratowym . Za nawiasem dwukropek, a następnie jeden dwa dwa . Atom neonu: w nawiasie kwadratowym . Za nawiasem dwukropek, a następnie jeden dwa dwa .
Zapis konfiguracji elektronowej atomów węgla, azotu, tlenu, fluor i neonu w systemie podpowłokowym
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Zapis konfiguracji elektronowej w systemie podpowłokowym pierwiastków kolejnych okresów poznasz w dalszym etapie nauki.
iDP5Qw3ExP_d5e463
4. Czy elektrony ostatniej powłoki są ważne?
Elektrony, które znajdują się najdalej od jądra atomowego, są najsłabiej przez to jądro przyciągane i często oddziałują na elektrony innych atomów. Można o nich w przenośni powiedzieć, że reprezentują atom na zewnątrz. Decydują o właściwościach atomu i nazywane są elektronami walencyjnymi, a powłoka, na której się znajdują, to powłoka walencyjna. Pozostałe elektrony nazywane są elektronami rdzenia atomowego.
Atomy mogą mieć różną liczbę elektronów walencyjnych (od 1 do 12). Dla pierwiastków chemicznych z grup od 1. do 12. liczba elektronów walencyjnych jest równa numerowi grupy. Ale dla pierwiastków chemicznych grup od do , liczbę elektronów walencyjnych oblicza się, odejmując od numeru grupy liczbę (wyjątek stanowi hel, który ma 2 elektrony walencyjne).
Na przykład sód znajduje się w 1. grupie układu okresowego, więc liczba jego elektronów wynosi . Natomiast selen znajduje się w . grupie układu okresowego, więc liczba jego elektronów wynosi . Czasami, w przypadku większych atomów, rolę elektronów walencyjnych – oprócz elektronów ostatniej powłoki – pełnią równocześnie niektóre elektrony przedostatniej powłoki.
RH3mytlYxajbe
W filmie wyjaśniono, w jaki sposób odległość elektronów od jądra wpływa na siłę, z jaką są one przez nie przyciągane. Przedstawiono również rolę elektronów walencyjnych, a także omówiono ich położenie oraz liczbę w atomach helu i tlenu.
W filmie wyjaśniono, w jaki sposób odległość elektronów od jądra wpływa na siłę, z jaką są one przez nie przyciągane. Przedstawiono również rolę elektronów walencyjnych, a także omówiono ich położenie oraz liczbę w atomach helu i tlenu.
Film pt. Elektrony walencyjne
Źródło: Marcin Sadomski, Kevin MacLeod (http://incompetech.com), Krzysztof Jaworski, Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Źródło: Marcin Sadomski, Kevin MacLeod (http://incompetech.com), Krzysztof Jaworski, Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
W filmie wyjaśniono, w jaki sposób odległość elektronów od jądra wpływa na siłę, z jaką są one przez nie przyciągane. Przedstawiono również rolę elektronów walencyjnych, a także omówiono ich położenie oraz liczbę w atomach helu i tlenu.
Polecenie 5
Uzupełnij poniższą tabelę, przeciągając liczby elektronów walencyjnych dla poszczególnych pierwiastków.
R1UjLjsZtWbZ4
Tabela zawierająca informacje o atomach, konfiguracjach elektronowych i liczbach elektronów walencyjnych.
Tabela zawierająca informacje o atomach, konfiguracjach elektronowych i liczbach elektronów walencyjnych.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iDP5Qw3ExP_d5e500
Podsumowanie
Elektrony w atomie poruszają się w ściśle określonej przestrzeni wokół jądra (w obszarach zwanych powłokami elektronowymi).
Każda powłoka może pomieścić ograniczoną liczbę elektronów (, n – numer powłoki).
Liczba powłok elektronowych jest równa numerowi okresu, w którym znajduje się dany pierwiastek.
Rozmieszczenie elektronów w atomie nazywa się konfiguracją elektronową.
Elektrony najdalej oddalone od jądra nazywamy elektronami walencyjnymi – zazwyczaj zajmują one ostatnią powłokę (zwaną wtedy powłoką walencyjną), ale czasami mogą zajmować częściowo również przedostatnią powłokę.
Dla pierwiastków chemicznych znajdujących się w grupach od . do ., liczba elektronów walencyjnych jest równa numerowi grupy. Dla pierwiastków chemicznych grup od . do ., liczbę elektronów walencyjnych oblicza się, odejmując od numeru grupy liczbę (wyjątek stanowi hel, który ma 2 elektrony walencyjne).
Praca domowa
Polecenie 6.1
W poniższej tabeli przedstawiono opisy różnych atomów.
Tabela do zadania
Numer atomu
Opis atomu
atom sodu zawierający w jądrze atomowym protonów
liczba masowa atomu = liczba atomowa =
RkNvsp54oh1mv
Który z opisanych atomów charakteryzuje się największą liczbą elektronów walencyjnych? Możliwe odpowiedzi: 1. atom 1, 2. atom 2, 3. atom 3, 4. atom 4
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iDP5Qw3ExP_d5e561
Słownik
elektrony walencyjne
elektrony walencyjne
elektrony poruszające się na zewnętrznej (często położonej najdalej od jądra atomowego; ostatniej) powłoce elektronowej w atomie
konfiguracja elektronowa
konfiguracja elektronowa
rozmieszczenie elektronów w atomie
powłoka walencyjna
powłoka walencyjna
powłoka, na której znajdują się elektrony walencyjne, często ostatnia (najbardziej zewnętrzna) powłoka elektronowa w atomie
iDP5Qw3ExP_d5e634
Ćwiczenia
Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
Jak zmienia się energia elektronów ze wzrostem odległości od jądra? Wstaw właściwe wyrażenie.
R1ZZBzP0xeBUp
Schemat odległości powłok elektronowych od jądra.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RMUSLyDgLEGva
Wraz ze wzrostem odległości od jądra energia elektronu
Wraz ze wzrostem odległości od jądra energia elektronu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1IyKu8jvnMnc1
Ćwiczenie 1
Jak zmienia się energia elektronów w zależności od odległości od jądra? Wybierz właściwe wyrażenie. Możliwe odpowiedzi: 1. rośnie, 2. maleje, 3. nie zmienia się
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2
R12K4G8ig4Hnk
zadanie interaktywne
Wskaż nieprawidłowe zapisy konfiguracji elektronowej dla atomu pierwiastka o liczbie atomowej Z = 18.
[1, 8, 2]
[2, 2, 8]
[8, 8, 2]
[2, 8, 8]
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
1
Ćwiczenie 3
R6VwwXIzHhrUQ
zadanie interaktywne
Wskaż zapis, który przedstawia konfigurację elektronową atomu pierwiastka chemicznego o liczbie atomowej 17.
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 4
Dopasuj oznaczenie literowe powłok elektronowych w atomie oraz podaj maksymalną liczbę elektronów, które mogą się na nich znajdować. Uzupełnij tabelę, wybierając elementy z listy.
RlRTBozl3MrCs
Schemat przedstawiający poszczególne powłoki elektronowe oraz jądro.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RD4UxeE5t0dNg
Tabela zawierająca informacje o symbolach powłok i maksymalnej liczbie elektronów.
Tabela zawierająca informacje o symbolach powłok i maksymalnej liczbie elektronów.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 4
Połącz w pary symbole powłok elektronowych z maksymalną liczbą elektronów, jaka może się na nich znajdować.
RkJTMreiSlGAx
K Możliwe odpowiedzi: 1. 32, 2. 3, 3. 2, 4. 18 L Możliwe odpowiedzi: 1. 32, 2. 3, 3. 2, 4. 18 M Możliwe odpowiedzi: 1. 32, 2. 3, 3. 2, 4. 18 N Możliwe odpowiedzi: 1. 32, 2. 3, 3. 2, 4. 18
K Możliwe odpowiedzi: 1. 32, 2. 3, 3. 2, 4. 18 L Możliwe odpowiedzi: 1. 32, 2. 3, 3. 2, 4. 18 M Możliwe odpowiedzi: 1. 32, 2. 3, 3. 2, 4. 18 N Możliwe odpowiedzi: 1. 32, 2. 3, 3. 2, 4. 18
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 5
Uzupełnij konfigurację elektronową sodu .
RHJyioIO7zKW5
Schemat przedstawiający poszczególne powłoki elektronowe oraz jądro.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1gxbuVCnFMYK
Dostępne opcje do wyboru: , , , , , . Polecenie: . luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia
Dostępne opcje do wyboru: , , , , , . Polecenie: . luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
21
Ćwiczenie 5
Zapisz konfigurację elektronową sodu .
R1MGtTJjkEIUI
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Atom sodu zawiera jeden elektron walencyjny.
2
Ćwiczenie 6
Uzupełnij konfigurację elektronową siarki .
RMqITQ8yd6dMB
Schemat przedstawiający poszczególne powłoki elektronowe oraz jądro.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RnmCYcN1biX5x
Dostępne opcje do wyboru: , , , , , . Polecenie: . luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia
Dostępne opcje do wyboru: , , , , , . Polecenie: . luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
21
Ćwiczenie 6
Zapisz konfigurację elektronową siarki .
R1AxIwJWphRgO
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Atom siarki zawiera sześć elektronów walencyjnych.
2
Ćwiczenie 7
Uzupełnij konfigurację elektronową chloru .
R19SsvoHqif3P
Schemat przedstawiający poszczególne powłoki elektronowe oraz jądro.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1Ae3QjPvO41q
Dostępne opcje do wyboru: , , , , , . Polecenie: . luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia
Dostępne opcje do wyboru: , , , , , . Polecenie: . luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Atom chloru zawiera siedem elektronów walencyjnych.
2
Ćwiczenie 8
R2jLeJr9xah8Y
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Określ prawdziwość zdań.
Prawda
Fałsz
Im bliżej jądra znajduje się dana powłoka elektronowa w atomie, tym więcej elektronów może ją tworzyć.
□
□
Zapis [2, 8, 2] przedstawia konfigurację elektronową atomu, który zawiera dwanaście elektronów.
□
□
Tylko w przypadku pierwszych dwóch powłok elektronowych obowiązuje reguła, według której elektrony mogą tworzyć kolejną powłokę dopiero po wypełnieniu powłoki niższej maksymalną liczbą elektronów.
□
□
Elektrony walencyjne znajdują się zawsze na pierwszej od jądra atomowego powłoce elektronowej.
□
□
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 9
RZmQC7ypvYX47
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Źródło: Bożena Karawajczyk, licencja: CC BY-SA 3.0.
3
Ćwiczenie 10
Atom of which chemical element has the following electron configuration?
R9ueb1bWbMduv
Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.