Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / ЛАБОРАТОРНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА "СОСТАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ФОРМУЛ АТОМОВ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ГРАФИЧЕСКИХ СХЕМ, ЗАПОЛНЕНИЕ ИХ ЭЛЕКТРОНАМИ"
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 21 ОКТЯБРЯ!

Конкурс "Законы экологии"

ЛАБОРАТОРНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА "СОСТАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ФОРМУЛ АТОМОВ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ГРАФИЧЕСКИХ СХЕМ, ЗАПОЛНЕНИЕ ИХ ЭЛЕКТРОНАМИ"

библиотека
материалов

Практическая работа

1. Основные положения

Периодическая система химических элементов и строение атома

Современное определение Периодического закона


Свойства химических элементов и образуемых ими вещества находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер

Таблица Периодической системы химических элементов графически отображае Периодический закон.


Каждое число в ней характеризуе какую - либо особенность в стоении атомов:

а) порядковый (атомный) номер химического элемента укзывает на заряд его атомного ядра, то есть на число протонов, содержащихся в нем, а так как атом электронейтрален, то и на число электоронов, находящихся вокруг атомного ядра.

Число нейтронов определяют по формуле: N = A - Z,

где А - массовое число (атомная масса), Z - порядковый номер элемента;


б) номер периода соответствует числу энергетических уровней (электорнных слоев) в атомах элементов данного периода;

в) номер группы соответствует числу электронов на внешнем уровне для элементов гоавных подгрупп и максимальному числу валентных электронов для элементов побочных подрупп.


Изменение металлических и неметаллических свойств элементов

в периодах и группах


1. В пределах одного периода с ростом порядкового номера металлические свойства элементов ослабевают, а неметаллические – усиливаются, так как:

1) растет число ē на внешнем уровне атомов (оно равно номеру группы);

2) число энергетических уровней в пределах периода не изменяется (оно равно номеру периода);

3) радиус атомов уменьшается.


2. В пределах одной и той же группы (главной подгруппы) с ростом порядкового номера металлические свойства элементов усиливаются, а неметаллические ослабевают, так как:

1) число электронов на внешнем уровне атомов одинаково (оно равно номеру группы);

2) число энергетических уровней в атомах растет (оно равно номеру периода);

3) радиус атомов увеличивается.



Доказательства сложности строения атома


1. Ирландский физик Стони ввел понятие «электрон» для обозначения частиц (например, электризация эбонитовой палочки), появление статического электричества на одежде.


2. Катодные лучи – поток электронов из атомов металла, из которого изготовлен катод, вызывали свечение стекла (Томсон и Перрен). Был установлен отрицательный заряд электрона. Этот наименьший заряд принят за единицу = -1.

Томсон установил и массу его, равную 1/1840 массы атома водорода.


3. Радиоактивность – явление, открытое А. Беккерелем. Различают 3 вида радиоактивных лучей:

а) α – лучи, состоящие из α – частиц с зарядом +2 и массой 4;

б) β – лучи – поток электронов; в) γ – лучи – электромагнитные волны.

Следовательно, атом делим и имеет сложное строение.


Таблица 1 Планетарная модель атома (Резерфорда)

Ядро

Равно числу нуклонов (сумма протонов и нейтронов)

1) р+ (имеют массу = 1 и заряд = +1)

Число их равно № элемента;

2) n0 (имеют массу = 1 и заряд = 0)

Число их N = ArZ. (Z – число протонов)

Электронная оболочка

Состоит из электронов

(масса стремится к нулю и заряд = -1);

Число их равно № элемента.

Вся масса атома сосредоточена в ядре

Атом электронейтрален


Атом - электронейтральная система взаимодействующих элементарых частиц, состоящая из ядра (образованного протонами и нейтронами) и электронов


Строение электронных оболочек атомов

Понятие об электронной оболочке атома и энергетических уровнях


1. Электронная оболочкасовокупность электронов, окружающих атомное ядро.

2. В электронной оболочке различают слои, на которых располагаются электроны с различным запасом энергии, их называют энергетические уровни. Число этих уровней равно номеру периода в таблице Менделеева.

3. Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона (около 90%), называется орбиталью.




Размер и форма орбиталей

Рис. 1 Формы s-, p- и d-орбиталей

1) s2 - электроны; сферическая, симметрична относительно ядра и не имеет направления.

2) р6 – электроны; гантелеобразные, расположены в атоме взаимно перпендикулярно

Существуют орбитали более сложной формы: d10 - орбитали и f14 - орбитали.


Число энергетических уровней (электронных слоев) в атоме равно номеру периода в системе Д.И. Менделеева, к которому принадлежит химический элемент: у атомов элементов первого пеиода - один энергетический уровень, второго периода - два, третьего периода - три, седьмого периода - семь.

Наибольшее число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле:

N = 2n2, где N - максимальное число электронов;

n - номер уровня или главное квнтовое число. (Целое число n, обозначающееномер энергетического уровня, называется главным квантовым числом).


Энергетические уровни и электронная конфигурация атома


Атом имеет сложное строение. Он состоит из ядра, в состав которого входят протоны и нейтроны, и электронов, вращающихся вокруг ядра атома. Заряд протона равен +1, а масса 1 у.е. Нейтрон - электронейтральная частица, масса примерно 1 у.е. Электрон - заряд равен -1, масса 5,5∙10-4 у.е. В целом атом электронейтрален, число протонов в ядре атома равно числу электронов в атоме. Электроны в атоме распределяются на энергетических уровнях.


Количество энергетических уровней в атоме определяется номером периода, в котором находится данный элемент. При построении электронных моделей атомов следует помнить, что максимальное количество электронов на энергетическом уровне равно 2 n2, где n – номер энергетического уровня. В соответствии с этим на первом, ближайшем к ядру уровне может находиться не более 2 электронов, на втором – не более 8, на третьем – не более 18, на четвертом – не более 32. На наружном энергетическом уровне не может быть более 8 электронов.


Атомные спектры поглощения и испускания однозначно показывают, что все атомы имеют целый ряд возможных энергетических состояний, называемых основным и возбужденными электронными состояниями (рис.1).


Запись распределения электронов в атоме по электронным уровням и подуровням называется его электронной конфигурацией и может быть сделана как для основного, так и возбужденного состояния атома. Для определения конкретной электронной конфигурации атома в основном состоянии существуют следующие три положения:

Принцип заполнения (наименьшей энергии). Электроны в основном состоянии заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.


Принцип Паули. На любой орбитали может находиться не более двух электронов, причем с противоположно направленными спинами (спин – особое свойство электрона, не имеющее аналогов в макромире, которое упрощенно можно представить как вращение электрона вокруг собственной оси).


Правило Гунда. Вырожденные (с одинаковой энергией) орбитали заполняются одиночными электронами с одинаково направленными спинами, лишь после этого идет заполнение вырожденных орбиталей электронами с противоположно направленными спинами согласно принципу Паули.

Квантовые числа

Главное квантовое число n эквивалентно квантовому числу в теории Бора. Оно в основном определяет энергию электронов на данной орбитали.

1

2

3

4

5

.....

K

L

M

N

O

....








Орбитальное квантовое число l определяет значение орбитального момента количества движения электрона на данной орбитали. Допустимые значения: 0, 1, 2, 3, ... , n-1.

Это квантовое число описывает поведение атомной орбитали при поворотах системы координат с центром на атомном ядре.


Орбитальное магнитное квантовое число ml определяет значение составляющей проекции момента количества движения электрона на выделенное направление в пространстве. В отсутствие внешнего магнитного поля электроны на орбиталях с одинаковым значением орбитального квантового числа l энергетически равноценны (т.е. их энергетические уровни вырождены).



Однако в постоянном магнитном поле некоторые спектральные линии расщепляются. Это означает, что электроны становятся энергетически неравноценными. Например, p-состояния в магнитном поле принимают 3 значения вместо одного, d-состояния – 5 значений. Допустимые значения ml для данного l: -l, ... -2, -1, 0, +1, +2, ... +l


Спиновое квантовое число ms связано с наличием собственного магнитного момента у электрона. В общем виде выражение для магнитного момента количества движения совпадает с таковым для орбитального момента:


Для электрона ms принимает только два значения: +1/2 и -1/2. Иногда для более наглядного объяснения понятия спина используют грубую аналогию – электрон представляют как летящий волчок (круговой ток, создающий собственное магнитное поле). Такая аналогия позволяет объяснить наличие спина hello_html_m61c80c6f.png1/2 у электрона и протона, но не у нейтрона – частицы с нулевым зарядом.


Понятие "спин" не укладывается в наши "макропредставления" о пространстве. При всех способах его регистрации спин всегда направлен вдоль той оси, которую наблюдатель выбрал за исходную. Значение спина 1/2 означает, что электрон (протон, нейтрон) становится идентичным сам себе при обороте на 7200, а не 3600, как в нашем трехмерном мире. Спин принято считать одним из фундаментальных свойств природы (т.е. он невыводим, как гравитация и электричество).


Каждую орбиталь обозначают квадратной ячейкой, электроны – противоположно направленными стрелками (смотрите решение упражнений по этой теме)


Электронная формула – это формула, которая показывает распределение электронов на электронных слоях в атоме.



Таблица 2

Главное квантовое число, типы и число орбиталей, максимальное число электронов на подуровнях и уровнях


Энергетический уровень

(номер периода)

n

Число подуровней, равное n

Форма (тип) орбиталей

Число орбиталей

Максимальное число электронов

в подуровне

в уровне, равное n2

на подуровнях

на уровнях

К (n=1)

1

1s

1

1

2

2

2

2

s

p

1

3

4

2

6

8

3

3

s

p

d

1

3

5

9


2

6

10

18

4

4

s

p

d

f

1

3

5

7

16


2

6

10

14

32










Практическая работа

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Цель работы:

1) Научиться давать характеристику элементов по положению их в периодической системе

2) Применить знания о строении атома при составлении характеристики атомов химических элементов

3) Записывать электронную формулу элемента

4) Определять формулу и характер высшего оксида и гидроксида; водородного его соединения

5) Давать сравнительную характеристику с соседними элементами в периоде и группе

6) Вывод


Задание № 1

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе

б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида




Задание № 2

Характеризуя элемент по положению его в периодической системе, указать:

1) электронную формулу атома элемента, по числу электронов на внешнем уровне металлический и неметаллический характер (если на внешнем уровне 1-3 электрона, то элемент- металл, если более 3, то элемент - неметалл;


2) электронно- структурную формулу валентной оболочки атома элемента, нормальное и возбужденное состояние атома, отрицательную и положительные степени окисления для p - элементов (неметаллов), высшую и низшую положительные степени окисления для металлов (s - и d - семейства);


3) формулу водородного соединения (для s -элемента гидрид с Н -, для p - элемента газообразное водородное соединение с Н+), назвать;

4) формулы оксидов, в которых проявляются положительные степени окисления, назвать, указать характер;

5) формулы соответствующих оксидам оснований и кислот, назвать; формулы солей, назвать.


Характеристика p - элемента S - серы, находится в III периоде главной подгруппы VI группы

1) 16S 1s2 2s22p6 3s23p4 - неметалл, так как на внешнем уровне у атома более трех электронов - шесть


2) S 3s23p4 р - элемент

↑↓ ↑ ↑ нормальное состояние атома - 2 непарных электрона, следовательно, S сера

S4 проявляет отрицательную степень окисления ( -2):

3s2 S0 + 2 ē → S-2

S* ↑ первое возбужденное состояние - 4 непарных электрона, следовательно, S

↑ ↑ ↑ 3d1 проявляет положительную степень окисления (+4):

↑↓ 3p3 S0 - 4 ē → S+4

3s2

↑ ↑ второе возбужденное состояние - 6 непарных электронов, следовательно,

↑ ↑ ↑ 3d2 сера проявляет положительную степень окисления (+6):

S** ↑ 3p3 S0 - 6 ē → S+6

3s1


3) S-2H2S - сероводород, водный раствор которого является сероводородной кислотой.

Соли H2S называются сульфидами; (назвать) К2S - сульфид калия.

4) S+4 SO2 (оксид серы IV) → кислота H2SO3 → соли:

К2SO3 и КНSO3

5) S+6 SO3 (оксид серы VI) → кислота H2SO4 → соли: К2SO4 и КНSO4


Характеристика s - элемента Са - кальция, находится в четвертом периоде главной подгруппы второй группы

1) 20Са 1s2 2s22p6 3s23p6 4s2 K кальций металл, так как на внешнем уровне у атома меньше трёх электронов - 2 электрона

↑ ↓

2) Са 4s2 s - элемент; Са 4s2 - нормальное состояние атома - нет непарных электронов


Са* возбужденное состояние атома - два непарных электрона, следовательно,

Са0 - 2 ē → Са+2

1 Са - проявляет положительную степень окисления (+2); отрицательной степени

4s1 окисления у металлов нет


3) Са+2 Н2 - - водородное соединение; СаН2 (гидрид кальция)

4) Са+2 → оксид СаО → основание Са(ОН)2 соли: 1) СаCI2 и СаОНCI 2) CaSO3 и Ca(HSO3)2

Задание № 3 Результаты работы занести в таблицу по форме:

Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формула соли


s - элемент










р - элемент










Вывод:



Практическая работа

Вариант 1

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Ход работы

Задание № 1

Заполнить таблицу:

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе


б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида и их характер




Задание № 2

Характеристика элемента по положению его в периодической системе, указать валентные возможности атома элемента

Задание № 3 Результаты работы занести в таблицу по форме:


Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формулы соли


s -элемент










p- элемент











Вывод:




Практическая работа

Вариант 2

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Ход работы

Задание № 1

Заполнить таблицу:

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе


б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида




Задание № 2

Результаты работы занести в таблицу по форме:


Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формула соли





















Вывод:






Практическая работа

Вариант 3

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Ход работы

Задание № 1

Заполнить таблицу:

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе


б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида




Задание № 2


Результаты работы занести в таблицу по форме:


Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формула соли





















Вывод:





Практическая работа

Вариант 4

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Цель работы:

1) Научиться давать характеристику элементов по положению их в периодической системе

2) Применить знания о строении атома при составлении характеристики атомов химических элементов

3) Записывать электронную формулу элемента

4) Определять формулу и характер высшего оксида и гидроксида; водородного его соединения

5) Давать сравнительную характеристику с соседними элементами в периоде и группе

Ход работы

Задание № 1

Заполнить таблицу:

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе


б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида




Задание № 2

Характеризуя элемент по положению его в периодической системе, указать:

Результаты работы занести в таблицу по форме:


Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формула соли





















Вывод:


Практическая работа

Вариант 5

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Цель работы:

1) Научиться давать характеристику элементов по положению их в периодической системе

2) Применить знания о строении атома при составлении характеристики атомов химических элементов

3) Записывать электронную формулу элемента

4) Определять формулу и характер высшего оксида и гидроксида; водородного его соединения

5) Давать сравнительную характеристику с соседними элементами в периоде и группе

Ход работы

Задание № 1

Заполнить таблицу:

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе


б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида

(кислоты и соли - по примеру азотной и азотистой кислот)


Задание № 2

Результаты работы занести в таблицу по форме:


Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формула соли





















Вывод:


Практическая работа

Вариант 6

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Цель работы:

1) Научиться давать характеристику элементов по положению их в периодической системе

2) Применить знания о строении атома при составлении характеристики атомов химических элементов

3) Записывать электронную формулу элемента

4) Определять формулу и характер высшего оксида и гидроксида; водородного его соединения

5) Давать сравнительную характеристику с соседними элементами в периоде и группе

Ход работы

Задание № 1

Заполнить таблицу:

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе


б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида

(кислоты и соли - по примеру S)



Задание № 2

Результаты работы занести в таблицу по форме:


Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формула соли





















Вывод:

Практическая работа

Вариант 7

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Цель работы:

1) Научиться давать характеристику элементов по положению их в периодической системе

2) Применить знания о строении атома при составлении характеристики атомов химических элементов

3) Записывать электронную формулу элемента

4) Определять формулу и характер высшего оксида и гидроксида; водородного его соединения

5) Давать сравнительную характеристику с соседними элементами в периоде и группе

Ход работы

Задание № 1

Заполнить таблицу:

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе


б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида

(кислоты и соли - по примеру S)



Задание № 2

Характеризуя элемент по положению его в периодической системе, указать:

Результаты работы занести в таблицу по форме:


Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формула соли





















Вывод:

Практическая работа

Вариант 8

Составление электронных формул атомов элементов и графических схем, заполнение их электронами

Цель работы:

1) Научиться давать характеристику элементов по положению их в периодической системе

2) Применить знания о строении атома при составлении характеристики атомов химических элементов

3) Записывать электронную формулу элемента

4) Определять формулу и характер высшего оксида и гидроксида; водородного его соединения

5) Давать сравнительную характеристику с соседними элементами в периоде и группе

Ход работы

Задание № 1

Заполнить таблицу:

5. Число электронов N ē




6. Заряд ядра атома, Z



7. Массовое число, А




8. Число нейтронов, Nn0 = А - N р+




9. Написать распределение электронов по энергетическим уровням



10. Сравнение с элементами соседями:

а) по группе


б) по периоду




11. Формула высшего оксида и гидроксида

(кислота - борная, соли - бораты)



Задание № 2

Характеризуя элемент по положению его в периодической системе, указать:

Результаты работы занести в таблицу по форме:


Форма ē

элемента

Элемент


Валентная

оболочка

Низшая степень окисления

Водородное соединение

Промежуточные степени окисления

Высшая степень окисления

Формула Высшего оксида

Формула гидроксида

Формула соли





















Вывод:




Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 25 октября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Общая информация

Номер материала: ДБ-374284

Похожие материалы