Задачи: дать представление о форме различных орбиталей; обобщив полученные знания, заполнить таблицу "Распределение электронов по энергетическим уровням"

Вид материала

Содержание

Вопрос классу (работа с ПСХЭ Д. И. Менделеева).
На данный вопрос ученики отвечают письменно в течение трёх минут и сдают ответы учителю.

Подобный материал:

11 класс.

Состояние электронов в атоме.

Цели:

- обобщить и углубить знания о строении атома;

- сформировать понятия “энергетический уровень” и “электронная орбиталь”;

- закрепление навыков написания электронно-графических формул первых 20 элементов;

- углубить понимание периодичности как основного критерия расположения элементов в ПСХЭ Д.И. Менделеева и причины повторяемости их свойств.

Задачи:

- дать представление о форме различных орбиталей;

- обобщив полученные знания, заполнить таблицу “Распределение электронов по энергетическим уровням”;

- продолжить формирование навыков работы с обучающими компьютерными программами.

Ход урока.

Вывести на доску (экран) изображение планетарной модели атома (в данном случае – гелия) Резерфорда-Бора. Задать вопрос: “Что такое состояние электрона в атоме?”

е^–

Энергия

В пространстве

Близкие по значению энергии связи с ядром электроны образуют энергетический уровень, или электронный слой

Совокупность различных положений в пространстве – электронное облако

вероятность нахождения электрона в этой области пространства (W)

составляет примерно 10%

- W ≈ 20%

-W ≈ 30%

Эти различные значения вероятности нахождения электрона в пространстве вокруг ядра описываются принципом неопределённости Гейзенберга: нельзя одновременно с большой точностью определить положение электрона в пространстве и его энергию. Чем точнее определяется один из этих параметров, тем больше погрешность в определении второго. [“Уроки химии Кирилла и Мефодия”: тема 3, урок 18: медиа-лекция к уроку].

Но есть область пространства, в которой вероятность нахождения электрона максимальна, – орбиталь.

Строение энергетических уровней.

Е

5 d-орбиталей 7 f-орбиталей

три p-орбитали

4

одна s-орбиталь

5 d-орбиталей

три p-орбитали

3

одна s-орбиталь

три p-орбитали

2

одна s-орбиталь

1

одна s-орбиталь

Граничные поверхности орбиталей (“Открытая химия 2.6”, глава 2, п.2.2).

Квантовые числа электронов

главное

побочное

магнитное

спиновое

	№ энергетического уровня 1 – 7	Характеризует подуровни 0 – 3	Число орбиталей на подуровне – ℓ … 0 … + ℓ	Спиновый момент – ½ или + ½

значения
определяет	энергию электронов данного уровня: чем больше n, тем больше Е	форму атомных орбиталей ℓ = 0: - s ℓ = 2: - p ℓ = 3: - d ℓ = 4: - f	положение орбитали в пространстве относительно внешнего электрического или магнитного поля	параллельно или непараллельно магнитному полю от движения электрона вокруг ядра ориентировано магнитное поле самого электрона

Разные состояния электронов в атоме неравноценны и объясняются 4 закономерностями.

1. Правило Клечковского. Атом стремится к минимальному значению суммы главного и побочного квантовых чисел (n + ℓ →0); если для разных состояний такая сумма одинакова, то сначала заполняется состояние с меньшим значением n.

Например: ²¹Sc: заполняется сначала 3d-орбиталь (для неё n + ℓ = 3 + 2 = 5), а не 4p-орбиталь (для неё тоже n + ℓ = 4 + 1 = 5), потому что для неё значение n меньше.

2. Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырёх квантовых чисел. На каждой орбитали может находиться не более двух электронов: у них одинаковы все квантовые числа, кроме m_s.

Число электронов на энергетическом уровне:

N = 2n².

3. Правило Гунда. Электроны располагаются на одинаковых орбиталях так, чтобы их суммарное спиновое число было максимальным:

↑

Σ = 1½ (max) Σ = ½ Σ = 1

↑

↓

↑

↑↓

↑

p-подуровень: так

но НЕ так!

Например: чем объяснить то, что у атома хрома конфигурация внешнего электронного слоя …4s¹3d⁵, а не …4s²3d⁴? Здесь происходит провал электрона, то есть, согласно правилу Гунда, атом стремится к максимальному спину электронов, который и достигается в большей степени в конфигурации …4s¹3d⁵:

↑

↑↓

↑

↑↓

4s² 3d⁴4s¹3d⁵

не так а ТАК

Наиболее устойчивы конфигурации наполовину или полностью заполненные: f¹⁴, d⁵, d¹⁰.

Задания.

1. Работа учеников у доски.

Ученики пишут на доске по одной электронно-графической формуле элементов: из II, III и IV периодов: N, Na и Kr.

2. Вопрос классу (работа с ПСХЭ Д. И. Менделеева).

У каких элементов может происходить провал электрона? (у элементов побочных подгрупп I и VI групп, так как им нужен один электрон с s-подуровня для того, чтобы наполовину или полностью заполнить d-подуровень). Двойной провал электрона может происходить у платины.

3. На данный вопрос ученики отвечают письменно в течение трёх минут и сдают ответы учителю.

Если бы мы могли фотографировать положение электрона в пространстве вокруг ядра со сколь угодно большой частотой, какие другие его параметры в это же время нельзя было бы точно определить? (масса, импульс, скорость, энергия). Каким соотношением связаны масса и энергия?

Тест.

1.В атоме состояние электрона определяется его:

- энергией;

- спином;

- характером движения;

- энергией и положением в пространстве.

2. Принцип неопределённости Гейзенберга утверждает, что невозможно одновременно точно определить энергию электрона и его:

- спин;

- положение в пространстве;

- массу;

- скорость.

3. Суммарный спин максимален у электронов атома:

- гелия;

- лития;

- бериллия;

- бора.

4. Вероятность нахождения электрона выше в области, обозначенной цифрой:

- 1;

- 2;

- 3;

- вероятность одинакова во всех областях.

5. Утверждение о том, что в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырёх квантовых чисел – это…

- принцип Паули;

- правило Клечковского;

- принцип минимума энергии;

- правило Гунда.

6. Тот факт, что у атома скандия сначала заполняется 3d-орбиталь, а не 4p-, объясняется:

- правилом Гунда;

- правилом Клечковского;

- принципом минимума энергии;

- принципом неопределённости Гейзенберга.

7. p-орбиталь имеет форму:

- шара;

- объёмной восьмёрки;

-четырёхлепестковую;

- слишком сложную для изображения.

8. Форму атомных орбиталей характеризует:

- главное квантовое число;

- побочное квантовое число;

- магнитное квантовое число;

- спиновое квантовое число.

9. В формуле для подсчёта числа электронов на энергетическом уровне

N = 2n² символ “n” обозначает:

- № энергетического уровня;

- число электронов на подуровне;

- число подуровней на данном уровне;

- число неспаренных электронов.

10. Максимальное количество электронных пар, которые могут находиться на 3-м энергетическом уровне, если на нём есть одна s-, три p- и пять d-орбиталей, равно:

- 4;

- 9;

- 18;

- 16.

11. Элемент со строением внешнего энергетического уровня в основном состоянии …3s²3p⁴ находится в ПСЭМ в группе №:

- 2;

- 4;

- 6;

- 8.

12. Число электронов на предвнешнем энергетическом уровне атома меди равно:

- 10;

- 11;

- 17;

- 18.

13. Два электрона, находящиеся на 3s-подуровне, отличаются:

- энергией;

- скоростью;

- значением побочного квантового числа;

- значением спинового квантового числа.

14. Облако электрона с побочным квантовым числом, равным 1, имеет форму:

- объёмной восьмёрки;

- шара;

- побочное квантовое число не может быть равно 1;

- четырёхлепестковую.

15. Максимальное число электронов на f-подуровне равно:

- 5;

- 14;

- 7;

- 10.

Blog

Задачи: дать представление о форме различных орбиталей; обобщив полученные знания, заполнить таблицу "Распределение электронов по энергетическим уровням"

Содержание