Страница 71 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Объясните, как определить, сколько всего электронов в атоме.

Решение

Чтобы определить общее количество электронов в атоме, необходимо исходить из фундаментального свойства атома — его электрической нейтральности. Атом в своем основном (неионизированном) состоянии не имеет электрического заряда. Заряд атома определяется двумя типами частиц: протонами, которые имеют положительный заряд ($+e$), и электронами, которые имеют отрицательный заряд ($-e$). Протоны находятся в ядре атома, а электроны движутся вокруг него, образуя электронную оболочку.

Поскольку атом в целом электронейтрален, суммарный положительный заряд всех протонов в ядре должен быть равен по модулю суммарному отрицательному заряду всех электронов. Это означает, что количество протонов в ядре ($N_p$) равно количеству электронов ($N_e$) в атоме:

$N_e = N_p$

Количество протонов в ядре является основной, уникальной характеристикой каждого химического элемента и называется атомным номером или порядковым номером. Атомный номер принято обозначать буквой $Z$. Таким образом, для нейтрального атома число электронов равно его атомному номеру:

$N_e = Z$

Атомный номер элемента можно легко найти в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Он соответствует номеру, под которым данный элемент записан в таблице.

Таким образом, алгоритм определения числа электронов прост:

1. Найти интересующий химический элемент в Периодической таблице.

2. Определить его порядковый номер ($Z$).

3. Этот номер будет равен количеству электронов в нейтральном атоме данного элемента.

Например, химический элемент золото (Au) имеет в Периодической таблице порядковый номер 79. Это означает, что его атомный номер $Z = 79$. Следовательно, в ядре атома золота находится 79 протонов, а вокруг ядра по орбиталям движется 79 электронов.

Ответ: Общее число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому (атомному) номеру в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Что называют электронным слоем?

Электронный слой (также известный как энергетический уровень) — это совокупность электронов в атоме, которые обладают близкими значениями энергии и движутся на примерно одинаковом расстоянии от атомного ядра.

Основные характеристики электронного слоя:

• Каждый электронный слой характеризуется главным квантовым числом $n$, которое может принимать целочисленные значения: $n = 1, 2, 3, \ldots$ и так далее. Энергия электронов и их среднее расстояние от ядра увеличиваются с ростом $n$.
• Электронные слои также обозначают буквами латинского алфавита: K (для $n=1$), L (для $n=2$), M (для $n=3$), N (для $n=4$) и т.д.
• Максимальное число электронов, которое может находиться на данном электронном слое, определяется формулой: $N_{max} = 2n^2$, где $n$ — номер слоя (главное квантовое число).
  • На первом слое (K, $n=1$): $2 \cdot 1^2 = 2$ электрона.
  • На втором слое (L, $n=2$): $2 \cdot 2^2 = 8$ электронов.
  • На третьем слое (M, $n=3$): $2 \cdot 3^2 = 18$ электронов.
• Каждый электронный слой, начиная со второго, состоит из нескольких подуровней (s, p, d, f), которые различаются формой электронных облаков и незначительно — энергией.
• Внешний электронный слой атома называется валентным. Электроны на этом слое (валентные электроны) определяют химические свойства элемента и его способность образовывать химические связи.

Ответ: Электронным слоем называют совокупность всех электронов в атоме, имеющих одинаковое значение главного квантового числа $n$, то есть обладающих близкими значениями энергии и находящихся на примерно одинаковом расстоянии от ядра.

Сколько электронов может поместиться на одном электронном слое?

Максимальное количество электронов, которое может поместиться на одном электронном слое (или энергетическом уровне), определяется номером этого слоя, который обозначается главным квантовым числом $n$.

Для расчета максимального числа электронов ($N_{max}$) на слое с номером $n$ используется формула:

$N_{max} = 2n^2$

где $n$ — это номер слоя, принимающий целые значения, начиная с 1 ($n = 1, 2, 3, \dots$).

Применение этой формулы для первых нескольких слоев дает следующие результаты:

Для первого электронного слоя ($n=1$)

Максимальное число электронов: $2 \times 1^2 = 2$.

Для второго электронного слоя ($n=2$)

Максимальное число электронов: $2 \times 2^2 = 8$.

Для третьего электронного слоя ($n=3$)

Максимальное число электронов: $2 \times 3^2 = 18$.

Для четвертого электронного слоя ($n=4$)

Максимальное число электронов: $2 \times 4^2 = 32$.

Эта закономерность является следствием фундаментальных принципов квантовой механики, в частности, принципа запрета Паули, который гласит, что в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырех квантовых чисел.

Ответ: Максимальное число электронов на электронном слое с номером $n$ вычисляется по формуле $2n^2$. Таким образом, на первом слое может быть не более 2 электронов, на втором — не более 8, на третьем — не более 18, на четвертом — не более 32 и так далее.