Страница 76 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Как изменяется число электронов на внешнем электронном слое атомов при увеличении зарядов атомных ядер?

Решение

Заряд атомного ядра определяется количеством протонов в нем и соответствует порядковому номеру химического элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева. Поэтому вопрос о том, как изменяется число электронов на внешнем слое при увеличении заряда ядра, равносилен вопросу об изменении этого параметра при движении по Периодической системе.

Изменение числа электронов на внешнем слое носит периодический характер.

1. В пределах одного периода. При движении по периоду слева направо порядковый номер элемента, а следовательно, и заряд ядра, увеличивается. При этом число электронов на внешнем (валентном) электронном слое также последовательно возрастает. Например, во втором периоде:

• У лития (Li), порядковый номер 3, на внешнем слое 1 электрон.
• У бериллия (Be), порядковый номер 4, на внешнем слое 2 электрона.
• ...
• У неона (Ne), порядковый номер 10, на внешнем слое 8 электронов.

Таким образом, в пределах периода с ростом заряда ядра число внешних электронов увеличивается (для элементов главных подгрупп от 1 до 8).

2. При переходе к новому периоду. Когда заканчивается один период и начинается следующий, заряд ядра продолжает увеличиваться (например, при переходе от неона, Z=10, к натрию, Z=11). Однако число электронов на внешнем слое резко уменьшается. У натрия (Na), который начинает третий период, на новом внешнем слое находится всего 1 электрон, в то время как у предыдущего элемента, неона (Ne), их было 8. Это происходит потому, что начинает заполняться новый, более высокий по энергии, электронный слой.

Следовательно, общая тенденция такова: число электронов на внешнем слое периодически изменяется по мере увеличения заряда ядра.

Ответ: Число электронов на внешнем электронном слое атомов при увеличении зарядов атомных ядер изменяется периодически: оно, как правило, возрастает в пределах одного периода, а затем резко уменьшается при переходе к следующему периоду.

Как определить ёмкость электронного слоя по его номеру?

Ёмкость электронного слоя, то есть максимальное число электронов ($N$), которое может находиться на данном энергетическом уровне, определяется его номером ($n$), также известным как главное квантовое число.

Для определения этой ёмкости используется простая формула, выведенная из принципов квантовой механики.

Решение

Максимальное число электронов на электронном слое вычисляется по формуле:

$N = 2n^2$

где $N$ – максимальное число электронов в слое (ёмкость слоя), а $n$ – номер электронного слоя (главное квантовое число, $n = 1, 2, 3, \ldots$).

Этот закон объясняется тем, что каждый электронный слой с номером $n$ содержит $n^2$ атомных орбиталей. Согласно принципу Паули, на каждой орбитали может разместиться не более двух электронов (с противоположными спинами). Таким образом, общая ёмкость слоя равна $2 \times n^2$.

Примеры расчета:

Для первого электронного слоя ($n=1$): ёмкость $N = 2 \times 1^2 = 2 \times 1 = 2$ электрона. Этот слой состоит из одной s-орбитали.

Для второго электронного слоя ($n=2$): ёмкость $N = 2 \times 2^2 = 2 \times 4 = 8$ электронов. Этот слой состоит из одной s-орбитали и трех p-орбиталей.

Для третьего электронного слоя ($n=3$): ёмкость $N = 2 \times 3^2 = 2 \times 9 = 18$ электронов. Этот слой состоит из одной s-, трех p- и пяти d-орбиталей.

Для четвертого электронного слоя ($n=4$): ёмкость $N = 2 \times 4^2 = 2 \times 16 = 32$ электрона. Этот слой состоит из одной s-, трех p-, пяти d- и семи f-орбиталей.

Важно отметить, что эта формула определяет теоретическую максимальную ёмкость. В реальных атомах внешний электронный слой (валентный) не содержит более 8 электронов (правило октета), а предпоследний — не более 18, что связано с энергетической стабильностью электронных конфигураций.

Ответ: Ёмкость электронного слоя определяется по формуле $N = 2n^2$, где $n$ – номер слоя. Чтобы найти максимальное число электронов, нужно номер слоя возвести в квадрат и умножить на два.