"Химия", Оржековский П.А., Мещерякова Л.М. (изд. Астрель)
Положение элемента в Периодической системе помогает описать строение его атома. По порядковому номеру находят заряд ядра и число протонов, а для нейтрального атома — ещё и число электронов. Номер периода показывает число электронных слоёв, а номер группы у элементов главных подгрупп связан с числом электронов на внешнем слое. Относительная атомная масса позволяет приблизительно оценить число нейтронов. Эти сведения складываются в короткое описание элемента.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Порядковый номер — число, которое указывает место элемента в Периодической системе. Он равен числу протонов в ядре и числу положительных элементарных зарядов ядра. В нейтральном атоме ему равно и число электронов, поэтому номер помогает узнать состав атома.
Номер периода — номер горизонтального ряда, в котором находится элемент. Он показывает число электронных слоёв, то есть областей вокруг ядра, где находятся электроны. Это нужно, чтобы представить распределение электронов по слоям.
Номер группы — номер вертикального столбца таблицы. Для элементов главных подгрупп он связан с числом электронов на внешнем слое — наиболее удалённом от ядра. Эта связь помогает описать внешнюю оболочку и сравнить атомы элементов одной группы.
Относительная атомная масса — характеристика массы атома, указанная в клетке элемента. Для приблизительной оценки числа нейтронов её округляют до целого и вычитают порядковый номер. Так получают ориентировочное число нейтронов, а не точное значение для каждого атома.
В клетке элемента обычно записаны его химический символ, название, порядковый номер и относительная атомная масса. Символ — краткая запись названия, а порядковый номер помогает найти элемент в определённом месте таблицы. Масса нужна, чтобы оценить число нейтронов; остальные сведения подсказывают, как устроен атом. Поэтому сначала читают клетку, а затем учитывают положение элемента в периоде и группе.
Порядковый номер равен числу протонов, потому что именно заряд ядра определяет, какой это химический элемент. Если заряд ядра +Z, в нём Z протонов. У нейтрального атома суммарный заряд равен нулю, поэтому отрицательные заряды электронов уравновешивают положительный заряд протонов: электронов тоже Z. У иона электронов может быть больше или меньше, но ядро и порядковый номер при этом не меняются.
Номер периода показывает количество занятых электронных слоёв: атом элемента второго периода имеет два слоя, третьего — три. Причина в устройстве электронных оболочек: при переходе к следующему периоду начинает заполняться новый слой. Узнав число слоёв, электроны распределяют по ним с учётом их общего количества и правил заполнения. Номер периода сам по себе не сообщает, сколько электронов находится в атоме.
У элементов главных подгрупп номер группы связан с числом электронов на внешнем слое. Эти электроны участвуют во взаимодействии атома с другими атомами, поэтому сходное их число помогает объяснить сходство свойств элементов группы. Например, у магния, элемента второй главной группы, два внешних электрона. Нельзя применять эту подсказку без оговорок к элементам побочных подгрупп.
Чтобы составить последовательное описание, начинают с названия, символа и порядкового номера, затем указывают характеристики ядра и число электронов нейтрального атома. После этого по периоду называют число слоёв, а для главной подгруппы по группе — число внешних электронов. Наконец, округлённую относительную атомную массу используют для оценки числа нейтронов. Такой порядок связывает данные клетки с устройством атома, а не превращает их в набор несвязанных чисел.
| Что указываем | Что определяем по положению элемента | Что это позволяет узнать |
|---|---|---|
| Название и химический символ | Надпись в клетке элемента | Как называется элемент и как его обозначают |
| Порядковый номер | Число в клетке элемента | Число протонов и заряд ядра |
| Заряд ядра и число протонов | Порядковый номер Z | Заряд ядра +Z и Z протонов |
| Число электронов в нейтральном атоме | Порядковый номер Z | В нейтральном атоме электронов Z |
| Номер периода и число электронных слоёв | Горизонтальный ряд таблицы | Число занятых слоёв равно номеру периода |
| Номер группы и число электронов на внешнем слое для элемента главной подгруппы | Вертикальный столбец и подгруппа | Для главной подгруппы — число внешних электронов |
| Относительная атомная масса и приблизительное число нейтронов | Значение массы округляют до целого; вычитают Z | Приблизительное число нейтронов |
Пользуйся таблицей сверху вниз: сначала прочитай клетку элемента, затем установи его положение и сделай выводы о частицах и слоях. Для оценки нейтронов вычитай порядковый номер именно из округлённой атомной массы. Число внешних электронов по группе указывай по этому правилу только для элемента главной подгруппы.
По клетке натрия (Na) укажите порядковый номер, заряд ядра, число протонов и электронов в нейтральном атоме. В клетке Na указан порядковый номер 11. Сначала определим характеристики ядра, а затем учтём условие о нейтральности атома.
Ответ: порядковый номер — 11, заряд ядра — +11, протонов — 11, электронов — 11.
Определите число электронных слоёв и число электронов на внешнем слое атома магния (Mg). Магний находится в третьем периоде и второй главной группе. Период и группа сообщают разные сведения, поэтому используем их по отдельности.
Ответ: три электронных слоя и два электрона на внешнем слое.
Составьте описание атома хлора (Cl): укажите порядковый номер, заряд ядра, числа протонов и электронов, число слоёв и внешних электронов, приблизительное число нейтронов. В таблице у хлора Z = 17, Ar ≈ 35,5; он находится в третьем периоде и седьмой главной группе. По этим данным можно пройти план описания по порядку.
Ответ: у атома хлора 17 протонов, заряд ядра +17, 17 электронов, три слоя и семь внешних электронов; нейтронов примерно 19.
Ошибка — считать, что номер периода равен числу электронов. Так путают разные сведения из таблицы: общее число электронов нейтрального атома связано с порядковым номером, а период показывает число слоёв. Проверь себя: если атом нейтрален, число электронов должно равняться Z, а число слоёв — номеру периода.
Нельзя без оговорок переносить связь номера группы с числом внешних электронов на все элементы. В школьных задачах это правило применяют к элементам главных подгрупп; путаница возникает, когда не учитывают подгруппу. Перед выводом о внешнем слое проверь положение элемента и укажи, что речь идёт о главной подгруппе.
Число протонов и электронов не всегда одинаково: равенство относится к нейтральному атому. Его часто забывают, потому что при описании атома обычно подразумевают именно нейтральную частицу. Если задан ион, уточни его заряд и не меняй число протонов: меняется число электронов.
При оценке числа нейтронов ошибочно вычитать из порядкового номера неокруглённую относительную атомную массу или выдавать результат за точный. Масса в таблице может быть дробной, а нейтронов в ядре должно быть целое число. Сначала округли массу до целого, затем вычти Z и обозначь ответ как приблизительный.
Для этой темы нужно знать устройство Периодической системы: как расположены периоды и группы и какие сведения записаны в клетке элемента. Также важно различать ядро, протоны, нейтроны и электроны и помнить, что нейтральный атом не имеет суммарного заряда. Эти знания позволяют перейти от табличной записи к строению атома. Позже они пригодятся при изучении электронного строения, изменений свойств элементов и составлении формул соединений.
Почему порядковый номер показывает число электронов только у нейтрального атома?
Порядковый номер всегда равен числу протонов в ядре. В нейтральном атоме положительный заряд протонов уравновешен отрицательным зарядом электронов, поэтому их числа равны. У иона число электронов изменяется, а число протонов остаётся прежним.
Как по номеру периода узнать число электронных слоёв?
Номер периода равен числу занятых электронных слоёв в атоме элемента. Например, элемент третьего периода имеет три слоя. Номер периода не показывает общее число электронов.
Можно ли для любого элемента определить число внешних электронов по номеру группы?
В школьных задачах такую связь используют для элементов главных подгрупп: номер группы указывает число электронов на внешнем слое. Для элементов побочных подгрупп это правило напрямую не применяют. Поэтому сначала нужно определить, к какой подгруппе относится элемент.
Почему число нейтронов находят по округлённой относительной атомной массе?
Число нейтронов — целое, а относительная атомная масса в таблице часто записана дробным числом. Для приблизительной оценки её округляют до целого и вычитают порядковый номер. Так получают оценку, а не точное описание всех изотопов элемента.
Какие сведения нужно включить в полное описание элемента по его положению в таблице?
Указывают название и символ элемента, его порядковый номер, заряд ядра, числа протонов и электронов в нейтральном атоме. Затем называют номер периода и число электронных слоёв, а для главной подгруппы — номер группы и число внешних электронов. По округлённой атомной массе можно приблизительно оценить число нейтронов.
§ 45. Описание химического элемента по положению в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева
