Строение электронных оболочек атома

ХIV Всероссийский конкурс профессионального мастерства педагогов

«Мой лучший урок»

МБОУ «Лянторская средняя общеобразовательная школа № 4»

Урок химии в 8 классе по теме: «Строение электронных оболочек атома»

Учебник: Химии 8 класс. Базовый уровень: учебник/Габриелян О.С,

Рабочая тетрадь. 8 классы. Авторы: Габриелян О.С., Сладков С.А.

Автор: Гасанова Айгюль Фараиль кызы, учитель химии.

Цель урока: 1. Рассмотреть модель строение атома .

2. Донести роль и функцию квантовый чисел.

3. Внести понятие "электронное облако", "энергетические уровни,

подуровни", а также определить в какой группе и подгруппе

находиться элемент.

4. Принципы и правила заполнения орбиталей.

Задачи:

Образовательные:

Формирование у учащихся знаний о строении атома, а также знание функции квантовых чисел.

Формирование умений распределять электроны, используя принципы и правела заполнения.

Воспитательные:

Воспитание всесторонне развитой компетентной личности через использование знаний основных понятий строения атома и учения Нильсана Бора.

Развивающие:

Развитие познавательного интереса учащихся к изучению планетарного модели строения атома.

Оборудование:

Компьютер, интерактивная доска, проектор, видео, раздаточный материал ( в виде кружков и гантелек, которые дают возможность представить какой формы орбитали).

Методы обучения:

Объяснительно-иллюстративные, интерактивное, частично-поисковые, использование ИКТ.

Тип урока:

урок изучения нового материала.

Ход урока:

I. Организационный момент. Проверка домашней работы.

Цель - настроить учащихся на работу.

Опрос, проверка домашнего задания в виде фронтального опроса , а также письменный ответ на тему "Атомно-молекулярное учение .Состав ядра."

- Добрый день! Я рада вас всех видеть!

Вспомним определения атома.

1.Расчитайте письменно количество протонов, электронов и нейтронов в атомах Ca, Ва, S2-, Fe3+, Si4-. (1 СЛАЙД)

2. Кто заложил основы атомно-молекулярного учения? (2 СЛАЙД - 3 СЛАЙД с ответом)

3. На какие типы частиц делятся вещества? (4 СЛАЙД - 5 СЛАЙД с ответом)

4. Дайте современное определение атому и молекуле. (6 СЛАЙД - 7 СЛАЙД с ответом)

5. Какие виды ионов существует? (8 СЛАЙД - 9 СЛАЙД с ответом)

II. Изучение нового материала.

Мотивационно-целевой этап.

Цель - создать условия для возникновения интереса к предстоящей учебной деятельности.

- Сегодня изучение темы "Строение электронных оболочек атома", но перед тем как перейти к новому материалу мы просмотрим краткий видеоролик о атоме. СЛАЙД 1.

- Начнём наш урок Мы уже с вами изучили и узнали, что атом - это электронейтральная частица, состоящая из ядра и электронного облака.

СЛАЙД 2.

Как вы уже узнали из видео, в начале XX века было принято планетарная модель строения атома, предложенная Резерфордом, согласно которой вокруг очень малого по размерам положительно заряженного ядра движутся электроны, как планеты вокруг солнца.

Следовательно, в атоме есть траектории, по которым движутся электроны. Однако дальнейшие исследования показали, что в атоме не существует траектории.

Здесь возникает вопрос, а как движутся электроны?

Движение без траектории означает, что мы не знаем, как электрон движется в атоме, но можем установить область, где чаще всего встречается электрон, при движении которого образуется электронное облако, которая уже не орбита, а орбиталь. (СЛАЙД 3)

Давайте все таки определим, а как же движутся электроны беспорядочно или в определенном порядке?

Исследования Нильса Бора – основоположника современной атомной физики, а также ряда других ученых позволили сделать вывод: электроны в атомах располагаются определенными слоями – оболочками и в определенном порядке.

Строение электронных оболочек атомов имеют важную роль для химии, так как именно электроны обуславливают химические свойства веществ. Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является энергия его связи с ядром. Электроны в атоме различаются определенной энергией, и, как показывают опыты, одни притягиваются к ядру сильнее, другие слабее. Объясняется это удаленностью электронов от ядра. Чем ближе электроны к ядру, тем больше связь их с ядром, но меньше запас энергии. По мере удаления от ядра атома сила притяжения электрона к ядру уменьшается, а запас энергии увеличивается. Так образуются электронные слои в электронной оболочке атома. Электроны обладающие близкими значениями энергии образуют единый электронный слой, или энергетический уровень. Энергия электронов в атоме и энергетический уровень определяется главным квантовым числом n и принимает целочисленные значения 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7. Чем больше значение n, тем больше энергия электрона в атоме. Максимальное число электронов, которое может находиться на том или ином энергетическом уровне, определяется по формуле:

N = 2n2

Где N – максимальное число электронов на уровне;

n – номер энергетического уровня и является одним из квантовых чисел.(СЛАЙД 4)

А теперь передем к изучению квантовых чисел.(СЛАЙД 5)

Квантовые числа - это энергетические параметры определяющие состояние электрона и тип атомной орбитали , на которой он находится.

Мы уже разобрали n, которая является главным квантовым числом. Передем к разбору следующих квантовых чисел:

Орбитальное ( побочное или азимутальное ) квантовое число "l" - определяет форму атомной орбитали. Оно может принимать целые значения от 0 до n-1 (l =0,1,2,3.....). Кадому значению 1 соответствует орбиталь особой формы.

При 1=0 s-орбиталь

При 1=1 р-орбиталь

При 1=2 d- орбиталь

Магнитное квантовое число "m" - определяет ориентацию в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля. Его значения изменяются от -1 до +1. Например при 1=1 то m принимает три значения +1,0,-1, поэтому существует три типа рАО: РхРуPz (СЛАЙД 6)

Спиновое квантовое число "s" - может принимать два возможных значения +1/2 и -1/2. Они соответствуют двум возможным и противоположным друг другу направлениям собственного магнитного момента электрона, называемое спином (от английского веретена). Обозначения электрона с различными спинами принимают или обозначают .

Теперь мы можем составить схему строения электронных оболочек атомов: (СЛАЙД 7)

Определяем общее число электронов на оболочке по порядковому номеру элемента.

Определяем число энергетических уровней в электронной оболочке. Их число равно номеру периода в таблице Д. И. Менделеева, в котором находится элемент.

Определяем число электронов на каждом энергетическом уровне.

Используя для обозначения уровня арабские цифры и обозначая орбитали буквами s и p, а число электронов данной обитали арабской цифрой вверху справа над буквой, изображаем строение атомов более полными электронными формулами. Ученые условились обозначать каждую атомную орбиталь квантовой ячейкой – квадратиком на энергетической диаграмме:

На s-подуровне может находиться одна атомная орбиталь

а на p-подуровне их может быть уже три –

(в соответствии с тремя осями координат):

Орбиталей d– и f-подуровня в атоме может быть уже пять и семь соответственно:

А сейчас разберем принципы и правила распределения электронов (СЛАЙД 8).

1. Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов, у которых значения всех квантовых чисел (n, l, m, s) были бы одинаковы, т.е. на каждой орбитали может находиться не более двух электронов (c противоположными спинами).

2. Правило Клечковского (принцип наименьшей энергии). В основном состоянии каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной. Чем меньше сумма (n + l), тем меньше энергия орбитали. При заданном значении (n + l) наименьшую энергию имеет орбиталь с меньшим n. Энергия орбиталей возрастает в ряду:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d > 4f < 6p < 7s.

3. Правило Хунда. Атом в основном состоянии должен иметь максимально возможное число неспаренных электронов в пределах определенного подуровня.

Запись, отражающая распределение электронов в атоме химического элемента по энергетическим уровням и подуровням, называется электронной конфигурацией этого атома. В основном (невозбужденном) состоянии атома все электроны удовлетворяют принципу минимальной энергии. Это значит, что сначала заполняются подуровни, для которых:

1) Главное квантовое число n минимально;

2) Внутри уровня сначала заполняется s- подуровень, затем p- и лишь затем d-подуровень;

3) Заполнение происходит так, чтобы (n + l) было минимально (правило Клечковского);

4) В пределах одного подуровня электроны располагаются таким образом, чтобы их суммарный спин был максимален, т.е. содержал наибольшее число неспаренных электронов (правило Хунда).

5) При заполнении атомных орбиталей выполняется принцип Паули. Его следствием является, что энергетическому уровню с номером n может принадлежать не более чем 2n 2 электронов, расположенных на n 2 подуровнях

Разберём несколько примеров :

Ядро атома водорода имеет заряд +1, поэтому вокруг его ядра движется только один электрон на единственном энергетическом уровне. Запишем электронную конфигурацию атома водорода

Чтобы установить связь между строением атома химического элемента и его свойствами, рассмотрим еще несколько химических элементов.

Следующий за водородом элемент-гелий. Ядро атома гелия имеет заряд +2, поэтому атом гелия содержит два электрона на первом энергетическом уровне:

Так как на первом энергетическом уровне может находиться не более двух электронов, то он считается завершенным.

Элемент № 3 – литий. Ядро лития имеет заряд +3, следовательно, в атоме лития три электрона. Два из них находятся на первом энергетическом уровне, а третий электрон начинает заполнять второй энергетический уровень. Сначала заполняется s-орбиталь первого уровня, потом s-орбиталь второго уровня. Электрон, находящийся на втором уровне слабее связан с ядром, чем два других.

Далее формирование электронных оболочек у элементов 2-го периода происходит следующим образом:

Для атома углерода уже можно предположить три возможных схемы заполнения электронных оболочек в соответствии с электронно-графическими формулами:

Запишите таблицу (СЛАЙД 9)

III. Домашнее задание.

1. Выучить тему.

2. Выполнить домашнюю работу по рабочей тетрадке на тему «Строение электронных оболочек»

3. Распределить электроны по энергетическим уровням в следующих атомах Ва, Са, Сl, Br.

4. И решить тесты, которые розданы

1. Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют на внешнем энергетическом уровне четыре электрона.1) Na 2) K 3) Si 4) Mg 5) C

2. Электронную конфигурацию, аналогичную конфигурации оксид-иона, имеют частицы:

1. Fe2+ 2. Br7+ 3. S2- 4. Na+ 5. F

3. Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов содержат во внешнем слое два электрона.

1) Ba 2) Na 3) Be 4) S 5) Si

4. Хлорид-ион имеет такую же электронную конфигурацию, как и:

1. катион кальция 2. гидрид-анион 3. атом брома 4. атом натрия 5. сульфид-анион

5.Восьмиэлектронную внешнюю оболочку в основном состоянии имеют частицы:

1. Al3+ 2. C2+ 3. S2- 4. F 5. Cl5+

IV. Подведение итогов работы и рефлексия.

Фронтальная беседа по вопросам:

- Какие квантовые числа существуют?

- Что определяет магнитное квантовое число?

- По какой формуле определяем максимальное количество электронов на энергетических уровнях?

- Дайте определение правилу Клечковского.

На этом наш урок окончен. Спасибо за работу.