Особенности строения атома: Особенности строения атома углерода — урок. Химия, 10 класс. - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Строение металлов – особенности атомов в таблице (химия, 8 класс)

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 86.

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 86.

Металлы – твёрдые элементы, сплавы которых широко применяются в промышленности, строительстве и повседневной жизни. Пластичность, твёрдость, тепло- и электропроводность, а также способность к плавке и ковке обусловлены строением металлов.

Строение

Электронное строение атома металла включает:

положительно заряженное ядро;
отрицательно заряженные электроны.

Ядро состоит из протонов и нейтронов. Количество протонов, заряд ядра и число электронов соответствуют порядковому номеру металла в периодической таблице.

Электроны в металлических атомах расположены намного дальше от ядра, чем электроны неметаллов. Этим объясняется лёгкость отделения валентных электронов, поэтому металлы всегда являются восстановителями в химических реакциях.

Атомы всех металлов, за исключением ртути, образуют кристаллические решётки. Кристаллическая решётка состоит из повторяющихся комплексов атомов – элементарных кристаллических ячеек, которые бывают трёх видов. Их отличия описаны в таблице строения металлов.

Вид решётки	Характеристика	Примеры
Кубическая объёмно-центрированная (ОЦК)	Восемь ионов находятся по углам условного куба, один – в середине	Fe, Cr, Mo, W, V
Кубическая гранецентрированная	Ионы располагаются в углах куба и в центре каждой грани. Центр куба свободен	Cu, Ag, Ni, Pb, Al
Гексагональная плотноупакованная	Шестигранная призма. В углах и в центре между ними находятся ионы. Посередине призмы лежат ионы, образующие треугольник	Zn, Ti, Mg, Co, Zr

Рис.

1. Виды решёток металлов.

Физические свойства

Металлы отличаются от неметаллов характерными физическими свойствами:

имеют металлический блеск;
проводят электрический ток и тепло;
не имеют запаха;
обладают серебристо-серым цветом (исключение – медь и золото).

Благодаря пластичности и плавке металлы могут образовывать сплавы – смеси химических элементов. Большую часть сплавов составляют металлы, остальное – случайные примеси и специально вводимые вещества. Сплавы отличаются высокой прочностью, упругостью, хрупкостью. Широко применяются сплавы на основе железа (чёрные металлы) и алюминия (цветные металлы).

Высокую электропроводность обуславливают свободные электроны, перемещающиеся по кристаллической решётке под действием электрических полей. При нагревании электропроводность уменьшается.

Виды

Классификация металлов приведена в таблице.

Признак	Вид	Пример
Температура кипения	Легкоплавкие (Т<1000°С)	K, Al, Zn
Температура кипения	Тугоплавкие (Т>1000°С)	Au, Cu, Ni
Плотность	Лёгкие (ρ<5 г/см³)	Li
Плотность	Тяжёлые (ρ>5 г/см³)	Os
Твёрдость	Мягкие – режутся ножом	Na, Rb, Cs
Твёрдость	Твёрдые – используются для резки	Cr

В химии по структуре орбиталей атома металла различают s-, p-, d-, f-металлы.

Химические свойства

Металлы являются восстановителями и вступают в реакцию с неметаллами, образуя оксиды, гидроксиды, соли. Самыми активными являются щелочные и щелочноземельные металлы, расположенные в I и II группах таблицы Менделеева. Благородные металлы (Au, Ag, Pt) малоактивны и не взаимодействуют с кислородом и водой.

Рис. 2. Шкала активности металлов.

Особенности химического взаимодействия металлов с другими элементами описаны в таблице.

Взаимодействие	Продукты	Уравнение
С кислородом	Оксиды	2Mg + O₂ → 2MgO
С серой	Сульфиды	Zn + S → ZnS
С азотом	Нитриды	6Li + N₂ → 2Li₃N
С фосфором	Фосфиды	3Ca + 2P → Ca₃P₂
С галогенами	Галогениды	2Na + Cl₂ → 2NaCl
С водой	Гидроксиды	2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
С кислотами	Соли	2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂
С солями (замещают менее активные металлы)	Соль	2Fe + Cu₂SO₄ → Fe₂SO₄ + 2Cu

Золото растворяется в царской водке (смеси соляной и азотной кислот), серебро – в концентрированной азотной и горячей серной кислотах.

Рис. 3. Золото.

Что мы узнали?

Рассмотрели особенности строения атомов металлов, физические и химические свойства. Металлы состоят из элементарных кристаллических ячеек, отличающихся конфигурацией. Элементы обладают металлическим блеском, электропроводностью, пластичностью, твёрдостью. Металлы – восстановители. Наиболее активные находятся в I и II группах таблицы Менделеева. Металлы реагируют с кислородом, водой, кислотами, галогенами и неметаллами.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Галина Скотынянская
7/10
Александр Котков
10/10
Hoyr Hftx
10/10
Александр Котков

10/10
Сергей Ефремов
6/10

Оценка доклада

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 86.

А какая ваша оценка?

Специфические особенности строения атомов металлов

Таблица химических элементов содержит наименования и характеристики ста пяти различных веществ. Основная масса из них является металлами. Эти химические элементы имеют достаточно широкое распространение на нашей планете. Металлы можно встретить в различных соединениях в атмосфере и в недрах земли, в составе живых организмов и растений, а также водах океанов, морей озер и рек. Свойства данных химических элементов весьма специфичны. Их характеристики имеют ярко выраженные отличия от веществ других групп. Так, если элемент относится к разряду металла, то у него в обязательном порядке должен наблюдаться определенный перечень свойств:

– наличие плотной кристаллической структуры;
– выраженный блеск;
– способность к электрической проводимости;
– высокая степень теплопроводности;
– снижение способности проводить электричество с увеличением теплового режима;
– легкая отдача электронов;
– тягучесть, а также ковкость;
– способность образовывать различные сплавы.

Строение металлов, которое определено современным научным мировоззрением, представляет собой кристаллическую решетку. В ее основе находятся свободные электроны и ионы, обладающие положительным зарядом. Сам кристалл изображается в форме решетки, имеющей пространственную структуру. Узлы данной системы заняты ионами, а между ними находятся электроны, обладающие высокой способностью к движению. Строение атомов металлов позволяет активным частицам постоянно перемещаться. Электроны совершают переходы между атомами, а также вращаются вокруг их ядер. Зная особенности строения атомов металлов, можно легко объяснить возникновение в них электрического тока. Он появляется под воздействием разности потенциалов, когда электроны, не имеющие связей с ионами, начинают упорядоченное движение в одном направлении.

Особенности строения атомов металлов обуславливают и высокую тепловую проводимость данных элементов. Электроны, которые совершают непрерывное движение, обмениваются энергией с ионами в момент столкновения с последними. Элементы, находящиеся в узлах кристаллической решетки, передают колебания соседним частицам, те следующим и так далее. Вследствие этого процесса тепловой режим металла уравновешивается. В результате температура всей массы становится одинаковой.

Особенности строения атомов металлов заключаются в существовании между ними связей ковалентного характера. В кристаллической решетке присутствует также сила кулона, которая притягивает электроны и ионы. Это и есть металлическая связь, которая существует между частицами элемента. Данный тип соединения присутствует даже при наличии жидкого состояния вещества. Исходя из этого, можно сделать вывод, что металлической связью обладают не отдельные частицы. Ею владеют их агрегаты.

С точки зрения химии, особенности строения атомов металлов заключаются в беспрепятственной отдаче электронов валентности и переходе при этом в ионы. Вследствие этого, само вещество служит энергетическим восстановителем. Способность отдавать свои электроны у различных металлов находит свое проявление в различной степени. Чем легче происходит данный процесс, тем более активным считается элемент. При этом его взаимодействие с другими веществами происходит максимально энергично. Существует ряд напряжений, который опытным путем был составлен Бекетовым – русским ученым-химиком. Металлы в этом перечне находятся в определенной последовательности, которая характеризует убывание их химической способности к активности. Исходя из ряда напряжений, можно определить свойства элемента:

– при снижении электродного потенциала металла увеличивается его восстановительная функция;
– металлы способны вытеснять из солевых растворов те элементы, которые расположены после них в ряду напряжений;
– металлы, располагаемые в перечне активности слева от водорода, могут вытеснять его из кислотных растворов.

атомов | Определение, структура, история, примеры, схема и факты

модель атомной оболочки

Посмотреть все медиа

Ключевые люди:: Эрнест Резерфорд Нильс Бор Лев Давидович Ландау Стивен Чу Уильям Д. Филлипс

Похожие темы:: субатомная частица радиоактивность изотоп атомизм периодическая таблица

Просмотреть весь связанный контент →

Прочтите краткий обзор этой темы

атом , наименьшая единица, на которую можно разделить материю без высвобождения электрически заряженных частиц. Это также наименьшая единица материи, обладающая характерными свойствами химического элемента. Таким образом, атом является основным строительным блоком химии.

Исследование различных конфигураций электронов в электронных оболочках вокруг ядра атома

Просмотреть все видео к этой статье

Большая часть атома представляет собой пустое пространство. Остальное состоит из положительно заряженного ядра протонов и нейтронов, окруженного облаком отрицательно заряженных электронов. Ядро маленькое и плотное по сравнению с электронами, которые являются самыми легкими заряженными частицами в природе. Электроны притягиваются к любому положительному заряду своей электрической силой; в атоме электрические силы связывают электроны с ядром.

Из-за природы квантовой механики ни одно изображение не было полностью удовлетворительным для визуализации различных характеристик атома, что вынуждает физиков использовать дополнительные изображения атома для объяснения различных свойств. В некотором отношении электроны в атоме ведут себя как частицы, вращающиеся вокруг ядра. В других электроны ведут себя как волны, застывшие вокруг ядра. Такие волновые структуры, называемые орбиталями, описывают распределение отдельных электронов. Эти орбитальные свойства сильно влияют на поведение атома, а его химические свойства определяются орбитальными группировками, известными как оболочки.

Эта статья начинается с широкого обзора фундаментальных свойств атома и составляющих его частиц и взаимодействий. После этого обзора следует исторический обзор наиболее влиятельных концепций об атоме, которые были сформулированы на протяжении веков. Для получения дополнительной информации, касающейся структуры ядра и элементарных частиц, см. субатомные частицы.

Викторина “Британника”

Наука: правда или вымысел?

Вас увлекает физика? Устали от геологии? С помощью этих вопросов отделите научный факт от вымысла.

Большая часть материи состоит из скоплений молекул, которые можно относительно легко разделить. Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов, соединенных химическими связями, которые труднее разорвать. Каждый отдельный атом состоит из более мелких частиц, а именно электронов и ядер. Эти частицы электрически заряжены, и электрические силы на заряде ответственны за удержание атома вместе. Попытки разделить эти более мелкие составляющие частицы требуют все большего количества энергии и приводят к созданию новых субатомных частиц, многие из которых заряжены.

Как отмечалось во введении к этой статье, атом в основном состоит из пустого пространства. Ядро является положительно заряженным центром атома и содержит большую часть его массы. Он состоит из протонов, имеющих положительный заряд, и нейтронов, не имеющих заряда. Протоны, нейтроны и окружающие их электроны являются долгоживущими частицами, присутствующими во всех обычных атомах природного происхождения. Другие субатомные частицы могут быть обнаружены в ассоциации с этими тремя типами частиц. Однако они могут быть созданы только с добавлением огромного количества энергии и очень недолговечны.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Все атомы примерно одинакового размера, независимо от того, имеют ли они 3 или 90 электронов. Приблизительно 50 миллионов атомов твердого вещества, выстроенных в ряд, будут иметь размер 1 см (0,4 дюйма). Удобная единица длины для измерения размеров атомов — ангстрем (Å), определяемый как 10 ⁻¹⁰ метра. Радиус атома составляет 1–2 Å. По сравнению с общим размером атома ядро еще меньше. Он находится в такой же пропорции к атому, как шарик к футбольному полю. По объему ядро занимает всего 10 ⁻¹⁴ метра пространства в атоме, т. е. 1 часть на 100 000. Удобная единица длины для измерения размеров ядер — фемтометр (фм), который равен 10 ⁻¹⁵ метра. Диаметр ядра зависит от числа содержащихся в нем частиц и колеблется примерно от 4 фм для легкого ядра, такого как углерод, до 15 фм для тяжелого ядра, такого как свинец. Несмотря на малые размеры ядра, в нем сосредоточена практически вся масса атома. Протоны — это массивные положительно заряженные частицы, тогда как нейтроны не имеют заряда и немного массивнее протонов. Тот факт, что ядра могут иметь от 1 до почти 300 протонов и нейтронов, объясняет их большие различия в массе. Самое легкое ядро, атом водорода, в 1836 раз массивнее электрона, а тяжелые ядра почти в 500 000 раз массивнее.

Основные свойства

Единственной наиболее важной характеристикой атома является его атомный номер (обычно обозначаемый буквой Z ), который определяется как количество единиц положительного заряда (протонов) в ядре. Например, если атом имеет Z из 6, это углерод, а Z из 92 соответствует урану. Нейтральный атом имеет равное количество протонов и электронов, поэтому положительные и отрицательные заряды точно уравновешиваются. Поскольку именно электроны определяют, как один атом взаимодействует с другим, в конечном итоге именно количество протонов в ядре определяет химические свойства атома.