Строение и свойства атомов элементов

Атом — это мельчайшая частица химического элемента, которая является носителем его свойств. Атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые вращаются вокруг ядра. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протоны имеют положительный заряд, а нейтроны не имеют заряда. Количество протонов в ядре определяет атомный номер элемента и его химические свойства.

В таблице Менделеева элементы расположены в порядке возрастания их атомного номера. Каждый элемент имеет свой уникальный атомный номер, который определяет количество протонов в его ядре. Например, атом водорода имеет один протон, атом гелия — два протона, атом кислорода — восемь протонов, и так далее.

Количество электронов в атоме также определяется атомным номером элемента. Электроны вращаются вокруг ядра на различных энергетических уровнях или оболочках. Каждая оболочка может вместить только определённое количество электронов. Первая оболочка может содержать до двух электронов, вторая — до восьми, третья — до восемнадцати, и так далее.

Электроны на внешних оболочках атома называются валентными электронами. Они определяют химические свойства элемента. Если внешняя оболочка атома заполнена полностью, то элемент является инертным (благородным) газом. Инертные газы не вступают в химические реакции с другими элементами.

Если внешняя оболочка атома не заполнена, то элемент может образовывать химические связи с другими атомами. Химическая связь образуется, когда атомы обмениваются или делятся электронами. Это позволяет атомам достичь более стабильного состояния с заполненными внешними оболочками.

Химические свойства элементов зависят от количества электронов на внешней оболочке. Элементы с одним электроном на внешней оболочке (например, щелочные металлы) легко отдают этот электрон и становятся положительными ионами. Элементы с семью электронами на внешней оболочке (галогены) легко принимают один электрон и становятся отрицательными ионами.

Также существуют элементы, у которых на внешней оболочке находится от одного до трёх электронов (металлы) или от пяти до семи электронов (неметаллы). Металлы обычно являются хорошими проводниками электричества и тепла, а неметаллы обычно являются изоляторами.

Свойства атомов также зависят от массы ядра, которая определяется количеством протонов и нейтронов в нём. Масса ядра влияет на стабильность атома и его способность к химическим реакциям.

Атомы могут объединяться в молекулы, образуя различные вещества. Молекулы состоят из двух или более атомов, связанных между собой химическими связями. Свойства молекул также определяются строением и свойствами атомов, из которых они состоят.

Изучение строения и свойств атомов помогает понять, как работают химические процессы и почему элементы ведут себя определённым образом в химических реакциях.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое атом?
2. Из чего состоит атом?
3. Как определить атомный номер элемента?
4. Какие оболочки могут быть у атома?
5. Что такое валентные электроны?
6. Почему элементы с одинаковым числом электронов во внешнем слое похожи по свойствам?
7. В чём разница между металлами и неметаллами?
8. От чего зависит масса ядра атома?
9. Как атомы объединяются в молекулы?

Примеры заданий:

• Определите атомный номер и количество электронов на внешнем уровне для следующих элементов: водород, кислород, алюминий, хлор.
• Объясните, почему элементы с одинаковыми валентными электронами имеют схожие химические свойства. Приведите примеры таких элементов.
• Опишите, как масса ядра влияет на свойства атома. Приведите пример элемента с тяжёлым ядром и элемента с лёгким ядром.

Решение задания:

• Атомный номер водорода равен 1, количество электронов на внешнем уровне — 1.
• Кислород имеет атомный номер 8 и 6 электронов на внешнем уровне.
• Алюминий имеет атомный номер 13 и 3 электрона на внешнем уровне.
• Хлор имеет атомный номер 17 и 7 электронов на внешнем уровне.

Элементы с одинаковыми валентными электронами, например, натрий и калий, имеют схожие химические свойства, так как оба стремятся отдать один электрон с внешнего уровня, чтобы получить завершённую конфигурацию благородного газа.