atom in periodni sistem elementov...atomsko jedro je približno 100.000-krat manjše od atoma....
TRANSCRIPT
8. RAZRED
ATOM IN PERIODNI
SISTEM ELEMENTOV
https://cdn.rokus.com/irokusplus/demo/KEM8/#9
• ODKRITJE ATOMA
Mo
nd
ay, M
ay 4
, 20
20
2
3
ATOM IN NJEGOVA
ZGODOVINA
DEMOKRIT iz Abdere (470 – 380 pr. n. št.)
Anglež John DALTON (1766 - 1844)
Joseph John THOMSON (1856 - 1940)
Je odkril elektrone, kot prve
izmed delcev atoma. Sklepal
je, da je atom je sestavljen iz
pozitivnih in negativnih delcev.
Ernest RUTHERFORD (1871 – 1937)
Je ugotovil, da je atom skoraj prazen prostor. Na sredini
atoma je zelo majhno atomsko jedro, v katerem pa je
vsa masa atoma. Okoli jedra krožijo negativno nabiti
elektroni.
Danski fizik NIELS BOHR (1885 – 1962)
Je razlagal, da je zgradba
atoma podobna sončnemu
sistemu. V jedru so pozitivno
nabiti delci protoni, okoli
njega pa krožijo elektroni po
točno določenih tirnicah.
James Chadwick (1891-1974)
• Je ugotovil, da so v jedru poleg pozitivno nabitih
delcev protonov še nevtralni delci nevtroni,
delci brez naboja.
9
• tunelski mikroskop - atomi elementa silicija na površini kristala.
10
• SNOV je sestavljena iz zelo majhnih delcev
ATOMOV, ki so sestavljeni iz še manjših
delcev:
• elektronov,
• protonov in nevtronov.
11
ZGRADBA ATOMA
Atom je zgrajen iz JEDRA in ELEKTRONSKE
OVOJNICE.
Jedro je v središču atoma in v samem atomu zavzema
zelo majhen prostor.
Prostor okoli jedra imenujemo elektronska ovojnica.
V njej so elektroni, ki se neprestano gibljejo.
jedro
elektronska ovojnica
ELEKTRONSKA OVOJNICA
+
Proton in nevtron imata
skoraj popolnoma enaki
masi (nevtron je nekoliko
težji)
++ ++
+
++++
+
Jedro je zgrajeno iz protonov in nevtronov.
Protoni so pozitivno nabiti delci, nevtroni pa nimajo
naboja, torej so nevtralni.
Zaradi pozitivno nabitih protonov ima jedro
pozitiven naboj.
Atomsko jedro je približno
100.000-krat manjše od atoma.
Elektron je delec z nabojem in zelo majhno
maso (1836 x manjša od mase protona).
Glavne lastnosti osnovnih delcev:
osnovni
delec
oznaka električni
naboj
razmerje
mas
položaj v
atomu
proton p+ 1+ 1 jedro
nevtron n° 0 1 jedro
elektron e− 1 − 1/ 1836 elektronska
ovojnica
Vsa masa atoma je pravzaprav masa jedra.
• Na sliki sta shemi dveh atomov. Vemo, da je skoraj
vsa masa atoma zbrana v jedru. Kdo ima večjo
maso?
A B
18
Preštejmo elektrone, protone in nevtrone v tem atomu.
V atomu je enako število protonov in elektronov,
zato je atom navzven električno nevtralen.
Zgradba borovega atoma
++ ++
število elektronov
število nevtronov
število protonov
6
5
5
+
++++
+
++ ++
+
VRSTNO (ATOMSKO) ŠTEVILO
• nam pove število protonov;
• zapisano ob simbolu levo spodaj;
• je vedno celo število;
Elementi so v periodnem sistemu razvrščeni ponaraščajočem vrstnem številu.
20
vrstno število = št. p+ = e−
MASNO ŠTEVILO
• je skupno število protonov in nevtronov
• v PSE ni zapisano;
• dobimo ga tako, da relativno atomsko maso
atoma (levo zgoraj ob simbolu elementa)
zaokrožimo na celo število.
21
masno število = p+ + n°
Atome elementov označimo s simbolom:
B55 protonov =
elektronov
11
5 protonov in
6 nevtronov
++++
++
Simbol elementa bora:
Kateri atomi so prikazani na shemi?
24
NALOGA: Napisani sta vrstno in masno število ob simbolu
neznanega elementa X. Dopolnite besedilo.
V atomu tega elementa je ____ protonov
in ______ nevtronov. V njegovi elektronski ovojnici
je ______ elektronov. Vrstno število je _______,
masno število je ______ . Element ima
simbol ________ in ime ____________ .
ELEKTRONSKA OVOJNICA• LUPINA je področje elektronske ovojnice, kjer je
najverjetneje, da najdemo elektrone. V atomu je
največ sedem lupin.
26
• Zamislimo si, da lahko spremljamo gibanje
edinega vodikovega elektrona. Območje, kjer se
edini vodikov elektron nahaja s 95-odstotno
verjetnostjo, imenujemo orbitala.
Pravila polnjenja lupin :
Vsaka lupina lahko sprejme omejeno število elektronov.
1. lupina: 2 e−
2. lupina: 8 e−
3. lupina: 18 e−
4. lupina:32 e−
model argona:
Razporeditev elektronov: 2, 8, 8
28
Razporeditev elektronov po lupinah imenujemo
ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA
1. lupina: 2
2. lupina: 8
3. lupina: 4
Atom silicija: 2,8,4
29
• Na zunanji lupini je lahko največ 8 elektronov, ki jih
imenujemo ZUNANJI ali VALENČNI ELEKTRONI.
Atom katerega elementa je prikazan na shemi?
Določi elektronsko konfiguracijo: __________
• Določi elektronsko konfiguracijo:
a) d)
b) e)
c) f)
Določi elektronsko konfiguracijo:
33
• Katera shema prikazuje razporeditevelektronov v atomu kisika?
• Nariši elektronsko zgradbo kisikovega, neonovegain magnezijevega atoma ter napiši razporeditevelektronov po lupinah.
35
• Koliko lupin ima atom žvepla z elektronsko konfiguracijo S 2,8,6?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
36
• Atomi, ki imajo polne lupine so stabilni
(ŽLAHTNI PLINI)
• V primeru, da lupine niso polno zasedene z
elektroni, lahko atomi oddajajo ali sprejemajo
zunanje elektrone. Atomi se pri tem med seboj
povežejo s kemijskimi vezmi.
37
Kateri atom je stabilen?
38
Vaje
IZOTOPI
• Oglej si sheme atomov in dopolni tabelo.
Št. protonov
Št. elektronov
Št. nevtronov
Vrstno število
Masno število
NAVODILO: Oglej si tabelo in odgovori na vprašanja.
1) V številu katerih delcev se atomi razlikujejo med
seboj?
2) V katerem številu se atomi razlikujejo med seboj?
A) masnem številu
B) vrstnem številu
3) Za atome katerega elementa gre?
a) Za atome kisika
b) Za atome vodika
c) Za atome ogljika
Izotopi so atomi istega elementa, ki imajo
enako vrstno število, a se med seboj
razlikujejo v masnem številu in v številu
nevtronov.
Izotopi imajo različne fizikalne a enake
kemijske lastnosti.
Največ je izotopa 1H, ki
ga imenujemo tudi
lahki vodik.
Izotop 2H imenujemo
devterij ali težki vodik.
Tritij 3H ima nestabilno jedro,
ki počasi razpada. Izotopi z
nestabilnimi jedri so
radioaktivni.
Vodik se nahaja v naravi samo v spojinah.
Naravni vodik obstaja v obliki treh izotopov.
H1
1 + 0 =1
H H1 1
1 + 1 =2 1 + 2 =3
Razlikujejo se le v številu nevtronov:
45
Večina elementov ima več kot en izotop, tisti s
samo enim izotopom so redkejši. Med prvimi
dvajsetimi elementi so to le berilij, fluor, aluminij in
fosfor, natrij.
Naloga: določi število p+, n° in e−
izotop razširjenost
1H
2H
3H sledovi
<0,02%
99,98%
Izotopi imajo v naravi različno razširjenost:
• Relativna atomska masa
elementa je vsota produktov
med razširjenostjo in relativno
atomsko maso posameznih
izotopov.
Radioaktivni razpad• Je razpad nekaterih radioaktivnih atomov, ki
niso stabilni. Nastanejo drugačni atomi, pri
tem pa nastane radioaktivno sevanje.
Marie Curie 96 Cm - kirij47
48
JERSKA ELEKTRARNA
Ob cepitvi jeder (razpadu) radioaktivnih
elementov v jedrskem gorivu se sprošča toplota,
s katero segrevamo tekočino v reaktorju in s tem
vodo za proizvodnjo pare. Vodna para
poganja turbino, ta pa generator, ki
proizvaja električno energijo.
PERIODNI SISTEM ELEMENTOV (PSE)
Leta 1869 je Dimitrij Ivanovič Mendelejev zasnoval
PSE in do tedaj znane elemente razvrstil glede na
naraščajočo VRSTNO (ATOMSKO) ŠTEVILO.
PSE, 1871
50
Danes poznamo že 118 elementov.
94 elementov je takih, ki jih najdemo v
naravi, največkrat v obliki spojin. Drugi
elementi so bili umetno narejeni.
DANAŠNJI PERIODNI SISTEM
• Po novejšem označevanju je 18 skupin
• V uporabi pa je še vedno star sistem: 8 skupin (I. do
VIII) (brez prehodnih elementov)
SKUPINE (VIII. glavnih skupin)
• Skupine označimo z rimskimi številkami od I. do VIII.
• Elementi v isti skupini imajo enako število zunanjih
elektronov, ki je enako številki skupine.
Atom litija ima 3 protone in 3 elektrone. Ima en zunanji elektron in se nahaja v I. skupini.
Na, K ležita v isti skupini v PSE, zato imata
tudi podobne lastnosti. Pravimo, da se
lastnosti periodično ponavljajo.
53
• Iz razporeditve elektronov po lupinah skušajmo ugotoviti vrsto elementa:
54
PERIODE
• Vodoravne vrste v PSE.
• Period je sedem, označimo jih od 1 do 7.
• Perioda v kateri je element, se ujema s številomlupin.
Atomi elementa kisika imajo elektrone razporejene v dveh lupinah in se
zato nahaja v 2. periodi PSE. Ker ima šest zunanjih elektronov, leži v VI.
skupini.
Atom na sliki ima 1 zunanji elektron, ki je v četrti lupini.
Li
H
Be B C
Na Mg Al Si
N O F Ne
P S Cl Ar
K Ca
He
I II III IV VIIIV VI VII
2
1
3
4
Zato je element v ___ skupini in ___ periodi. To je element ___
K
Atom katerega elementa je upodobljen na sliki?
Preštejmo elektrone v zadnji lupini: ______.
V kateri lupini so zunanji elektroni? V _______ lupini, zato
je element v ____ periodi.
Li
H
Be B C
Na Mg Al Si
N O F Ne
P S Cl Ar
K Ca
He
I II III IV VIIIV VI VII
2
1
3
4
Ker ima atom 6 zunanjih elektronov, je element v ________ skupini
periodnega sistema. To je element: _________
S
• Velikost atoma (atomski radij) narašča poskupini navzdol, po periodi desno pa manjšajo.
58
IONI
• Atomi imajo polno zunanjo lupino, ko je v njej
8 elektronov. Ti atomi so najstabilnejši in
nereaktivni in ležijo v VIII. skupini PSE –
žlahtni plini.
Monday, May 4, 2020 60
• Atomi, ki nimajo polno zasedene zunanje
lupine, sprejemajo ali oddajajo zunanje
elektrone. Tako preidejo v stabilno stanje in
nastanejo ioni – delci z električnim
nabojem.
• Naboj iona zapisujemo desno zgoraj ob
simbolu elementa. Najprej zapišemo številko in
nato znak plus (+) ali minus (−):
Elementi I. skupine tvorijo ione z nabojem 1+
Elementi II. skupine tvorijo ione z nabojem 2+
Elementi VII. skupine tvorijo ione z nabojem 1−
Elementi VI. skupine tvorijo ione z nabojem 2−
Žlahtni plini običajno NE TVORIJO ionov.
Naboj kationa
je enak številki
skupine.
Naboj aniona
dobimo, če od
številke
skupine
odštejemo 8.
KATIONI (+)
• Atom natrija doseže stabilno razporeditev, če
odda 1 zunanji elektron. Pri tem postane
pozitivno nabiti ion – KATION.
Kemijska enačba:
Na → Na+ + 1e−
Velikost iona je drugačna od velikosti nevtralnega atoma:
• Nastanek natrijevega kationa iz natrijevega atoma:
64
• Slovenskim imenom elementa dodamo
končnico "-ov" oziroma "-ev" ter besedo "ion"
ali "kation".
Na+ − natrijev ion,
Ca2+ − kalcijev ion,
Al3+ − aluminijev ion
65
ANION (-)• Atom klora ima sedem zunanjih elektronov. Do
polne lupine in stabilnega stanja mu manjka en
elektron, ki ga sprejme. Postane negativno nabiti
delec – ANION.
Kemijska enačba:
Cl + 1e− → Cl−
• Nastanek kloridnega aniona iz klorovega atoma:
67
• Anion imenujemo z latinskim imenomelementa, ki mu dodamo končnico "-idni"ion.
Cl− − kloridni ion
O2− − oksidni ion
S2− − sulfidni ion
N3− − nitridni ion
68
• Mineralne vode vsebujejo ione:
70
DELEC ŠT. PROTONOV ŠT. NEVTRONOV ŠT. ELEKTRONOV
Na
Na+
Ca
Ca2+
F
F−
O
O2−
71
• DOPOLNI:
• Ioni se od atomov razlikujejo le po številu
elektronov!
73
• Dopolni preglednico in določi naboje ionovelementov v preglednici.
74
• Dopolni preglednico o ionih elementov 3. periode. Pomagaj si s periodnim sistemom.
• Odgovori na vprašanja.• Koliko zunanjih elektronov imajo atomi, ki tvorijo katione? • Koliko zunanjih elektronov imajo atomi, ki tvorijo anione? • Katero vrsto ionov tvorijo kovine? • Katero vrsto ionov tvorijo nekovine? • Katerega elementa iz 3. periode ni v zgornji preglednici? Kaj
misliš, zakaj?75
☼
Kateri delci so v atomskem jedru?
V atomskem jedru so protoni in nevtroni.
1.
Jedro ima pozitiven naboj, ker so v njem pozitivno nabiti
protoni. Nevtroni pa nimajo naboja.
NALOGE
2. Kakšen naboj ima jedro in zakaj?
☼
3. Atom je navzven nevtralen, torej nima naboja. Kateri del
atoma pa ima negativen naboj?
Zakaj atom nima naboja?
☼ Elektronska ovojnica, elektroni.
V atomu je enako število protonov in elektronov. Proton
in elektron imata enak, toda nasproten naboj.
4.
Število elektronov in protonov.
5. Število katerih delcev se mora ujemati v atomu katerega koli
elementa?
☼
6. Zakaj mora biti število teh dveh delcev enako?
☼ Zato ker imata elektron in proton nasproten naboj. Samo če
je število obeh vrst delcev enako, je atom lahko nevtralen.
☼
Število katerih delcev je v jedru atoma določenega elementa
lahko različno?
Število nevtronov.
☼
Ali je število protonov in nevtronov v jedru atoma lahko tudi
enako?
7.
Elektroni so veliko lažji od protonov in nevtronov. Protoni
in nevtroni pa imajo skoraj enake mase.
8. Kateri delci v atomu se zelo razlikujejo v masi?
☼
Da; jedra atomov nekaterih elementov imajo enako število
protonov in nevtronov, npr. 10B in 2H.
9. Kakšen del atoma zasede jedro?
☼ Jedro je po premeru več kot 10.000-krat manjše od atoma,
zato zasede manj kot milijardinko odstotka prostornine atoma.
V jedru nekega izotopa je 23 protonov in nevtronov, od tega
11 nevtronov. 10.
12. V elektronski ovojnici atoma je 34 elektronov. V jedru pa je
enako število protonov in nevtronov.
☼ Če je v atomu 34 elektronov, je v njem tudi 34 protonov. Ker je
v jedru enako število protonov in nevtronov, je v jedru 34
nevtronov in potemtakem skupaj 68 delcev.
Masno število je torej 68.
Če je v jedru 11 nevtronov, mora biti v njem še
23 – 11 = 12 protonov.
Zaradi elektronevtralnosti atoma je enako tudi število elektronov.
Če smo 2 odstranili in jih je ostalo 14, jih je moralo v ovojnici
biti 2 + 14 = 16. Enako mora biti tudi število protonov.
11. Če atomu odvzamemo 2 elektrona, jih ostane le še 14.
☼
☼
Koliko elektronov je v elektronski ovojnici tega atoma?
Kolikšno je masno število tega atoma?
Kolikšno je število protonov v jedru tega atoma?