Химия · тема 1 из 15 · ОГЭ № 1–3 · ЕГЭ № 1–3

Строение атома и Периодический закон

Протоны, нейтроны, электронные конфигурации и закономерности таблицы Менделеева — фундамент для первых заданий обоих экзаменов.

20 мин чтенияОГЭЕГЭ22 задания

Коротко

главное за 30 секунд
  1. Z = число протонов = число электронов в нейтральном атоме
  2. Число нейтронов N = A − Z
  3. Номер периода = число электронных слоёв; для A-групп номер группы = число внешних электронов
  4. В периоде слева направо радиус уменьшается, электроотрицательность и неметаллические свойства растут
  5. В группе сверху вниз радиус и металлические свойства растут
  6. Порядок заполнения: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p; исключения — Cr и Cu

Из чего состоит атом

Атом — это крошечное положительно заряженное ядро и электроны вокруг него. Ядро состоит из протонов и нейтронов (вместе — нуклоны). Почти вся масса атома сосредоточена в ядре.

ЧастицаЗарядМасса (а. е. м.)Где находится
протон p+11ядро
нейтрон n01ядро
электрон e−1≈ 1/1840электронная оболочка
Главные соотношения. Порядковый номер Z = заряд ядра = число протонов = число электронов в атоме. Массовое число A = число протонов + число нейтронов, поэтому N = A − Z.

Изотопы — атомы одного элемента (одинаковое Z) с разным числом нейтронов. Химические свойства изотопов практически одинаковы, различаются массы.

Пример. Хлор существует в виде изотопов 35Cl и 37Cl. У обоих 17 протонов и 17 электронов, а нейтронов 35 − 17 = 18 и 37 − 17 = 20. Средняя относительная атомная масса хлора ≈ 35,5 — поэтому в расчётах используют Ar(Cl) = 35,5.

Ионы получаются, когда атом отдаёт или принимает электроны; число протонов при этом не меняется. У Na+ 11 протонов и 10 электронов, у S2− — 16 протонов и 18 электронов.

Проверь себя. Сколько нейтронов в ядре атома 56Fe (Z = 26)?

Ответ: 30

+111s² 2s² 2p⁶ 3s¹уровней = номер периода (3)валентных e⁻ = номер группы (I)p⁺ = e⁻ = Z = 11n⁰ = A − Z = 23 − 11 = 12
Рис. 1. Атом натрия Na: заряд ядра +11, электроны по уровням 2, 8, 1 — один валентный электрон

Электронная конфигурация

Электроны располагаются по энергетическим уровням (слоям) 1, 2, 3, … Каждый уровень делится на подуровни s, p, d, f. Максимальное число электронов на уровне — 2n2 (2, 8, 18, 32).

ПодуровеньОрбиталейМаксимум электронов
s12
p36
d510
f714
Порядок заполнения: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d … Сначала заполняется 4s, затем 3d. На одной орбитали — не больше двух электронов с противоположными спинами; орбитали одного подуровня сначала заполняются по одному (правило Хунда).

Пример. Сера, Z = 16: 1s22s22p63s23p4. По слоям: 2, 8, 6. На 3p-подуровне 4 электрона на трёх орбиталях: одна пара и два неспаренных электрона.

Ион Cl− (17 + 1 = 18 электронов) имеет конфигурацию аргона: 1s22s22p63s23p6. Ион Na+ (10 электронов) — конфигурацию неона.

Ловушки ЕГЭ.
1) У хрома и меди происходит «провал» электрона: Cr — [Ar]3d54s1, Cu — [Ar]3d104s1. Наполовину или полностью заполненный d-подуровень выгоднее.
2) При образовании катионов d-элементов электроны уходят сначала с 4s, а не с 3d: Fe [Ar]3d64s2 → Fe2+ [Ar]3d6 → Fe3+ [Ar]3d5.
Проверь себя. Сколько неспаренных электронов у атома фосфора в основном состоянии?

Ответ: 3

Периодическая система: как её читать

Таблица Менделеева — это «шпаргалка», которую разрешено использовать на экзамене. Научитесь вытаскивать из неё максимум информации.

  • Номер периода = число заполняемых электронных слоёв.
  • Номер группы для элементов главных (A) подгрупп = число электронов на внешнем слое = высшая степень окисления (есть исключения: F, O, благородные газы).
  • s- и p-элементы стоят в главных подгруппах, d-элементы (переходные металлы) — в побочных.

Поищите в лаборатории элементы третьего периода и посмотрите, как меняется число внешних электронов.

Интерактив «Таблица Менделеева» — открыть в тренажёре →

Группа (A)IIIIIIIVVVIVII
Высший оксидR2OROR2O3RO2R2O5RO3R2O7
Летучее водородное соединение———RH4RH3H2RHR
Знаете номер группы — знаете формулу высшего оксида. Фосфор в V группе → P2O5, сера в VI → SO3, хлор в VII → Cl2O7.

Закономерности изменения свойств

Всё объясняется двумя причинами: зарядом ядра и числом электронных слоёв. В периоде слоёв одинаково, а заряд растёт — электроны притягиваются сильнее, атом «сжимается». В группе добавляются новые слои — атом растёт, внешние электроны удерживаются слабее.

СвойствоВ периоде →В группе ↓
Радиус атомауменьшаетсяувеличивается
Электроотрицательностьрастётуменьшается
Металлические (восстановительные) свойстваослабеваютусиливаются
Неметаллические (окислительные) свойстваусиливаютсяослабевают
Кислотные свойства высших оксидов и гидроксидовусиливаютсяослабевают
Число внешних электронов (A-группы)растёт от 1 до 8не меняется
Самый электроотрицательный элемент — фтор. Самые сильные металлические свойства — в левом нижнем углу таблицы (Cs, Fr), неметаллические — в правом верхнем (F, O, Cl, N).

Пример. Расположите Na, Mg, Al, K в порядке уменьшения радиуса. K — 4 слоя, он самый большой. Na, Mg, Al — третий период, радиус уменьшается слева направо. Ответ: K, Na, Mg, Al.

Для водородных соединений неметаллов кислотность растёт вниз по группе: HF — слабая кислота, а HI — самая сильная из галогеноводородных. Здесь решает не электроотрицательность, а прочность связи H–Г, которая вниз по группе падает.
электроотрицательность, неметаллические свойства ↑радиус ↑металлические свойства и радиус ↑F — самыйэлектроотрицательныйFr, Cs — самыеактивные металлы
Рис. 2. Как меняются свойства в Периодической системе

Как это проверяют на экзамене

В ЕГЭ задания 1–3 объединены общим рядом из пяти элементов. Задание 1 — про электронную конфигурацию (число неспаренных электронов, одинаковое число внешних электронов, конфигурация иона). Задание 2 — выстроить три элемента по возрастанию или убыванию какого-то свойства. Задание 3 — степени окисления и валентность.

В ОГЭ задание 2 обычно просит определить элемент по распределению электронов (например, 2, 8, 5 — фосфор), а задание 3 — расставить элементы по изменению свойства.

Алгоритм для задания «расположите в порядке…»: 1) найдите элементы в таблице; 2) если они в одном периоде — идите слева направо; если в одной группе — сверху вниз; 3) сверьтесь с таблицей закономерностей; 4) проверьте, не просят ли «уменьшения» вместо «увеличения».
Проверь себя. Формула высшего оксида элемента с распределением электронов 2, 8, 7 (латиницей, цифры обычными символами)?

Ответ: Cl2O7

Практика

Закрепите тему: 22 задания для ОГЭ и ЕГЭ

От простых к сложным: базовый уровень — 9, повышенный — 9, высокий — 4. Мгновенная проверка, подсказки, подробные решения и тренажёр ошибок.

Решать задания по теме Флеш-карточки