Строение атома и периодический закон

Что такое строение атома

Атом — наименьшая электронейтральная частица вещества, состоящая из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов. Ядро образовано протонами и нейтронами, которые вместе называют нуклонами. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента и определяет его химическую природу, поэтому именно заряд ядра, а не масса, лежит в основе современной периодической системы.

Атом в целом нейтрален: число положительных протонов в ядре равно числу отрицательных электронов в оболочке. Если атом теряет или присоединяет электроны, он превращается в заряженную частицу — ион.

Состав ядра

Заряд ядра Z равен числу протонов и совпадает с порядковым номером элемента. Массовое число A равно сумме протонов и нейтронов. Число нейтронов находят по разности N = A − Z. Атомы одного элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов называют изотопами. Именно из-за смеси изотопов относительная атомная масса в таблице чаще всего дробная.

Электронные оболочки

Электроны располагаются по энергетическим уровням и подуровням. Максимальное число электронов на уровне равно 2n², где n — номер уровня: на первом уровне до двух электронов, на втором до восьми, на третьем до восемнадцати. Подуровни обозначают буквами s, p, d, f. Заполнение идёт от подуровней с меньшей энергией к большим согласно принципу наименьшей энергии, принципу Паули и правилу Хунда.

Запишем электронную конфигурацию серы, порядковый номер которой 16:

S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

На внешнем уровне серы шесть электронов, поэтому в соединениях она проявляет валентность и степени окисления, связанные с этим строением.

Периодический закон

Периодический закон Д. И. Менделеева в современной формулировке гласит: свойства элементов и образованных ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда атомных ядер. Номер периода равен числу заполняемых энергетических уровней, а номер группы у элементов главных подгрупп — числу валентных электронов на внешнем уровне.

В пределах периода слева направо растёт заряд ядра, уменьшается радиус атома, усиливаются неметаллические и окислительные свойства, ослабевают металлические. В пределах группы сверху вниз радиус атома растёт, усиливаются металлические и восстановительные свойства. Зная положение элемента, можно предсказать его валентность, характер оксида и гидроксида.

Частая ошибка: путать массовое число и относительную атомную массу. Массовое число — целое и относится к одному атому (сумма нуклонов), а атомная масса в таблице усреднена по всем изотопам элемента.

Кратко о главном

• Атом состоит из ядра (протоны и нейтроны) и электронов.
• Заряд ядра равен порядковому номеру элемента и определяет его свойства.
• Электроны заполняют уровни и подуровни по принципу наименьшей энергии.
• Свойства элементов периодически зависят от заряда ядра.
• По положению элемента в таблице можно предсказать его характеристики.