Нуклід — це різновид атомів із певним числом протонів і нейтронів у ядрі.

Нукліди позначають символом хімічного елемента із зазначенням протонного та масового чисел:

Хімічний елемент — це нукліди з однаковим зарядом ядра.

Протонів в атомах міститься таке число, що дорівнює порядковому номеру хімічного елемента в Періодичній системі. Отже, і заряд ядра атома також дорівнює порядковому номеру:

Порядковий номер елемента = число протонів у ядрі

Ізотопи — це різні нукліди одного хімічного елемента.

Ізотопами є нукліди, що мають однаковий заряд (протонне число) і різне нейтронне число:

Рух електрона в атомі. Орбіталі

Для електрона можна визначити тільки ймовірність його перебування в певній точці простору навколо ядра. Ту частину електронної хмари, у якій електрон перебуває найбільше часу, називають атомною орбіталлю.

Орбіталь — це частина простору, де ймовірність перебування електрона вища за 90 %.

Атомні орбіталі всіх електронів у атомі разом утворюють спільну електронну хмару атома — електронну оболонку атома.

Серед орбіталей, що заповнюються електронами в атомі, виділяють чотири типи: s, р, d і f (мал. 1.2).

Мал. 1.2. Атомні орбіталі: а — s-орбіталь; б — р-орбіталь; в і г — різні види d-орбіталей; д і е — різні види f-орбіталей

Структура електронної оболонки атомів

В електронних оболонках атомні орбіталі утворюють чіткі структури, що різняться числом і типом орбіталей.

Орбіталі з приблизно однаковою енергією утворюють енергетичні рівні (електронні шари), їх позначають числом n (n = 1, 2, 3, ...).

Кожний рівень із номером n містить n2 орбіталей

Кожна орбіталь може містити максимально два електрони, тому максимальна місткість енергетичного рівня 2n2.

Кожний рівень із номером n може містити максимум 2n2 електронів

Кожний енергетичний рівень складається з енергетичних підрівнів. Енергетичні підрівні об'єднують орбіталі одного типу (s, р, d і f), тому їх позначають так само, як і орбіталі.

Число енергетичних підрівнів на енергетичному рівні дорівнює номеру цього рівня

Графічно орбіталь позначають квадратом. Отже, будова електронної оболонки атома на прикладі перших чотирьох енергетичних рівнів виглядатиме так:

Ключова ідея

Склад атома безпосередньо або опосередковано зашифровано в Періодичній системі хімічних елементів.

Контрольні запитання

1. Як визначити: а) число протонів, нейтронів та електронів у атомі; б) максимальну місткість енергетичного рівня; в) число енергетичних рівнів, що заповнюються електронами в атомах певного елемента?

2. Схарактеризуйте структуру електронної оболонки атомів: склад енергетичних рівнів, склад і типи енергетичних підрівнів.

Завдання для засвоєння матеріалу

3. Складіть позначення нуклідів, якщо їхні ядра містять: а) р = 4, n = 4; б) р = 8, n = 9; в) р = 18, n = 20; г) р = 25, n = 30; д) р = 29, n = 34; е) р = 31, n = 41; є) р = 82, n = 123.

4. Визначте протонне та нейтронне числа нуклідів: 17O, 14C, 30Р, 37Cl, 60Ni, 124Sn, 127I, 137Cs, 294Og.

5. Визначте: а) нуклід Флуору з таким самим нейтронним числом, що в 17N; б) нуклід калію з таким самим нейтронним числом, що в 20Ca; в) нуклід із нейтронним числом 35 і з таким самим протонним числом, що в 68Zn?

Завдання з розвитку критичного мислення

7. Ґрунтуючись на значенні відносної атомної маси хімічних елементів, спрогнозуйте, у вигляді яких нуклідів існують у природі: а) Літій; б) Бор; в) Карбон; г) Натрій; д) Фосфор; е) Купрум.

8. Як ви розумієте твердження, що «електрон одночасно виявляє властивості і частинки, і хвилі»? Як ця властивість електрона позначається на особливостях будови атома?

9. Чому терміни «енергетичний рівень» та «електронний шар» є синонімами?

Міні-проекти

10. Використовуючи додаткові джерела інформації, проаналізуйте експеримент Резерфорда з визначення будови атома. Які результати цього досліду дозволили йому зробити висновки про планетарну будову атома?

11. Використовуючи додаткові джерела інформації, схарактеризуйте значення постулатів Бора для формування сучасної моделі будови атома.

12. Зверніться до додаткових джерел інформації та поясніть, чому атомні орбіталі мають саме таку форму. Чим, на вашу думку, це зумовлене?