Атом – мельчайшая частица вещества, состоящая из ядра и электронов. Строение электронных оболочек атомов определяется положением элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Электрон и электронная оболочка атома

Атом, который в целом является нейтральным, состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки (электронное облако), при этом, суммарные положительные и отрицательные заряды равны по абсолютной величине. При вычислении относительной атомной массы массу электронов не учитывают, так как она ничтожно мала и в 1840 раз меньше массы протона или нейтрона.

Рис. 1. Атом.

Электрон – совершенно уникальная частица, которая имеет двойственную природу: он имеет одновременно свойства волны и частицы. Они непрерывно движутся вокруг ядра.

Пространство вокруг ядра, где вероятность нахождения электрона наиболее вероятна, называют электронной орбиталью, или электронным облаком. Это пространство имеет определенную форму, которая обозначается буквами s-, p-, d-, и f-. S-электронная орбиталь имеет шаровидную форму, p-орбиталь имеет форму гантели или объемной восьмерки, формы d- и f-орбиталей значительно сложнее.

Рис. 2. Формы электронных орбиталей.

Вокруг ядра электроны расположены на электронных слоях. Каждый слой характеризуется расстоянием от ядра и энергией, поэтому электронные слои часто называют электронными энергетическими уровнями. Чем ближе уровень к ядру, тем меньше энергия электронов в нем. Один элемент отличается от другого числом протонов в ядре атома и соответственно числом электронов. Следовательно, число электронов в электронной оболочке нейтрального атома равно числу протонов, содержащимся в ядре этого атома. Каждый следующий элемент имеет в ядре на один протон больше, а в электронной оболочке – на один электрон больше.

Вновь вступающий электрон занимает орбиталь с наименьшей энергией. Однако максимальное число электронов на уровне определяется формулой:

где N – максимальное число электронов, а n – номер энергетического уровня.

На первом уровне может быть только 2 электрона, на втором – 8 электронов, на третьем – 18 электронов, а на четвертом уровне – 32 электрона. На внешнем уровне атома не может находится больше 8 электронов: как только число электронов достигает 8, начинает заполняться следующий, более далекий от ядра уровень.

Строение электронных оболочек атомов

Каждый элемент стоит в определенном периоде. Период – это горизонтальная совокупность элементов, расположенных в порядке возрастания заряда ядер их атомов, которая начинается щелочным металлом, а заканчивается инертным газом. Первые три периода в таблице – малые, а следующие, начиная с четвертого периода – большие, состоят из двух рядов. Номер периода, в котором находится элемент имеет физический смысл. Он означает, сколько электронных энергетических уровней имеется в атоме любого элемента данного периода. Так, элемент хлор Cl находится в 3 периоде, то есть его электронная оболочка имеет три электронных слоя. Хлор стоит в VII группе таблицы, причем в главной подгруппе. Главной подгруппой называется столбец внутри каждой группы, который начинается с 1 или 2 периода.

Таким образом, состояние электронных оболочек атома хлора таково: порядковый номер элемента хлора – 17, что означает, что атом имеет в ядре 17 протонов, а в электронной оболочке – 17 электронов. На 1 уровне может быть только 2 электрона, на 3 уровне – 7 электронов, так как хлор находится в главной подруппе VII группы. Тогда на 2 уровне находится:17-2-7=8 электронов.

В атоме число электронов равно заряду ядра. Заряд ядра есть порядковый номер элемента в Периодической системе. Следовательно, атомы каждого следующего химического элемента в Периодической системе имеют на один электрон больше, чем предыдущего.

При описании электронного строения атома указывают, как его электроны распределены по энергетическим уровням. Электроны сначала занимают уровни с меньшей энергией, потом с большей. Так сначала заполняется первый энергетический уровень, если есть еще электроны, то потом второй, третий и т. д. Количество энергетических уровней в атомах определяется номером периода, в котором расположен химический элемент, к которому принадлежит атом.

На первом энергетическом уровне может быть только два электрона. Поэтому в первом периоде только два химических элемента - водород и гелий. Когда на каком-то уровне расположено только максимально возможное для него количество электронов, то говорят, что этот уровень завершен. Так первый энергетический уровень завершен у всех элементов, кроме водорода.

У элементов второго периода постепенно заполняется второй энергетический уровень. На втором энергетическом уровне максимально может находиться 8 электронов. Поэтому во втором периоде восемь химических элементов.

На третьем энергетическом уровне максимально может находиться 18 электронов. Однако в третьем периоде этот уровень внешний. На любом внешнем уровне не может находиться более 8 электронов. Поэтому в третьем периоде третий энергетический уровень заполняется только до 8 включительно электронов, и, следовательно, третий период, также как и второй содержит только 8 химических элементов.

В четвертом периоде третий энергетический уровень уже не является внешним, поэтому заполняется до 18 электронов включительно. У первых двух элементов 4-го периода (K, Ca) заполняется внешний энергетический уровень. Так у калия на него идет один электрон, а у кальция 2. Далее у элементов со скандия (Sc) до цинка (Zn) заполняется третий энергетический уровень, а на внешнем остается 2 электрона. После цинка с галлия (Ga) снова заполняется четвертый энергетический уровень до 8 электронов у криптона (Kr).

Вообще максимальное количество электронов на каждом энергетическом уровне определяется по формуле 2n2, где n - номер уровня. Так, если уровень второй, то 2 * 2 2 = 8, а если 3-й, то 2 * 3 2 = 18.

Электроны с наибольшей энергией определяют химические свойства атомов, и называются валентными. В главных подгруппах валентными являются электроны внешнего уровня, а их число определяется номером группы. Именно поэтому свойства элементов одной подгруппы сходны.

От количества валентных электронов зависят свойства атомов. У металлов их мало, а у неметаллов много.

1.7. Энергия электрического заряда в электрическом поле

1.8. Потенциал и разность потенциалов электрического поля. Связь напряженности электрического поля с его потенциалом

1.8.1. Потенциал и разность потенциалов электрического поля

1.8.2. Связь напряженности электрического поля с его потенциалом

1.9. Эквипотенциальные поверхности

1.10. Основные уравнения электростатики в вакууме

1.11.2. Поле бесконечно протяженной, однородно заряженной плоскости

1.11.3. Поле двух бесконечно протяженных, равномерно заряженных плоскостей

1.11.4. Поле заряженной сферической поверхности

1.11.5. Поле объёмно заряженного шара

Лекция 2. Проводники в электрическом поле

2.1. Проводники и их классификация

2.2. Электростатическое поле в полости идеального проводника и у его поверхности. Электростатическая защита. Распределение зарядов в объеме проводника и по его поверхности

2.3. Электроемкость уединенного проводника и ее физический смысл

2.4. Конденсаторы и их емкость

2.4.1. Емкость плоского конденсатора

2.4.2. Емкость цилиндрического конденсатора

2.4.3. Емкость сферического конденсатора

2.5. Соединения конденсаторов

2.5.1. Последовательное соединение конденсаторов

2.5.2. Параллельное и смешанное соединения конденсаторов

2.6. Классификация конденсаторов

Лекция 3. Статическое электрическое поле в веществе

3.1. Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы. Диполь в однородном и неоднородном электрических полях

3.1.1. Диполь в однородном электрическом поле

3.1.2. Диполь в неоднородном внешнем электрическом поле

3.2. Свободные и связанные (поляризационные) заряды в диэлектриках. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации (поляризованность)

3.4. Условия на границе раздела двух диэлектриков

3.5. Электрострикция. Пьезоэлектрический эффект. Сегнетоэлектрики, их свойства и применение. Электрокалорический эффект

3.6. Основные уравнения электростатики диэлектриков

Лекция 4. Энергия электрического поля

4.1. Энергия взаимодействия электрических зарядов

4.2. Энергия заряженных проводников, диполя во внешнем электрическом поле, диэлектрического тела во внешнем электрическом поле, заряженного конденсатора

4.3. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля

4.4. Силы, действующие на макроскопические заряженные тела, помещенные в электрическое поле

Лекция 5. Постоянный электрический ток

5.1. Постоянный электрический ток. Основные действия и условия существования постоянного тока

5.2. Основные характеристики постоянного электрического тока: величина /сила/ тока, плотность тока. Сторонние силы

5.3. Электродвижущая сила (эдс), напряжение и разность потенциалов. Их физический смысл. Связь между эдс, напряжением и разностью потенциалов

Лекция 6. Классическая электронная теория проводимости металлов. Законы постоянного тока

6.1. Классическая электронная теория электропроводности металлов и ее опытные обоснования. Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах

6.2. Электрическое сопротивление проводников. Изменение сопротивления проводников от температуры и давления. Сверхпроводимость

6.3. Соединения сопротивлений: последовательное, параллельное, смешанное. Шунтирование электроизмерительных приборов. Добавочные сопротивления к электроизмерительным приборам

6.3.1. Последовательное соединение сопротивлений

6.3.2. Параллельное соединение сопротивлений

6.3.3. Шунтирование электроизмерительных приборов. Добавочные сопротивления к электроизмерительным приборам

6.4. Правила (законы) Кирхгофа и их применение к расчету простейших электрических цепей

6.5. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной и интегральной формах

Лекция 7. Электрический ток в вакууме, газах и жидкостях

7.1. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия

7.2. Вторичная и автоэлектронная эмиссия

7.3. Электрический ток в газе. Процессы ионизации и рекомбинации

7.3.1. Несамостоятельная и самостоятельная проводимость газов

7.3.2. Закон Пашена

7.3.3. Виды разрядов в газах

7.3.3.1. Тлеющий разряд

7.3.3.2. Искровой разряд

7.3.3.3. Коронный разряд

7.3.3.4. Дуговой разряд

7.4. Понятие о плазме. Плазменная частота. Дебаевская длина. Электропроводность плазмы

7.5. Электролиты. Электролиз. Законы электролиза

7.6. Электрохимические потенциалы

7.7. Электрический ток через электролиты. Закон Ома для электролитов

7.7.1. Применение электролиза в технике

Лекция 8. Электроны в кристаллах

8.1. Квантовая теория электропроводности металлов. Уровень Ферми. Элементы зонной теории кристаллов

8.2. Явление сверхпроводимости с точки зрения теории Ферми-Дирака

8.3. Электропроводность полупроводников. Понятие о дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники. Понятие о p-n – переходе

8.3.1. Собственная проводимость полупроводников

8.3.2. Примесные полупроводники

8.4. Электромагнитные явления на границе раздела сред

8.4.1. P-n – переход

8.4.2. Фотопроводимость полупроводников

8.4.3. Люминесценция вещества

8.4.4. Термоэлектрические явления. Закон Вольта

8.4.5. Эффект Пельтье

8.4.6. Явление Зеебека

8.4.7. Явление Томсона

Заключение

Библиографический список Основной

Дополнительный

Лекция 8. Электроны в кристаллах

Квантовая теория электропроводности металлов. Уровень Ферми. Элементы зонной теории кристаллов. Явление сверхпроводимости с точки зрения теории Ферми-Дирака. Электропроводность полупроводников. Понятие о дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники. Понятие о p-n- переходе. Собственная проводимость полупроводников. Примесные полупроводники. Электромагнитные явления на границе раздела сред. p-n- переход. Фотопроводимость полупроводников. Люминесценция вещества. Термоэлектрические явления. Явление Зеебека. Эффект Пельтье. Явление Томсона.

8.1. Квантовая теория электропроводности металлов. Уровень Ферми. Элементы зонной теории кристаллов

Классическая электронная теория проводимости металлов даёт удовлетворительное качественное согласие с экспериментом. Однако она приводит к значительному расхождению с опытом при объяснении ряда важнейших законов и явлений, таких, как:

а) закон зависимости удельного электрического сопротивления от температуры;

б) закон Дюлонга и Пти;

в) закон зависимости теплоемкости металлов и сплавов от температуры;

г) явления сверхпроводимости.

Так, например, согласно классической электронной теории проводимости металлов свободные электроны проводимости обмениваются энергией с кристаллической решеткой только при соударениях, поэтому атомная теплоемкость металла C m должна складываться из теплоемкостей кристаллической решетки C mк и теплоемкости электронного газа C mэ, т.е.

Теплоемкость кристаллической решетки

. (8.2)

Для теплоемкости электронного газа имеем

. (8.3)

Таким образом, согласно классической электронной теории проводимости металлов для атомной теплоемкости металлов и сплавов имеем

. (8.4)

Согласно же закону Дюлонга и Пти атомная теплоемкость металлов и диэлектриков, у которых нет свободных электронов проводимости, существенно не отличается и равна

. (8.5)

Закон Дюлонга и Пти подтверждается экспериментально.

Ограниченность классической теории проводимости металлов является следствием того, что она рассматривает совокупность свободных электронов как идеальный классический электронный газ, подчиняющейся некоторой функции (распределению Больцмана), характеризующей вероятность их нахождения в единице объема с определенной энергией и при данной температуре:

, (8.6)

где W – энергия электрона;

T – абсолютная температура;

k – постоянная Больцмана;

A – коэффициент, характеризующий состояние электронов в целом.

Из формулы (8.6) видно, что при T0 и W0 функция
. Это означает, что полная энергия электронов проводимости может принимать любые значения. Каждый электрон отличается от других. Он индивидуален. При этом все электроны должны находится на нулевом уровне, и в каждом состоянии с данной энергией может находиться их неограниченное количество. Это противоречит экспериментальным данным. Следовательно, функция распределения (8.6) не пригодна для описания состояния электронов в твердых телах.

Для устранения противоречий немецкий физик Зоммерфельд и советский физик-теоретик Я. И. Френкель для описания состояния электронов в металлах предложили применять принцип Паули, сформулированный ранее для электронов в атомах. В металле, как и в любой квантовой системе, на каждом энергетическом уровне могут находиться не более двух электронов, имеющих противоположные спины – механические и магнитные моменты.

Описание движения свободных электронов проводимости в квантовой теории осуществляется статистикой Ферми-Дирака, которая учитывает их квантовые свойства и корпускулярно - волновые свойства.

Согласно этой теории импульс (количество движения) и энергия электронов проводимости в металлах могут принимать только дискретный ряд значений. Иначе говоря, существуют определенные дискретные значения скорости электронов и энергетические уровни.

Эти дискретные значения образуют так называемые разрешенные зоны, они разделены друг с другом запрещенными зонами (рис. 8.1). На рисунке прямые горизонтальные линии – энергетические уровни;
– ширина запрещенной зоны; А, В, С – разрешенные зоны.

Принцип Паули в данном случае реализуется так: на каждом энергетическом уровне может быть не более 2-х электронов с противоположными спинами.

Заполнение энергетических уровней электронами носит не случайный характер, а подчиняется распределению Ферми-Дирака. Распределение определяется плотностью вероятности заселения уровней
:

(8.7),

где
– функция Ферми-Дирака;

W F – уровень Ферми.

Уровень Ферми – это наиболее высокий заселенный уровень при Т=0.

Графически функцию Ферми-Дирака можно представить так, как показано на рис. 8.2.

Значение уровня Ферми зависит от типа кристаллической решетки и химического состава. Если
, то уровни, соответствующие данной энергии, заселены. Если
, то уровни свободны. Если
, то такие уровни могут быть как свободными, так и заселенными.

При
функция Ферми-Дирака становится разрывной функцией, а кривая
– ступенькой. Чем больше, тем более пологий спад кривой
. Однако при реальных температурах область размытости функции Ферми-Дирака составляет несколько kТ.

При температуре
, если
, то
, что означает - все уровни с такими энергиями заняты. Если
, то
, т.е. все более высокие уровни не заселены (рис.8.3).

Уровень Ферми значительно превосходит энергию теплового движения, т.е. W F >>kT. Большое значение энергии электронного газа в металлах обусловлено принципом Паули, т.е. имеет нетепловое происхождение. Ее нельзя отнять за счет понижения температуры.

При
функция Ферми-Дирака становится непрерывной. Если
на несколько kТ, единицей в знаменателе можно пренебречь и тогда

Таким образом, распределение Ферми-Дирака переходит в распределение Больцмана.

В металлах при T0 K функция f(W) в первом приближении практически не изменяет своего значения.

Степень заполнения электронами энергетических уровней в зоне определяется заполнением соответствующего атомного уровня. Например, если какой-то уровень атома полностью заполнен электронами в соответствии с принципом Паули, то образующаяся из него зона также полностью заполнена. В этом случае можно говорить о валентной зоне, которая полностью заполнена электронами и образована из энергетических уровней внутренних электронов свободных атомов, и о зоне проводимости (свободной зоне), которая либо частично заполнена электронами, либо свободна и образована из энергетических уровней внешних коллективизированных электронов изолированных атомов (рис. 8.4).

Взависимости от степени заполнения зон электронами и ширины запрещенной зоны возможны следующие случаи. На рисунке 8.5 самая верхняя зона, содержащая электроны, заполнена лишь частично, т.е. в ней имеются вакантные уровни. В данном случае электрон, получив сколь угодно малую энергию (например, за счет теплового воздействия или воздействия электрического поля), сможет перейти на более высокий энергетический уровень той же зоны, т.е. стать свободным и участвовать в проводимости. Внутризонный переход вполне возможен в том случае, когда энергия теплового движения гораздо больше разности энергий между соседними уровнями зоны. Таким образом, если в твердом теле имеется частично заполненная электронами зона, то это тело всегда будет проводником электрического тока. Это характерно для металлов и их сплавов.

Проводником электрического тока твердое тело может быть и в том случае, когда валентная зона перекрывается свободной зоной. Появляется не полностью заполненная зона (рис. 8.6), которую иногда называютгибридной. Гибридная зона заполняется валентными электронами лишь частично. Перекрытие зон наблюдается в щелочно-земельных элементах.

С точки зрения теории Ферми-Дирака, заполнение электронами зон происходит следующим образом. Если энергия электронов W>W F , то тогда при T=0 функция распределения f(W)=0, а это означает, что электронов на уровнях, расположенных за уровнем Ферми, нет.

Если энергия электронов W

При T0 электронам передаётся тепловая энергия kT, а следовательно, электроны с низших уровней могут перейти на уровень выше уровня Ферми. Происходит тепловое возбуждение электронов проводимости.

Все уровни валентной зоны заполнены. Однако все электроны не способны получить дополнительную энергию для энергетического скачка. Только небольшая часть электронов, заселяющих область "размытости" функции Ферми-Дирака порядка нескольких kТ, может оставить свои уровни и перейти на более высокие (рис. 8.7). Следовательно, только небольшая часть свободных электронов, находящаяся в зоне проводимости, участвует в создании тока и может вносить вклад в теплоемкость металла. Вклад электронного газа в теплоемкость незначителен, что согласуется с законом Дюлонга и Пти.

Повышение энергии электронов проводимости может произойти не только за счет теплового воздействия, но и за счет действия электрического поля (разности потенциалов), в результате чего они приобретут упорядоченное движение.

Если ширина запрещенной зоны кристалла порядка нескольких электрон-вольт, то тепловое движение не может перевести электроны из валентной зоны в зону проводимости и кристалл является диэлектриком, оставаясь им при всех реальных температурах.

Если ширина запрещенной зоны кристалла порядка 1 эВ, т.е. достаточно узкая, то переход электронов из валентной зоны в зону проводимости возможен. Он может быть осуществлен либо за счет теплового возбуждения, либо за счет возникновения электрического поля. В этом случае твердое тело является полупроводником.

Различие между металлами и диэлектриками, с точки зрения зонной теории, состоит в том, что при 0 К в зоне проводимости металлов имеются электроны, а в зоне проводимости диэлектриков их нет. Различие между диэлектриками и полупроводниками определяется шириной запрещенных зон: для диэлектриков она довольно широкая (для NaCl, например, W = 6 эВ), для полупроводников - достаточно узкая (для германия W = 0,72 эВ). При температурах, близких к 0 К, полупроводники ведут себя как диэлектрики, так как перехода электронов в зону проводимости не происходит. С повышением температуры у полупроводников растет число электронов, которые за счет теплового возбуждения переходят в зону проводимости, т.е. электрическая проводимость полупроводников в этом случае увеличивается.

В квантовой теории электроны проводимости рассматриваются как частицы, обладающие волновыми свойствами, а их движение в металлах – как процесс распространения электронных волн, длина которых определяется соотношением де Бройля:

, (8.9)

где h – постоянная Планка;

p – импульс электрона.

В совершенном кристалле, в узлах кристаллической решетки которого находятся неподвижные частицы (ионы), электроны проводимости (электронные волны) не испытывают взаимодействий (рассеяния), и такой кристалл, а следовательно, и металл, не оказывает сопротивления прохождению электрического тока. Проводимость такого кристалла стремится к бесконечности, а электрическое сопротивление – к нулю.

В реальных кристаллах (металлах и сплавах) имеются различные центры рассеяния электронов неоднородности (искажения), по размеру превосходящие длину электронных волн. Такими центрами являются флуктуации плотности искажения решетки, возникающие вследствие теплового движения (теплового колебания) ее узлов; различные дефекты структуры, атомы внедрения и замещения, примесные атомы и другие.

При беспорядочном движении электронов, среди узлов кристаллической решетки, имеются такие, которые в данный момент движутся навстречу друг другу. Расстояние между ними в этот момент времени оказывается меньше их расстояния в неподвижной решетке. Это приводит к увеличению плотности вещества в микрообъеме, охватывающем эти атомы (выше средней плотности вещества). В соседних областях возникают микрообъемы, в которых плотность вещества меньше её среднего значения. Эти отступления плотности вещества от среднего значения и представляют флуктуации плотности. В результате, в любой момент времени, металл (твердое тело) является микроскопически неоднородным. Эта неоднородность тем значительнее, чем меньше микрообъёмы (чем меньше атомов узлов охватывают микрообъёмы).

Как правило, размер таких микрообъёмов больше длины электронных волн, вследствие чего они являются эффективными центрами рассеяния этих волн. Поток свободных электронов в металле испытывает на них такое же рассеяние, какое испытывают световые волны на взвешенных частицах мутной среды. Это и является причиной электрического сопротивления абсолютно чистых металлов.

Рассеивающая способность металлов, обусловленная флуктуациями плотности, характеризуется коэффициентом рассеяния  T .

Для свободных электронов коэффициент рассеяния

, (8.10)

где <> – средняя длина свободного пробега электрона.

Значение коэффициента рассеяния через характеристики теплового движения узлов кристаллической решетки и её упругие константы оказывается равным:

, (8.11)

где n – число атомов (узлов) в единице объёма (в 1 м 3);

E – модуль упругости;

d – параметр решетки;

T – абсолютная температура;

k – постоянная Больцмана.

Следовательно,

. (8.12)

С учетом уравнения (8.12) удельная электропроводность металла

. (8.13)

Из выражения (8.13) видно, что удельная электропроводность металлов обратно пропорциональна абсолютной температуре. Следовательно, удельное сопротивление металлов должно быть прямо пропорциональным абсолютной температуре, что хорошо согласуется с экспериментом. Выражение (8.17) было получено Зоммерфельдом на основании квантовой теории Ферми-Дирака.

Отличие выражения (8.13) от формулы
состоит в том, что<  m > в формуле Зоммерфельда – средняя длина свободного пробега электрона, обладающего энергией Ферми; – скорость такого электрона. В формуле классической электронной проводимости металлов <> – средняя длина свободного пробега, не зависящая от температуры, численно равная параметру решетки; – средняя скорость теплового движения электрона проводимости. При этом не зависит от температуры, а – зависит.

Тепловые колебания узлов кристаллической решетки являются не единственными источниками искажения, приводящими к рассеянию электронных волн. Такими же источниками являются структурные всевозможные искажения (дефекты): примеси, деформация и т.д. Поэтому коэффициент рассеяния складывается из двух частей:

, (8.14)

где  T – тепловой коэффициент рассеяния;

 ст =  пр +  д – коэффициент рассеяния за счет структурных искажений;

 пр – коэффициент рассеяния за счет примесей;

 д – коэффициент рассеяния за счет деформации.

Для слишком низких температур  T  T (при низких температурах  T  T 5), в отсутствии деформации  ст пропорционален концентрации примесей и не зависит от температуры, следовательно,

. (8.15)

Тогда удельное электросопротивление можно определить так:

При T0,  T 0 и  ст к так называемому остаточному сопротивлению, которое не исчезает при температуре, равной абсолютному нулю. Так как число электронов проводимости в металле не зависит от температуры, то вольтамперная характеристика металлического проводника имеет вид прямой линии.

Самостоятельная работа по химии Строение электронных оболочек атомов для учащихся 8 класса с ответами. Самостоятельная работа состоит из 4 вариантов в каждом по 3 задания.

1 вариант

1.

	Элемент	Электронная формула

2. Напишите электронные формулы элементов кисло­рода и натрия. Укажите для каждого элемента:

3.

а) максимальное число электронов на внешнем энергети­ческом уровне атомов любого элемента равно номеру группы,
б) максимальное число электронов во втором энергетиче­ском уровне равно восьми,
в) общее число электронов в атомах любого элемента равно порядковому номеру элемента.

2 вариант

1. Заполните таблицу. Определите элемент и его электронную формулу.

Распределение электронов по энергетическим уровням	Элемент	Электронная формула

Атомы каких элементов будут обладать сходными свойствами? Почему?

2. Напишите электронные формулы элементов углеро­да и аргона. Укажите для каждого элемента:

а) общее число энергетических уровней в атоме,
б) число заполненных энергетических уровней в атоме,
в) число электронов на внешнем энергетическом уровне.

3. Выберите правильные утверждения:

а) число энергетических уровней в атомах элементов рав­но номеру периода,
б) общее число электронов в атоме химического элемента равно номеру группы,
в) число электронов на внешнем уровне атомов элемен­тов одной группы главной подгруппы одинаково.

3 вариант

1. Заполните таблицу. Определите элемент и его электронную формулу.

Распределение электронов по энергетическим уровням	Элемент	Электронная формула

Атомы каких элементов будут обладать сходными свойствами? Почему?

2. Напишите электронные формулы элементов хлора и бора. Укажите для каждого элемента:

а) общее число энергетических уровней в атоме,
б) число заполненных энергетических уровней в атоме,
в) число электронов на внешнем энергетическом уровне.

3. Выберите правильные утверждения:

а) атомы элементов одного периода содержат одинаковое число энергетических уровней,
б) максимальное число электронов на s -орбитале равно двум,
в) сходными свойствами обладают атомы химических элементов с одинаковым числом энергетических уровней.

4 вариант

1. Заполните таблицу. Определите элемент и его электронную формулу.

Распределение электронов по энергетическим уровням	Элемент	Электронная формула

Атомы каких элементов будут обладать сходными свойствами? Почему?

2. Напишите электронные формулы элементов алюми­ния и неона. Укажите для каждого элемента:

а) общее число энергетических уровней в атоме,
б) число заполненных энергетических уровней в атоме,
в) число электронов на внешнем энергетическом уровне.

3. Выберите правильные утверждения:
а) во всех энергетических уровнях может содержаться до восьми электронов,
б) изотопы одного химического элемента имеют одинако­вые электронные формулы,
в) максимальное число электронов на р -орбитале равно шести.

Ответы самостоятельную работу по химии Строение электронных оболочек атомов
1 вариант
1.
1) В — 1s 2 2s 2 2p 1
2) H — 1s 1
3) Al — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Сходными свойствами обладают В и Al, так как на внешнем энергетическом уровне у атомов этих эле­ментов по три электрона.
2.
О — 1s 2 2s 2 2p 4
а) 2,
б) 1,
в) 6;
Na — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ,
а) 3,
б) 2,
в) 1.
3. б, в.
2 вариант
1.
1) F — 1s 2 2s 2 2p 5
2) Na — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
3) Li — 1s 2 2s 1
Сходными свойствами обладают Nа и Li, так как на внешнем энергетическом уровне у этих эле­ментов по одному электрону.
2. С — 1s 2 2s 2 2p 2
а) 2,
б) 1,
в) 4;
Ar — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
а) 3,
б) 2,
в) 8.
3. а, в.
3 вариант
1.
1) Р — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
2) N — 1s 2 2s 2 2p 3
3) Не — 1s 2
Сходными свойствами обладают Р и N, так как на внешнем энергетическом уровне у этих элементов по пять электронов.
2. Cl — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
а) 3,
б) 2,
в) 7;
В — 1s 2 2s 2 2p 1
а) 2,
б) 1,
в) 3.
3. а, б.
4 вариант
1.
1) Mg — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
2) С — 1s 2 2s 2 2p 2
3) Ве — 1s 2 2s 2
Сходными свойствами обладают Ве и Mg, так как на внешнем энергетическом уровне у этих элементов по два электрона.
2.
Al — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
а) 3,
б) 2,
в) 3;
Ne — 1s 2 2s 2 2p 6 ,
а) 2,
б) 2,
в) 8.
3. б, в.