П строение

Кости, их соединения

П строение

Мы открываем новую главу анатомии, посвященную опорно-двигательному аппарату. Именно он обеспечивает опору для организма, поддерживает части тела в необходимом положении, служит защитой внутренним органам и обеспечивает локомоторную функцию – движение.

Кости – основа опорно-двигательного аппарата, который мы начинаем изучать. Наука о костях – остеология (от лат. os – кость.)

Помимо того, что вы узнали о строении костей в разделе “соединительные ткани”, существует еще ряд важнейших моментов, на которые я обращу внимание в данной статье.

Скелет и суставы – пассивная часть опорно-двигательного аппарата, мышцы – активная часть. Сокращаясь, мышцы меняют положения костей – возникают различные движения.

Строение кости

Кость состоит из органических и неорганических веществ. Органические вещества представлены оссеином (от лат. os – кость), неорганические вещества – фосфатом кальция. Эластичность костей обусловлена оссеином, а твердость – солями кальция. В норме это соотношение представляет баланс.

У детей кости более эластичны и упруги, чем у взрослых: в них преобладают органические вещества. Кости пожилых людей содержат больше солей кальция, поэтому хрупкие и подвержены переломам.

Компактное вещество кости формируют костные пластины, плотно прилегающие друг к другу и образующие остеоны (структурные единицы компактного вещества костной ткани). Компактное вещество придает кости прочность.

Губчатое вещество также содержит костные пластинки, однако они не образуют остеоны, в связи с чем губчатое вещество менее прочное, чем компактное вещество. В губчатом веществе между костными перекладинами (костными балками) расположен красный костный мозг.

В красном костном мозге проходят начальные стадии развития форменные элементы крови: здесь появляются эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.

Желтый костный мозг (жировая ткань) выполняет питательную функцию: здесь накапливаются питательные вещества – жиры. В случае кровопотери желтый костный мозг способен выполнять резервную функцию и превращаться в красный костный мозг.

Локализуется желтый костный мозг в костномозговых полостях трубчатых костей (в диафизах).

Итак, подведем итоги. Губчатое вещество – место расположения красного костного мозга – центрального органа кроветворения. В полостях трубчатых костей располагается желтый костный мозг, выполняющий питательную функцию и способный выполнять кроветворную функцию при больших кровопотерях.

Структурная единица компактного вещества кости – остеон, или Гаверсова система. В канале остеона (Гаверсовом канале) проходят кровеносные сосуды, нервы. Располагаются остеоны по направлению действия силы, что определяет механическую прочность кости.

Основные клетки костной ткани, изученные нами в разделе “соединительные ткани”: остеобласты, остеоциты и остеокласты. Остеоциты имеют отростчатую форму и располагаются вокруг Гаверсова канала.

Классификация костей

Кости подразделяются на:

  • Трубчатые
  • Кости цилиндрической формы, чаще всего их длина больше ширины. В полости трубчатых костей находится желтый костный мозг. К длинным трубчатым относятся бедренная, малоберцовая и большеберцовая кости, плечевая, лучевая и локтевая кости. К коротким – плюсневые и пястные кости, фаланги пальцев. Трубчатые кости выполняют функции подобно рычагам при движении.

  • Губчатые
  • Губчатые кости покрыты снаружи слоем компактного вещества, состоят из губчатого вещества, в котором находится красный костный мозг. Губчатые кости: грудина (плоская губчатая кость), ребра, кости запястья и предплюсны. Ключица – губчатая кость по строению, однако по форме – трубчатая кость.

  • Смешанные
  • Для этих костей характерна сложная форма, в ходе развития они обычно образуются из нескольких частей. К ним относят позвонки (позвонок – смешанная губчатая кость), крестец, подъязычную кость.

  • Плоские (широкие)
  • Сходны по строению с губчатыми костями. Плоскими костями являются: теменная, лобная, височная и затылочная (кости черепа), лопатка, грудина, тазовая кость.

Строение трубчатой кости

На примере трубчатой кости мы с вами разберем части, на которые подразделяется кость. Поверхность кости покрыта надкостницей – соединительнотканной оболочкой, в толще которой лежат кровеносные сосуды и нервы, дающие ветви внутрь.

Запомните, что рост кости в толщину происходит именно благодаря надкостнице: ее внутренний слой клеток делится, при этом толщина кости увеличивается.

Таким образом, надкостница выполняет ряд важных функций:

  • Защитную – наружный слой плотный, защищает кость от повреждения
  • Питательную (трофическую) – в толще надкостницы к кости проходят сосуды
  • Нерворегуляторную – в толще надкостницы проходят нервы
  • Костеобразовательную – рост кости в толщину

Помимо надкостницы, трубчатая кость состоит из центрального отдела – диафиза, концевого отдела – эпифиза, и располагающегося между ними метафиза. В диафизах преобладает компактное вещество кости, в эпифизах – губчатое. Эти термины легко объяснить и запомнить с помощью рисунка, так что сделайте схему, и вы быстро их выучите.

Обратите свое особое внимание на метафиз, прилегающий к эпифизарной пластинке. Именно за счет этой пластинки, располагающейся между метафизом и эпифизом, происходит рост кости в длину. Эпифизарная пластинка хорошо кровоснабжается.

Соединения костей

Кости могут быть соединены друг с другом неподвижно: кости таза, черепа. К полуподвижным можно отнести: соединения позвонков, костей предплюсны, запястья, ребер.

Сустав – подвижное соединение двух костей. Наука о суставах – артрология (греч. aithron – сустав, logos – учение.)

В месте образования сустава кости отделены друг от друга суставной щелью. Поверхности костей в суставе (называемые – суставные) покрыты гиалиновым хрящом, который снижает трение между костями, выполняет амортизирующую функцию.

Суставную полость окружает суставная сумка (капсула), изнутри покрытая синовиальной оболочкой. Внутри суставная сумка заполнена синовиальной жидкостью, которая смазывает суставные поверхности костей и уменьшает их трение друг о друга. Снаружи сустав фиксируют связки.

В норме кости могут смещаться относительно друг друга в суставе, однако при травме, слишком резком и сильном движении это смещение может быть слишком сильным: в результате нарушается соприкосновение суставных поверхностей. В таком случае говорят о возникновении вывиха.

Вывих – смещение суставных концов костей, которое сопровождается повреждением связочно-капсульного аппарата сустава.

Переломы костей

Перелом кости – частичное или полное нарушение целостности кости, возникающее в результате нагрузки превышающей прочность травмированного участка.

Переломы подразделяются на:

  • Открытые – над переломом локализуется рана, проникающая или непроникающая до костных отломков
  • Закрытые – перелом без повреждения кожных покровов над ним

Техника оказания медицинской помощи при переломах:

  • Вызвать скорую медицинскую помощь
  • При наличии кровотечения – его немедленно нужно остановить, наложив жгут
  • В случае повреждения кожных покровов – наложить асептическую повязку, используя бинт или чистую ткань
  • Дать пострадавшему обезболивающее, убедившись в отсутствии у него аллергии
  • Иммобилизовать (обездвижить) поврежденную конечность специальными шинами, зафиксировать суставы выше и ниже места перелома. Для иммобилизации можно использовать подручные средства (палки, доски, прутья и т.п.)

Источник: https://studarium.ru/article/81

Строение полимеров: состав, основные свойства, особенности

П строение

Многих интересует вопрос, какое строение у полимеров. Ответ на него будет дан в этой статье. Свойства полимера (далее – П) в целом делятся на несколько классов в зависимости от масштаба, в котором определяется свойство, а также от его физической основы.

Самым основным качеством этих веществ является идентичность составляющих его мономеров (М). Второй набор свойств, известный как микроструктура, по существу обозначает расположение этих М в П в масштабе одной Ц.

Эти основные структурные характеристики играют главную роль в определении объемных физических свойств этих веществ, которые показывают, как П ведет себя в качестве макроскопического материала.

Химические свойства в наномасштабе описывают, как цепи взаимодействуют через различные физические силы. В макромасштабе они показывают, как основной П взаимодействует с другими химическими веществами и растворителями.

Идентичность

Идентичность повторяющихся звеньев, составляющих П, является его первым и наиболее важным атрибутом. Номенклатура этих веществ обычно основана на типе мономерных остатков, составляющих П.

Полимеры, которые содержат только один тип повторяющихся звеньев, известны как гомо-П. В то же время П, содержащие два или более типов повторяющихся звеньев, известны как сополимеры.

Терполимеры содержат три типа повторяющихся звеньев.

Полистирол, например, состоит только из остатков стирольного М и поэтому классифицируется как гомо-П.

Этиленвинилацетат, с другой стороны, содержит более одного вида повторяющихся звеньев и, таким образом, является сополимером.

Некоторые биологические П состоят из множества различных, но структурно связанных мономерных остатков; например, полинуклеотиды, такие как ДНК, состоят из четырех типов нуклеотидных субъединиц.

Полимерная молекула, содержащая ионизируемые субъединицы, известна как полиэлектролит или иономер.

Микроструктура

Микроструктура полимера (иногда называемая конфигурацией) связана с физическим расположением остатков М вдоль основной цепи.

Это элементы структуры П, которые требуют разрыва ковалентной связи, чтобы измениться. Строение оказывает сильное влияние на другие свойства П.

Например, два образца натурального каучука могут демонстрировать различную долговечность, даже если их молекулы содержат одинаковые мономеры.

Строение и свойства полимеров

Этот момент чрезвычайно важно прояснить. Важной микроструктурной особенностью строения полимера является его архитектура и форма, которые связаны с тем, как точки ветвления приводят к отклонению от простой линейной цепи.

Разветвленная молекула этого вещества состоит из основной цепи с одной или несколькими боковыми цепями или ответвлениями заместителя. Типы разветвленных П включают звездообразные, гребенчатые П, щеточные П, дендронизированные, лестничные и дендримеры. Существуют также двумерные полимеры, которые состоят из топологически плоских повторяющихся звеньев.

Разнообразные методики могут быть использованы для синтеза П-материала с различными типами устройства, например, живой полимеризацией.

Состав и строение полимеров в науке о них связано с тем, как разветвление ведет к отклонению от строго линейной П-цепи. Ветвление может происходить случайным образом, или реакции могут быть спроектированы таким образом, чтобы нацеливаться на конкретные архитектуры.

Это важная микроструктурная особенность. Архитектура полимера влияет на многие его физические свойства, включая вязкость раствора, расплава, растворимость в различных составах, температуру стеклования и размер отдельных П-катушек в растворе.

Это важно для изучения содержащихся компонентов и строения полимеров.

Ветвление

Ветви могут образовываться, когда растущий конец молекулы полимера закрепляется либо (а) обратно на себя, либо (б) на другую П-цепь, и то и другое, благодаря отводу водорода, способно создать зону роста средней цепи.

Эффект, связанный с разветвлением – химическое сшивание – образование ковалентных связей между цепями. Сшивание имеет тенденцию увеличивать Tg и повышать прочность и ударную вязкость. Среди других применений этот процесс используется для укрепления каучуков в процессе, известном как вулканизация, который основан на сшивании серой.

Автомобильные шины, например, обладают высокой прочностью и степенью сшивания, чтобы уменьшить утечку воздуха и увеличить их долговечность. Резинка, с другой стороны, не сшита, что допускает отслаивание резины и предотвращает повреждение бумаги.

Полимеризация чистой серы при более высоких температурах также объясняет, почему она становится более вязкой при повышенных температурах в расплавленном состоянии.

Сетка

Полимерная молекула с высокой степенью сшивки называется П-сеткой. Достаточно высокое отношение сшивки к цепи (Ц) может привести к образованию так называемой бесконечной сети или геля, в которой каждая такая ветвь связана по меньшей мере с одной другой.

С непрерывным развитием живой полимеризации синтез этих веществ с определенной архитектурой становится все более легким. Возможны такие архитектуры, как звездообразные, гребенчатые, щеточные, дендронизированные, дендримеры и кольцевые полимеры.

Эти химические соединения со сложной архитектурой могут быть синтезированы либо с использованием специально подобранных исходных соединений, либо сначала путем синтеза линейных цепей, которые подвергаются дальнейшим реакциям для соединения друг с другом.

Завязанные П состоят из множества внутримолекулярных циклизационных звеньев в одной П-цепи (ПЦ).

Разветвление

В целом, чем выше степень разветвления, тем более компактна полимерная цепь. Они также влияет на запутывание цепи, способность скользить мимо друг друга, что, в свою очередь, затрагивает объемные физические свойства.

Длинноцепочечные деформации могут улучшить прочность полимера, ударную вязкость и температуру стеклования (Tg) из-за увеличения числа связей в соединении.

С другой стороны, случайная и короткая величина Ц может снизить прочность материала из-за нарушения способности цепей взаимодействовать друг с другом или кристаллизоваться, что обусловлено строением молекул полимеров.

Пример влияния разветвления на физические свойства можно найти в полиэтилене. Полиэтилен высокой плотности (HDPE) имеет очень низкую степень разветвления, является относительно жестким и используется в производстве, например, бронежилетов.

С другой стороны, полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) имеет значительное количество длинных и коротких ветвей, является относительно гибким и используется в таких областях, как пластиковые пленки.

Химическое строение полимеров способствует именно такому их применению.

Дендримеры

Дендримеры представляют собой особый случай разветвленного полимера, где каждая мономерная единица также является точкой разветвления. Это имеет тенденцию уменьшать переплетение межмолекулярных цепей и кристаллизацию. Родственная архитектура, дендритный полимер, не является идеально разветвленным, но обладает сходными свойствами с дендримерами из-за их высокой степени разветвленности.

Степень формирования сложности структуры, которая происходит во время полимеризации, может зависеть от функциональности используемых мономеров. Например, при свободнорадикальной полимеризации стирола добавление дивинилбензола, который имеет функциональность 2, приведет к образованию разветвленного П.

Инженерные полимеры

Инженерные полимеры включают природные материалы, такие как резина, синтетические материалы, пластмассы и эластомеры. Они являются очень полезным сырьем, потому что их структуры могут быть изменены и адаптированы для производства материалов:

  • с диапазоном механических свойств;
  • в широком спектре цветов;
  • с различными свойствами прозрачности.

Молекулярное строение полимеров

Полимер состоит из множества простых молекул, которые повторяют структурные единицы, называемые мономерами (М).

Одна молекула этого вещества может состоять из количества от сотен до миллиона М и иметь линейную, разветвленную или сетчатую структуру.

Ковалентные связи удерживают атомы вместе, а вторичные связи затем удерживают группы полимерных цепей вместе, образуя полиматериал. Сополимеры представляют собой типы этого вещества, состоящие из двух или более различных типов М.

Полимер – это органический материал, а основа любого такого типа вещества – цепь атомов углерода. Атом углерода имеет четыре электрона во внешней оболочке. Каждый из этих валентных электронов может образовывать ковалентную связь с другим атомом углерода или с чужеродным атомом.

Ключом к пониманию строения полимера является то, что два атома углерода могут иметь до трех общих связей и все еще связываться с другими атомами.

Элементы, наиболее часто встречающиеся в этом химическом соединении, и их валентные числа: H, F, Cl, Bf и I с 1 валентным электроном; O и S с 2 валентными электронами; n с 3 валентными электронами и C и Si с 4 валентными электронами.

Пример полиэтилена

Способность молекул образовывать длинные цепи жизненно важна для получения полимера. Рассмотрим материал полиэтилен, который сделан из газообразного этана, C2H6. Этан-газ имеет два атома углерода в цепи, и каждый из них имеет два валентных электрона с другим.

Если две молекулы этана соединены вместе, одна из углеродных связей в каждой молекуле может быть разорвана, и две молекулы могут быть соединены углерод-углеродной связью.

После того, как два метра соединены, на каждом конце цепи остаются еще два свободных валентных электрона для соединения других метеров или П-цепей.

Процесс способен продолжать соединять больше метеров и полимеров вместе до тех пор, пока он не будет остановлен добавлением другого химического вещества (терминатора), который заполняет доступную связь на каждом конце молекулы. Это называется линейным полимером и является строительным блоком для термопластичных видов соединения.

Полимерная цепь часто показана в двух измерениях, но следует отметить, что они имеют трехмерное строение полимеров.

Каждая связь находится под углом 109° к следующей, и, следовательно, углеродный остов проходит через пространство, как витая цепь TinkerToys.

При приложении напряжения эти цепи растягиваются, и удлинение П может быть в тысячи раз больше, чем в кристаллических структурах. Таковы особенности строения полимеров.

Источник: https://FB.ru/article/459559/stroenie-polimerov-sostav-osnovnyie-svoystva-osobennosti

Строение атома

П строение

Темы кодификатора ЕГЭ: Строение электронных оболочек атомов элементов первых четырех периодов: s-, p- и d-элементы. Электронная конфигурация атомов и ионов. Основное и возбужденное состояние атомов.

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Строение атома» (задание 1 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

Одну из первых моделей строения атома — «пудинговую модель» — разработал Д.Д. Томсон в 1904 году. Томсон открыл существование электронов, за что и получил Нобелевскую премию. Однако наука на тот момент не могла объяснить существование этих самых электронов в пространстве.

Томсон предположил, что атом состоит из отрицательных электронов, помещенных в равномерно заряженный положительно «суп», который компенсирует заряд электронов (еще одна аналогия — изюм в пудинге). Модель, конечно, оригинальная, но неверная.

Зато модель Томсона стала отличным стартом для дальнейших работ в этой области.

И дальнейшая работа оказалась эффективной. Ученик Томсона, Эрнест Резерфорд, на основании опытов по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге предложил новую, планетарную модель строения атома.

Согласно модели Резерфорда, атом состоит из массивного, положительно заряженного ядра и частиц с небольшой массой — электронов, которые, как планеты вокруг Солнца, летают вокруг ядра, и на него не падают.

Модель Резерфорда оказалась следующим шагом в изучении строения атома. Однако современная наука использует более совершенную модель, предложенную Нильсом Бором в 1913 году. На ней мы и остановимся подробнее.

Атом — это мельчайшая, электронейтральная, химически неделимая частица вещества, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

При этом электроны двигаются не по определенной орбите, как предполагал Резерфорд, а довольно хаотично. Совокупность электронов, которые двигаются вокруг ядра, называется электронной оболочкой.

Атомное ядро, как доказал Резерфорд — массивное и положительно заряженное, расположено в центральной части атома. Структура ядра довольно сложна, и изучается в ядерной физике. Основные частицы, из которых оно состоит — протоны и нейтроны. Они связаны ядерными силами (сильное взаимодействие).

Рассмотрим основные характеристики протонов, нейтронов и электронов:

ПротонНейтронЭлектрон
Масса1,00728 а.е.м.1,00867 а.е.м.1/1960 а.е.м.
Заряд+ 1 элементарный заряд0— 1 элементарный заряд

1 а.е.м. (атомная единица массы) = 1,66054·10-27 кг

1 элементарный заряд = 1,60219·10-19 Кл

И — самое главное.

Периодическая система химических элементов, структурированная Дмитрием Ивановичем Менделеевым, подчиняется простой и понятной логике: номер атома — это число протонов в ядре этого атома.

Причем ни о каких протонах Дмитрий Иванович в XIX веке не слышал. Тем гениальнее его открытие и способности, и научное чутье, которое позволило перешагнуть на полтора столетия вперёд  в науке.

Следовательно, заряд ядра Z равен числу протонов, т.е. номеру атома в Периодической системе химических элементов. 

Атом — это электронейтральная частица, следовательно, число протонов равно числу электронов: Ne = Np = Z.

Масса атома (массовое число A) примерно равна суммарной массе крупных частиц, которые входят в состав атома — протонов и нейтронов. Поскольку масса протона и нейтрона примерно равна 1 атомной единице массы, можно использовать формулу:

M = Np + Nn

Массовое число указано в Периодической системе химических элементов в ячейке каждого элемента.

Обратите внимание!При решении задач ЕГЭ массовое число всех атомов, кроме хлора, округляется до целого по правилам математики. Массовое число атома хлора в ЕГЭ принято считать равным 35,5.

Таким образом, рассчитать число нейтронов в атоме можно, вычтя из массового числа номер атома: Nn = M – Z.

В Периодической системе собраны химические элементы — атомы с одинаковым зарядом ядра. Однако, может ли меняться у этих атомов число остальных частиц? Вполне. Например, атомы с разным числом нейтронов называют изотопами данного химического элемента. У одного и того же элемента может быть несколько изотопов.

Попробуйте ответить на вопросы. Ответы на них — в конце статьи:

  1. У изотопов одного элемента массовое число одинаковое или разное?
  2. У изотопов одно элемента число протонов одинаковое или разное?

Химические свойства атомов определяются строением электронной оболочки и зарядом ядра. Таким образом, химические свойства изотопов одного элемента практически не отличаются.

Поскольку атомы одного элемента могут существовать в форме разных изотопов, в названии часто указывается массовое число, например, хлор-35, и принята такая форма записи атомов:

Еще немного вопросов:

3. Определите количество нейтронов, протонов и электронов в изотопе брома-81.

4. Определите число нейтронов в изотопе хлора-37.

Строение  электронной оболочки

Согласно квантовой модели строение атома Нильса Бора, электроны в атоме могут двигаться только по определенным (стационарным) орбитам, удаленным от ядра на определенное расстояние и характеризующиеся определенной энергией. Другое название стационарны орбит — электронные слои или энергетические уровни.

Электронные уровни можно обозначать цифрами — 1, 2, 3, …, n. Номер слоя увеличивается мере удаления его от ядра. Номер уровня соответствует главному квантовому числу n.

В одном слое электроны могут двигаться по разным траекториям. Траекторию орбиты характеризует электронный подуровень. Тип подуровня характеризует орбитальное квантовое число l = 0,1, 2, 3 …, либо соответствующие буквы — s, p, d, g и др.

В рамках одного подуровня (электронных орбиталей одного типа) возможны варианты расположения орбиталей в пространстве.

Чем сложнее геометрия орбиталей данного подуровня, тем больше вариантов их расположения в пространстве.

Общее число орбиталей подуровня данного типа l можно определить по формуле: 2l+1. На каждой орбитали может находиться не более двух электронов.

Тип орбиталиspdfg
Значение орбитального квантового числа l01234
Число атомных орбиталей данного типа 2l+113579
Максимальное количество электронов на орбиталях данного типа26101418

Получаем сводную таблицу:

Номер уровня, nПодуровеньЧисло АОМаксимальное количество электронов
11s1  2
22s1    2
2p3  6
33s1  2
3p3  6
3d5 10
44s1   2
4p3    6
4d510
4f7 14

Заполнение электронами энергетических орбиталей происходит согласно некоторым основным правилам. Давайте остановимся на них подробно.

Принцип Паули (запрет Паули): на одной атомной орбитали могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами (спин — это квантовомеханическая характеристика движения электрона).

Правило Хунда. На атомных орбиталях с одинаковой энергией электроны располагаются по одному с параллельными спинами. Т.е.

орбитали одного подуровня заполняются так: сначала на каждую орбиталь распределяется по одному электрону.

Только когда во всех орбиталях данного подуровня распределено по одному электрону, занимаем орбитали вторыми электронами, с противоположными спинами.

Таким образом, сумма спиновых квантовых чисел таких электронов на одном энергетическом подуровне (оболочке) будет максимальной.

Например, заполнение 2р-орбитали тремя электронами будет происходить так: , а не так: 

Принцип минимума энергии. Электроны заполняют сначала орбитали с наименьшей энергией. Энергия атомной орбитали эквивалентна сумме главного и орбитального квантовых чисел: n + l. Если сумма одинаковая, то заполняется первой та орбиталь, у которой меньше главное квантовое число n.

АО1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5g
n122333444455555
l001012012301234
n + l123345456756789

Таким образом, энергетический ряд орбиталей выглядит так:

1s< 2s< 2 p< 3s< 3p< 4s< 3d< 4p< 5s< 4d< 5p< 6s< 4f~5d< 6p< 7s

Источник: https://chemege.ru/stroenie-atoma-2/

Особенность строения р-элементов ихтрасположение в периодической системе Д.И. Менделеева

П строение

Задача 33. В чем особенность электронного строения р-элементов? Где они расположены в периодической системе? 

Решение: 

В зависимости от строения электронных оболочек атомов все элементы периодической системы Д.И. Менделеева делят на четыре семейства: s-, p-, d- и f-элементы. К р – блоку относятся 30 элементов IIIA – VIIIA групп периодической системы и входят во второй и третий малые периоды, а также в четвертый – шестой большие периоды. У элементов IIIA группы появляется первый электрон на р – орбитали. В других группах IVA-VIIIA происходит последовательное заполнение р – подуровня до 6 электронов. Строение внешних электронных оболочек атомов элементов р – блока ns2npa , где а = 1 – 6.  В периодах слева направо атомные и ионные радиусы р – элементов по мере увеличения заряда ядра уменьшаются, энергия ионизации и сродство к электрону в целом возрастают, электроотрицательность увеличивается, окислительная активность простых веществ и неметаллические свойства усиливаются.  В группах радиусы атомов и однотипных ионов, в общем, увеличиваются. Энергия ионизации при переходе от 2 р – элементов к 6 р – элементам уменьшается, так как по мере возрастания числа электронных оболочек усиливается экранирование заряда ядер электронами, предшествующими внешними электронами. С увеличением порядкового номера р–элемента в группе неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются.  На свойства р–элементов и их соединений оказывает влияние как появление новых подуровней на внешней электронной оболочке, так и заполнение внутренних электронных оболочек. р – Элементы второго периода (В, С, N, O, F) резко отличаются от элементов нижеследующих периодов, так как, начиная с р–элементов третьего периода, появляется низколежащий свободный d-подуровень, на который могут переходить электроны с р – подуровня при возбуждении атома. Полностью заполненный 3 d-подуровень у р–элементов четвертого периода (Ga, Ge, As, Se, Br) обуславливает отличие их свойств от элементов третьего периода. Максимальное заполнение 4f-подуровня в шестом периоде сказывается на различии свойств р–элементов шестого и пятого периодов.  Вдоль периода у р–элементов падает способность к образованию положительно заряженных ионов с зарядом, отвечающим номеру группы, и наоборот, способность к образованию отрицательных ионов с зарядом, равным (8 – № группы) возрастает. 

р – элементы образуют двухатомные молекулы Э2, различающиеся по устойчивости. Наиболее устойчивы молекулы элементов второго периода (N2, O2, F2). При переходе от IIIA к IVA и VA группам устойчивость двухатомных молекул возрастает, а затем при переходе к VIIIА группе понижается. В группах сверху вниз прочность связи Э – Э уменьшается. 

р – элементы второго периода (азот, кислород, фтор) обладают ярко выраженной способностью участвовать в образовании водородных связей. Элементы третьего и последующих периодов эту способность теряют.  При переходе от р–элементов второго периода к р–элементам третьего и последующих периодов сохраняются все типы связей, характерные для элементов второго периода, и появляются новые типы химических связей. В этом направлении увеличивается склонность элементов образовывать комплексные соединения.  При переходе вниз по группе устойчивость максимальной положительной степени окисления у р–элементов уменьшается и возрастает устойчивость низших степеней окисления. Так, например, для углерода устойчивая степень окисления +4, а для свинца +2, для алюминия +3, а для таллия +1.  Физические свойства простых веществ р–элементов сильно различаются. Одни вещества (кислород, азот) кипят и плавятся при очень низких температурах, другие (углерод, бор) – при очень высоких. По группам и периодам физические свойства изменяются немонотонно, и не всегда характер изменений легко связать со строением электронных оболочек и типом химических связей.  Все р–элементы и в особенности р–элементы второго и третьего периодов образуют многочисленные соединения между собой и с s-, d-, f-элементами.

Электронная формула атома хлора

Задача 34. Напишите электронно-графическую формулу для 17-го элемента, определите его валентные электроны и охарактеризуйте их с помощью квантовых чисел.

Решение:

Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlx, где n – главное квантовое число, l – орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение – s, p, d, f), x – число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией – меньшая сумма n+1 (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:

1s►2s►2р►3s►3р►4s►3d►4р►5s►4d►5р►6s►(5d1)►4f►5d►6р►7s►(6d1-2)►5f►6d►7р

Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для 17 элемента  – хлора( Сl –порядковый № 17) электронная формула имеют вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Валентные электроны хлора 3s2 3p5 находятся на 3s- и 3p-подуровнях На валентных орбиталях атома  Сl находится 7 электронов. Поэтому элемент помещают в  седьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева.

Источник: http://buzani.ru/zadachi/obshchaya-khimiya/1568-r-elementy-stroenie-atomov-zadachi-33-34

Строение атома. Строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева – HIMI4KA

П строение
ОГЭ 2018 по химии › Подготовка к ОГЭ 2018

Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. В центре атома находится положительно заряженное ядро. Оно занимает ничтожную часть пространства внутри атома, в нём сосредоточены весь положительный заряд и почти вся масса атома.

Ядро состоит из элементарных частиц — протона и нейтрона; вокруг атомного ядра по замкнутым орбиталям движутся электроны.

Протон (р) — элементарная частица с относительной массой 1,00728 атомной единицы массы и зарядом +1 условную единицу. Число протонов в атомном ядре равно порядковому номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева.

Нейтрон (n) — элементарная нейтральная частица с относительной массой 1,00866 атомной единицы массы (а. е. м.).

Число нейтронов в ядре N определяют по формуле:

где А — массовое число, Z — заряд ядра, равный числу протонов (порядковому номеру).

Обычно параметры ядра атома записывают следующим образом: слева внизу от символа элемента ставят заряд ядра, а вверху — массовое число, например:

Эта запись показывает, что заряд ядра (следовательно, и число протонов) для атома фосфора равен 15, массовое число равно 31, а число нейтронов равно 31 – 15 = 16. Так как массы протона и нейтрона очень мало отличаются друг от друга, то массовое число приблизительно равно относительной атомной массе ядра.

Электрон ( е–) — элементарная частица с массой 0,00055 а. е. м. и условным зарядом –1. Число электронов в атоме равно заряду ядра атома (порядковому номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева).

Электроны движутся вокруг ядра по строго определённым орбиталям, образуя так называемое электронное облако.

Область пространства вокруг атомного ядра, где наиболее (90 и более %) вероятно нахождение электрона, определяет форму электронного облака.

Электронное облако s-электрона имеет сферическую форму; на s-энергетическом подуровне может максимально находиться два электрона.

Электронное облако p-электрона имеет гантелеобразную форму; на трёх p-орбиталях максимально может находиться шесть электронов.

Орбитали изображают в виде квадрата, сверху или снизу которого пишут значения главного и побочного квантовых чисел, описывающих данную орбиталь. Такую запись называют графической электронной формулой, например:

В этой формуле стрелками обозначают электрон, а направление стрелки соответствует направлению спина — собственного магнитного момента электрона. Электроны с противоположными спинами ↑↓ называют спаренными.

Электронные конфигурации атомов элементов можно представить в виде электронных формул, в которых указывают символы подуровня, коэффициент перед символом подуровня показывает его принадлежность к данному уровню, а степень у символа — число электронов данного подуровня.

В таблице 1 приведено строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Химические элементы, в атомах которых s-подуровень внешнего уровня пополняется одним или двумя электронами, называют s-элементами. Химические элементы, в атомах которых заполняется p-подуровень (от одного до шести электронов), называют p-элементами.

Число электронных слоёв в атоме химического элемента равно номеру периода.

В соответствии с правилом Хунда электроны располагаются на однотипных орбиталях одного энергетического уровня таким образом, чтобы суммарный спин был максимален.

Следовательно, при заполнении энергетического подуровня каждый электрон прежде всего занимает отдельную ячейку, а только после этого начинается их спаривание.

Например, у атома азота все p-электроны будут находиться в отдельных ячейках, а у кислорода начнётся их спаривание, которое полностью закончится у неона.

Изотопами называют атомы одного и того же элемента, содержащие в своих ядрах одинаковое число протонов, но различное число нейтронов.

Изотопы известны для всех элементов. Поэтому атомные массы элементов в периодической системе являются средним значением из массовых чисел природных смесей изотопов и отличаются от целочисленных значений.

Таким образом, атомная масса природной смеси изотопов не может служить главной характеристикой атома, а следовательно, и элемента.

Такой характеристикой атома является заряд ядра, определяющий число электронов в электронной оболочке атома и её строение.

Рассмотрим несколько типовых заданий по этому разделу.

Пример 1. Атом какого элемента имеет электронную конфигурацию 1s22s22p63s23p64s1?

На внешнем энергетическом уровне у данного элемента находится один 4s-электрон. Следовательно, этот химический элемент находится в четвёртом периоде первой группе главной подгруппе. Этот элемент — калий.

К этому ответу можно прийти по-другому. Сложив общее количество всех электронов, получим 19. Общее число электронов равно порядковому номеру элемента. Под номером 19 в периодической системе находится калий.

Пример 2. Химическому элементу соответствует высший оксид RO2. Электронной конфигурации внешнего энергетического уровня атома этого элемента соответствует электронная формула:

  1. ns2np4
  2. ns2np2
  3. ns2np3
  4. ns2np6

По формуле высшего оксида (смотрите на формулы высших оксидов в Периодической системе) устанавливаем, что этот химический элемент находится в четвёртой группе главной подгруппы. У этих элементов на внешнем энергетическом уровне находятся четыре электрона — два s и два p. Следовательно, правильный ответ 2.

Тренировочные задания

1. Общее число s-электронов в атоме кальция равно

1) 20 2) 40 3) 8

4) 6

2. Число спаренных p-электронов в атоме азота равно

1) 7 2) 14 3) 3

4) 4

3. Число неспаренных s-электронов в атоме азота равно

1) 7 2) 14 3) 3

4) 4

4. Число электронов на внешнем энергетическом уровне атома аргона равно

1) 18 2) 6 3) 4

4) 8

5. Число протонов, нейтронов и электронов в атоме 94Be равно

1) 9, 4, 5 2) 4, 5, 4 3) 4, 4, 5

4) 9, 5, 9

6. Распределение электронов по электронным слоям 2; 8; 4 — соответствует атому, расположенному в(во)

1) 3-м периоде, IА группе 2) 2-м периоде, IVА группе 3) 3-м периоде, IVА группе

4) 3-м периоде, VА группе

7. Химическому элементу, расположенному в 3-м периоде VA группе соответствует схема электронного строения атома

1) 2, 8, 6 2) 2, 6, 4 3) 2, 8, 5

4) 2, 8, 2

8. Химический элемент с электронной конфигурацией 1s22s22p4 образует летучее водородное соединение, формула которого

1) ЭН
2) ЭН2
3) ЭН3
4) ЭН4

9. Число электронных слоёв в атоме химического элемента равно

1) его порядковому номеру 2) номеру группы 3) числу нейтронов в ядре

4) номеру периода

10. Число внешних электронов в атомах химических элементов главных подгрупп равно

1) порядковому номеру элемента 2) номеру группы 3) числу нейтронов в ядре

4) номеру периода

11. Два электрона находятся во внешнем электронном слое атомов каждого из химических элементов в ряду

1) He, Be, Ba 2) Mg, Si, O 3) C, Mg, Ca

4) Ba, Sr, B

12. Химический элемент, электронная формула которого 1s22s22p63s23p64s1, образует оксид состава

1) Li2O 2) MgO

3) K2O

4) Na2O

13. Число электронных слоев и число p-электронов в атоме серы равно

1) 2, 6 2) 3, 4 3) 3, 16

4) 3, 10

14. Электронная конфигурация ns2np4 соответствует атому

1) хлора 2) серы 3) магния

4) кремния

15. Валентные электроны атома натрия в основном состоянии находятся на энергетическом подуровне

1) 2s 2) 2p 3) 3s

4) 3p

16. Атомы азота и фосфора имеют

1) одинаковое число нейтронов 2) одинаковое число протонов 3) одинаковую конфигурацию внешнего электронного слоя

4) одинаковое число электронов

17. Одинаковое число валентных электронов имеют атомы кальция и

1) калия 2) алюминия 3) бериллия

4) бора

18. Атомы углерода и фтора имеют

1) одинаковое число нейтронов 2) одинаковое число протонов 3) одинаковое число электронных слоёв

4) одинаковое число электронов

19. У атома углерода в основном состоянии число неспаренных электронов равно

1) 1 3) 3 2) 2

4) 4

20. В атоме кислорода в основном состоянии число спаренных электронов равно

1) 2 3) 4 2) 8

4) 6

Ответы

Источник: https://himi4ka.ru/ogje-2018-po-himii/urok-1-stroenie-atoma-stroenie-jelektronnyh-obolochek-atomov-pervyh-20-jelementov-periodicheskoj-sistemy-d-i-mendeleeva.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.