• Названия и характеристики элементарных частиц, составляющих атом: Протоны - частицы, заряженные положительно, имеющие массу 1, находящиеся в ядре атома и определяющие его заряд (заряд ядра атома равен числу протонов в ядре), число протонов равно порядковому номеру химического элемента. Нейтроны - частицы, не имеющиеся заряда, нейтральные, имеющие массу 1, находящиеся в ядре атома. Число нейтронов определяется как разность между атомной массой и числом протонов в ядре.Частицы с одинаковым зарядом ядра (числом протонов) и разным числом нейтронов называются изотопы. Электроны - частицы, имеющие отрицательный заряд, массу, примерно равную нулю, общее число электронов равно порядковому номеру химического элемента.
• Необходимо чётко знать физический смысл следующих характеристик химического элемента:
• • порядковый номер - это заряд ядра атома, т.е. число протонов в атоме (например, порядковый номер лития - 3, значит, заряд ядра атома лития равен +3, так как в ядре атома 3 протона, и соответственно в атоме всего 3 электрона, потому что атом - частица электронейтральная, не имеющая заряда)
  • номер периода - число энергетических уровней в атоме (например, магний расположен во втором периоде, значит, у него два энергетических (или электронных) уровня).
  • номер группы - число электронов на внешнем (последнем) энергетическом (электронном) уровне (например, сера находится в 6 группе, значит, на внешнем (последнем) уровне атом серы имеет 6 электронов).
• Электроны заполняют энергетические уровни последовательно - 1, 2, 3....и т.д. Если на последнем (внешнем) энергетическом уровне находится максимально возможное число электронов - для 1-го уровня это 2 электрона, для всех остальных - 8 электронов, то уровень называется завершенный.
• Электроны в атоме располагаются парами, в так называемых квантовых ячейках. При вращении электроны образуют орбитали разной формы - шарообразная называется - s, гантелеобразная - p. На s - орбитали максимально возможное число электронов - 2, они образуют одну пару электронов. На р - орбитали максимально возможное число электронов - 6, они могут образовать три пары электронов. Но при заполнении электронами квантовых ячеек они сначала располагаются по одному и только потом добавляется второй, образуя пару. Поэтому количество неспаренных электронов в атоме определяется номером группы: в первой группе - 1 неспаренный электрон, во второй группе - 0, в третьей группе - опять 1 (так как два s- электрона образовали пару, остался неспаренный р-электрон), в четвёртой группе - 2 электрона неспаренных, в 5 группе - 3, в 6 группе - 2, в 7 группе - 1, в 8 группе - 0.

• определять количество энергетических уровней в атоме;
• определять число электронов на внешнем уровне;
• определять число неспаренных электронов;
• определять число протонов, электронов, нейтронов в атоме;
• сравнивать число протонов, нейтронов, электронов в атомах;
• сравнивать число уровней и количество электронов на внешнем уровне разных атомов.

1. Сколько энергетических уровней имеет химический элемент № 20?
   Открываем ПСХЭ, находим х.э. № 20 - кальций, находим № периода - 4. Значит атом кальция имеет 4 энергетических уровня.
2. Сколько электронов на внешнем уровне атома хлора? Сколько неспаренных электронов?
   Находим хлор в ПСХЭ, определяем, в какой группе он находится - в 7. Значит, атом хлора имеет 7 электронов на внешнем (последнем) уровне. Для элементов 7 группы количество неспаренных электронов - 1.
3. Сколько нейтронов в атоме лития?
   Атом лития имеет атомную массу равную 7, порядковый номер, т.е. число протонов в атоме - 3. Значит, количество нейтронов 7-3 = 4.
4. Определите по схеме химический элемент:
   
   Можно определить элемент по порядковому номеру - 11, значит, это натрий. Если бы заряд ядра не был указан, то можно было бы определить общее число электронов 2+8+1 = 11, т.е. опять порядковый номер 11 - натрий. Можно посмотреть по числу уровней - 3, т.е. период третий и числу электронов на внешнем уровне - 1, т.е. группа первая. Если бы число электронов было меньше или больше заряда ядра, значит, схема принадлежала бы не атому, а иону. Например, какой частице может принадлежать такая схема?
   
   В частице всего 2+8 = 10 электронов, два энергетических уровня, 8 электронов на внешнем уровне. Если в ядре будет 10 протонов, то это будет атом неона, инертного газа 8 группы с завершённым внешним уровнем. Но: это может быть ион с отрицательным зарядом, т.е. с "лишними" электронами - ион химического элемента второго периода (так как два уровня): О^-2 N^-3 F^-1 C^-4 Или это может быть ион с положительным зарядом, т.е. с "недостатком" электронов - атом третьего периода, у которого электроны с последнего (третьего) уровня отданы - Na⁺ Mg⁺² Al⁺³

    

Примеры решения заданий ФИПИ:

Пример 1.

Количество протонов в ядре атома соответствует порядковому номеру химического элемента, т.е. это углерод (порядковый номер 6). Количество электронов на внешнем уровне - номер группы. Углерод находится в 4 группе, вариант ответа 4.

Пример 2.

В задании указано - элемент 2 периода, значит, химический элемент расположен во втором периоде, VI А группа - элемент находится в 6 группе, главной подгруппе. Находим по ПСХЭ - это кислород, порядковый номер 8, т.е. схема под цифрой 1. Второй способ рассуждения: второй период, два энергетических уровня, т.е. на схеме - 2 скобки (2 уровня) - это вариант или 1, или 2. Шестая группа - на внешнем уровне 6 электронов, т.е. последняя цифра 6 - значит, вариант ответа 1.

Пример 3.

Завершённый внешний слой атома содержит 8 электронов (или 2 электрона для гелия), химический элемент должен находиться в VIII А группе; находим положение указанных элементов в ПСХЭ. В 8 группе главной подгруппе находится аргон, т.е. правильный ответ 1.

Пример 4.

"На трёх электронных слоях" - значит, химический элемент имеет три слоя, т.е. находится в третьем периоде. Находим положение химических элементов в ПСХЭ, сравниваем, в каких периодах находятся каждый из химических элементов пары: в третьем периоде находятся магний и сера, т.е. вариант ответа 2.

Пример 5.

Необходимо определить положение химических элементов азота и фосфора в ПСХЭ - они находятся в одной группе, но разных периодах, значит, одинаковым у них будет количество электронов на внешнем уровне - вариант ответа 3.