Хімія. Повторне видання. 8 клас. Ярошенко (2025)

§ 30. Електронні оболонки атомів і властивості хімічних елементів

• З переліку формул випиши окремо формули простих речовин, розподіли їх на метали і неметали:

NH₃, НСl, CuO, Сu, Cl₂, S, H₂S, К, Н₂, Са, Η₂O, Fe.

• Які властивості металів тобі відомі? Наведи приклади.

• Сформулюй означення основ і наведи приклади.

Опрацюй. Зрозумій. Використай

Із 7 класу тобі відомо, що горизонтальні рядки хімічних елементів періодичної таблиці називають періодами, а вертикальні стовпці — групами. А чи замислювався / замислювалась ти, за якими характеристиками здійснено розподіл хімічних елементів на періоди та групи? Випадковість це чи закономірність?

Формулюємо навчальну проблему та розв'язуємо її

Чим зумовлене розміщення елементів в одному періоді, одній групі?

Гіпотеза: розміщення елементів в одному періоді, одній групі зумовлене схожою будовою електронних оболонок атомів.

Перевірку гіпотези розпочніть із виконання завдання групової роботи.

ПЛІЧ-О-ПЛІЧ

Завдання. Заповніть таблицю 24 відповідною науковою інформацією про хімічні елементи, якими починаються періоди періодичної таблиці, проаналізуйте її та сформулюйте відповіді на запитання після таблиці.

Таблиця 24

Відомості про хімічні елементи 2-го періоду

Хімічний елемент (назва і символ)	Заряд ядра	Електронна формула	Кількість
			електронів в атомі	енергетичних рівнів	електронів на зовнішньому енергетичному рівні

• 1. Як змінюється заряд ядра атома у хімічних елементів другого періоду із збільшенням протонного числа?
• 2. Що спільного й відмінного в будові електронної оболонки атомів елементів другого періоду?
• 3. В якого хімічного елемента другого періоду найменше електронів на зовнішньому енергетичному рівні, а в якого найбільше?

ПРОСТІ РЕЧОВИНИ, УТВОРЕНІ ХІМІЧНИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ ДРУГОГО ПЕРІОДУ. Отже, як ти з’ясував / з’ясувала, до другого періоду належать такі хімічні елементи: Літій Li, Берилій Be, Бор В, Карбон С, Нітроген N, Оксиген О, Флуор F, Неон Ne. Їхні атоми мають два енергетичні рівні, внутрішній енергетичний рівень заповнений в атомах усіх цих хімічних елементів. Зміни відбуваються в зовнішньому енергетичному рівні — кожний наступний хімічний елемент у структурі атома має на 1 електрон більше, ніж попередній.

Завдання 1. Сформулюй висновок, чи змінюються властивості простих речовин, утворених атомами елементів другого періоду, опрацювавши наведену далі інформацію.

Хімічні елементи Літій Li і Берилій Be утворюють метали літій і берилій (мал. 46). Вони мають металічний блиск, тепло- й електропровідні, пластичні. Решта елементів другого періоду існують у вигляді простих речовин неметалів (бор В, вуглець С (графіт, алмаз), азот N₂, кисень О₂ та озон О₃, фтор F₂, неон Ne) (мал. 46).

Мал. 46. Прості речовини, утворені хімічними елементами другого періоду

У хімічних реакціях літій — активніший метал, ніж берилій. Серед неметалів цього періоду й загалом серед усіх неметалів найактивніший фтор. Отже, зі збільшенням кількості електронів на зовнішньому енергетичному рівні атома металічні властивості хімічних елементів другого періоду послаблюються, а неметалічні посилюються. Виявлена зміна металічних і неметалічних властивостей простих речовин, утворених елементами одного періоду, справджується для хімічних елементів інших періодів. Але є виняток, він стосується неметалічних елементів, якими закінчуються періоди.

ІНЕРТНІ ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ. У періодичній таблиці періоди закінчуються такими елементами: Гелій Не, Неон Ne, Аргон Аr, Криптон Кr, Ксенон Хе, Радон Rn. Знайди їх у періодичній таблиці й переконайся, що це так і що вони утворюють один вертикальний стовпчик — групу хімічних елементів, назва якої — інертні хімічні елементи. Слово «інертний» українською означає «неактивний».

Завдання 2. Відшукай синоніми до слова «інертний».

Завдання 3. Визнач номер групи інертних хімічних елементів у довгій та короткій формах періодичної таблиці.

Завдання 4. Напиши електронні формули Гелію, Неону, Аргону і знайди спільне в будові зовнішніх енергетичних рівнів атомів цих хімічних елементів.

Наявність на зовнішньому енергетичному рівні восьми електронів властива всім інертним елементам (виняток — Гелій). Це дає підстави записати електронну формулу зовнішнього енергетичного рівня інертних хімічних елементів у загальному вигляді так:

Зовнішній енергетичний рівень із 8 електронів називають завершеним енергетичним рівнем. Елементам із таким зовнішнім енергетичним рівнем немає потреби його завершувати, як це відбувається з іншими хімічними елементами під час хімічних реакцій.

Завершений зовнішній енергетичний рівень зумовлює хімічну пасивність простих речовин, утворених інертними хімічними елементами. З цієї причини вченим тривалий час не вдавалося добути сполуки, у складі яких є їхні атоми.

Інертні хімічні елементи утворюють прості речовини: гелій Не, неон Ne, аргон Аr, криптон Кr, ксенон Хе, радон Rn, які мають одноатомний склад молекул. Це безбарвні гази, без запаху і кольору, малорозчинні у воді, хімічно інертні.

НУМО ДОСЛІДЖУВАТИ

БУДОВУ АТОМІВ ТА ВЛАСТИВОСТІ ПРОСТИХ РЕЧОВИН, УТВОРЕНИХ АТОМАМИ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ, ЯКИМИ РОЗПОЧИНАЮТЬСЯ ПЕРІОДИ

Завдання 1. Уклади перелік із назв і символів елементів, розташованих першими у періодах. (Усі символи, крім Гідрогену, вимовляються, як назви хімічних елементів.)

Завдання 2. З’ясуй номер групи, в якій розміщені хімічні елементи зі складеного тобою переліку, у періодичній таблиці довгої і короткої форми.

Завдання 3. З’ясуй, як розміщення неметалічного елемента Гідрогену та металічних елементів Літію, Натрію, Калію, Рубідію, Цезію, Францію на початку періоду і в одній групі пов’язане з будовою електронної оболонки їхніх атомів.

Гіпотеза: розміщення хімічних елементів в одній групі періодичної таблиці зумовлене наявністю спільних характеристик у будові електронної оболонки їхніх атомів. Для перевірки гіпотези проаналізуй наведені нижче електронні формули Гідрогену, Літію, Натрію, Калію і порівняй будову їхніх електронних оболонок.

₁H — 1s¹

₃Li — 1s²2s¹

₁₁Na — 1s²2s²2p⁶3s¹

₁₉K — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Що спільного в будові атомів досліджених хімічних елементів?

Завдання 4. За результатами порівняння сформулюй висновок про причиново-наслідковий зв’язок між будовою цих атомів та їхнім місцем у періодичній таблиці.

Однакову будову зовнішнього енергетичного рівня елементів першої групи можна передати таким записом:

Отже, досліджені елементи об’єднано у групу під номером один не випадково, а на підставі однакової будови зовнішнього енергетичного рівня (наявності на ньому одного електрона).

Встановлена тобою закономірність стосується всіх металічних хімічних елементів першої групи. Їх називають лужними хімічними елементами, а утворені ними прості речовини — лужними металами. Термін походить від слова «луги» — таку загальну назву мають розчинні у воді основи. Саме вони утворюються під час взаємодії лужних металів або їхніх оксидів з водою.

Окрім однакової будови зовнішнього енергетичного рівня, утворені хімічними елементами першої групи прості речовини — літій, натрій, калій, цезій, стронцій і радій — схожі за фізичними властивостями.Це легкі метали сріблясто-білого (цезій — золотисто-жовтого) кольору з яскраво вираженим металічним блиском, легкоплавкі, з високою теплопровідністю й електропровідністю. Вони настільки м’які, що легко ріжуться ножем (мал. 47).

Мал. 47. Натрій — м’який метал

ХІМІЧНА СКАРБНИЦЯ

Лужні метали — надзвичайно активні прості речовини. За звичайних умов вони легко взаємодіють з водою, киснем, багатьма іншими неметалами (мал. 48).

Мал. 48. Хімічні властивості лужних металів: а — реакція натрію з киснем, б — горіння натрію в сірці

Через високу хімічну активність вони не можуть зберігатися на повітрі, бо відразу вступають у хімічні реакції з киснем або водяною парою, що містяться в повітрі. Тому лужні метали зберігають під шаром гасу або олії (мал. 49), із суворим дотриманням правил протипожежної безпеки.

У жодному разі лужні метали не можна брати руками без рукавичок.

Мал. 49. Зберігання натрію під шаром гасу

ТОБІ ДО СНАГИ

1. Назви характеристику, за якою хімічні елементи об’єднують в один період.

2. Що спільного в будові атомів Натрію і Хлору?

3. Назви характеристику, за якою хімічні елементи об’єднують в одну групу.

4. Що спільного в будові атомів Гідрогену і Натрію?

5. Які хімічні елементи називають інертними, а які — лужними? Наведи приклади.

6. Напиши рівняння хімічних реакцій лужних металів з неметалами та водою за наведеними схемами.

Na + Cl₂ → NaCl

Li + О₂ → Li₂O

Na + H₂O → NaOH + Η₂↑

7. Наведи якомога більше спільних характеристик хімічних елементів Літію, Натрію, Калію.

8. Склади опис хімічних елементів, розташованих передостанніми у періодах. Ці елементи мають загальну назву — галогени. Галоген означає «солеутворювач», оскільки утворені ними прості речовини взаємодіють з металами з утворенням солей, наприклад відомої тобі кухонної солі (натрій хлориду NaCl).

В описі зазнач:

• 1) назви і символи галогенів;
• 2) електронні конфігурації атомів Флуору і Хлору;
• 3) спільні та відмінні риси в будові електронних оболонок Флуору і Хлору;
• 4) номер групи у періодичній таблиці, в яких розташовані Флуор, Хлор та інші галогени;
• 5) запиши назви і формули простих речовин, утворених галогенами;
• 6) відшукай інформацію про фізичні властивості галогенів, зроби колаж і презентуй його учнівству свого класу;
• 7) сформулюй висновок, чи поширюється на галогени закономірність, виявлена для лужних хімічних елементів щодо залежності будови електронної оболонки атома від місця хімічного елемента у періодичній таблиці.