Хімія. Повторне видання. 8 клас. Ярошенко (2025)
§ 37. Хімічний зв'язок і будова електронних оболонок атомів
• Який енергетичний рівень називають завершеним?
• Скільки електронів не вистачає атому Оксигену до завершення зовнішнього енергетичного рівня?
• Наведи приклади металічних та неметалічних елементів.
Опрацюй. Зрозумій. Використай
Із попереднього параграфа тобі стало відомо, що під час утворення хімічного зв’язку атоми набувають завершеного зовнішнього енергетичного рівня різними способами. Розглянемо їх.
СПОСІБ ЗАВЕРШЕННЯ ЗОВНІШНЬОГО ЕНЕРГЕТИЧНОГО РІВНЯ ЗА РАХУНОК УТВОРЕННЯ СПІЛЬНИХ ЕЛЕКТРОННИХ ПАР. У найлегшого і найпоширенішого в космосі газу — водню Н2 — атоми Гідрогену досягають завершеної будови зовнішнього енергетичного рівня за рахунок утворення спільної електронної пари з іншим атомом. З електронної та графічної електронної формул атома Гідрогену видно, що на єдиному енергетичному рівні знаходиться 1 електрон:
Зважаючи на те, що перший енергетичний рівень атомів усіх хімічних елементів має максимум 2 електрони, робимо висновок, що в атома Гідрогену він заповнений наполовину. Щоб досягти його завершеності, атом утворює спільну електронну пару з іншим атомом.
Свого часу Гілберт Льюїс запропонував у записах електронних формул речовин позначати електрони зовнішнього енергетичного рівня кожного хімічного елемента крапками. Позначивши електрон крапкою, відобразимо схематично утворення спільної електронної пари в молекулі водню:
Отже, у молекулі водню кожен атом Гідрогену має по 2 електрони, що відповідає складу завершеного першого енергетичного рівня.
Розглянутий приклад доводить, що під час утворення хімічного зв’язку відбуваються зміни в електронній оболонці атома. Загалом же хімічні зв’язки є результатом взаємодії електронів та ядер атомів.
СПОСІБ ЗАВЕРШЕННЯ ЗОВНІШНЬОГО ЕНЕРГЕТИЧНОГО РІВНЯ ЗА РАХУНОК ВІДДАВАННЯ ЕЛЕКТРОНІВ. Для його розуміння попрацюй з таблицею 29 і заповни потрібною інформацією останні 2 стовпці.
Таблиця 29
Будова електронних оболонок атомів деяких металічних елементів
Атоми металічних хімічних елементів, як і атоми розглянутих Натрію, Магнію, Алюмінію, на зовнішньому енергетичному рівні мають менше половини електронів порівняно із завершеним 8-електронним зовнішнім енергетичним рівнем. Є лише окремі винятки, наприклад металічні елементи Станум 50Sn, Стибій 51Sb, Плюмбум 82Рb, Вісмут 83Ві. У них кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні більша чотирьох і збігається із номером групи, в якій вони розташовані у короткій формі періодичної таблиці.
Атомам металів, щоб мати завершений зовнішній енергетичний рівень, енергетично менш затратно віддати невелику кількість електронів, ніж приєднувати більшу недостачу. При цьому в утвореної структурної частинки — катіону — зовнішнім стає передостанній енергетичний рівень атома, а він завершений. Розглянемо приклад з Натрієм.
Катіон — позитивно заряджена частинка, на яку під час утворення хімічного зв’язку перетворюється атом, віддаючи електрон / електрони. Назва «катіон» походить від назви негативно зарядженого електрода (катода), до якого в електричному полі рухаються позитивно заряджені йони.
Завдання. Порівняй будову атома й катіону Натрію і знайди відповідь на запитання:
- 1. Чи змінився заряд ядра в утвореному йоні?
- 2. Як змінилася кількість електронів в електронній оболонці катіону Натрію порівняно з атомом Натрію?
- 3. Якого заряду набув катіон Натрію і чому саме такого?
Як було тобою з’ясовано, електронейтральний атом Натрію і позитивно заряджена частинка (катіон) цього елемента мають однакову будову ядра, але різну будову електронної оболонки атома. Так, атом Натрію має три енергетичні рівні, у катіона їх два. Зміни в будові електронної оболонки вплинули на рівновагу позитивного заряду ядра й негативного заряду електронної оболонки атома. За рахунок віддачі електрона зменшився негативний заряд електронної оболонки, але незмінним залишився заряд ядра. Тому утворена частинка набуває позитивного заряду, величину якого визначила кількість відданих електронів (1 електрон).
СПОСІБ ЗАВЕРШЕННЯ ЗОВНІШНЬОГО ЕНЕРГЕТИЧНОГО РІВНЯ ЗА РАХУНОК ПРИЄДНАННЯ ЕЛЕКТРОНІВ. Атоми неметалічних хімічних елементів на зовнішньому енергетичному рівні мають 4 і більше електронів (є винятки). Тому під час утворення хімічних зв’язків з атомами металічних елементів їм енергетично вигідно приєднувати електрони, які віддають металічні елементи. У такий спосіб неметалічні елементи досягають завершеного зовнішнього енергетичного рівня.
НУМО ДОСЛІДЖУВАТИ
СПОСІБ ЗАВЕРШЕННЯ ЗОВНІШНЬОГО ЕНЕРГЕТИЧНОГО РІВНЯ ЕЛЕКТРОННОЇ ОБОЛОНКИ АТОМА ХЛОРУ ЗА РАХУНОК ПРИЄДНАННЯ ЕЛЕКТРОНІВ
Завдання. З’ясуй, які зміни відбуваються в електронній оболонці атома Хлору внаслідок приєднання електрона.
Крок 1. Скориставшись науковою інформацією цього параграфа, дай відповіді на запитання.
1.1. Скільки електронів має атом неметалічного елемента Хлору на зовнішньому енергетичному рівні?
1.2. Що енергетично вигідніше атому Хлору — віддавати чи приєднувати електрони під час утворення хімічного зв’язку з металічним елементом? Поясни, чому.
Приєднуючи електрон / електрони, нейтральний атом перетворюється на негативно заряджену частинку, що зветься аніон. Назва походить від назви позитивно зарядженого електрода (анода), до якого в електричному полі рухаються негативно заряджені аніони.
1.3. Як називається частинка, на яку перетворився атом Хлору, приєднавши електрон? Чи змінився заряд ядра в ній порівняно із зарядом ядра атома Хлору?
Крок 2. Порівняй склад електронної оболонки атома й утвореного йону і дай відповіді на запитання:
2.1. Яких змін зазнала електронна оболонка атома?
2.2. Якого заряду набула утворена частинка Хлору і чому саме такого?
Крок 3. Сформулюй висновок, чому для завершення зовнішнього енергетичного рівня Хлор приєднав 1 електрон.
ТОБІ ДО СНАГИ
1. Сформулюй визначення понять: йон, катіон, аніон.
2. Поясни, звідки з’явився заряд у катіона Натрію і чому його не було в атома Натрію.
3. За наведеними у тексті параграфа зразками склади схеми перетворення атомів Магнію й Алюмінію на катіони, визнач та обґрунтуй знак і величину заряду кожного йона.
4. Склади схему перетворення атома Сульфуру на аніон, визнач та обґрунтуй знак і величину заряду йона.
5. Використай слова «позитивний», «негативний», «катода», «анода» для заповнення пропусків у реченні:
Катіони мають ____ заряд і в електричному полі рухаються до ____. Аніони мають ____ заряд і в електричному полі рухаються до ____.
6. Застосуй теорію хімічного зв’язку для пояснення кількісного складу молекули води.
