Строение атома и Периодическая система: как читать клетку элемента
По номеру элемента восстанавливаем состав ядра, распределение электронов по слоям и предсказываем изменение свойств в периоде и группе.
Задания 1–3 ОГЭ проверяют одно умение: по положению элемента в таблице Д. И. Менделеева мгновенно восстановить заряд ядра, число нейтронов и распределение электронов по слоям. Без этого не решаются задания на тип связи, степень окисления и сравнение свойств — то есть примерно треть первой части.
Порядковый номер Z = заряд ядра = число протонов = число электронов в нейтральном атоме. Массовое число A = число протонов + число нейтронов, значит N = A − Z, где A — округлённая до целого относительная атомная масса. Номер периода = число электронных слоёв. Номер группы для элементов главных подгрупп (А) = число электронов на внешнем слое.
N = A − Z. Пример: калий, Ar(K) = 39,1 → A = 39, Z = 19, значит N = 39 − 19 = 20 нейтронов, 19 протонов, 19 электронов.
Максимум электронов: 1-й слой — 2, 2-й — 8, 3-й — 8 (для первых 20 элементов), затем начинает заполняться 4-й. Поэтому у калия конфигурация 2, 8, 8, 1, а у кальция 2, 8, 8, 2 — третий слой у них ещё не достроен до 18. Завершённый внешний слой (2 у гелия, 8 у остальных) — признак благородного газа.
Электронные конфигурации, которые надо знать наизусть
| Элемент | Z | Распределение по слоям | Внешний слой |
|---|---|---|---|
| Натрий Na | 11 | 2, 8, 1 | 1 e− — активный металл |
| Алюминий Al | 13 | 2, 8, 3 | 3 e− — амфотерный металл |
| Сера S | 16 | 2, 8, 6 | 6 e− — неметалл |
| Аргон Ar | 18 | 2, 8, 8 | 8 e− — слой завершён |
| Калий K | 19 | 2, 8, 8, 1 | 1 e− на 4-м слое |
В периоде слева направо: заряд ядра растёт, радиус атома уменьшается, электроотрицательность растёт, металлические свойства ослабевают, неметаллические усиливаются. В главной подгруппе сверху вниз: число слоёв растёт, радиус увеличивается, электроотрицательность падает, металлические свойства усиливаются. Высшая степень окисления равна номеру группы, низшая для неметаллов = номер группы − 8.
Условие: расположите элементы Si, P, S в порядке усиления неметаллических свойств. Решение: Z(Si) = 14, Z(P) = 15, Z(S) = 16 — все три элемента в 3-м периоде и идут слева направо. Число слоёв одинаково (3), заряд ядра растёт, радиус атома уменьшается, внешние электроны притягиваются сильнее, способность принимать электроны растёт. Значит неметаллические свойства усиливаются в ряду Si → P → S. Ответ: Si, P, S.
Самая частая ошибка — вывод «заряд ядра больше, значит радиус больше». Наоборот: при одинаковом числе слоёв больший заряд сильнее стягивает электронную оболочку, радиус уменьшается. Вторая ошибка — считать номер группы числом всех электронов, а не внешних; для побочных подгрупп это правило вообще не работает. Третья — брать A без округления (39,1 вместо 39) и получать дробное число нейтронов: ответ засчитывается как неверный.
- ✓Записал Z и A, число нейтронов посчитал как N = A − Z с округлённой Ar
- ✓Число слоёв совпадает с номером периода
- ✓Число электронов на внешнем слое совпадает с номером группы А
- ✓Сумма электронов по слоям равна Z
- ✓Сравнивая свойства, явно указал направление: по периоду или по группе