Меню

Какова электронная конфигурация атома кальция тест



Электронная конфигурация и строение атома кальция

В науках с физико-математическим уклоном для решения задач иногда необходимо знать атомарную структуру вещества. На уроках химии изучается каждый из элементов периодической системы (таблицы) Дмитрия Ивановича Менделеева и его строение атома. Кальций не является исключением. Однако для начала следует ознакомиться с основными понятиями и положениями о принципах формирования электронной оболочки для различных материалов, определяющей их важные свойства.

Общие сведения

Каждый химический элемент состоит из молекул, компонентами которых являются атомы. Последние состоят из следующих структурных единиц:

Последние вращаются вокруг ядра по орбитам, которые только отображаются на чертежах (графической схеме). Орбита — условное обозначение расстояния между ядром и электронами, удерживающимися посредством сил кулоновского притяжения. На основании анализа структуры кристаллической решетки ученые открыли некоторые очень важные физико-химические свойства веществ. Например, благодаря изучению строения атома калия, его поместили в ряд щелочных металлов. Он вступает в мгновенную реакцию с водой, образуя щелочь.

Ядро атома

Ядро — основной компонент атома, в котором сосредоточена основная масса. Оно имеет положительный заряд, притягивающий электроны, и состоит из протонов и нейтронов. Протий (легкий изотоп водорода) — единственный химический элемент, не содержащий нейтроны. Если ядро рассматривать в качестве частицы, то химики и физики называют его нуклидом, а нуклоны — совокупность положительно заряженных атомарных единиц.

Количество протонов обозначается литерой «Z», а нейтронов — N. Эти 2 коэффициента, как правило, равны. Однако иногда N превышает или меньше показателя Z. В этом случае говорят, что химический элемент является изотопом или изотоном, т. е. нестандартным. Чтобы их отличать между собой, следует запомнить 2 правила:

  1. Одинаковое Z и разное N — изотопы.
  2. Одинаковое N и разное Z — изотоны.

Число «Z» соответствует порядковому номеру в таблице Д. И. Менделеева. Алгебраическая сумма Z и N эквивалентна массовому атомарному числу А, которое также указывается в периодической системе. Оно имеет и другое название — молекулярная масса химического элемента. Кроме того, у ядра существуют и другие характеристики. К основным из них относятся следующие:

Коэффициент Z определяет уровень электрического заряда. Впервые его открыл ученый Г. Мозли в 1913 году опытным путем, измеряя длину электромагнитной волны водорода. Для других элементов была установлена такая же зависимость от порядкового номера элемента. Заряд протонов, входящих в состав ядра, действует на электроны, которые вращаются вокруг него. Следует отметить, что положительная частица не может притянуть отрицательную, поскольку поле, создающее связь между ними, не способно это сделать.

В некоторых случаях заряд не может удержать электрон. При этом последний «отрывается» с орбитали. В результате такого процесса образуется ион, т. е. атом, который может взаимодействовать с другими.

В лабораторных условиях его можно получить при электролизе расплавленного CaCl2. Последнее вещество называется хлоридом кальция. Электролиз — физико-химический процесс, при котором через какое-либо вещество пропускают постоянный ток. В этом случае ионы (заряжены положительно) направляются к электроду (катоду), имеющему отрицательный потенциал (-), а катионы — к положительному (аноду). При этом распад хлорида кальция можно записать в таком виде: ион (Ca2+) и катион (Cl 2 2-).

Схема строения атома и электронная конфигурация кальция определяют его другие химические свойства. Он реагирует с большинством веществ, являющимися сложными и простыми. Сохранить его в чистом виде довольно сложно. Например, чтобы сберечь «чистый» Ca, нужно покрыть его парафином или керосином в емкости без дополнительного доступа кислорода.

Электронная оболочка

Электронная оболочка атома — форма, позволяющая научным путем доказать возможность взаимодействия элемента с другими веществами. Принципы ее образования имеют следующие формулировки:

  1. Минимум энергии: определяет энергетический обмен между электронами, заполняющими орбитали.
  2. Паули: на орбитали могут находиться только 2 отрицательно заряженные частицы с противоположными спинами (векторами вращения).
  3. Хунда: заполнение орбиталей с максимальным количеством электронов с учетом спинов.

Ядро атома имеет положительный заряд «+20», который соответствует порядковому номеру в периодической таблице элементов. Количество Z = 20 и N = 20. Следовательно, вокруг ядра двигаются 20 электронов, поскольку количество положительных нуклонов равняется числу отрицательно заряженных частиц.

Схематически обозначение структуры, состоящей из четырех орбит, имеет такой вид: +20 Ca)2)8)8)2. В этом случае можно записать электронную конфигурацию элемента: 1 s2 2 s2 2 p6 3 s2 3 p6 4 s2. Если сложить показатели степеней подуровней орбит, получается «20», т. е. 2+2+6+2+6+2. Электронная формула заполняется по такому алгоритму:

  1. Выписывается порядковый номер: 20.
  2. На первом подуровне должно быть не более 2: 1 s2. Первая орбиталь заполнена.
  3. Вторая орбита (до 6 на подуровне 2р и 2 на 2s): 2s22p6.
  4. Третья состоит из двух подуровней, на каждом из которых может находиться 2 и 6 частиц соответственно: 3s2 3 p6 .
  5. Четвертая также включает 2 подуровня 4s и 4p, но частиц хватает только на 4s: 4 s2.
  6. Проверка количества электронов: 2+2+6+2+6+2 = 20 (результат соответствует действительности, т. е. равен Z).
Читайте также:  Ansi sql тест с ответами

На основании электронной конфигурации можно определить еще один параметр Cа, который называется валентностью. Она равна 2, поскольку последняя орбиталь имеет только 2 электрона.

Таким образом, кальций является двухвалентным элементом и обладает физическими и химическими свойствами, которые присущи щелочно-земельным металлам.

Источник

Строение атома кальция

Строение

Кальций – 20 элемент периодической таблицы. Находится во второй группе, четвёртом периоде. Относится к элементам s-семейства. Электронное строение атома кальция – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 или +20 Ca)2)8)8)2.

Кальций в таблице Менделеева

Рис. 1. Кальций в таблице Менделеева.

Ядро атома содержит 20 протонов и 20 нейронов, имеет положительный заряд +20. Вокруг ядра по четырём орбитам движется 20 электронов. Последний энергетический s-уровень содержит два спаренных электрона, поэтому постоянная валентность кальция – II.

В соединениях атом кальция отдаёт два электрона, выполняя функцию восстановителя. Степень окисления кальция – +2.

Строение атома

Рис. 2. Строение атома.

Кальций не может переходить в возбуждённое состояние.

Общее описание

Основным источником кальция является карбонат кальция – CaCO3, который является главным соединением известняка, мела, мрамора. Также кальций входит в состав доломита, гипса, апатита, шпата и других минералов.

Кальций – металл серебристого цвета с температурой плавления 854°С. При высоком давлении проявляет свойства полупроводника. Легко окисляется на воздухе.

Кальций

Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция – CaCl2.

Химические свойства

Схема строения атома определяет химические свойства элемента. Кальций активно реагирует с простыми и сложными веществами. Из-за способности быстро присоединять кислород, образуя на поверхности оксидную плёнку, кальций хранят под слоем парафина или керосина в плотно закрытой таре. Основные реакции кальция с элементами и соединения приведены в таблице.

Взаимодействие

Продукты

Уравнение

С кислородом при нагревании (реакция горения)

Оксид кальция (негашёная известь)

С большинством неметаллов при нагревании

С фтором даже на холоде

Гидроксид кальция (гашёная или едкая известь) выпадает в осадок, выделяется водород

Большинство солей кальция (фторид, сульфат, карбонад кальция) не растворяются в воде. Хорошо растворимы бромид (CaBr2), хлорид (CaCl2), йодид (CaI2), нитрат (Ca(NO3)2) кальция.

Элемент в составе соединений используется в строительстве, пищевой и химической промышленности, медицине.

Что мы узнали?

Кальций – активный щелочноземельный металл, являющийся восстановителем. На внешнем энергетическом уровне атома находится два электрона, определяющие валентность. Кальций входит в состав минералов, быстро окисляется на воздухе, реагирует с неметаллами при нагревании, водой и кислотами. Оксид кальция называется негашёной известью, гидроксид – гашёной известью. Большинство солей кальция плохо растворяются в воде. Кальций входит в состав костей, крови, участвует в метаболизме, применяется в промышленности, строительстве и медицине.

Тест по теме

  • 1s22s22p63s23p64s2
  • 1s22s22p63s23p64р2
  • 1s22s12p83s23p64s2
  • 1s22s12p83s23p44р2

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.4 . Всего получено оценок: 120.

Не понравилось? — Напиши в комментариях, чего не хватает.

Содержание

  1. Строение
  2. Общее описание
  3. Химические свойства
  4. Что мы узнали?

Бонус

  • Строение атома азота
  • Строение атома алюминия
  • Строение атома серы
  • Строение атома кремния
  • Строение атома кислорода Строение атома кальция
  • Валентность химических элементов
  • Электронные формулы химических элементов
  • Схемы образования химических элементов
  • Образование химических элементов и веществ
  • Таблица валентности химических элементов
  • Таблица электроотрицательности химических элементов
  • Таблица окисления химических элементов
  • Строение атома
  • Валентность химических элементов
  • Строение электронных оболочек атомов

показать все

  1. 1. Александра Марс 701
  2. 2. Дарья ЛысенкоДарья Лысенко 223
  3. 3. Сергей ШелевахоСергей Шелевахо 188
  4. 4. Игорь Проскуренко 165
  5. 5. AlinaAlina 155
  6. 6. Арина КимАрина Ким 110
  7. 7. СергейСергей 75
  8. 8. Данил Степанов 65
  9. 9. Данила Лазарев 65
  10. 10. Polar Beer 64
  1. 1. Игорь Проскуренко 24,801
  2. 2. Кристина 1Кристина Волосочева 19,120
  3. 3. EkaterinaEkaterina 18,721
  4. 4. Юлия БроЮлия Бронникова 18,580
  5. 5. Darth VaderDarth Vader 17,856
  6. 6. Алина СайбельАлина Сайбель 16,787
  7. 7. Мария НиколаевнаМария Николаевна 15,775
  8. 8. Лариса СамодуроваЛариса Самодурова 15,735
  9. 9. LizaLiza 15,165
  10. 10. Дмитрий ПрошинTorkMen 14,876

Самые активные участники недели:

  • 1. Виктория Нойманн — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 2. Bulat Sadykov — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 3. Дарья Волкова — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Три счастливчика, которые прошли хотя бы 1 тест:

  • 1. Наталья Старостина — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 2. Николай З — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 3. Давид Мельников — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Карты электронные(код), они будут отправлены в ближайшие дни сообщением Вконтакте или электронным письмом.

Источник

Атомы и электроны

Атомно-молекулярное учение

Мы приступаем к изучению химии — мира молекул и атомов. В этой статье мы рассмотрим базисные понятия и разберемся с электронными формулами элементов.

Атом (греч. а — отриц. частица + tomos — отдел, греч. atomos — неделимый) — электронейтральная частица вещества микроскопических размеров и массы, состоящая из положительно заряженного ядра (протонов) и отрицательно заряженных электронов (электронные орбитали).

Читайте также:  Какое основное назначение пригородной зоны тест

Описываемая модель атома называется «планетарной» и была предложена в 1913 году великими физиками: Нильсом Бором и Эрнестом Резерфордом

Планетарная модель атома

Протон (греч. protos — первый) — положительно заряженная (+1) элементарная частица, вместе с нейтронами образует ядра атомов элементов. Нейтрон (лат. neuter — ни тот, ни другой) — нейтральная (0) элементарная частица, присутствующая в ядрах всех химических элементов, кроме водорода.

Электрон (греч. elektron — янтарь) — стабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом (-1), заряд атома — порядковый номер в таблице Менделеева — равен числу электронов (и, соответственно, протонов).

Запомните, что в невозбужденном состоянии атом содержит одинаковое число электронов и протонов. Так у кальция (порядковый номер 20) в ядре находится 20 протонов, а вокруг ядра на электронных орбиталях 20 электронов.

Электроны и протоны

Я еще раз подчеркну эту важную деталь. На данном этапе будет отлично, если вы запомните простое правило: порядковый номер элемента = числу электронов. Это наиболее важно для практического применения и изучения следующей темы.

Электронная конфигурация атома

Электроны атома находятся в непрерывном движении вокруг ядра. Энергия электронов отличается друг от друга, в соответствии с этим электроны занимают различные энергетические уровни.

Энергетические уровни подразделяются на несколько подуровней:

    Первый уровень

Состоит из s-подуровня: одной «1s» ячейки, в которой помещаются 2 электрона (заполненный электронами — 1s 2 )

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (2s 2 ) и p-подуровня: трех «p» ячеек (2p 6 ), на которых помещается 6 электронов

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (3s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (3p 6 ) и d-подуровня: пяти «d» ячеек (3d 10 ), в которых помещается 10 электронов

Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (4s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (4p 6 ), d-подуровня: пяти «d» ячеек (4d 10 ) и f-подуровня: семи «f» ячеек (4f 14 ), на которых помещается 14 электронов

Энергетические уровни

Зная теорию об энергетических уровнях и порядковый номер элемента из таблицы Менделеева, вы должны расположить определенное число электронов, начиная от уровня с наименьшей энергией и заканчивая к уровнем с наибольшей. Чуть ниже вы увидите несколько примеров, а также узнаете об исключении, которое только подтверждает данные правила.

Подуровни: «s», «p» и «d», которые мы только что обсудили, имеют в определенную конфигурацию в пространстве. По этим подуровням, или атомным орбиталям, движутся электроны, создавая определенный «рисунок».

S-орбиталь похожа на сферу, p-орбиталь напоминает песочные часы, d-орбиталь — клеверный лист.

Атомные орбитали

Правила заполнения электронных орбиталей и примеры

Существует ряд правил, которые применяют при составлении электронных конфигураций атомов:

  • Сперва следует заполнить орбитали с наименьшей энергией, и только после переходить к энергетически более высоким
  • На орбитали (в одной «ячейке») не может располагаться более двух электронов
  • Орбитали заполняются электронами так: сначала в каждую ячейку помещают по одному электрону, после чего орбитали дополняются еще одним электроном с противоположным направлением
  • Порядок заполнения орбиталей: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s

Должно быть, вы обратили внимание на некоторое несоответствие: после 3p подуровня следует переход к 4s, хотя логично было бы заполнить до конца 4s подуровень. Однако природа распорядилась иначе.

Запомните, что, только заполнив 4s подуровень двумя электронами, можно переходить к 3d подуровню.

Без практики теория мертва, так что приступает к тренировке. Нам нужно составить электронную конфигурацию атомов углерода и серы. Для начала определим их порядковый номер, который подскажет нам число их электронов. У углерода — 6, у серы — 16.

Теперь мы располагаем указанное количество электронов на энергетических уровнях, руководствуясь правилами заполнения.

Электронные конфигурации углерода и серы

Обращаю ваше особе внимание: на 2p-подуровне углерода мы расположили 2 электрона в разные ячейки, следуя одному из правил. А на 3p-подуровне у серы электронов оказалось много, поэтому сначала мы расположили 3 электрона по отдельным ячейкам, а оставшимся одним электроном дополнили первую ячейку.

Таким образом, электронные конфигурации наших элементов:

  • Углерод — 1s 2 2s 2 2p 2
  • Серы — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
Внешний уровень и валентные электроны

Количество электронов на внешнем (валентном) уровне — это число электронов на наивысшем энергетическом уровне, которого достигает элемент. Такие электроны называются валентными: они могут быть спаренными или неспаренными. Иногда для наглядного представления конфигурацию внешнего уровня записывают отдельно:

  • Углерод — 2s 2 2p 2 (4 валентных электрона)
  • Сера -3s 2 3p 4 (6 валентных электронов)

Неспаренные валентные электроны способны к образованию химической связи. Их число соответствует количеству связей, которые данный атом может образовать с другими атомами. Таким образом неспаренные валентные электроны тесно связаны с валентностью — способностью атомов образовывать определенное число химических связей.

Валентные электроны углерода и серы

  • Углерод — 2s 2 2p 2 (2 неспаренных валентных электрона)
  • Сера -3s 2 3p 4 (2 неспаренных валентных электрона)
Тренировка

Потренируйтесь и сами составьте электронную конфигурацию для магния и скандия. Определите число электронов на внешнем (валентном) уровне и число неспаренных электронов. Ниже будет дано наглядное объяснение этой задаче.

Электронные конфигурации магния и фтора и их валентные электроны

Запишем получившиеся электронные конфигурации магния и фтора:

  • Магний — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
  • Скандий — 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1

Источник

Строение атома кальция

Общие сведения о строении атома кальция

Относится к элементам s — семейства. Металл. Элементы-металлы, входящие в эту группу, носят общее название щелочно-земельных. Обозначение – Ca. Порядковый номер – 20. Относительная атомная масса – 40,8 а.е.м.

Электронное строение атома кальция

Атом кальция состоит из положительно заряженного ядра (+20), внутри которого есть 20 протонов и 20 нейтронов, а вокруг, по четырем орбитам движутся 20 электронов.

Схематическое строение атома кальция

Рис.1. Схематическое строение атома кальция.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

Внешний энергетический уровень атома кальция содержит 2 электрона, которые являются валентными. Степень окисления кальция равна +2. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Энергетическая диаграмма

Возбужденного состояния, несмотря на наличие вакантных 3p— и 3d-орбиталей нет.

Примеры решения задач

Задание Элемент литий состоит из двух природных изотопов 6 Li (массовая доля 7,52%) и 7 Li(92,48%). Чему равна относительная атомная масса элемента лития?
Решение Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, имеющие разные массовые числа (одинаковое число протонов, но разное – нейтронов). Средняя относительная масса изотопов рассчитывается по формуле:

Рассчитываем среднюю относительную атомную массу лития:

Ar(Li) = (6 × 7,52 + 7 × 92,48)/100 = 6,9248 а.е.м.

Задание Рассчитайте относительную атомную массу элемента кобальта, если известно, что в природе существуют два его изотопа: 57 Co (массовая доля 0,17%) и 59 Co (99,83%).
Решение Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, имеющие разные массовые числа (одинаковое число протонов, но разное – нейтронов). Средняя относительная масса изотопов рассчитывается по формуле:

Рассчитываем среднюю относительную атомную массу лития:

Ar(Co) = (57 × 0,17 + 59 × 99,83)/100 = 58,9966 а.е.м.

Источник

Кальций Ca

Кальций в таблице менделеева занимает 20 место, в 4 периоде.

Символ Ca
Номер 20
Атомный вес 40.0780000
Латинское название Calcium
Русское название Кальций

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь

Электронная схема кальция

Ca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Короткая запись:
Ca: [Ar]4s 2

Одинаковую электронную конфигурацию имеют атом кальция и K -1 , Sc +1 , Ti +2 , V +3 , Mn +5 , Fe +6

Порядок заполнения оболочек атома кальция (Ca) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Кальций имеет 20 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

Степень окисления кальция

Атомы кальция в соединениях имеют степени окисления 2.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Ионы кальция

Валентность Ca

Атомы кальция в соединениях проявляют валентность II.

Валентность кальция характеризует способность атома Ca к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Ca

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома Ca эти числа имеют значение N = 4, L = 0, Ml = 1, Ms = -½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

электронная схема кальция

Результат:

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома — тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать. Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается Eo. Если не указано иное, то энергия ионизации — это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии ионизации для каждого последующего электрона.

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Источник