ATOM IN PERIODNI SISTEM ELEMENTOV...Atomsko jedro je približno 100.000-krat manjše od atoma....

8. RAZRED

ATOM IN PERIODNI

SISTEM ELEMENTOV

https://cdn.rokus.com/irokusplus/demo/KEM8/#9

• ODKRITJE ATOMA

Mo

nd

ay, M

ay 4

, 20

20

2

3

ATOM IN NJEGOVA

ZGODOVINA

DEMOKRIT iz Abdere (470 – 380 pr. n. št.)

Anglež John DALTON (1766 - 1844)

Joseph John THOMSON (1856 - 1940)

Je odkril elektrone, kot prve

izmed delcev atoma. Sklepal

je, da je atom je sestavljen iz

pozitivnih in negativnih delcev.

Ernest RUTHERFORD (1871 – 1937)

Je ugotovil, da je atom skoraj prazen prostor. Na sredini

atoma je zelo majhno atomsko jedro, v katerem pa je

vsa masa atoma. Okoli jedra krožijo negativno nabiti

elektroni.

Danski fizik NIELS BOHR (1885 – 1962)

Je razlagal, da je zgradba

atoma podobna sončnemu

sistemu. V jedru so pozitivno

nabiti delci protoni, okoli

njega pa krožijo elektroni po

točno določenih tirnicah.

James Chadwick (1891-1974)

• Je ugotovil, da so v jedru poleg pozitivno nabitih

delcev protonov še nevtralni delci nevtroni,

delci brez naboja.

9

• tunelski mikroskop - atomi elementa silicija na površini kristala.

10

• SNOV je sestavljena iz zelo majhnih delcev

ATOMOV, ki so sestavljeni iz še manjših

delcev:

• elektronov,

• protonov in nevtronov.

11

ZGRADBA ATOMA

Atom je zgrajen iz JEDRA in ELEKTRONSKE

OVOJNICE.

Jedro je v središču atoma in v samem atomu zavzema

zelo majhen prostor.

Prostor okoli jedra imenujemo elektronska ovojnica.

V njej so elektroni, ki se neprestano gibljejo.

jedro

elektronska ovojnica

ELEKTRONSKA OVOJNICA

+

Proton in nevtron imata

skoraj popolnoma enaki

masi (nevtron je nekoliko

težji)

++ ++

+

++++

+

Jedro je zgrajeno iz protonov in nevtronov.

Protoni so pozitivno nabiti delci, nevtroni pa nimajo

naboja, torej so nevtralni.

Zaradi pozitivno nabitih protonov ima jedro

pozitiven naboj.

Atomsko jedro je približno

100.000-krat manjše od atoma.

Elektron je delec z nabojem in zelo majhno

maso (1836 x manjša od mase protona).

Glavne lastnosti osnovnih delcev:

osnovni

delec

oznaka električni

naboj

razmerje

mas

položaj v

atomu

proton p+ 1+ 1 jedro

nevtron n° 0 1 jedro

elektron e− 1 − 1/ 1836 elektronska

ovojnica

Vsa masa atoma je pravzaprav masa jedra.

• Na sliki sta shemi dveh atomov. Vemo, da je skoraj

vsa masa atoma zbrana v jedru. Kdo ima večjo

maso?

A B

18

Preštejmo elektrone, protone in nevtrone v tem atomu.

V atomu je enako število protonov in elektronov,

zato je atom navzven električno nevtralen.

Zgradba borovega atoma

++ ++

število elektronov

število nevtronov

število protonov

6

5

5

+

++++

+

++ ++

+

VRSTNO (ATOMSKO) ŠTEVILO

• nam pove število protonov;

• zapisano ob simbolu levo spodaj;

• je vedno celo število;

Elementi so v periodnem sistemu razvrščeni ponaraščajočem vrstnem številu.

20

vrstno število = št. p+ = e−

MASNO ŠTEVILO

• je skupno število protonov in nevtronov

• v PSE ni zapisano;

• dobimo ga tako, da relativno atomsko maso

atoma (levo zgoraj ob simbolu elementa)

zaokrožimo na celo število.

21

masno število = p+ + n°

Atome elementov označimo s simbolom:

B55 protonov =

elektronov

11

5 protonov in

6 nevtronov

++++

++

Simbol elementa bora:

Kateri atomi so prikazani na shemi?

24

NALOGA: Napisani sta vrstno in masno število ob simbolu

neznanega elementa X. Dopolnite besedilo.

V atomu tega elementa je ____ protonov

in ______ nevtronov. V njegovi elektronski ovojnici

je ______ elektronov. Vrstno število je _______,

masno število je ______ . Element ima

simbol ________ in ime ____________ .

ELEKTRONSKA OVOJNICA• LUPINA je področje elektronske ovojnice, kjer je

najverjetneje, da najdemo elektrone. V atomu je

največ sedem lupin.

26

• Zamislimo si, da lahko spremljamo gibanje

edinega vodikovega elektrona. Območje, kjer se

edini vodikov elektron nahaja s 95-odstotno

verjetnostjo, imenujemo orbitala.

Pravila polnjenja lupin :

Vsaka lupina lahko sprejme omejeno število elektronov.

1. lupina: 2 e−

2. lupina: 8 e−

3. lupina: 18 e−

4. lupina:32 e−

model argona:

Razporeditev elektronov: 2, 8, 8

28

Razporeditev elektronov po lupinah imenujemo

ELEKTRONSKA KONFIGURACIJA

1. lupina: 2

2. lupina: 8

3. lupina: 4

Atom silicija: 2,8,4

29

• Na zunanji lupini je lahko največ 8 elektronov, ki jih

imenujemo ZUNANJI ali VALENČNI ELEKTRONI.

Atom katerega elementa je prikazan na shemi?

Določi elektronsko konfiguracijo: __________

• Določi elektronsko konfiguracijo:

a) d)

b) e)

c) f)

Določi elektronsko konfiguracijo:

33

• Katera shema prikazuje razporeditevelektronov v atomu kisika?

• Nariši elektronsko zgradbo kisikovega, neonovegain magnezijevega atoma ter napiši razporeditevelektronov po lupinah.

35

• Koliko lupin ima atom žvepla z elektronsko konfiguracijo S 2,8,6?

a) 1

b) 2

c) 3

d) 4

36

• Atomi, ki imajo polne lupine so stabilni

(ŽLAHTNI PLINI)

• V primeru, da lupine niso polno zasedene z

elektroni, lahko atomi oddajajo ali sprejemajo

zunanje elektrone. Atomi se pri tem med seboj

povežejo s kemijskimi vezmi.

37

Kateri atom je stabilen?

38

Vaje

IZOTOPI

• Oglej si sheme atomov in dopolni tabelo.

Št. protonov

Št. elektronov

Št. nevtronov

Vrstno število

Masno število

NAVODILO: Oglej si tabelo in odgovori na vprašanja.

1) V številu katerih delcev se atomi razlikujejo med

seboj?

2) V katerem številu se atomi razlikujejo med seboj?

A) masnem številu

B) vrstnem številu

3) Za atome katerega elementa gre?

a) Za atome kisika

b) Za atome vodika

c) Za atome ogljika

Izotopi so atomi istega elementa, ki imajo

enako vrstno število, a se med seboj

razlikujejo v masnem številu in v številu

nevtronov.

Izotopi imajo različne fizikalne a enake

kemijske lastnosti.

Največ je izotopa 1H, ki

ga imenujemo tudi

lahki vodik.

Izotop 2H imenujemo

devterij ali težki vodik.

Tritij 3H ima nestabilno jedro,

ki počasi razpada. Izotopi z

nestabilnimi jedri so

radioaktivni.

Vodik se nahaja v naravi samo v spojinah.

Naravni vodik obstaja v obliki treh izotopov.

H1

1 + 0 =1

H H1 1

1 + 1 =2 1 + 2 =3

Razlikujejo se le v številu nevtronov:

45

Večina elementov ima več kot en izotop, tisti s

samo enim izotopom so redkejši. Med prvimi

dvajsetimi elementi so to le berilij, fluor, aluminij in

fosfor, natrij.

Naloga: določi število p+, n° in e−

izotop razširjenost

1H

2H

3H sledovi

<0,02%

99,98%

Izotopi imajo v naravi različno razširjenost:

• Relativna atomska masa

elementa je vsota produktov

med razširjenostjo in relativno

atomsko maso posameznih

izotopov.

Radioaktivni razpad• Je razpad nekaterih radioaktivnih atomov, ki

niso stabilni. Nastanejo drugačni atomi, pri

tem pa nastane radioaktivno sevanje.

Marie Curie 96 Cm - kirij47

48

JERSKA ELEKTRARNA

Ob cepitvi jeder (razpadu) radioaktivnih

elementov v jedrskem gorivu se sprošča toplota,

s katero segrevamo tekočino v reaktorju in s tem

vodo za proizvodnjo pare. Vodna para

poganja turbino, ta pa generator, ki

proizvaja električno energijo.

PERIODNI SISTEM ELEMENTOV (PSE)

Leta 1869 je Dimitrij Ivanovič Mendelejev zasnoval

PSE in do tedaj znane elemente razvrstil glede na

naraščajočo VRSTNO (ATOMSKO) ŠTEVILO.

PSE, 1871

50

Danes poznamo že 118 elementov.

94 elementov je takih, ki jih najdemo v

naravi, največkrat v obliki spojin. Drugi

elementi so bili umetno narejeni.

DANAŠNJI PERIODNI SISTEM

• Po novejšem označevanju je 18 skupin

• V uporabi pa je še vedno star sistem: 8 skupin (I. do

VIII) (brez prehodnih elementov)

SKUPINE (VIII. glavnih skupin)

• Skupine označimo z rimskimi številkami od I. do VIII.

• Elementi v isti skupini imajo enako število zunanjih

elektronov, ki je enako številki skupine.

Atom litija ima 3 protone in 3 elektrone. Ima en zunanji elektron in se nahaja v I. skupini.

Na, K ležita v isti skupini v PSE, zato imata

tudi podobne lastnosti. Pravimo, da se

lastnosti periodično ponavljajo.

53

• Iz razporeditve elektronov po lupinah skušajmo ugotoviti vrsto elementa:

54

PERIODE

• Vodoravne vrste v PSE.

• Period je sedem, označimo jih od 1 do 7.

• Perioda v kateri je element, se ujema s številomlupin.

Atomi elementa kisika imajo elektrone razporejene v dveh lupinah in se

zato nahaja v 2. periodi PSE. Ker ima šest zunanjih elektronov, leži v VI.

skupini.

Atom na sliki ima 1 zunanji elektron, ki je v četrti lupini.

Li

H

Be B C

Na Mg Al Si

N O F Ne

P S Cl Ar

K Ca

He

I II III IV VIIIV VI VII

2

1

3

4

Zato je element v ___ skupini in ___ periodi. To je element ___

K

Atom katerega elementa je upodobljen na sliki?

Preštejmo elektrone v zadnji lupini: ______.

V kateri lupini so zunanji elektroni? V _______ lupini, zato

je element v ____ periodi.

Li

H

Be B C

Na Mg Al Si

N O F Ne

P S Cl Ar

K Ca

He

I II III IV VIIIV VI VII

2

1

3

4

Ker ima atom 6 zunanjih elektronov, je element v ________ skupini

periodnega sistema. To je element: _________

S

• Velikost atoma (atomski radij) narašča poskupini navzdol, po periodi desno pa manjšajo.

58

IONI

• Atomi imajo polno zunanjo lupino, ko je v njej

8 elektronov. Ti atomi so najstabilnejši in

nereaktivni in ležijo v VIII. skupini PSE –

žlahtni plini.

Monday, May 4, 2020 60

• Atomi, ki nimajo polno zasedene zunanje

lupine, sprejemajo ali oddajajo zunanje

elektrone. Tako preidejo v stabilno stanje in

nastanejo ioni – delci z električnim

nabojem.

• Naboj iona zapisujemo desno zgoraj ob

simbolu elementa. Najprej zapišemo številko in

nato znak plus (+) ali minus (−):

Elementi I. skupine tvorijo ione z nabojem 1+

Elementi II. skupine tvorijo ione z nabojem 2+

Elementi VII. skupine tvorijo ione z nabojem 1−

Elementi VI. skupine tvorijo ione z nabojem 2−

Žlahtni plini običajno NE TVORIJO ionov.

Naboj kationa

je enak številki

skupine.

Naboj aniona

dobimo, če od

številke

skupine

odštejemo 8.

KATIONI (+)

• Atom natrija doseže stabilno razporeditev, če

odda 1 zunanji elektron. Pri tem postane

pozitivno nabiti ion – KATION.

Kemijska enačba:

Na → Na+ + 1e−

Velikost iona je drugačna od velikosti nevtralnega atoma:

• Nastanek natrijevega kationa iz natrijevega atoma:

64

• Slovenskim imenom elementa dodamo

končnico "-ov" oziroma "-ev" ter besedo "ion"

ali "kation".

Na+ − natrijev ion,

Ca2+ − kalcijev ion,

Al3+ − aluminijev ion

65

ANION (-)• Atom klora ima sedem zunanjih elektronov. Do

polne lupine in stabilnega stanja mu manjka en

elektron, ki ga sprejme. Postane negativno nabiti

delec – ANION.

Kemijska enačba:

Cl + 1e− → Cl−

• Nastanek kloridnega aniona iz klorovega atoma:

67

• Anion imenujemo z latinskim imenomelementa, ki mu dodamo končnico "-idni"ion.

Cl− − kloridni ion

O2− − oksidni ion

S2− − sulfidni ion

N3− − nitridni ion

68

• Mineralne vode vsebujejo ione:

70

DELEC ŠT. PROTONOV ŠT. NEVTRONOV ŠT. ELEKTRONOV

Na

Na+

Ca

Ca2+

F

F−

O

O2−

71

• DOPOLNI:

• Ioni se od atomov razlikujejo le po številu

elektronov!

73

• Dopolni preglednico in določi naboje ionovelementov v preglednici.

74

• Dopolni preglednico o ionih elementov 3. periode. Pomagaj si s periodnim sistemom.

• Odgovori na vprašanja.• Koliko zunanjih elektronov imajo atomi, ki tvorijo katione? • Koliko zunanjih elektronov imajo atomi, ki tvorijo anione? • Katero vrsto ionov tvorijo kovine? • Katero vrsto ionov tvorijo nekovine? • Katerega elementa iz 3. periode ni v zgornji preglednici? Kaj

misliš, zakaj?75

☼

Kateri delci so v atomskem jedru?

V atomskem jedru so protoni in nevtroni.

1.

Jedro ima pozitiven naboj, ker so v njem pozitivno nabiti

protoni. Nevtroni pa nimajo naboja.

NALOGE

2. Kakšen naboj ima jedro in zakaj?

☼

3. Atom je navzven nevtralen, torej nima naboja. Kateri del

atoma pa ima negativen naboj?

Zakaj atom nima naboja?

☼ Elektronska ovojnica, elektroni.

V atomu je enako število protonov in elektronov. Proton

in elektron imata enak, toda nasproten naboj.

4.

Število elektronov in protonov.

5. Število katerih delcev se mora ujemati v atomu katerega koli

elementa?

☼

6. Zakaj mora biti število teh dveh delcev enako?

☼ Zato ker imata elektron in proton nasproten naboj. Samo če

je število obeh vrst delcev enako, je atom lahko nevtralen.

☼

Število katerih delcev je v jedru atoma določenega elementa

lahko različno?

Število nevtronov.

☼

Ali je število protonov in nevtronov v jedru atoma lahko tudi

enako?

7.

Elektroni so veliko lažji od protonov in nevtronov. Protoni

in nevtroni pa imajo skoraj enake mase.

8. Kateri delci v atomu se zelo razlikujejo v masi?

☼

Da; jedra atomov nekaterih elementov imajo enako število

protonov in nevtronov, npr. 10B in 2H.

9. Kakšen del atoma zasede jedro?

☼ Jedro je po premeru več kot 10.000-krat manjše od atoma,

zato zasede manj kot milijardinko odstotka prostornine atoma.

V jedru nekega izotopa je 23 protonov in nevtronov, od tega

11 nevtronov. 10.

12. V elektronski ovojnici atoma je 34 elektronov. V jedru pa je

enako število protonov in nevtronov.

☼ Če je v atomu 34 elektronov, je v njem tudi 34 protonov. Ker je

v jedru enako število protonov in nevtronov, je v jedru 34

nevtronov in potemtakem skupaj 68 delcev.

Masno število je torej 68.

Če je v jedru 11 nevtronov, mora biti v njem še

23 – 11 = 12 protonov.

Zaradi elektronevtralnosti atoma je enako tudi število elektronov.

Če smo 2 odstranili in jih je ostalo 14, jih je moralo v ovojnici

biti 2 + 14 = 16. Enako mora biti tudi število protonov.

11. Če atomu odvzamemo 2 elektrona, jih ostane le še 14.

☼

☼

Koliko elektronov je v elektronski ovojnici tega atoma?

Kolikšno je masno število tega atoma?

Kolikšno je število protonov v jedru tega atoma?