Условие
Распредели электроны по слоям для атомов натрия (порядковый номер 11), хлора (17) и кальция (20). Для каждого элемента укажи число электронов на внешнем слое и объясни, почему натрий — металл, а хлор — неметалл.
Что известно и что ищем
- Известно, что число электронов в атоме равно порядковому номеру, а электроны располагаются по слоям.
- Известно, что первый слой вмещает не больше двух электронов, второй — не больше восьми, третий тоже до восьми (пока не заполнен).
- Ищем распределение по слоям и объяснение свойств через электроны внешнего слоя.
Ход решения
- Шаг 1. Разбираем натрий. Порядковый номер одиннадцать, значит электронов одиннадцать. Заполняем первый слой полностью — два электрона, второй — восемь, остаётся один: он идёт на третий слой. Запись: 2, 8, 1. На внешнем слое один электрон.
- Шаг 2. Разбираем хлор. Электронов семнадцать: два на первом слое, восемь на втором, семь на третьем. Запись: 2, 8, 7. На внешнем слое семь электронов, до восьми не хватает одного.
- Шаг 3. Разбираем кальций. Электронов двадцать: два, восемь, восемь — это восемнадцать, значит ещё два идут на четвёртый слой. Запись: 2, 8, 8, 2. На внешнем слое два электрона.
- Шаг 4. Объясняем свойства натрия. Один электрон на внешнем слое атом легко отдаёт, а отдать электрон — это «поступок металла». Поэтому натрий — активный металл, он легко расстаётся с внешним электроном.
- Шаг 5. Объясняем свойства хлора. Семи электронов до устойчивого состояния восьми не хватает одного, поэтому хлор стремится электрон принять, а не отдать. Это свойство неметалла, и именно поэтому хлор — сильный окислитель.
- Шаг 6. Формулируем общее правило. Металлические свойства определяются числом электронов на внешнем слое: один-два, редко три, — металл; пять и больше — неметалл. Именно поэтому в периоде свойства меняются постепенно: у натрия на внешнем слое один электрон, у хлора — семь, и между ними металлы плавно переходят в неметаллы.
Проверь себя
- Ответ: натрий — 2, 8, 1; хлор — 2, 8, 7; кальций — 2, 8, 8, 2. Металличность задаёт способность отдавать электроны: у натрия один внешний электрон, у хлора — семь.
- Проверка вывода: сумма чисел в распределении должна совпадать с порядковым номером. Для кальция 2 плюс 8 плюс 8 плюс 2 даёт двадцать — значит, порядковый номер верный. Если сумма не сходится, где-то потерян или добавлен лишний электрон.
- Ловушка: считать, что на третьем слое может быть больше восьми электронов. Подождите с этим правилом до 9 класса: в курсе 8 класса третий слой заполняется до восьми. Вторая ловушка — объяснять металличность размером атома вместо числа внешних электронов.
Как объяснить ребёнку
«Электроны расселяются по слоям, как жильцы по этажам: на первом этаже всего две квартиры, на следующих — по восемь. Сколько всего жильцов, столько электронов. А характер элемента зависит от последнего этажа: если наверху один-два жильца и они легко уезжают — это металл. Если наверху почти полный этаж и хочется добрать недостающего — это неметалл».
Тема для отчёта родителю
«Строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов: распределение по слоям и свойства элементов».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.