Sistemul periodic. Configuratia electronica a atomilor din perioadele 1,2 si 3





Ghid pentru bacalaureat: Chimie Anorganică:  Sistemul periodic.

CONFIGURAȚIA ELECTRONICĂ A ATOMILOR DIN PERIOADELE 1, 2 ȘI 3

 Sistemul periodic


Elementele sunt aranjate in Sistemul Periodic in functie de Z. In functie de proprietatile care se repeta ele pot fi aranjate in: Grupe:contin elemente care au acelasi numar de electroni pe ultimul strat;
Grupele sunt in numar de 18 din care:
- 8 principale (A) care au complet sau in curs de completare orbital de tip s sau p si
-10 secundare(B) care au in curs de completare orbital de tip d sau f

  • Numarul grupei este dat de numarul de electroni de pe ultimul strat si se noteaza cu cifre romane si litera A,respective B . Perioade:contin elemente care au acelasi numar de straturi electronice.

 

  • Perioadele sunt in numar de 7 si se noteaza cu cifre arabe.

 

Configurația electronică a unui element chimic din tabelul periodic descrie aranjarea sau distribuirea electronilor săi în norul electronic. Nivelele (straturile) electronice se divid în subnivele (s, p, d, f) ce conțin orbitalii care grupează electronii din nivelul respectiv. Un atom are șapte nivele aranjate specific elementului chimic. Orbitalul reprezintă zona în care un electron este cel mai probabil să fie observat.

 

Proprietatile elementelor

 Elementele chimice prezinta proprietati determinate de nucleele atomice =proprietati neperiodice :variatia numarului atomic,Z si a numarului de masa A.
Elementele chimice prezinta proprietati determinate de invelisul de electroni =proprietati periodice .Acestea se clasifica in
- propritati fizice : -raza atomica;
-proprietati chimice :-caracterul electrochimic;
-caracterul chimic;
-numarul de oxidare;
-valenta.


Caracterul electrochimic si caracterul chimic


Atomii care au pe ultimul strat 1,2 sau 3 electroni au caracterul chimic : metalic.
Acestia pot ceda electronii de pe ultimul strat, se pot transforma usor in ioni pozitivi si au caracterul electrochimic : electropozitiv.
Atomii care au pe ultimul strat 4,5,6 sau 7 electroni au caracterul chimic : nemetalic.

Acestia pot accepta electroni pe ultimul strat pana ajung la 8 electroni, se pot transforma usor in ioni negativi si au caracterul electrochimic : electronegativ.

 

Valența

Valenta unui element reprezinta capacitatea de combinare a atomilor unui element cu atomii altor elemente.

Astfel:
-pentru grupele principale I-IV,valenta creste de la I la IV,fiind egala cu numarul grupei.
-pentru grupele principale V,VI,VII , valentele sunt III, II, I,fiind egale cu diferenta dintre 8 si numarul grupei.

aluminiu AlIII; argint AgI; azot NIII,V;
bariu BaII; brom BrI;
calciu CaII; carbon CIV; clor ClI; crom CrIII,VI; cupru CuI,II;
fier FeII,III; fluor FI; fosfor PIII,V;
hidrogen HI;
iod II;
magneziu MgII; mangan MnII,IV; mercur HgII;
nichel NiII;
oxigen OII;
potasiu KI;
sodiu=natriu NaI; sulf SII,IV,VI;
zinc ZnII;


Fiecare atom are o masa numita masa atomica

 

Masa atomica a unui element este numarul care arata de cate ori este mai mare masa unui atom decat u.a.m.(unitatea atomica de masa). Se noteaza tot cu A dar poate fi un numar intreg sau zecimal.

Se gaseste in Sistemul Periodic.


1mol = A(grame) = NA ; NA=6,023*1023atomi
NA se numeste numarul lui Avogadro

 

 Mol de atomi reprezinta cantitatea in grame dintr-un element,numeric egala cu masa atomic.

 

chimie/anorganica/structura-atomului-de-fier

 

 

Exemplu Fe

 Fierul (Fe) este un metal tranzițional care are Z=26; repartiția celor 26 de electroni pe straturi este următoarea: K=2e-; L=8e- ; M=14e- și N=2e-.
Repartiția electronilor pe substraturi și orbitali : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d6.

 

  • Întrebare: Reprezentați structura atomului de fier.
    • Răspuns: Z = 26   A = 56 
      nucleu : 26 protoni + 30 neutroni 
      invelis electronic : 26 electroni 

STRAT


7 straturi → 1....7; K...Q
fiecare strat electronic → unul sau mai multe substraturi
Substrat → totalitatea orbitalilor de acelasi tip


Modul de notare al stratului, substratului si al numărului de electroni:


        Exemplu:  4p2
4 → numărul stratului
p → tipul substratului
2 → numărul de electroni din orbitalul p

 

Mg:

12Mg: 1s22s22p63s2 sau 12Mg [Ne]3s2

 

CONFIGURAȚIA ELECTRONICĂ A ATOMILOR DIN PERIOADELE 1, 2 ȘI 3

 

Chimie Anorganica: configuratia electronica a atomilor din perioadele 1-2-3 

 

Perioada 1

H (Z = 1) 1s1
He (Z = 2)

2s2 = [He]

are configurație stabilă
de dublet

 

Perioada 2

Li (Z = 3) [He] 2s1
Electronul distinctiv se află
intr-un orbital s
Be (Z = 4) [He] 2s2
B (Z = 5)

[He] 2s2 2p1

Electronul distinctiv se află
intr-un orbital p

C (Z = 6)  [He] 2s2 2p2
N (Z = 7) [He] 2s2 2p3
O (Z = 8) [He]  2s2 2p4
F (Z = 9)  [He] 2s2 2p5
Ne (Z = 10)  [He] 2s2 2p6 = [Ne]


 Perioada 3

 

Na (Z = 11)  [Ne] 3s1
Mg (Z = 12)  [Ne] 3s2
Al (Z = 13) [Ne] 3s2 3p1
Si (Z = 14) [Ne] 3s2 3p2
P (Z = 15)  [Ne] 3s2 3p3
S (Z = 16) [Ne] 3s2 3p4
Cl (Z = 17)  [Ne] 3s2 3p5
Ar (Z = 18)  [Ne] 3s2 3p6 = [Ar]

 

 

 

Intr-un atom neutru numarul electronilor care compun invelisul de electroni este egal cu numarul sarcinilor positive ale nucleului( protoni)  e- =p=Z

Numarul atomic Z indica:- numarul protonilor din nucleu

                                             - numarul electronilor din invelis electronic

                                             - ordinea in care se succed elementele in sistemul periodic( nr. de ordine)

Invelisul de electroni are o structura stratificata, fiind format din 7 straturi, numerotate de la nucleus pre exterior cu cifre sau cu litere. Energia straturilor creste de la stratul 1 la stratul 7, electronii tinzand sa ocupe in atom pozitiile caracterizate de energia cea mai mica.

Electron distinctiv: electronul prin care un element se deosebeste de elementul care il precede.

Electronii de valenta: electronii de pe ultimul strat. Numarul maxim de electroni pe ultimul strat este dat de relatia: Nmax.= 2*n(unde n reprezinta numarul stratului)

Structurile electronice stabile sunt:- dublet: 2e- pe ultimul strat, caracteristica heliului;

                                                        - octet 8 e- pe ultimul atrat, caracteristica gazelor rare( nobile)

Element chimic:- mai multi atomi de acelasi fel.

Simbol chimic:- litera sau grupul de litere cu ajutorul caruia se scrie prescurtat denumirea unui element chimic.

Chimistul si omul de stiinta rus Dmitri Ivanovici Mendeleev, a realizat prima clasificare stiintifica a elementelor, cunoscuta sub denumirea de” sistemul periodic al elementelor”. Aceste cuprinde 18 coloane verticale (grupe) si 7 siruri orizontale (perioade).

Perioada- sirul orizontal cuprins intre doua gaze rare successive.

Grupa- coloana verticala care cuprind elemente cu aceeasi configuratie electronic ape ultimul strat.

Numarul electronilor de pe ultimul strat reprezinta numarul grupei iar numarul straturilor cu electroni reprezinta numarul perioadei.

 

Reguli de aranjare

  • principiul ocupării succesive cu electroni; orbitalii sunt ocupați cu electroni în funcție de creșterea E
  • prin fiecare orbital al unui atom exista maximum 2 electroni cu un spin opus

 

Substraturile și conținutul maxim de electroni:

  • s conținutul maxim de electroni=2 (se notează ca un pătrat cu o casuta)
  • p conținutul maxim de electroni=6 (se noteaza ca un dreptunghi cu 3 casute)
  • d conținutul maxim de electroni=10 (se noteaza ca un dreptunghi cu 5 casute)
  • f conținutul maxim de electroni=14 (se noteaza ca un dreptunghi cu 7 casute)

 

Casuta este un orbital, caci fiecare orbital are 2 electroni.Nivelele electronice au un maxim de subnivele stabilit: - 1(sau K) are substraturile 1s

- 2(sau L) are substraturile 2s 2p

- 3(sau M) are substraturile 3s 3p 3d

- 4(sau N) are substraturile 4s 4p 4d 4f

- 5(sau O) are substraturile 5s 5p 5d 5f

- 6(sau P) are substraturile 6s 6p 6d

- 7(sau Q) are substraturile 7s

 

Pentru K, L, M, N, O, P, Q corespund numere maxime de electroni:2, 8, 18, 32, 32, 18, 2.Nr.perioadei in tabelul Mendeleev reprezinta nr. de straturi electonice in atom.Nr.grupei reprezinta nr de electroni de pe ultimul nivel(electroni de valenta).

Electronii de pe ultimul nivel ii imprima atomului proprietatile chimice si culoarea. Comportamentul electronilor de pe ultimul nivel se caracterizeaza drept proprietate chimică a elementului.

 

:Exercitii:

1. Alegeti varianta corecta: 

 Învelişul electronic al atomului este format din:

  1. totalitatea protonilor din nucleu;
  2. totalitatea neutronilor din nucleu;
  3. totalitatea electronilor care gravitează în jurul nucleului.

 Relaţia dintre numărul electronilor şi numărul protonilor dintr-un atom este:

  1. e < p;                              b. e > p;               c.   e = p.         

     Numărul maxim de electroni dintr-un strat este dat de relaţia:

  1. 2n2; 2n   ;                            c.2n3.

            Structurile stabile sunt:

  1. Dublet(K); Octet(L,M);                c. Dublet(K),Octet(L,M,N)

 

2. Scrieti particolele componente si realizati configuratiile electronice ale urmatorilor atomi:                                                                                                             

2713 Al                               8035Br                                73Li   

 

3. Precizează tipul fiecărui atom de carbon din următoarele catene hidrocarbonate:
a) H3C - CH2- (CH3)CH - CH2 - CH3
- conţine 3 atomi de carbon primari; 1 atom de carbon terţiar; 2 atomi de carbon secundari.

b) HC ≡ C – (CH3)CH – HC = CH2
- conţine 1 atom de carbon primar; 3 atomi de carbon terţiari; 1 atom de carbon secundar, 1 atom de carbon cuaternar.

c) H2C = C = CH – CH3
- conţine 1 atom de carbon primar; 1 atom de carbon terţiar; 1 atom de carbon secundar, 1 atom de carbon cuaternar.

 

- reprezintă modul de repartizare a electronilor pe straturi, substraturi şi orbitali.


Reguli care se respectă la scrierea configuraţiei electronice:
1. principiul ocupării succesive a orbitalilor, în ordinea creşterii energiei


Electronii se deplaseaza în jurul nucleului pe diferite niveluri energetice, numite straturi electronice.
Numărul maxim al straturilor este 7. Straturile se notează cu litere, astfel:

STRAT

1

2

3

4

5

6

7

litera

K

L

M

N

O

P

Q

Substraturi

1s

 

2s

 

3s, 2p

4s, 3p

5s, 4p, 3d 

5p,

4d 

 

 


 Structura invelisului electronic. Orbitalii.


Orbitalii dintr-un substrat au aceeaşi energie


Substrat
ns (1 orbital) Nr. maxim de e: 2
np (3 orbitali) Nr. maxim de e: 6
nd (5 orbitali) Nr. maxim de e: 10
nf (7 orbitali) Nr. maxim de e: 14


2. principiul excluziunii al lui Pauli:


Pe un orbital se pot afla maxim 2 electroni cu spin opus.

 

3. legea multiplicităţii maxime a lui Hund:


Orbitalii degeneraţi (cu aceeaşi energie) se ocupă mai întâi cu câte un electron şi apoi se face împerecherea acestora.


Exerciţii:
1.) Z=11      1s22s22p63s1
Na
           Electronul distinctiv reprezintă ultimul electron din configuraţie.
Substratul pe care se găseşte arată blocul de elemente din sistemul periodic în care se află elementul.
          Numărul perioadei în care se află elementul este egal cu nr. maxim al stratului din configuraţie sau cu nr. nivelelor energetice corespunzătoare elementului.
          perioada 3
          bloc s
Numărul grupei principale în care se află elementul este egal cu nr. electronilor s şi p de pe ultimul strat.
          grupa I
Ultimul strat electronic se numeşte strat de valenţă întrucât numai aceşti electroni de pe ultimul strat participă la realizarea legăturilor chimice.

2.) Z=17 (Cl)     1s22s22p63s23p5
          perioada 3
          blocul p
          grupa VII
Sistemul periodic, legat logic de configuraţia electronică, înmagazinează o cantitate mare de informaţie.
Caracterul metalic şi caracterul electropozitiv cresc în grupe principale spre colţul din stânga jos al sistemului periodic.
Caracterul nemetalic, caracterul electronegativ şi electronegativitatea cresc
în grupele principale (excepţie gr. a VIII-a principalã) spre colţul din dreapta sus.
Grupele secundare conţin numai metale.
Caracterul metalic reprezintă un ansamblu de proprietăţi fizico-chimice caracteristice metalelor (luciu metalic, maleabilitate, etc.)
Caracterul electropozitiv reprezintă tendinţa unui element de a se transforma în ion pozitiv prin cedare de electroni de valenţă, în vederea stabilirii (obţinerii) configuraţiei stabile.
Caracterul nemetalic reprezintă un ansamblu de proprietăţi fizico-chimice specifice nemetalelor.
Caracterul electronegativ reprezintă proprietatea elementelor de a se transforma în ioni negativi prin acceptare de electroni, în vederea obţinerii configuraţiei stabile (de octet sau dublet).
Electronegativitatea reprezintă capacitatea unui atom implicat în legătură covalentă de a atrage electronii puşi în comun spre el.

 

RELAȚIA DINTRE STRUCTURA ATOMICĂ A ELEMENTELOR ŞI POZIȚIA LOR ÎN SISTEMUL PERIODIC

 

Structura învelişului electronic al atomului → poziția elementului în sistemul periodic

Numărul grupei → numărul electronilor de valență = electronii de pe ultimul strat în curs de completare

Numărul perioadei → numărul de straturi electronice

Blocul de elemente → tipul orbitalului în care se află electronul distinctiv

Substrat → totalitatea orbitalilor de acelaşi tip

 

Ilustrarea principiului stabilității, a lui Pauli, a regulii lui Hund:

 

Principiul de excludere al lui Pauli - stabileşte repartiţia electronilor pe orbitali. Doi electroni dintr-un atom nu pot avea toate numerele cuantice identice (n, l, m, ms). Într-un orbital pot exista maximum 2 electroni cu spin opus care se numesc electroni cuplaţi.

Regula lui Hund se referă la modul de completare cu electroni a orbitalilor atomici. Fiecare orbital este ocupat succesiv mai întâi de un singur electron după care este completat cu cel de-al doilea electron.
Ocuparea cu electroni a orbitalilor atomici se realizează în aşa fel încât energia întregului sistem să fie minimă


Orbitalul = pătrățică
Electronul = săgeată

anorganica principiul-stabilitatii

  

blocul elementelor-s-p

 

  • electron distinctiv într-un orbital de tip s → blocul elementelor s
    electron distinctiv într-un orbital de tip p → blocul elementelor p
    grupele IA şi IIA → blocul elementelor s
  • blocul elementelor p → grupele IIIA - VIIIA

 

 

CONFIGURAȚIA ELECTRONICĂ A ATOMILOR DIN PERIOADA 4

 

Exercițiu:

1. Notează configurația electronică a Sc, Z= 21

R: 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d12.

 

2. Explică de ce electronul distinctiv se află în orbitalul 3d şi nu în 4p.

 Explicație: substratul 3d are o energie mai joasă decât substratul 4p

Elementele de la Sc până la Zn, la care electronul distinctiv se plasează în substratul 3d - elemente tranziționale de tip d.

 

Exercițiul 2:

1. Notează configurația electronică a Cr, Z= 24

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

Observație: substratul d semiocupat sau total ocupat cu electroni este mai stabil

 

Exercițiul 3: 1. Notează configurația electronică a Cu, Z= 29

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

 

Exercițiul 3: Scrieți configurația electronică a ionilor Mg2+, Zn2+, Br-, P3- și O2-.
Ce caracter electrochimic au aceste elemente?

 

Mg, Z = 12
1s2 2s2 2p6 3s2
Mg 2+ = 1s2 2s2 2p6
Caracter electropozitiv, cedează 2 electroni

Zn, Z = 30
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
Zn 2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10
Caracter electropozitiv, cedează 2 electroni

Br, Z = 35
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
Br - = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
Caracter electronegativ, acceptă 1 electron

P, Z = 15
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
P 3- = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Caracter electronegativ, acceptă 3 electroni

O, Z = 8
1s2 2s2 2p4
O 2- = 1s2 2s2 2p6
Caracter electronegativ, acceptă 2 electroni

 

Exercițiul 4:

a. Scrieţi configuraţia electronică a atomului elementului (E), care are 6 electroni în substratul 2p.

b. Determinaţi numărul atomic al elementului (E).

c. Notaţi poziţia în tabelul periodic (grupa, perioada) a elementului (E).

 a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p6 

 b. determinarea numărului atomic al elementului (E): 10 (1p)

 c. notarea poziţiei în tabelul periodic a elementului (E): grupa 18 (VIIIA) (1p), perioada 2 (1p)

 

Exercițiul 5:

a. Scrieţi configuraţia electronică a atomului elementului (E), care are în învelişul electronic cu 4 electroni mai puţin decât atomul de neon.

b. Notaţi numărul straturilor complet ocupate cu electroni din învelişul electronic al atomului elementului (E).

c. Notaţi numărul electronilor necuplaţi ai atomului elementului (E).

a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p2 

b. notarea numărului straturilor complet ocupate cu electroni: 1 strat (1p)

c. notarea numărului electronilor necuplați ai atomului a elementului (E): 2 electroni (1p)

 

Exercițiul 6:

a. Scrieți configurația electronică a elementului chimic (E) al cărui atom are 5 electroni în substratul 2p.

b. Notaţi poziţia în tabelul periodic (grupa, perioada) a elementului chimic (E).

c. Notați numărul orbitalilor monoelectronici ai atomului elementului (E).

a. scrierea configuraţiei electronice a atomului elementului (E), care are 5 electroni în substratul 2p: 1s2 2s2 2p5 

b. notarea poziţiei în tabelul periodic a elementului (E): grupa 17(VIIA) (1p), perioada 2 (1p)

c. notarea numărului de orbitali monoelectronici: 1 (1p)

 

Exercițiul 7:

a. Scrieți configurația electronică a atomului elementului (E), căruia îi lipsesc 2 electroni pentru a avea substratul 2p complet ocupat cu electroni.

b. Notați numărul de substraturi ale atomului elementului (E).

a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p4  (2p)

b. notarea numărului de substraturi ale atomului elementului (E): 3 substraturi (1p)

 

Exercițiul 8:

a. Scrieţi configuraţia electronică a atomului elementului (E), căruia îi lipsesc 2 electroni pentru a avea stratul 2 (L) complet ocupat cu electroni.

b. Determinaţi numărul de orbitali monoelectronici ai atomului elementului (E).

c. Notaţi poziţia în tabelul periodic (grupa, perioada) a elementului (E).

a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p4 (2p)

b. determinarea numărului de orbitali monoelectronici ai atomului elementului (E): 2 (1p)

c. notarea poziției elementului (E) în tabelul periodic: grupa 16 (VIA) (1p), perioada 2 (1p)

 

Exercițiul 9:

a. Scrieţi configuraţia electronică a atomului elementului (E), căruia îi lipsesc 2 electroni pentru a avea stratul 2 (L) complet ocupat cu electroni.

b. Determinaţi numărul de orbitali monoelectronici ai atomului elementului (E).

c. Notaţi poziţia în tabelul periodic (grupa, perioada) a elementului (E). 

a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p4 (2p)

b. determinarea numărului de orbitali monoelectronici ai atomului elementului (E): 2 (1p)

c. notarea poziției elementului (E) în tabelul periodic: grupa 16 (VIA) (1p), perioada 2 (1p)

 

Exercițiul 10: 

a. Scrieţi configuraţia electronică a atomului elementului (E), care are 7 electroni în stratul 3(M).

b. Determinaţi numărul atomic al elementului (E).

c. Notaţi poziţia în tabelul periodic (grupa, perioada) a elementului (E).

a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 (2p)

b. determinarea numărului atomic al elementului (E): Z = 17 (1p)

c. notarea poziţiei în tabelul periodic a elementului (E): grupa 17 (VII A), perioada 3 (2x1p)

 

Exercițiul 11: 

Atomii elementului (E) au în învelişul electronic 5 electroni în substratul 2p.

a. Scrieţi configuraţia electronică a atomului elementului (E).

b. Determinaţi numărul atomic al elementului (E).

c. Notaţi poziţia în tabelul periodic (grupa, perioada) a elementului (E).

a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p5 (2p)

b. determinarea numărului atomic al elementului (E): Z = 9 (1p)

c. notarea poziţiei în tabelul periodic a elementului (E): grupa 17 (VII A), perioada 2 (2x1p)

 

Exercițiul 12: 

a. Scrieţi configuraţia electronică a atomului elementului (E), care are sarcina nucleară +17.

b. Precizaţi poziţia elementului (E) (grupa, perioada) în tabelul periodic.

c. Notaţi numărul substraturilor complet ocupate cu electroni ale atomului elementului (E).

a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 (2p)

b. precizarea poziţiei în tabelul periodic a elementului (E): grupa 17 (VIIA) (1p), perioada 3 (1p)

c. notarea numărului de substraturi complet ocupate cu electroni: 4 (1p)

 

Exercițiul 13

a. Scrieți configurația electronică a atomului elementului (E), care are pe stratul K x electroni, iar pe stratul M (8-x) electroni.

b. Notați numărul orbitalilor monoelectronici ai atomului elementului (E). 

a. scrierea configurației electronice a atomului elementului (E): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 (2p)
b. notarea numărului de orbitali monoelectronici ai atomului elementului (E): 2 (1p)

 

 

  ATOMUL. ELEMENT CHIMIC. SIMBOL CHIMIC. MASA ATOMICA. MOLUL DE ATOMI 

   _Structura invelisului electronic. Orbitalii

  Sistemul periodic. Configuratia electronica a atomilor din perioadele 1,2 si 3

  Chimie Anorganica fisa teoretica pentru bacalaureat 

    SUBIECTE BACALAUREAT Chimie AnOrganica

  PDF: 15 Variante rezolvate Chimie Anorganica Bacalaureat 2019 - 2016


Alte Lectii din chimie

Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]