EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Elektronová konfigurace a periodická soustava prvků Číslo vzdělávacího materiálu: ICT9/2 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název sady vzdělávacích materiálů: Anorganická a obecná chemie Autor: Jakub Siegl Datum vytvoření: Garant (kontrola): Mgr. Šárka Kirchnerová Ročník: vyšší gymnázium Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemie Téma: Výukový materiál – elektronová konfigurace a periodická soustava prvků Metodika/anotace: Powerpointová prezentace slouží jako výukový materiál pro třídu kvinty a jako opakování k maturitě z chemie. Jejím úkolem je názorně objasnit zaznamenávání elektronů v obalu a vyvozování závislosti vlastností prvků na umístění v periodické soustavě. Časový rozvrh: 35 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s.r.o.

Na zopakování 1.Jak se zaplňuje orbital elektrony: a.kolik se vejde celkem elektronů do jednoho orbitalu? b.Jak tyto elektrony znázorňujeme? Zapište: c.U degenerovaných orbitalů platí při zaplňování elektrony jisté pravidlo. Které a jak zní? 2. Kdy se které orbitaly zaplňují: a.posuďte, zda se bude dříve zaplňovat 5d / 6p, 7s / 5f, 6d / 6p: b.z jakého principu zde vycházíme? 3.Následujícím zápisu určete všechna kvantová čísla: 2p 5 4.Kolik elektronů se vejde do energetické vrstvy č. 5? Vysvětlete:

Řešení:

Periodická soustava soustava chemických prvků seřazených dle protonových čísel výsledkem je tabulka, kde mají prvky v řadách (čili periodách) a sloupcích (skupinách) určité společné vlastnosti – ty se periodicky opakují – proto periody je výsledkem přepisu elektronového obalu a jednotlivé periody odpovídají konkrétnímu hlavnímu kvantovému číslu – počet prvků (tedy elektronů) potom odpovídá v každé periodě 2n 2 skupinové číslo nepřechodných prvků (A prvky) potom udává počet valenčních elektronů u daného prvku, přičemž valenčními elektrony jsou myšleny jen ty, které se vyskytují pouze ve valenční vrstvě – nejvzdálenější od jádra, kde dochází ke vzniku chemických vazeb na následujícím obrázku můžeme pozorovat, kde se nachází s-prvky, mající všechny své valenční elektrony v orbitalu s, p-prvky v orbitalu p, d-prvky v d a f-prvky v f – výjimkou je helium, které díky zcela zaplněné valenční vrstvě připomíná vlastnostmi 8.A skupinu

Obr. 1:

Skupiny celkový počet je 18, označují se ale arabskými číslicemi a jsou rozděleny do dvou skupin A a B. A prvky jsou nepřechodné a jejich valenční elektrony nacházíme pouze v s a p orbitalech B prvky jsou označovány jako přechodné a jejich valenční elektrony zaplňují orbitaly s a d – přičemž hlavní kvantové číslo u d orbitalu je o jednu nižší než u orbitalu s vnitřně přechodné prvky (f –prvky) nemají sloupcové označení – jejich valenční elektrony se vyskytují v orbitalech ns a (n-2)f, popřípadě i (n-1)d Prvky ve skupině spojuje počet valenčních elektronů – u A prvků odpovídající číslu skupiny – počet valenčních elektronů determinuje chování a tedy chemické vlastnosti prvků ve skupině

Skupiny zejména u nepřechodných prvků využíváme triviálního označení: I.A – Alkalické kovy II.A – Kovy alkalických zemin III.A – Triely IV.A – Tetrely V.A – Pentely VI.A – Chalkogeny VII.A – Halogeny VIII.A – Inertní (vzácné) plyny u nepřechodných prvků je maximální počet valenčních elektronů roven osmi (v první periodě pouze dvěma) – někdy označujeme tento stav jako elektronový oktet, nebo zcela zaplněnou valenční vrstvu – v každém případě tento stav vyjadřuje maximálně stabilní uspořádání (velmi nízkou reaktivitu) a každý prvek má tendenci tento stav získat – reaktivita

Elektronová konfigurace Jak tedy zapsat elektronovou konfiguraci prvku? Podívejme se na příklad kyslíku: kyslík je prvek s protonovým číslem 8, tzn., že také počet elektronů bude roven osmi. Kyslík se nachází v druhé periodě v VI.A skupině – má tedy 6 valenčních elektronů 8 O: 1s 2 2s 2 2p 4 Pokud bychom chtěli vyjádřit pouze zkrácenou valenční konfiguraci, potom zapíšeme vzácný plyn předcházející periody – tím říkáme, že až posud je obal zcela zaplněn – a dále vypíšeme jen valenční elektrony: 8 O: [ 2 He] 2s 2 2p 4 Úkol: Procvičte si na různých prvcích zápis elektronové konfigurace!

jak už bylo řečeno, prvky, které nemají zcela zaplněnou valenční vrstvu se snaží konfigurace vzácného plynu dosáhnout. Existují dvě možnosti: 1.přijmout potřebný počet elektronů – například kyslík přijímá 2 elektrony a dosahuje tak konfigurace neonu: 8 O 2- : [ 2 He] 2s 2 2p 6 - tímto způsobem se chovají logicky prvky, které se vyskytují v pravé části periodické tabulky – stávají se z nich anionty 2.odštěpit přebývající elektrony a dosáhnout tak na konfiguraci předchozího vzácného plynu, tedy jde o prvky z levé části tabulky se sklonem tvořit kationty: 20 Ca 2+ : [ 18 Ar] 4s 0 Pokuste se o zapsání iontů: – 13 Al 3+ : [ 10 Ne] 3s 0 3p 0 – 7 N 3- : [ 2 He] 2s 2 2p 6 – 11 Na + : [ 10 Ne] 3s 0 3p 0 – 52 Te 2- : [ 36 Kr] 5s 2 5p 6 Elektronová konfigurace

Excitace elektronu excitací rozumíme vybuzení elektronu z energeticky chudší vrstvy do vrstvy bohatší – toto vybuzení musí být samozřejmě energeticky dotované – působení záření, teplotou, výbojem … samovolné excitace nejsou běžné – setkáváme se s nimi zejména u skupiny chromu a mědi, kde je pro prvek energeticky výhodnější přesunout ze zcela zaplněného orbitalu s elektron, který doplní stav v orbitalu d do počtu deseti (Cu, Ag, Au) či pěti (Cr, Mo, W) – i z půli zaplněný orbital d přináší větší stabilitu než plný orbital s: – 29 Cu: [ 18 Ar] 4s 2 3d 9 → 4s 1 3d 10 – 29 Cr: [ 18 Ar] 4s 2 3d 4 → 4s 1 3d 5 Excitovaný stav poznáme podle označení A *(**,***) dle stupně excitace klasickou excitací získáváme další vazná místa (výjimku tvoří O a F – u kterých nelze využít d orbital, jelikož zkrátka neexistuje): – základní stav: 32 S: [ 10 Ne] 2s 2 2p 4 - dvouvazná – excitovaný stav: 32 S * : [ 10 Ne] 3s 2 3p 3 3d 1 - čtyřvazná – druhý excitovaný stav: 32 S ** : [ 10 Ne] 3s 1 3p 3 3d 2 – šestivazná – Úkol: Zapište všechny 3 konfigurace pomocí rámečků!

Zdroje: (k ) Obr. 1: