Тема 1

Строение атома и химическая связь

Что проверяют по спецификации:

Состав и строение атомаЭлектронные конфигурацииХимическая связьСтруктура вещества, кристаллические решётки

Суть за минуту

Атом состоит из ядра (протоны и нейтроны) и электронной оболочки. Число протонов равно порядковому номеру Z и определяет элемент, а электроны заполняют уровни и орбитали в строгом порядке. От того, как атомы отдают, принимают или делят электроны, зависит тип химической связи и строение вещества.

Главные формулы

A=Z+NA=Z+N
Массовое число = протоны + нейтроны
ē = Z
В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов
Nmax⁡=2n2N_{\max}=2n^2
Максимум электронов на уровне n
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
Порядок заполнения орбиталей

Понятия и термины

Изотопы
Атомы одного элемента с разным числом нейтронов (протий, дейтерий, тритий)
Орбиталь
Область вокруг ядра, где вероятнее всего находится электрон: s, p, d, f
Электроотрицательность
Способность атома притягивать общие электроны; максимальна у фтора
Кристаллическая решётка
Атомная (алмаз, SiO2), молекулярная (лёд, I2, CO2), ионная (NaCl), металлическая

Разбор темы

Строение атома

Протон: заряд +1, масса ≈ 1. Нейтрон: заряд 0, масса ≈ 1. Электрон: заряд −1, масса ≈ 0.

Электроны заполняют орбитали от низкой энергии к высокой (принцип наименьшей энергии). На одной орбитали не больше двух электронов с противоположными спинами (принцип Паули). Орбитали одного подуровня сначала заполняются по одному электрону (правило Хунда).

Из-за близости энергий у хрома и меди происходит «провал» электрона: Cr 3d⁵4s¹, Cu 3d¹⁰4s¹.

Химическая связь

Ковалентная неполярная — между одинаковыми неметаллами: H2, Cl2, O2.

Ковалентная полярная — между разными неметаллами: HCl, H2O, NH3.

Ионная — между типичным металлом и неметаллом: NaCl, CaF2, K2O.

Металлическая — в металлах и сплавах. Водородная — между молекулами, где H связан с F, O, N (вода, спирты, белки).

Изотопы и средняя атомная масса 10 класс

Изотопы — атомы одного элемента с разным числом нейтронов: 35^{35}Cl и 37^{37}Cl. Атомная масса в таблице — средняя с учётом распространённости: Ar(Cl)=35⋅0,75+37⋅0,25=35,5A_r(\text{Cl})=35\cdot0{,}75+37\cdot0{,}25=35{,}5.

Гибридизация и форма молекул 10 класс

sp³ — тетраэдр, угол 109,5° (CH4, алмаз); sp² — плоский треугольник, 120° (BF3, C2H4, графит); sp — линейная, 180° (CO2, C2H2, BeCl2).

Число гибридных орбиталей = число σ-связей + неподелённые пары. В NH3 (sp³, одна пара) молекула — пирамида, 107°; в H2O (sp³, две пары) — угловая, 104,5°.

Примеры задач с решением

Задача 1Определите число протонов, нейтронов и электронов в атоме хлора-37 (Z = 17).
  1. Протонов столько, сколько Z: p = 17.
  2. Электронов в нейтральном атоме столько же: ē = 17.
  3. Нейтроны: N = A − Z = 37 − 17 = 20.
Ответ p = 17, n = 20, ē = 17
Задача 2Запишите электронную формулу серы (Z = 16) и определите число неспаренных электронов.
  1. Распределяем 16 электронов по порядку заполнения: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴.
  2. На 3p-подуровне три орбитали и четыре электрона: одна орбиталь занята парой, две — по одному электрону.
  3. Значит, неспаренных электронов два.
Ответ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴, два неспаренных электрона

Сложные задачи: шаг за шагом

Задача 1Природная медь состоит из изотопов 63^{63}Cu и 65^{65}Cu, средняя атомная масса 63,55. Найдите долю изотопа 63^{63}Cu.

Идея: Средняя масса — взвешенное среднее: доли изотопов в сумме дают 1.

  1. Шаг 1. Обозначение
    Пусть доля 63^{63}Cu равна xx, тогда доля 65^{65}Cu — 1−x1-x.
  2. Шаг 2. Уравнение
    63x+65(1−x)=63,5563x+65(1-x)=63{,}55.
  3. Шаг 3. Решение
    65−2x=63,5565-2x=63{,}55 → 2x=1,452x=1{,}45 → x=0,725x=0{,}725.
  4. Шаг 4. Проверка
    63⋅0,725+65⋅0,275=45,675+17,875=63,5563\cdot0{,}725+65\cdot0{,}275=45{,}675+17{,}875=63{,}55 ✓.
Ответ 72,5% 63^{63}Cu

Частые ловушки на ЕНТ

  • 4s заполняется раньше 3d, но при образовании ионов электроны сначала уходят с 4s.
  • NH4Cl содержит и ионную, и ковалентную связь (в том числе донорно-акцепторную).
  • Cl2 — ковалентная неполярная связь, HCl — полярная, NaCl — ионная.

Запомнить

Одинаковые неметаллы — неполярная, разные неметаллы — полярная, металл + неметалл — ионная.

Проверь себя

1. Какой тип связи в молекуле HCl?
  1. Ионная
  2. Ковалентная неполярная
  3. Ковалентная полярная
  4. Металлическая
Показать ответ

Ковалентная полярная H и Cl — разные неметаллы.

2. Сколько нейтронов в атоме натрия-23 (Z = 11)?
  1. 11
  2. 12
  3. 23
  4. 34
Показать ответ

12 N = 23 − 11 = 12.

3. Какая решётка у алмаза?
  1. Ионная
  2. Молекулярная
  3. Атомная
  4. Металлическая
Показать ответ

Атомная Атомы углерода связаны прочными ковалентными связями.

Связанные темы

2. Периодический закон и периодическая система3. Окислительно-восстановительные реакции. Электролиз12. Переходные элементы. Комплексные соединения

Узнай свой уровень: бесплатная диагностика ЕНТ