Atomic Structure and Properties · ⁨Атомная структура и свойства⁩

AP Chemistry · ⁨AP Химия⁩ · Topic 1 · ⁨Тема 1⁩

View Slides · ⁨Просмотр слайдов⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

Video lesson for this topic · ⁨Видеоурок по этой теме⁩ Open the video page · ⁨Открыть страницу видео⁩

1.1

Moles and Molar Mass · ⁨Моли и молярная масса⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Learning Objective 1.1.A: Calculate quantities of a substance or its relative number of particles using dimensional analysis and the mole concept.

1.1.A.1 One cannot count particles directly while performing laboratory work. Thus, there must be a connection between the masses of substances reacting and the actual number of particles undergoing chemical changes.
1.1.A.2 Avogadro's number ($N_{\mathrm{A}} = 6.022 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$) provides the connection between the number of moles in a pure sample of a substance and the number of constituent particles (or formula units) of that substance.
1.1.A.3 Expressing the mass of an individual atom or molecule in atomic mass units (amu) is useful because the average mass in amu of one particle (atom or molecule) or formula unit of a substance will always be numerically equal to the molar mass of that substance in grams. Thus, there is a quantitative connection between the mass of a substance and the number of particles that the substance contains.
- Equation: $n = m/M$

Русский

Цель обучения 1.1.A: Вычислять количества вещества или относительное число его частиц, используя анализ размерностей и понятие моля.

1.1.A.1 При проведении лабораторных работ нельзя подсчитывать частицы напрямую. Следовательно, должна существовать связь между массами реагирующих веществ и фактическим числом частиц, претерпевающих химические изменения.
1.1.A.2 Число Авогадро ($N_{\mathrm{A}} = 6.022 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$) обеспечивает связь между количеством молей в чистом образце вещества и числом составляющих его частиц (или формульных единиц) этого вещества.
1.1.A.3 Выражение массы отдельного атома или молекулы в атомных единицах массы (а.е.м.) полезно, потому что средняя масса в а.е.м. одной частицы (атома или молекулы) или формульной единицы вещества всегда численно равна молярной массе этого вещества в граммах. Таким образом, существует количественная связь между массой вещества и числом частиц, которые оно содержит.
- Уравнение: $n = m/M$

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Because atoms are far too small to count, chemists count in moles 摩尔. One mole is Avogadro's number 阿伏伽德罗常数 of particles, $N_A=6.022\times10^{23}$. The molar mass 摩尔质量 (grams per mole, read off the periodic table) converts between mass and moles:

$$n=\frac{m}{M}.$$

Moles are the bridge between the lab (grams you weigh) and the equation (particles that react).

Worked example. How many moles, and how many molecules, are in $36.0\ \text{g}$ of water ($M=18.0\ \text{g/mol}$)?

$$n=\frac{m}{M}=\frac{36.0}{18.0}=2.0\ \text{mol},\qquad N=n\,N_A=2.0\times6.022\times10^{23}=1.2\times10^{24}\ \text{molecules}.$$

Русский

Поскольку атомы слишком малы для подсчета, химики считают в молях. Один моль — это число частиц Авогадро, равное $N_A=6.022\times10^{23}$. Молярная масса (граммы на моль, берется из таблицы Менделеева) связывает массу и количество вещества:

$$n=\frac{m}{M}.$$

Моль — это мостик между лабораторией (масса в граммах) и уравнением реакции (частицы, вступающие в реакцию).

Моль является центральным звеном: конвертация между массой, частицами, объемом газа и концентрацией

Разобранный пример. Сколько молей и сколько молекул содержится в $36.0\ \text{g}$ воды ($M=18.0\ \text{g/mol}$)?

$$n=\frac{m}{M}=\frac{36.0}{18.0}=2.0\ \text{mol},\qquad N=n\,N_A=2.0\times6.022\times10^{23}=1.2\times10^{24}\ \text{molecules}.$$

Explore · ⁨Исследовать⁩

Link mass, moles and molar mass · ⁨Свяжите массу, количество вещества и молярную массу⁩

Molar mass $M$ is the bridge between the mass you weigh and the number of moles: $m = M \times n$. Because $M$ is fixed for a substance, mass is proportional to moles — double the moles, double the mass. · ⁨Молярная масса $M$ служит связью между массой, которую вы измеряете, и количеством вещества (моль): $m = M \times n$. Поскольку $M$ является постоянной величиной для данного вещества, масса пропорциональна количеству вещества: при удвоении количества вещества масса также удваивается.⁩

1.2

Mass Spectra of Elements · ⁨Масс-спектры элементов⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Learning Objective 1.2.A: Explain the quantitative relationship between the mass spectrum of an element and the masses of the element's isotopes.

1.2.A.1 The mass spectrum of a sample containing a single element can be used to determine the identity of the isotopes of that element and the relative abundance of each isotope in nature.
1.2.A.2 The average atomic mass of an element can be estimated from the weighted average of the isotopic masses using the mass of each isotope and its relative abundance.
- Exclusion Statement: Interpreting mass spectra of samples containing multiple elements or peaks arising from species other than singly charged monatomic ions will not be assessed on the AP Exam.

Русский

Цель обучения 1.2.A: Объяснять количественную связь между масс-спектром элемента и массами изотопов этого элемента.

1.2.A.1 Масс-спектр образца, содержащего только один элемент, можно использовать для определения тождества изотопов этого элемента и их относительного содержания в природе.
1.2.A.2 Среднюю атомную массу элемента можно оценить как взвешенное среднее изотопных масс, используя массу каждого изотопа и его относительное содержание.
- Исключение: Интерпретация масс-спектров образцов, содержащих несколько элементов, или пиков, возникающих от видов, отличных от одновалентных моноатомных ионов, не будет проверяться на экзамене AP.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Mass spectrometry

A mass spectrometer 质谱仪 separates atoms by mass, giving a mass spectrum 质谱: peaks at each isotope 同位素 (same element, different neutron count) with heights showing their relative abundance 相对丰度. The element's average atomic mass is the abundance-weighted average of its isotope masses.

Worked example. Chlorine is $75.8\%$ chlorine-35 and $24.2\%$ chlorine-37. Its average atomic mass is

$$A_r=(35)(0.758)+(37)(0.242)=26.5+8.95=35.5.$$

The average lies closer to $35$ because that isotope is more abundant – which is why the periodic-table value is $35.5$, not a whole number.

Русский

Масс-спектрометрия

Масс-спектрометр разделяет атомы по массе, давая масс-спектр: пики у каждого изотопа (один элемент, разное число нейтронов), высота которых отражает их относительную распространенность. Средняя атомная масса элемента представляет собой взвешенное среднее масс его изотопов.

Относительная атомная масса — среднее значение изотопов, взвешенное по их распространенности — Относительная атомная масса — это взвешенное среднее изотопов

Масс-спектр хлора: два изотопа с разной распространенностью

Разобранный пример. Хлор состоит на $75.8\%$ из хлора-35 и на $24.2\%$ из хлора-37. Его средняя атомная масса равна

$$A_r=(35)(0.758)+(37)(0.242)=26.5+8.95=35.5.$$

Среднее значение ближе к $35$, потому что этот изотоп более распространен – именно поэтому значение в таблице Менделее равно $35.5$, а не целому числу.

Explore · ⁨Исследовать⁩

Explore isotopes — same element, different mass · ⁨Исследование изотопов — одинаковый элемент, разная масса⁩

Keep the protons fixed but change the neutrons to build the two chlorine isotopes ($^{35}$Cl and $^{37}$Cl). Same element, different mass — exactly the peaks a mass spectrum shows. · ⁨Оставьте протоны неизменными, но измените нейтроны, чтобы построить два изотопа хлора ($^{35}$Cl и $^{37}$Cl). Один и тот же элемент, разная масса — именно такие пики показывает масс-спектр.⁩

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
moles/məʊlz/	моли
Avogadro's number/ˌævəˈɡædrəʊz ˈnʌmbə/	числа Авогадро
molar mass/ˈməʊlə mæs/	молярной массе
mass spectrometer/mæs spekˈtrɒmɪtə/	масс-спектрометр
mass spectrum/mæs ˈspektrəm/	масс-спектр
isotope/ˈaɪsətəʊp/	изотопом
relative abundance/ˈrelətɪv əˈbʌndəns/	относительная обильность
percent composition/pəˈsent ˌkɒmpəˈzɪʃn/	процентный состав

1.3

Elemental Composition of Pure Substances · ⁨Элементный состав чистых веществ⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Learning Objective 1.3.A: Explain the quantitative relationship between the elemental composition by mass and the empirical formula of a pure substance.

1.3.A.1 Some pure substances are composed of individual molecules, while others consist of atoms or ions held together in fixed proportions as described by a formula unit.
1.3.A.2 According to the law of definite proportions, the ratio of the masses of the constituent elements in any pure sample of that compound is always the same.
1.3.A.3 The chemical formula that lists the lowest whole number ratio of atoms of the elements in a compound is the empirical formula.

Русский

Цель обучения 1.3.A: Объяснять количественную связь между элементным составом по массе и эмпирической формулой чистого вещества.

1.3.A.1 Некоторые чистые вещества состоят из отдельных молекул, тогда как другие представляют собой совокупность атомов или ионов, удерживаемых вместе в фиксированных пропорциях, описываемых формульной единицей.
1.3.A.2 Согласно закону постоянства состава, соотношение масс составляющих элементов в любом чистом образце данного соединения всегда одинаково.
1.3.A.3 Химическая формула, указывающая наименьшее целочисленное отношение атомов элементов в соединении, называется эмпирической формулой.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

The percent composition 百分组成 of a compound is each element's mass fraction. From it you find the empirical formula 实验式 (simplest whole-number ratio of atoms) by converting each element's mass to moles and dividing by the smallest. The molecular formula 分子式 is a whole-number multiple of the empirical formula, found from the molar mass.

Worked example. A compound is $40.0\%$ C, $6.7\%$ H, and $53.3\%$ O by mass. Assuming $100\ \text{g}$, convert each mass to moles and divide by the smallest:

$$\text{C}:\frac{40.0}{12}=3.33,\quad \text{H}:\frac{6.7}{1}=6.7,\quad \text{O}:\frac{53.3}{16}=3.33 \;\xrightarrow{\div 3.33}\; 1:2:1,$$

so the empirical formula is $\text{CH}_2\text{O}$. If the molar mass were $180\ \text{g/mol}$ ($=6\times30$), the molecular formula would be $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ – glucose.

Русский

Процентный состав соединения — это массовая доля каждого элемента. По нему можно найти эмпирическую формулу (простейшее целочисленное соотношение атомов), переведя массу каждого элемента в моли и разделив на наименьшее значение. Молекулярная формула является целочисленным кратным эмпирической формулы и определяется по молярной массе.

Определение эмпирической формулы: масса переводится в моли, делится на наименьшее значение, читается соотношение — Нахождение эмпирической формулы: масса в моли, деление на наименьшее, чтение соотношения

Разобранный пример. Соединение содержит по массе $40.0\%$ углерода, $6.7\%$ водорода и $53.3\%$ кислорода. Принимая, что образец весит $100\ \text{g}$, переведем каждую массу в моли и разделим на наименьшее:

$$\text{C}:\frac{40.0}{12}=3.33,\quad \text{H}:\frac{6.7}{1}=6.7,\quad \text{O}:\frac{53.3}{16}=3.33 \;\xrightarrow{\div 3.33}\; 1:2:1,$$

таким образом, эмпирическая формула равна $\text{CH}_2\text{O}$. Если бы молярная масса составляла $180\ \text{g/mol}$ ($=6\times30$), молекулярная формула была бы $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$ – глюкоза.

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
empirical formula/emˈpɪrɪkl ˈfɔːmjʊlə/	эмпирическая формула
molecular formula/məˈlekjʊlə ˈfɔːmjʊlə/	молекулярная формула
mixture/ˈmɪkstʃə/	смеси
nucleus/ˈnjuːklɪəs/	ядро
electron configuration/ɪˈlektrɒn kənˌfɪɡjəˈreɪʃn/	электронная конфигурация
valence electrons/ˈveɪləns ɪˈlektrɒnz/	валентные электроны
Photoelectron spectroscopy/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɒn spekˈtrɒskəpi/	Фотоэлектронная спектроскопия
Atomic radius/əˈtɒmɪk ˈreɪdɪəs/	Атомный радиус
Ionization energy/ˌaɪənaɪˈzeɪʃn ˈenədʒi/	Энергия ионизации

1.4

Composition of Mixtures · ⁨Состав смесей⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Learning Objective 1.4.A: Explain the quantitative relationship between the elemental composition by mass and the composition of substances in a mixture.

1.4.A.1 Pure substances contain atoms, molecules, or formula units of a single type. Mixtures contain atoms, molecules, or formula units of two or more types, whose relative proportions can vary.
1.4.A.2 Elemental analysis can be used to determine the relative numbers of atoms in a substance and to determine its purity.

Русский

Цель обучения 1.4.A: Объяснять количественную связь между элементным составом по массе и составом веществ в смеси.

1.4.A.1 Чистые вещества содержат атомы, молекулы или формульные единицы одного типа. Смеси содержат атомы, молекулы или формульные единицы двух или более типов, относительные пропорции которых могут варьироваться.
1.4.A.2 Элементный анализ можно использовать для определения относительного числа атомов в веществе и для оценки его чистоты.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Unlike a pure compound, a mixture 混合物 has variable composition – its parts keep their own identities. Describe a mixture by the mass or mole fraction of each component; these do not follow a fixed formula. Spectroscopy (like PES or absorption) can measure how much of each component is present.

Русский

В отличие от чистого соединения, смесь имеет переменный состав – ее компоненты сохраняют свои свойства. Смесь описывают через массовую или мольную долю каждого компонента; они не подчиняются строгому закону постоянства состава. Спектроскопия (например, ПЭСП или поглощение) позволяет определить количество каждого компонента.

1.5

Atomic Structure and Electron Configuration · ⁨Атомное строение и электронная конфигурация⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Learning Objective 1.5.A: Represent the ground-state electron configuration of an atom of an element or its ions using the Aufbau principle.

1.5.A.1 The atom is composed of negatively charged electrons and a positively charged nucleus that is made of protons and neutrons.
1.5.A.2 Coulomb's law is used to calculate the force between two charged particles.
- Equation: $F_{coulombic} \propto \dfrac{q_1 q_2}{r^2}$
1.5.A.3 In atoms and ions, the electrons can be thought of as being in "shells (energy levels)" and "subshells (sublevels)," as described by the ground-state electron configuration. Inner electrons are called core electrons, and outer electrons are called valence electrons. The electron configuration is explained by quantum mechanics, as delineated in the Aufbau principle and exemplified in the periodic table of the elements.
- Exclusion Statement: The assignment of quantum numbers to electrons in subshells of an atom will not be assessed on the AP Exam.
1.5.A.4 The relative energy required to remove an electron from different subshells of an atom or ion or from the same subshell in different atoms or ions (ionization energy) can be estimated through a qualitative application of Coulomb's law. This energy is related to the distance from the nucleus and the effective (shield) charge of the nucleus.

Русский

Цель обучения 1.5.A: Представлять основное состояние электронной конфигурации атома элемента или его ионов, используя принцип Aufbau.

1.5.A.1 Атом состоит из отрицательно заряженных электронов и положительно заряженного ядра, которое образовано протонами и нейтронами.
1.5.A.2 Закон Кулона используется для расчета силы взаимодействия между двумя заряженными частицами.
- Уравнение: $F_{coulombic} \propto \dfrac{q_1 q_2}{r^2}$
1.5.A.3 В атомах и ионах электроны можно рассматривать как находящиеся в «оболочках (энергетических уровнях)» и «подуровнях», как описано основной электронной конфигурацией. Внутренние электроны называются основными электронами, а внешние — валентными электронами. Электронная конфигурация объясняется квантовой механикой, как это определено принципом Aufbau и проиллюстрировано в периодической таблице элементов.
- Исключение: Присвоение квантовых чисел электронам в подуровнях атома не будет проверяться на экзамене AP.
1.5.A.4 Относительную энергию, необходимую для удаления электрона из различных подуровней атома или иона, или из одного и того же подуровня в разных атомах или ионах (энергию ионизации), можно оценить, применяя закон Кулона в качественном плане. Эта энергия связана с расстоянием до ядра и эффективной (экранирующей) зарядом ядра.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

An atom is a tiny nucleus 原子核 (protons and neutrons) surrounded by electrons in shells and subshells (s, p, d, f). The electron configuration 电子排布 lists how electrons fill these, lowest energy first (e.g. $1s^2\,2s^2\,2p^6$). The outermost, highest-energy electrons – the valence electrons 价电子 – control chemistry. Coulomb's law explains their energies: electrons closer to, and less shielded from, the nucleus are held more tightly.

Worked example. Write the electron configuration of sulfur ($Z=16$). Fill subshells in order until $16$ electrons are placed: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$. The $3s$ and $3p$ electrons (six in total) are the valence electrons, so sulfur tends to gain two electrons to complete its octet.

Русский

Атом состоит из крошечного ядра (протоны и нейтроны), окруженного электронами в оболочках и подуровнях (s, p, d, f). Электронная конфигурация показывает, как заполняются эти уровни, начиная с наименьшей энергии (например, $1s^2\,2s^2\,2p^6$). Внешние электроны с наибольшей энергией – валентные электроны – определяют химические свойства. Закон Кулона объясняет их энергию: электроны, расположенные ближе к ядру и менее экранированные им, удерживаются прочнее.

Атом: крошечное ядро из протонов и нейтронов, с электронами на оболочках

Ряд из девяти горящих чашек, каждая пламя имеет свой яркий цвет — малиновый, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый — Огневые пробы: каждый ион металла дает свой цвет, так как тепло возбуждает его электроны, которые при возвращении на исходный уровень испускают свет определенной длины волны

Разобранный пример. Запишите электронную конфигурацию серы ($Z=16$). Заполняйте подуровни по порядку, пока не разместите $16$ электронов: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$. Электроны на $3s$ и $3p$ уровнях (всего шесть) являются валентными, поэтому сера стремится принять два электрона для завершения октета.

Периодическая таблица упорядочивает элементы по атомному строению — электронная конфигурация объясняет наблюдаемые закономерности — Периодическая таблица организует элементы по атомному строению — электронная конфигурация объясняет закономерности

Explore · ⁨Исследовать⁩

Explore how electrons fill the shells · ⁨Исследование заполнения электронных оболочек⁩

Change the atomic number $Z$ and watch the electrons fill the shells lowest-energy-first (the Aufbau principle 构造原理). The outermost electrons are the valence electrons that drive bonding. · ⁨Измените атомный номер $Z$ и наблюдайте, как электроны заполняют оболочки снизу вверх по энергии (согласно принципу Ауге构造原理). Внешние электроны — это валентные электроны, обеспечивающие образование химических связей.⁩

1.6

Photoelectron Spectroscopy · ⁨Фотоэлектронная спектроскопия⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Learning Objective 1.6.A: Explain the relationship between the photoelectron spectrum of an atom or ion and: i. The ground-state electron configuration of the species. ii. The interactions between the electrons and the nucleus.

1.6.A.1 The energies of the electrons in a given shell can be measured experimentally with photoelectron spectroscopy (PES). The position of each peak in the PES spectrum is related to the energy required to remove an electron from the corresponding subshell, and the relative height of each peak is (ideally) proportional to the number of electrons in that subshell.

Русский

Цель обучения 1.6.A: Объяснять связь между фотоэлектронным спектром атома или иона и: i. Основной электронной конфигурацией вида. ii. Взаимодействиями между электронами и ядром.

1.6.A.1 Энергии электронов в данной оболочке могут быть измерены экспериментально с помощью фотоэлектронной спектроскопии (PES). Положение каждого пика в спектре PES связано с энергией, необходимой для удаления электрона из соответствующего подуровня, а относительная высота каждого пика (в идеале) пропорциональна числу электронов в этом подуровне.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Photoelectron spectroscopy 光电子能谱 (PES) measures the energy needed to remove electrons from each subshell. Each peak is a subshell: its position gives the binding energy (how tightly held) and its height gives the number of electrons in it. PES data let you read an element's electron configuration and confirm shell structure directly.

Русский

Фотоэлектронная спектроскопия (ПЭСП) измеряет энергию, необходимую для удаления электронов из каждого подуровня. Каждый пик соответствует подуровню: его положение указывает энергию связи (прочность удержания), а высота – количество электронов в нем. Данные ПЭСП позволяют определить электронную конфигурацию элемента и подтвердить структуру оболочек напрямую.

Последовательные энергии ионизации выявляют оболочечную структуру через резкие скачки — Последовательные энергии ионизации раскрывают структуру оболочек через резкие скачки

Фотоэлектронный спектр неона: один пик на каждый подслой, высота определяется количеством электронов — Фотоэлектронный спектр неона: один пик на подуровень, высота зависит от числа электронов

1.7

Periodic Trends · ⁨Периодические тенденции⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Learning Objective 1.7.A: Explain the relationship between trends in atomic properties of elements and electronic structure and periodicity.

1.7.A.1 The organization of the periodic table is based on patterns of recurring properties of the elements, which are explained by patterns of ground-state electron configurations and the presence of completely or partially filled shells (and subshells) of electrons in atoms.
- Exclusion Statement: Writing the electron configuration of elements that are exceptions to the aufbau principle will not be assessed on the AP Exam.
1.7.A.2 Trends in atomic properties within the periodic table (periodicity) can be predicted by the position of the element on the periodic table and qualitatively understood using Coulomb's law, the shell model, and the concepts of shielding and effective nuclear charge. These properties include:
- i. Ionization energy
- ii. Atomic and ionic radii
- iii. Electron affinity
- iv. Electronegativity.
1.7.A.3 The periodicity (in 1.7.A.2) is useful to predict/estimate values of properties in the absence of data.

Русский

Цель обучения 1.7.A: Объяснять связь между тенденциями атомных свойств элементов и электронной структурой и периодичностью.

1.7.A.1 Структура периодической таблицы основана на закономерностях повторяющихся свойств элементов, которые объясняются закономерностями основных электронных конфигураций и наличием полностью или частично заполненных оболочек (и подуровней) электронов в атомах.
- Исключение: На экзамене AP не будет проверяться умение записывать электронные конфигурации элементов, являющихся исключениями из принципа Аунбау.
1.7.A.2 Закономерности изменения атомных свойств в периодической системе (периодичность) можно предсказать по положению элемента в таблице Менделеева и качественно объяснить с помощью закона Кулона, оболочковой модели, а также понятий экранирования и эффективного заряда ядра. К таким свойствам относятся:
- i. Энергия ионизации
- ii. Атомные и ионные радиусы
- iii. Электронное сродство
- iv. Электроотрицательность.
1.7.A.3 Периодичность (см. 1.7.A.2) полезна для прогнозирования/оценки значений свойств при отсутствии экспериментальных данных.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Trends across the periodic table follow from nuclear charge and shielding:

Atomic radius 原子半径 decreases across a period (stronger pull) and increases down a group (more shells).
Ionization energy 电离能 (energy to remove an electron) increases across, decreases down – opposite to radius.
Electronegativity 电负性 (pull on shared electrons) increases across and up, toward fluorine.

Русский

Тенденции в периодической таблице обусловлены зарядом ядра и экранированием:

Электроотрицательность возрастает вдоль периода и убывает вдоль группы — Электроотрицательность растет по периоду и убывает по группе

Атомный радиус уменьшается по периоду (более сильное притяжение) и увеличивается по группе (больше электронных слоев).
Энергия ионизации (энергия для удаления электрона) увеличивается по периоду, уменьшается по группам — противоположно радиусу.
Электроотрицательность (притяжение к общим электронам) увеличивается по периоду и вверх, стремясь к фтору.

Периодические закономерности: как меняются радиус, энергия ионизации и электроотрицательность по периоду и по группе

Explore · ⁨Исследовать⁩

Explore atomic radius across a period · ⁨Исследуйте изменение атомного радиуса в периоде⁩

Step across Period 3 and watch the atomic radius shrink — each added proton raises the effective nuclear charge and pulls the same shell in tighter. · ⁨Перемещайтесь по Периоду 3 и наблюдайте уменьшение атомного радиуса — каждый добавленный протон увеличивает эффективный заряд ядра и сильнее притягивает ту же оболочку к центру.⁩

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩

English	Русский
Electronegativity/ɪˌlektrəʊŋɡəˈtɪvɪti/	Электроотрицательность
cations/ˈkætaɪənz/	катионы
anions/ˈænaɪənz/	анионы
ionic compound/aɪˈɒnɪk ˈkɒmpaʊnd/	ионное соединение

1.8

Valence Electrons and Ionic Compounds · ⁨Валентные электроны и ионные соединения⁩

Syllabus · ⁨Программа⁩

English

Learning Objective 1.8.A: Explain the relationship between trends in the reactivity of elements and periodicity.

1.8.A.1 The likelihood that two elements will form a chemical bond is determined by the interactions between the valence electrons and nuclei of elements.
1.8.A.2 Elements in the same column of the periodic table tend to form analogous compounds.
1.8.A.3 Typical charges of atoms in ionic compounds are governed by the number of valence electrons and predicted by their location on the periodic table.

Русский

Цель обучения 1.8.A: Объяснить связь между закономерностями реакционной способности элементов и периодичностью.

1.8.A.1 Вероятность образования химической связи между двумя элементами определяется взаимодействием валентных электронов и ядер этих элементов.
1.8.A.2 Элементы, находящиеся в одном столбце периодической таблицы, склонны образовывать аналогичные соединения.
1.8.A.3 Типичные заряды атомов в ионных соединениях определяются числом валентных электронов и прогнозируются по их положению в периодической таблице.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Источник: Описание курса и экзамена College Board AP⁩

English

Atoms gain, lose, or share valence electrons to reach stable configurations. Metals (low ionization energy) lose electrons to form cations 阳离子; nonmetals gain electrons to form anions 阴离子. Oppositely charged ions attract into an ionic compound 离子化合物, whose formula balances the charges to make the whole neutral. For example, aluminium ($3+$) and oxide ($2-$) combine as $\text{Al}_2\text{O}_3$ so the $+6$ and $-6$ cancel.

Русский

Атомы получают, отдают или разделяют валентные электроны, чтобы достичь стабильной конфигурации. Металлы (низкая энергия ионизации) теряют электроны, образуя катионы; неметаллы принимают электроны, образуя анионы. Ионы с противоположными зарядами притягиваются, образуя ионное соединение, формула которого балансирует заряды, делая всё вещество нейтральным. Например, алюминий ($3+$) и оксид ($2-$) соединяются как $\text{Al}_2\text{O}_3$, поэтому $+6$ и $-6$ компенсируют друг друга.

Explore · ⁨Исследовать⁩

Watch an ionic bond form by electron transfer · ⁨Наблюдайте образование ионной связи через перенос электронов⁩

A metal gives up its valence electron(s) and a non-metal takes them, so both reach a full shell. The atoms become oppositely charged ions that attract — that electrostatic pull is the ionic bond. · ⁨Металл отдаёт свои валентные электрон(-ы), а неметалл их принимает, благодаря чему обе частицы достигают завершенной оболочки. Атомы превращаются в заряженные ионы с противоположными знаками, которые притягиваются — это электростатическое притяжение и есть ионная связь.⁩

1.8

Exam tips · ⁨Советы для экзамена⁩

English

Use the mole as the hub: convert grams↔moles with $n=m/M$ and moles↔particles with Avogadro's number.
Relative atomic mass is the abundance-weighted average of the isotopes — it lies closer to the more abundant one, not halfway.
For an empirical formula, turn each element's mass into moles and divide by the smallest; scale up to whole numbers.
Read periodic trends from nuclear charge and shielding: atomic radius decreases across a period, ionisation energy and electronegativity increase across (and up).
Fill electron configurations in energy order; the outer valence electrons control the chemistry.

Русский

Используйте моль как центральный элемент: переводите граммы↔моли с помощью $n=m/M$ и моли↔частицы с числом Авогадро.
Относительная атомная масса — это взвешенное среднее изотопов по их распространенности; она ближе к более распространенному изотопу, а не посередине.
Для эмпирической формулы переведите массу каждого элемента в моли и разделите на наименьшее значение; затем масштабировать до целых чисел.
Определяйте периодические закономерности по ядерному заряду и экранированию: атомный радиус уменьшается по периоду, энергия ионизации и электроотрицательность увеличиваются по периоду (и вверх).
Заполняйте электронные конфигурации в порядке возрастания энергии; внешние валентные электроны определяют химию.

Interactive lessons on this topic · ⁨Интерактивные уроки по этой теме⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.⁩

Past Papers · ⁨Архив экзаменационных работ⁩

More topics in AP Chemistry · ⁨AP Химия⁩ · ⁨Больше тем в AP Chemistry · ⁨AP Химия⁩⁩