Атом кальция – особенности строение ядра и электронной оболочки

Кальций входит в группу щелочноземельных металлов. Эти элементы расположены в главной подгруппе второй группы таблицы Менделеева. Все они имеют большую твердость и маленький вес. Строение атома кальция объясняет его химические свойства. Все особенности этого элемента раскроет таблица Менделеева.

Атом кальция - особенности строение ядра и электронной оболочки

Из чего состоит атом

Порядковый номер элемента 20. Значит, атомное ядро состоит из 20 протонов.

Атом — нейтральная частица, не имеющая заряда. Чтобы уравновесить положительный заряд двадцати протонов, атому Ca нужно иметь на орбитах 20 электронов. В ядре, кроме 20 протонов, есть 20 нейтронов. Эти частицы не содержат заряда, но влияют на массу.

Количество электронов

Элемент находится в четвертом периоде таблицы Менделеева. Значит, электроны находятся рядом с ядром на четырех орбиталях:

  • на первой — 2 e;
  • на второй — 8 e;
  • на третьей — 8 e;
  • на четвертой — 2 e.

Атом кальция - особенности строение ядра и электронной оболочки

Электроны одинаковы по массе, силе заряда и строению, но имеют разные направления движения и траектории:

  • s-электроны — вращаются вокруг собранных в ядро протонов и нейтронов, образуя сферу.
  • p-электроны — описывают восьмерки по трем плоскостям.

В природе есть электроны, двигающиеся по более сложным схемам. Они описывают вокруг ядра двойные и четверные восьмерки в различных плоскостях. Но в атоме Ca их нет.

Если расписать строение с учетом электронных орбит, получится следующая формула: 1s22s22p63s23p64s2. Графическая формула (электронная конфигурация кальция) выглядит как [Ar] 4s².

Благодаря двум свободным s-электронам на четвертом энергетическом уровне Ca химически активен. Он почти никогда не находится в свободном состоянии, соединяясь в природе с водой или кислородом.

Состав распространенных соединений кальция:

  • CaO — известняк;
  • Ca CO3 — известняк, мрамор, мел;
  • CaSO 4 ·2H 2 O — гипс;
  • cacl2 — пищевая добавка.

При взаимодействии с водой идет образование щелочи — гидроксида кальция. Реакция проходит с выделением водорода.

Каждый атом Ca присоединяет 2 группы OH. В результате формула гидроксида выглядит как Cа (OH)2.

Нужна помощь в подготовке к ЕГЭ по химии? Наши профессиональные репетиторы помогут вам сдать ЕГЭ на 80+ баллов!

Атомная масса, изотопы

Относительная атомная масса кальция 40.07 а. е. м. У элемента есть шесть природных изотопов. Разница между ними определяется числом нейтронов.

Возможное количество нейтронов в Ca:

  • 40,
  • 42,
  • 43,
  • 44,
  • 46,
  • 48.

Атом кальция - особенности строение ядра и электронной оболочки

Все изотопы кальция устойчивые, не обладают радиоактивностью. Самый распространенный 40.

Сравнение с калием

Для лучшего понимания, как устроен атом кальция, можно сравнить его с соседом по таблице Менделеева, еще одним широко распространенным в природе металлом — калием. У них одинаковое количество орбиталей, но по ним движется разное число электронов.

Атом кальция - особенности строение ядра и электронной оболочки

У калия порядковый номер на один меньше — 19. Уменьшается и масса атома — 39.09833. Разница объясняется тем, что у калия меньше на один электрон и протон.

По четырем орбитам атома калия движутся 19 e. Его электронное облако выглядит следующим образом: 1s22s22p63s23p64s1.

Самое важное отличие Са и К обнаруживается на последней орбитали. У кальция на ней вращается два s-электрона, а у калия один. Это существенно влияет на химические свойства.

Два e кальция придают ему валентность 2, степень окисления +2. Соединяясь в молекулы, Ca предоставляет два внешних e другому элементу, образуя ион Ca2+.

Калий имеет один e на последней оболочке. То есть он одновалентный, степень окисления +1.

При соединении кальция с одновалентными элементами, например водородом, получается формула вида CaH2. То есть каждый из двух свободных e кальция, находящихся на внешней орбитали, присоединяет по одному атому водорода.

Строение атома калия не дает ему присоединить два атома водорода. Его единственный e на внешней оболочке способен соединиться только с одним водородным атомом, в результате получается формула вида KH.

Предыдущая
ХимияИменные реакции в органической химии - список уравнений и правил
Следующая
ХимияКристаллогидраты - формула, свойства и применение соединений
Помогли? Поставьте оценку, пожалуйста.
Плохо
0
Хорошо
0
Супер
0
Добавить комментарий

14 − 11 =

Мы в ВК, подпишись на нас!

Подпишись на нашу группу в ВКонтакте, чтобы быть в курсе выхода нового материала...

Вступить