Строение атома и электронные оболочки: теория для ОГЭ

Коротко о главном

Атом состоит из положительно заряженного ядра (протоны + нейтроны) и отрицательно заряженных электронов, которые движутся вокруг ядра по электронным слоям (энергетическим уровням). Атом в целом электронейтрален: заряд ядра равен числу электронов. Номер элемента в таблице Менделеева — это заряд ядра (число протонов) и одновременно число электронов в нейтральном атоме. Номер периода показывает число электронных слоёв, номер группы (для главных подгрупп) — число электронов на внешнем слое.

Определения и формулы/правила

Понятие	Обозначение	Формула/правило
Заряд ядра	$Z$	равен числу протонов = порядковому номеру элемента
Число протонов	$p$	$p = Z$
Число электронов (нейтральный атом)	$e$	$e = Z$
Массовое число	$A$	$A = p + n$ (число протонов + число нейтронов)
Число нейтронов	$n$	$n = A - Z$
Число электронных слоёв	—	равно номеру периода
Электроны на внешнем слое (гл. подгруппы)	—	равно номеру группы
Максимум электронов на слое	$N$	$N = 2n^2$, где $n$ — номер слоя

Правила заполнения электронных слоёв (для элементов 1–3 периодов):

• 1-й слой — максимум 2 электрона;
• 2-й слой — максимум 8 электронов;
• 3-й слой — максимум 8 электронов (для элементов малых периодов), заполняется после того, как второй слой заполнен полностью.

Электронную формулу атома удобно записывать как распределение по слоям, например для азота: $2,\ 5$ (2 электрона на первом слое, 5 — на втором).

Изотопы — атомы одного элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов (разное массовое число $A$ при одинаковом $Z$).

Ион — заряженная частица:

• катион (положительный) — атом отдал электроны, $e < p$;
• анион (отрицательный) — атом принял электроны, $e > p$.

Как применять

Пример 1. Составить электронное строение атома алюминия ($Z = 13$, 3-й период, III группа).

• Число электронов = 13 (равно $Z$).
• Число слоёв = 3 (номер периода).
• На внешнем слое = 3 электрона (номер группы).
• Распределение по слоям: $2,\ 8,\ 3$ (проверка: $2+8+3=13$ — совпадает).

Пример 2. Найти число нейтронов в атоме хлора с массовым числом $A = 35$ ($Z = 17$). $$n = A - Z = 35 - 17 = 18$$ Атом хлора содержит 17 протонов, 17 электронов и 18 нейтронов.

Пример 3. Определить заряд иона, если атом серы ($Z = 16$) принял 2 электрона. Число электронов стало $16 + 2 = 18$, число протонов осталось $16$. Заряд иона: $16 - 18 = -2$, значит образовался анион $S^{2-}$.

Типичные ошибки

• Путают номер группы и номер периода: номер периода даёт число слоёв, номер группы — число электронов на внешнем слое (только для главных подгрупп).
• Забывают, что массовое число $A$ округляют до целого — атомная масса в таблице Менделеева нецелая (из-за смеси изотопов), а массовое число конкретного изотопа всегда целое.
• При расчёте заряда иона путают знак: если электронов больше, чем протонов — заряд отрицательный (анион); если меньше — положительный (катион).
• Неверно распределяют электроны по слоям, не проверяя сумму (сумма электронов на всех слоях должна равняться $Z$).
• Путают понятия «нейтрон» и «электрон» при подсчёте состава ядра и оболочки.

Где встречается на экзамене

В задании 2 ОГЭ проверяют умение определять число протонов, нейтронов, электронов по положению элемента в таблице Менделеева, а также состав изотопов. В задании 6 часто требуется установить строение электронных оболочек атомов и ионов, определить заряд иона по числу электронов и протонов, сравнить строение атомов элементов одной группы или периода.