Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Ядро атома. Ядерные реакции. Радиоактивность.

Поиск

Ядро атома состоит из протонов (относительная масса1, относительный заряд +1) и нейтронов (относительная масса 1, заряд 0). Протоны и нейтроны относятся к элементарным частицам.

Число протонов в ядре атома Z определяет положительный заряд ядра. Этот заряд в относительных единицах равен порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева. Относительная масса ядра складывается из массы протонов, которая также будет равна Z, и массы нейтронов, которая в относительных единицах(а.е.м.) равна числу нейтронов в ядре N. Так как практически вся масса атома сосредоточена в ядре (масса электронной оболочки значительно меньше массы ядра), можно считать, что относительная атомная масса равна сумме масс протонов и нейтронов в ядре:

Ar = Z+N

Все химические элементы имеют атомы с различными массами – изотопы. Изотопы какого-либо элемента отличаются друг от друга числом нейтронов в ядре. Элемент водород, например, имеет три изотопа: протий 11Н (в ядре 1 протон и О нейтронов, относительная масса атома 1), дейтерий 12Н или D (в ядре 1 протон и 1 нейтрон, относительная масса атома 2) и тритий 13Н или Т (в ядре 1 протон и 2 нейтрона, относительная масса атома 3). Многие элементы в природе имеют несколько изотопов. Большое число изотопов химических элементов получают искусственным путем.

Пример. Исходя из положения элементов в ПСЭ, составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяется химический характер этих соединений при переходе от натрия к хлору?

Решение. Используя представления о распределении металлических и неметаллических свойств элементов в периодах, а также о зависимости высшей степени окисления от номера группы, можно изменения химических свойств элементов III периода представить в следующей таблице:

 

Номер группы   I II III IV V VI VII
Элемент   Na Mg Al Si P S Cl
Валентные электроны 3s1 3s2 3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4 3s23p5
Высшая степень окисления +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
Формула оксида   Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O5
Формула гидроксида NaOH Mg(OH)2 Al(OH) 3 H3AlO3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4
Химический характер гидроксида основной основной амфотерный кислый кислый кислый кислый

Пример. Составить электронную формулу атома кремния и графическую схему заполнения электронами валентных орбита-лей этого атома в нормальном и в возбужденном состояниях.

Р е ш е н и е. Составляем электронную формулу атома кремния. 1s22s22p63s23p2. Валентными орбиталями в этом атоме являются орбитали внешнего (третьего) электронного слоя, т.е. 3s-, Зр- и незаполненные Зd-орбитали. Графически схема заполнения электронами этих орбиталей имеет следующий вид:

                        3d        
        3p                        
3s            
↓↑                

 

Размещение электронов на 3р-подуровне показано здесь в соответствии с правилом Хунда: суммарный спин атома имеет при этом максимальное значение (1). Другие возможные размещения электронов на Зр-подуровне, например,

 

3p 3p

↑   ↓         или       ↓↑        

отвечают нулевому значению суммарного спина атома и, следовательно, соответствуют возбужденному состоянию атома.

При затрате некоторой энергии один из 3s-электронов атома кремния может быть переведен на вакантную Зр-орбиталь; при этом энергия атома возрастает, так что возникающая электронная конфигурация (1s22s22p 63s 13p3) также соответствует одному из возможных возбужденных состояний кремния:

 

            3d    
    3p            
3s          
               

Электронными аналогами называют элементы, у которых валентные электроны расположены на орбиталях, описываемых общей для всех элементов формулой. В периодической системе элементов электронные аналоги входят в состав одной подгруппы.

 

Пример. На каком основании хлор и марганец помещают в одной группе периодической системы элементов? Почему их помещают в разных подгруппах? Р е ш е н и е. Электронные конфигурации атомов:

Cl 1s22s23p63s23p5; Mn 1s22s22p63s23p63d54s2.

Валентные электроны хлора — 3s25, а марганца — 3d54s2; таким образом, эти элементы не являются электронными аналогами и не должны размещаться в одной и той же подгруппе. Но на валентных орбиталях атомов этих элементов находится одинаковое число электронов - 7. На этом основании оба элемента помещают в одну и ту же седьмую группу периодической системы, но в разные подгруппы.

 

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ

 

1. В каких группах и подгруппах периодической системы находятся s- и р-элементы?

2. Какое максимальное число электронов может находиться на третьем и четвертом энергетических уровнях?

3. Как теория строения атома объясняет усиление неметаллических свойств элементов в пределах периода с увеличением атомного номера?

4. Как с точки зрения теории строения атома объяснить усиление металлических свойств элементов с увеличением их атомной массы в пределах группы?

5. На основании строения атома докажите, у какого элемента II группы, у магния или стронция,

сильнее проявляются металлические свойства.

6. Что общего в строении атомов лития, натрия, калия?

7. Назовите элементы I группы, в предпоследнем слое атомов которых содержится 8 электронов,18 электронов.

8. Напишите электронные формулы для ионов: Fe2+, Fe3+, Cl-, S2-, Cu2+, Сr3+.

9. Может ли ион двухвалентного металла иметь электронную конфигурацию ls22s22p63sl; ls22s22p63s23p6?

10. На основании электронной структуры установитехимические свойства элементов с порядковыми номерами 7, 17, 20, 26.

11. Сколько электронных слоев у атомов с числом протонов в ядре 4, 9, 17, 19? Ответ обоснуйте.

12. Для всех ли элементов номер группы соответствует числу электронов в последнем слое атома? Ответ поясните.

13. Сколько неспаренных электронов содержится в основном состоянии в электронных оболочках атомов хлора, серы, углерода?

14. Среди приведенных ниже конфигураций укажите возможные и невозможные: а)1р2; б) 4s2; в) 5f4; г) 3d3; д) 4р5; е) 2р4; ж) 3d8.

15. В следующих конфигурациях укажите, какие подуровни достроены, а какие не заполнены электронами до полной их емкости: a)3s2; б) 5d8; в) 4f14; г) 6s1; д) 2 р6; е) 3d10.

16. Составьте электронную формулу атома элемента, расположенного: а) в шестой группе III периода; б) в четвертой группе в пятом ряду IV периода; в) в седьмой группе в седьмом ряду V периода.

17. Назовите элементы IV, V и VI периодов, у которых заканчивается заполнение d-орбиталей (3d10, 4d10, 5d10).

18. Напишите электронные формулы атомов IV периода седьмой группы.

19. Назовите элементы, имеющие следующие электронные формулы:

а) 1s22s22p63s23p5; б) 1s22s22p63s23p64s1;

в) 1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1;

20. Напишите электронную формулу атома железа. Как распределяются электроны на d-подуровне и какова высшая валентность железа?

21. Назовите элементы, имеющие по одному электрону на 3d-и 4d-пoдypoвняx. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и укажите их положение в периодической системе.

22. Исходя из распределения электронов по орбиталям атома кремния в возбужденном состоянии, объясните проявление этим v элементом валентности, равной четырем.

23. На примере марганца и мышьяка покажите применимость правила Хунда.

24. Назовите элементы, имеющие по одному электрону на Зр1- и 4р1-подуровнях. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и укажите их положение в периодической системе.

25. Сколько свободных d-орбиталей имеет атом ванадия? Напишите для него электронную и электронно-графическую формулы.

26. Пользуясь правилом Хунда, покажите распределение электронов по квантовым ячейкам (орбиталям) у атомов хлора, кобальта, азота.

27. Напишите электронно-графическую формулу для атома хлора. Сколько электронных пар в атоме хлора и какие орбитали они занимают? Сколько неспаренных электронов в атоме хлора?

28. Могут ли содержаться d-электроны в данном слое, если его структура заканчивается одной из следующих конфигураций: 3s1; 4p1; 5f11?

29. Напишите электронные формулы атомов элементов: цезия, лантана, тантала, свинца. К каким элементам они относятся (s, p, d или f)?

30. Указать порядковый номер элемента, у которого: а) заканчивается заполнение электронами орбиталей 4d; б) начинается заполнение подуровня 4р.

31. Какой подуровень заполняется в атомах после подуровня 5s?

32. У какого элемента начинает заполняться подуровень 4 f? У какого элемента завершается заполнение этого подуровня?

33. Записать электронные формулы атомов элементов с зарядом ядра: а) 8; б) 13; в) 18; г) 23; д) 53; е) 63; ж) 83. Составить графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей
этих атомов.

34. Среди приведенных ниже электронных конфигураций указать невозможные и объяснить причину невозможности их реализации: а) 1р3; б) 3р6; в) 3s2; г) 2s2; д) 2d5; e) 5d2; ж) 3f12; з) 2р4; и) Зр7.

35. Сколько неспаренных электронов содержат невозбужденные атомы: а) В; б) S; в) As; г) Сr; д) Hg; e) Eu?

36. Структура валентного электронного слоя атома элемента выражается формулой: а) 5s25p4; б) 3d54s1. Определить порядковый номер и название элемента.

37. Электронная структура атома описывается формулой 1s22s22p63s23p63d64s2. Какой это элемент?

38. Написать электронные формулы ионов: а) Sn2+; б) Sn4+; в) Мn2+; г) Сu2+; д) Cr3+; e) S2-.

39. Составьте электронную формулу атома элемента, подчеркните в формуле валентные электроны, укажите к какому электронному семейству относится данный элемент. Распределите электроны атома по электронным ячейкам и укажите число неспаренных электронов в атоме в нормальном (невозбуждеяном) состоянии. Напишите формулу высшего оксида. Определите число протонов и нейтронов:

а) 3517 Cl и 3717 Cl; б) 4220 Ca и 4020 Ca; в) 6831Ga и 7031Ga; г) 3216S и 3416S; д) 2311Na и 2411Na;

и) 5525Mn и 5625Mn; к) 4722Ti и 4822Ti; л) 3015P и 3215P; м) 2814Si и 3014Si; н) 2613Al и 2713Al.

40. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов III периода ПСЭ, отвечающие их высшей степени окисления. Как изменяется химический характер этих соединений при переходе от натрия к хлору?

41. Что такое сродство к электрону? Как изменяется окислительная активность элементов в ряду N, О, F? Ответ мотивируйте строением атомов данных элементов.

42. Какую высшую степень окисления проявляют мышьяк, хром. марганец? К каким электронным семействам принадлежат эти элементы? Составьте формулы оксидов данных элементов, отвечающих этой степени окисления.

43. Какую низшую степень окисления проявляют фосфор, кислород, фтор, кремний? Почему? Составьте и назовите формулы водородных соединений этих элементов. К какому электронному семейству они относятся?

44. Что понимают под электроотрицательностью? Как изменяются неметаллические свойства элементов в рядах: a) Si, Р, S, Cl; б) Cl, Br, I? Почему?

45. Что такое энергия ионизации? Используя значения J, объясните, какой из металлов - калий, рубидий, цезий или франций– легче всего окисляется.

46. Внешние уровни атомов имеют строение...2s22p2;...4s24p 1;...5s25p4;...6s1. В каких периодах, группах и подгруппах находятся эти элементы? К каким электронным семействам они принадлежат?

47. Внешний и предвнешний уровень имеет строение:... 3s23p63d44s2;...4s24p64d105s25p4. В каких периодах, группах и подгруппах находятся эти элементы, к какому электронному семейству они относятся? Составьте формулы оксидов, соответствующие высшей степени окисления
этих элементов.

48. Какие степени окисления проявляют углерод и хлор? Ответ мотивируйте, исходя из строения атомов этих элементов. Напишите формулы оксидов, соответствующие всем возможным положительным степеням окисления этих элементов.

 




Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-15; просмотров: 532; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 52.15.173.197 (0.009 с.)