Современное строение атома – Атом — Википедия

Атом — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Сравнительный размер атома гелия и его ядра

А́том (от др.-греч. ἄτομος «неделимый[1], неразрезаемый[2]») — частица вещества микроскопических размеров и массы, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств[1][3].

Атомы состоят из ядра и электронов (точнее электронного «облака»). Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Количество нейтронов в ядре может быть разным: от нуля до нескольких десятков. Если число электронов совпадает с числом протонов в ядре, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом[1]. В некоторых случаях под атомами понимают только электронейтральные системы, в которых заряд ядра равен суммарному заряду электронов, тем самым противопоставляя их электрически заряженным ионам[3][4].

Ядро, несущее почти всю (более чем 99,9 %) массу атома, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, связанных между собой при помощи сильного взаимодействия. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: число протонов Z соответствует порядковому номеру атома в периодической системе Менделеева и определяет его принадлежность к некоторому химическому элементу, а число нейтронов N — определённому изотопу этого элемента. Единственный стабильный атом, не содержащий нейтронов в ядре — лёгкий водород (протий). Число Z также определяет суммарный положительный электрический заряд (Z×e) атомного ядра и число электронов в нейтральном атоме, задающее его размер[5].

Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы.

ru.wikipedia.org

Строение атома и все что с этим связано

Содержание:

  • История строения атома
  • Модели строения атома
  • Периодический закон Менделеева и строение атомов
  • Электронная оболочка атомов
  • Формула строения атома
  • Современная модель строения атома
  • Строение атома, видео
  • История строения атома

    Еще с давних времен мыслители, философы и первые ученые мужи предполагали, что все сущее, материя, воздух, вода, все состоит из неких мельчайших частиц — атомов. Основоположником атомарной теории строения мира был древнегреческий философ и ученый Демокрит, хотя, скорее всего не он был первым автором этой идеи – Демокрит много путешествовал по тогдашней ойкумене и учение о строении атомов мог перенять у халдейских и/или египетских жрецов, по совместительству блестящих ученых древнего мира.

    Согласно учению Демокрита даже человеческая душа состоит из атомов. Он также объяснял многие особенности разных веществ, например, огонь, согласно Демокриту, потому печет, что атомы из которых он состоит острые, а твердые тела именно потому твердые, что атомы из которых они состоят крепко сцеплены между собой.

    Учение Демокрита вызвало многие споры среди античных философов (в целом охочих к этому занятию), в частности частым предметом дискуссий и рассуждений был вопрос о делимости/неделимости атома и если атом таки делится, рассуждали философы, то делятся ли в свою очередь его мельчайшие частицы, и до каких пор происходит это деление? Некоторые же мудрецы считали атом мельчайшей неделимой частицей, ведь само название этого слова «atomos» на древнегреческом означало «неделимый».

    Правда античные мудрецы дальше теоретических дискуссий так и не зашли, затем на смену античности пришло мрачное средневековье и стало не до атомов. Новый интерес к атомам, основным сведениям об их строении уже возник в XIX веке, времени нового расцвета науки и техники. Так уже с практическими опытами ученым стало понятно, что атом не является неделимым, а в 1860 году было сформулировано академическое понятие атома и молекулы.

    XX век стал подлинным временем прорыва наших знаний об атоме, в том числе блестящие ученые физики Нильс Бор и Эрнест Резерфорд предложили так званую планетарную модель атома, сравнив его с планетной системой, где подобно тому как планеты вращаются вокруг Солнца, электроны в атоме вращаются вокруг атомного ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Любопытно, что подобные рассуждения перекликаются с представлениями древних, ведь еще легендарный Гермес Трисмегист говорил «что вверху, то внизу», или другими словами строение планетных систем и галактик подобно строению мельчайшей частицы – атома.

    Модели строения атома

    Помимо модели Бора/Резерфорда были и другие, например, модель Томпсона, полагавшего, что атом является положительно заряженным телом, внутри которого располагаются электроны. Эту модель опроверг Резерфорд.

    Также стоит отметить планетарную модель атома Нагаоки, предполагавшего, что строение атома подобно планете Сатурн, у которого вокруг ядра вращаются объединенные в кольца электроны.

    Закономерным развитием общепризнанной планетарной модели Бора/Резерфорда стала квантовая модель строения атома, утверждающая, что в ядре атома находятся не имеющие заряда нейтроны, положительно заряженные протоны, а вокруг летают отрицательно заряженные электроны. При этом траектории движения электронов согласно законам квантовой механики наперед не заданы.

    Разумеется, все модели строение атомы являются весьма упрощенными вариантами, подлинное строение атома куда более сложное.

    Периодический закон Менделеева и строение атомов

    Строение и свойства атомов различных химических элементов прямо связаны с местом последних в знаменитой таблице Менделеева. Там они расположены согласно электрическим зарядам своих ядер, зависящего от количества протонов (как помним заряженных положительно) и электронов, летающих вокруг ядра и заряженных отрицательно.

    Электронная оболочка атомов

    Электронная оболочка атомов имеет ровно столько электронов, сколько есть в его ядре протонов, именно благодаря этому атом является нейтрально заряженным – количество положительно и отрицательно заряженных частиц уравнивают друг друга.

    Формула строения атома

    Наряду с появлением планетарной теории строения атома появились и формулы, описывающие это самое строение для атомов разных химических элементов. Например, формулу строения атома азота можно описать как — 1s22s22p3, строение атома натрия — 1s22s22p63s1. Эти формулы показывают, какое количество электронов движется по каждой из орбит того или иного химического элемента.

    Современная модель строения атома

    В наше время физика не стоит на месте и с момент создания канонической планетарной модели атома Бора/Резерфорда было сделано много интересных открытий относительно устройства атома. Так, например, мы уже знаем что протоны, из которых состоит атомное ядро, сами в свою очередь состоят из еще более мелких элементарных частиц – кварков. Но кварки, также далеко не самые мелкие частицы, меньше их открытые загадочные нейтрино, о которых на нашем сайте есть интересная статья.

    Строение атома, видео

    И в завершение познавательное видео про электронное строение атома и атомного ядра.

    www.poznavayka.org

    Вопрос 22. Современные представления о строении атома

    Атом
    — это мельчайшая, химически неделимая
    частица. 
    В настоящее время известно
    более 110 химических элементов (видов
    атомов). Согласно современным представлениям
    атомы имеют сложное строение. Они состоят
    из ядра и электронов. Ядро почти в 2000
    раз тяжелее атома. Но при этом оно
    примерно в 50000 раз меньше атома.
    Если
    мысленно увеличить масштаб и представить,
    что ядро атома имеет диаметр 2 см, тогда
    радиус атома составил бы приблизительно
    500 м. Как выяснили ученые, ядро тоже
    имеет сложное строение. Оно состоит,
    главным образом, из двух видов частиц
    протонов и нейтронов.

    Планетарная
    модель атома Бора-Резерфорда. В 1911 году
    Эрнест Резерфорд, проделав ряд
    экспериментов, пришёл к выводу, что атом
    представляет собой подобие планетной
    системы, в которой электроны движутся
    по орбитам вокруг расположенного в
    центре атома тяжёлого положительно
    заряженного ядра («модель атома
    Резерфорда»). Однако такое описание
    атома вошло в противоречие с классической
    электродинамикой. Дело в том, что,
    согласно классической электродинамике,
    электрон при движении с центростремительным
    ускорением должен излучать электромагнитные
    волны, а, следовательно, терять энергию.
    Расчёты показывали, что время, за которое
    электрон в таком атоме упадёт на ядро,
    совершенно ничтожно. Для объяснения
    стабильности атомов Нильсу Бору пришлось
    ввести постулаты, которые сводились к
    тому, что электрон в атоме, находясь в
    некоторых специальных энергетических
    состояниях, не излучает энергию («модель
    атома Бора-Резерфорда»). Постулаты Бора
    показали, что для описания атома
    классическая механика неприменима.
    Дальнейшее изучение излучения атома
    привело к созданию квантовой механики,
    которая позволила объяснить подавляющее
    большинство наблюдаемых фактов.
    Современная модель атома является
    развитием планетарной модели. Согласно
    этой модели, ядро атома состоит из
    положительно заряженных протонов и не
    имеющих заряда нейтронов и окружено
    отрицательно заряженными электронами.
    Однако представления квантовой механики
    не позволяют считать, что электроны
    движутся вокруг ядра по сколько-нибудь
    определённым траекториям (неопределённость
    координаты электрона в атоме может быть
    сравнима с размерами самого атома).

    Химические
    свойства атомов определяются конфигурацией
    электронной оболочки и описываются
    квантовой механикой. Положение атома
    в таблице Менделеева определяется
    электрическим зарядом его ядра (то есть
    количеством протонов), в то время как
    количество нейтронов принципиально не
    влияет на химические свойства; при этом
    нейтронов в ядре, как правило, больше,
    чем протонов (см.: атомное ядро). Если
    атом находится в нейтральном состоянии,
    то количество электронов в нём равно
    количеству протонов. Основная масса
    атома сосредоточена в ядре, а массовая
    доля электронов в общей массе атома
    незначительна (несколько сотых процента
    массы ядра). Хотя слово атом в первоначальном
    значении обозначало частицу, которая
    не делится на меньшие части, согласно
    научным представлениям он состоит из
    более мелких частиц, называемых
    субатомными частицами. Атом состоит из
    электронов, протонов, все атомы, кроме
    водорода-1, содержат также нейтроны.
    Электрон является самой лёгкой из
    составляющих атом частиц с массой
    9,11×10−31 кг, отрицательным зарядом и
    размером, слишком малым для измерения
    современными методами. Протоны обладают
    положительным зарядом и в 1836 раз тяжелее
    электрона (1,6726×10−27 кг). Нейтроны не
    обладают электрическим зарядом и в 1839
    раз тяжелее электрона (1,6929×10−27 кг). При
    этом масса ядра меньше суммы масс
    составляющих её протонов и нейтронов
    из-за эффекта дефекта массы. Нейтроны
    и протоны имеют сравнимый размер, около
    2,5×10−15 м, хотя размеры этих частиц
    определены плохо. В стандартной модели
    элементарных частиц как протоны, так и
    нейтроны состоят из элементарных частиц,
    называемых кварками. Наряду с лептонами,
    кварки являются одной из основных
    составляющих материи. И первые и вторые
    являются фермионами. Существует шесть
    типов кварков, каждый из которых имеет
    дробный электрический заряд, равный
    +2⁄3 или −1⁄3 элементарного. Протоны
    состоят из двух u-кварков и одного
    d-кварка, а нейтрон — из одного u-кварка
    и двух d-кварков. Это различие объясняет
    разницу в массах и зарядах протона и
    нейтрона. Кварки связаны между собой
    сильными ядерными взаимодействиями,
    которые передаются глюонами. При описании
    электронов в атоме в рамках квантовой
    механики, обычно рассматривают
    распределение вероятности в 3n-мерном
    пространстве для системы n электронов.
    Электроны в атоме притягиваются к ядру,
    между электронами также действует
    кулоновское взаимодействие. Эти же силы
    удерживают электроны внутри потенциального
    барьера, окружающего ядро. Для того,
    чтобы электрон смог преодолеть притяжение
    ядра, ему необходимо получить энергию
    от внешнего источника. Чем ближе электрон
    находится к ядру, тем больше энергии
    для этого необходимо.

    Электронам,
    как и другим частицам, свойственен
    корпускулярно-волновой дуализм. Иногда
    говорят, что электрон движется по
    орбитали, что неверно. Состояние
    электронов описывается волновой
    функцией, квадрат модуля которой
    характеризует плотность вероятности
    нахождения частиц в данной точке
    пространства в данный момент времени,
    или, в общем случае, оператором плотности.
    Существует дискретный набор атомных
    орбиталей, которым соответствуют
    стационарные чистые состояния электронов
    в атоме. Каждой орбитали соответствует
    свой уровень энергии. Электрон может
    перейти на уровень с большей энергией,
    поглотив фотон. При этом он окажется в
    новом квантовом состоянии с большей
    энергией. Аналогично, он может перейти
    на уровень с меньшей энергией, излучив
    фотон. Энергия фотона при этом будет
    равна разности энергий электрона на
    этих уровнях

    studfiles.net

    8 Современные представления о строении атома

    Атом
    — наименьшая, химически неделимая
    часть химического
    элемента
    .
    Атом
    состоит из атомного
    ядра
     и электронов.
    Ядро атома состоит из
    положительно заряженныхпротонов и
    незаряженных нейтронов.

    Атомы
    классифицируются по количеству протонов
    и нейтронов в ядре: количество протонов
    определяет принадлежность атома
    некоторому химическому элементу, а
    число нейтронов — изотопу этого
    элемента.

    Принцип
    Паули

    Принцип
    Паули можно сформулировать следующим
    образом: в пределах одной квантовой
    системы в данном квантовом состоянии
    может находиться только одна частица,
    состояние другой должно отличаться
    хотя бы одним квантовым
    числом
    .

    Гипотеза
    де Бройля

     Луи
    де Бройль выдвинул гипотезу, что дуализм
    не является особенностью только
    оптических явлений, а
    имеет универсальный характер. Частицы
    вещества также обладают волновыми
    свойствами.

    Волны,
    связанные с любыми микрочастицами и
    отражающие их волновую природу.

    Принцип
    Бора

    Принцип
    дополнительности —
    один из важнейших принципов квантовой
    механики
    ,
    сформулированный в 1927 году Нильсом
    Бором
    .
    Согласно этому принципу, для полного
    описания квантовомеханических явлений
    необходимо применять два взаимоисключающих
    («дополнительных») набора классических
    понятий, совокупность которых даёт
    исчерпывающую информацию об этих
    явлениях как о целостных. Например,
    дополнительными в квантовой механике
    являются пространственно-временная и
    энергетически-импульсная картины.

    9
    Материя
    не может существовать вне движения, она
    всегда находится в состоянии движения,
    изменения и развития. При уничтожении
    движения объект прекращает свое
    существование, переходит в другие
    объекты, которым характерно движение
    покоя – состояния движений, обеспечивающих
    стабильность предмета, сохраняя его
    качества. Покой относителен, а движение
    абсолютно – это неотъемлемое свойство
    материи.

    Материя
    не существует без движения, так же как
    движение не существует без материи.

    Движение
    материи – постоянное ее взаимодействие,
    а также изменения состояния объектов,
    вызванные этими взаимодействиями. Формы
    движения материи различны. Пример формы
    движения материи: нагревание и охлаждение
    тел, излучение света, электрический
    ток, химические и физические превращения,
    жизненные процессы. Классификация форм
    движения материи :

    1)
    неживая природа;

    2)
    живая природа;

    3)
    общество.

    10 Механика. Законы движения Ньютона. Абсолютное пространство и время

    МЕХАНИКА
    область физики,
    изучающая движение
    материальных тел и взаимодействие между
    ними. Движением в механике называют
    изменение во времени
    взаимного положения тел или их частей
    в пространстве.

    Законы движения
    Ньютона

    1, Закон инерции.(
    Инерция — это явление сохранения
    телом скорости движения (и по величине,
    и по направлению), когда на тело не
    действуют никакие силы. Чтобы изменить
    скорость движения тела, на него необходимо
    подействовать с некоторой силой.
    Естественно, результат действия
    одинаковых по величине сил на различные
    тела будет различным. Таким образом,
    говорят, что тела обладают инертностью.
    Инертность — это свойство тел
    сопротивляться изменению их текущего
    состояния. Величина инертности
    характеризуется массой тела.)

    2. Дифференциальный
    закон движения
    .
    (дифференциальный закон
    движения
    ,
    описывающий взаимосвязь между приложенной
    к материальной
    точке
     силой и
    получающимся от этого ускорением этой
    точки. Фактически, второй закон Ньютона
    вводит массу как меру проявления
    инертности материальной точки в выбранной
    инерциальной системе отсчёта.

    где  — ускорение материальной
    точки;
     — сила,
    приложенная к материальной
    точке;
     — масса материальной
    точки.

    Или в более известном
    виде:

     )

    3, Взаимодействие
    2-х тел.
    (Этот
    закон объясняет, что происходит с двумя
    взаимодействующими телами. Возьмём для
    примера замкнутую систему, состоящую
    из двух тел. Первое тело может действовать
    на второе с некоторой силой ,
    а второе — на первое с силой .
    Как соотносятся силы? Третий закон
    Ньютона утверждает: сила действия равна
    по модулю и противоположна по направлению
    силе противодействия. Подчеркнём, что
    эти силы приложены к разным телам, а
    потому вовсе не компенсируются.)

    Абсолютное
    пространство и время


    Абсолютное пространство по своей
    сущности, безотносительно к чему бы то
    ни было внешнему, остается всегда
    одинаковым и неподвижным. Относительное
    пространство есть мера или какая-либо
    ограниченная подвижная часть, которая
    определяется нашими чувствами по
    положению его относительно некоторых
    тел и которое в обыденной жизни принимается
    за пространство неподвижное. 


    Время понималось абсолютным, однородным,
    равномерно текущим. Оно идет сразу и
    везде во всей Вселенной «единообразно
    и синхронно» и выступает как независимых
    материальных объектов процесс
    длительности, Фактически классическая
    механика сводила время к длительности,
    фиксируя определяющее свойство времени
    «показывать чродссти-тельность
    события”. Значение указаний времени в
    класс иче ской механике считалось
    абсолютным, не зависяицш от со стояния
    движения тела отсчета. 

    11
    Законы
    Сохранения
    ,
    физические законы, согласно которым
    некоторое свойство замкнутой системы
    остается неизменным при каких-либо
    изменениях в системе. Самыми важными
    являются законы
    сохранения вещества и энергии.
     Закон
    сохранения вещества утверждает, что
    вещество не создается и не разрушается;
    при химических превращениях общая масса
    остается неизменной. Общее количество
    энергии в системе также остается
    неизменным; энергия только преобразуется
    из одной формы в другую. Оба эти закона
    верны лишь приблизительно. Масса и
    энергия могут превращаться одна в другую
    согласно уравнению Е
    = тс
    2.
    Неизменным остается лишь общее количество
    массы и эквивалентной ей энергии. Еще
    один закон сохранения касается
    электрического заряда: его также нельзя
    создать и нельзя уничтожить. В применении
    к ядерным процессам закон сохранения
    выражается в том, что общая величина
    заряда, спин и другие КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА
    взаимодействующих частиц должны остаться
    такими же у частиц, возникших в результате
    взаимодействия. При сильных взаимодействиях
    все квантовые числа сохраняются. При
    слабых взаимодействиях некоторые из
    требований этого закона нарушаются,
    особенно в отношении ЧЕТНОСТИ.

    Закон сохранения
    энергии можно объяснить на примере
    падения шара весом 1 кг с вы соты 100 м.
    Начальная общая энергия шара — это ею
    потенциальная энергия. Когда он падаег,
    погенциальная энергия постепенно
    убывает а кинетическая нарастает, но
    общее копичество энергии остается
    неизменным Таким образом, имеет место
    сохранение энергии. А — кинетическая
    энергия возрастает от 0 до максимума: В
    -— потенциальная энергия уменьшается
    от максимума до нуля; С -— общее количество
    энергии, которое равно сумме кинетическом
    и потен Закон сохранения вещества,
    утверждает, что в ходе химических реакций
    вещество не создается и не исчезает.
    Это явление можно продемонстрировать
    при помощи класси ческого опыта, при
    котором производится взвешивание свечи,
    горящей под стеклянным колпаком (А). В
    конце опыта вес колпака и его содержимого
    остаегся таким же, каким был в начале,
    хотя свеча, вещество которой состоит в
    основном из углерода и водорода,
    «исчезла», поскольку из нее выделились
    летучие продукты реакции (вода и
    углекислый газ). Только после того, как
    в конце XVIII в ученые признали принцип
    сохранения вещества, стал возможен
    количественных подход к химии.

    12
    Теория
    относительности
     —
    научная теория, объясняющая устройство
    нашего мира на макроуровне, объединяющая
    механику, электродинамику и гравитацию.
    Собственно термин «Теория относительности»
    ввёл немецкий физик Макс Планк. Внедрена
    в научные круги расовым немецким евреем
    Альбертом «E=mc²» Эйнштейном.
    Делится на две части: Специальную и
    Общую.

    Специальная
    теория относительности

    Большинство
    парадоксальных и противоречащих
    интуитивным представлениям о мире
    эффектов, возникающих при движении со
    скоростью, близкой к скорости света,
    предсказывается именно специальной
    теорией относительности. Самый известный
    из них — эффект замедления хода
    часов, или эффект
    замедления времени. Часы,
    движущиеся относительно наблюдателя,
    идут для него медленнее, чем точно такие
    же часы у него в руках.

    Общая теория
    относительности

    Общая теория
    относительности применяется уже ко
    всем системам отсчета (а не только к
    движущимися с постоянной скоростью
    друг относительно друга) и выглядит
    математически гораздо сложнее, чем
    специальная (чем и объясняется разрыв
    в одиннадцать лет между их публикацией).
    Она включает в себя как частный случай
    специальную теорию относительности
    (и, следовательно, законы Ньютона). При
    этом общая теория относительности идёт
    значительно дальше всех своих
    предшественниц. В частности, она дает
    новую интерпретацию гравитации.

    Общая теория
    относительности делает мир четырехмерным:
    к трем пространственным измерениям
    добавляется время. Все четыре измерения
    неразрывны, поэтому речь идет уже не о
    пространственном расстоянии между
    двумя объектами, как это имеет место в
    трехмерном мире, а о пространственно-временных
    интервалах между событиями, которые
    объединяют их удаленность друг от
    друга — как по времени, так и в
    пространстве. То есть пространство и
    время рассматриваются как четырехмерный
    пространственно-временной континуум
    или, попросту, пространство-время.
    В этом континууме наблюдатели, движущиеся
    друг относительно друга, могут расходиться
    даже во мнении о том, произошли ли два
    события одновременно — или одно
    предшествовало другому. К счастью для
    нашего бедного разума, до нарушения
    причинно-следственных связей дело не
    доходит — то есть существования
    систем координат, в которых два события
    происходят не одновременно и в разной
    последовательности, даже общая теория
    относительности не допускает.

    Закон всемирного
    тяготения Ньютона говорит нам, что между
    любыми двумя телами во Вселенной
    существует сила взаимного притяжения.
    С этой точки зрения Земля вращается
    вокруг Солнца, поскольку между ними
    действуют силы взаимного притяжения.
    Общая теория относительности, однако,
    заставляет нас взглянуть на это явление
    иначе.

    Под
    релятивистскими
    эффектами

    понимаются проявления при высоких
    скоростях действия принципа
    относительности
    .
    В классической
    физике
     предполагается,
    что все наблюдатели, где бы во вселенной
    они не находились, получают одинаковые
    результаты измерений протяженности в
    пространстве и во времени. Принцип
    относительности
    подразумевает,
    что разные наблюдатели получают различные
    результаты измерений.

    РЕЛЯТИВИСТСКИЕ
    ЭФФЕКТЫ

    физ.
    явления, наблюдаемые при скоростях тел
    (частиц) v, сравнимых
    со скоростью света с. К
    ним относятся: релятивистское сокращение
    продольных (в направлении движения
    тела) длин, релятивистские замедление
    времени, увеличение массы тела с ростом
    его энергии и т. п., рассматриваемые в
    частной (специальной) относительности
    теории.
     Для
    квантовых систем частиц (атомов, атомных
    ядер и др.), в к-рых относит. движение
    частиц происходит со скоростями ,
    Р. э. дают поправки к уровням энергии,
    пропорц. степеням отношения . Релятивистскими
    наз. также эффекты общей теории
    относительности (релятивистской теории
    тяготения), напр. эффект замедления
    течения времени в сильном грави-тац.
    Поле.

    Простра́нство-вре́мя (простра́нственно-временно́й
    конти́нуум
    ) —
    физическая модель,
    дополняющая пространстворавноправным временны́м измерением и,
    таким образом, создающая теоретико-физическую
    конструкцию, которая называется
    пространственно-временным континуумом.

    В
    соответствии с теорией
    относительности
    Вселенная имеет
    три пространственных измерения и
    одно временное измерение, и все четыре
    измерения органически связаны в единое
    целое, являясь почти равноправными и в
    определенных рамках (см. примечания
    ниже) способными переходить друг в друга
    при смене наблюдателем системы отсчёта.

    В
    рамках общей
    теории относительности
     пространство-время
    имеет и единую динамическую природу, а
    его взаимодействие со всеми остальными
    физическими объектами (телами, полями)
    — и есть гравитация.
    Таким образом, теория гравитации в
    рамках ОТО и другихметрических
    теорий гравитации
     есть
    теория пространства-времени, полагаемого
    не плоским, а способным динамически
    менять своюкривизну.

    studfiles.net

    Сайт преподавателя Коноваловой Лидии — Занятие № 2

    Занятие №2. Строение атома. Периодическая система химических элементов. 

    Описание свойств элементов по положение в ПСХЭ.

    Лекция

    Полный текст лекции можно скачать здесь

    Современные представления о строении атома

    До конца XIX в. атом считали неделимой частицей, но последовавшие позже открытия (радиоактивность, фотоэффект) поколебали это убеждение. Сейчас известно, что атом состоит из элементарных частиц, основные из которых – протон, нейтрон, электрон.

    Частица

    Обозначение

    Заряд

    Относительная атомная масса

    Протон

    p

    +

    1

    Нейтрон

    n

    0

    1

    Электрон

    e

    1/1840

    После открытия основных элементарных частиц, входящих в состав атома, встал вопрос об их местонахождении, т.е. о строении атома. В 1911 г. Томсон предложил свою модель строения атома, которая получила условное название «пудинг с изюмом». Согласно этой модели атом представляет собой некую субстанцию, в которой равномерно распределены протоны, нейтроны и электроны. Число протонов равно числу электронов, поэтому атом в целом электронейтрален.

    В 1913 г. Резерфорд ставит опыт, результаты которого модель Томсона объяснить не может.Это заставляет Резерфорда предложить свою модель строения атома, получившую название планетарной. Согласно этой модели атом состоит из ядра, в котором сконцентрирована основная масса атома, поскольку ядро содержит протоны и нейтроны; вокруг ядра на огромной скорости вращаются электроны. Поскольку модель Резерфорда содержала ряд противоречий, Н.Бором были введены постулаты, устраняющие эти противоречия.

     1-й постулат. Электроны вращаются вокруг ядра не по произвольным, а по строго определенным, стационарным орбитам.

    2-й постулат. При движении по стационарной орбите электрон не излучает и не поглощает энергию. Изменение энергии происходит при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую.

    Но теория Резерфорда–Бора дает удовлетворительные результаты только для атома водорода. Современные представления о строении атома подчиняются квантовой модели строения атома, которая учитывает волновые свойства элементарных частиц. Приведем ее основные положения.

    • Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу, т.е. ведет себя и как частица, и как волна. Как частица, электрон обладает массой и зарядом; как волна, он обладает способностью к дифракции.

    • Для электрона невозможно одновременно точно измерить координату и скорость.

    • Электрон в атоме не движется по определенным траекториям, а может находиться в любой части околоядерного пространства, однако вероятность его нахождения в разных частях этого пространства неодинакова. Область пространства, где вероятнее всего находится электрон, называется орбиталью*.

    • Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов, имеющих общее название – нуклоны.

    Параметры для характеристики атомов

    Массовое число А – сумма чисел протонов и нейтронов атома.

    Заряд ядра Z – число протонов, определяется по порядковому номеру элемента в таблице Д.И.Менделеева. В 1913 г. английским физиком Г.Мозли было установлено, что положительный заряд ядра атома (в условных единицах) равен порядковому номеру элемента в периодической системе Д.И.Менделеева.

    Число нейтронов N определяется как разность между массовым числом и зарядом ядра (учитывая, что массой электрона можно пренебречь).

    Изотопы – атомы одного элемента, имеющие одинаковый заряд ядра (следовательно, и количество электронов), но различное число нейтронов (следовательно, различные массовые числа). Например, элемент водород имеет три изотопа: протий, дейтерий и тритий. Первые два существуют в природе, тритий получен искусственным путем. Подавляющее большинство химических элементов имеет разное число природных изотопов с разным процентным содержанием каждого из них. Относительная атомная масса элемента, которая приводится в периодической системе, – это средняя величина массовых чисел природных изотопов данного элемента с учетом процентного содержания каждого из этих изотопов. Химические свойства всех изотопов одного химического элемента одинаковы. Следовательно, химические свойства элемента зависят не от атомной массы, а от заряда ядра.

    Посмотреть учебный фильм о строении атома

    Строение электронной оболочки атома

    Атом состоит из ядра и электронной оболочки. Электронная оболочка атома – это совокупность всех электронов в данном атоме. От строения электронной оболочки атома напрямую зависят химические свойства данного химического элемента. Согласно квантовой теории каждый электрон в атоме занимает определенную орбиталь и образует электронное облако, которое является совокупностью различных положений быстро движущегося электрона.

    Для характеристики орбиталей и электронов используют квантовые числа.

    Главное квантовое число n характеризует энергию и размеры орбитали и электронного облака, принимает значения целых чисел – от 1 до бесконечности (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6…). Орбитали, имеющие одинаковые значения n, близки между собой по энергии и по размерам, они образуют один энергетический уровень.

    Энергетический уровень – это совокупность орбиталей, имеющих одинаковое значение главного квантового числа. Энергетические уровни обозначают либо цифрами, либо большими буквами латинского алфавита (1 – K, 2 – L, 3 – M, 4 – N, 5 – O, 6 – P, 7 – Q). С увеличением порядкового номера энергия орбиталей увеличивается.

    Электронный слой – это совокупность электронов, находящихся на одном энергетическом уровне.На одном энергетическом уровне могут находиться электронные облака, имеющие различные геометрические формы.

    Побочное (орбитальное) квантовое число характеризует формы орбиталей и облаков, принимает значения целых чисел от 0 до – 1.

    Энергетический
    уровень

    Значения главного
    квантового числа n

    Значения побочного
    квантового числа l

    K

    1

    0 (s)

    L

    2

    0, 1 (s, p)

    M

    3

    0, 1, 2 (s, p, d)

    N

    4

    0, 1, 2, 3 (s, p, d, f)

    Орбитали, для которых l = 0, имеют форму сферы и называются sорбиталями. Они содержатся на всех энергетических уровнях, причем на К-уровне есть только s-орбиталь.

    Орбитали, для которых l = 1, имеют форму вытянутой восьмерки и называются рорбиталями. Они содержатся на всех энергетических уровнях, кроме первого (К).

    Орбитали, для которых l = 2, называются dорбиталями. Их заполнение электронами начинается с третьего энергетического уровня.

    Заполнение fорбиталей, для которых l = 3, начинается с четвертого энергетического уровня.

    Энергия орбиталей, находящихся на одном энергетическом уровне, но имеющих разную форму, неодинакова: Es < Ep < Ed < Ef, поэтому на одном уровне выделяют разные энергетические подуровни.

    Энергетический подуровень – это совокупность орбиталей, которые находятся на одном энергетическом уровне и имеют одинаковую форму. Орбитали одного подуровня имеют одинаковые значения главного и побочного квантовых чисел, но отличаются направлением (ориентацией) в пространстве.

    Магнитное квантовое число ml характеризует ориентацию орбиталей (электронных облаков) в пространстве и принимает значения целых чисел от –l через 0 до +l. Число значений mlопределяет число орбиталей на подуровне, например:

    s-подуровень: l = 0, ml = 0 – одна орбиталь;

    p-подуровень: l = 1, ml = –1, 0, +1 – три орбитали;

    d-подуровень: l = 2, ml = –2, –1, 0, +1, +2 – пять орбиталей.

    Таким образом, число орбиталей на подуровне равно 2l + 1. Общее число орбиталей на одном энергетическом уровне – n2. Общее число электронов на одном энергетическом уровне – 2n2. Графически любая орбиталь изображается в виде клетки (квантовой ячейки).

    Итак, каждая орбиталь и электрон, находящийся на этой орбитали, характеризуются тремя квантовыми числами: главным, побочным и магнитным. Электрон характеризуется еще одним квантовым числом – спином.

    Спиновое квантовое число ms, спин (от англ. spin – кружение, вращение) – характеризует вращение электрона вокруг своей оси и принимает только два значения: +1/2 и –1/2. 

    Заполнение электронной оболочки атома подчиняется следующим законам.

    П р и н ц и п П а у л и. В атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех четырех квантовых чисел.

    П р и н ц и п н а и м е н ь ш е й э н е р г и и. Основное (устойчивое) состояние атома характеризуется минимальной энергией. Поэтому электроны заполняют орбитали в порядке увеличения их энергии.

    П р а в и л о К л е ч к о в с к о г о. Электроны заполняют энергетические подуровни в порядке увеличения их энергии. Этот порядок определяется значением суммы главного и побочного квантовых чисел (n + l): 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d.

    П р а в и л о Г у н д а. На одном подуровне электроны располагаются так, чтобы абсолютное значение суммы спиновых квантовых чисел (суммарного спина) было максимальным. Это соответствует устойчивому состоянию атома.

    Например, электронные формулы магния, железа и теллура имеют вид:

    Mg(+12) 1s22s22p63s2;

    Fe(+26) 1s22s22p63s23p64s23d6;

    Te(+52) 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p4.

    Исключения в четвертом периоде составляют атомы хрома и меди, в которых происходит проскок (переход) одного электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень, что объясняется большой устойчивостью образующихся при этом электронных конфигураций 3d5 и 3d10. Таким образом, электронные формулы атомов хрома и меди имеют вид:

    Cr(+24) 1s22s22p63s23p64s13d5;

    Cu(+29) 1s22s22p63s23p64s13d10.

    Тренажёр для закрепления знаний о строении атома

    Периодический закон и система химических элементов Д.И.Менделеева 

    Видеолекция ПЗ и ПСХЭ 

    1 марта 1869 г. считается датой открытия одного из важнейших законов химии – периодического закона. В середине XIX в. было известно 63 химических элемента, и возникла потребность в их классификации. Попытки такой классификации предпринимали многие ученые (У.Одлинг и Дж.А.Р.Ньюлендс, Ж.Б.А.Дюма и А.Э.Шанкуртуа, И.В.Деберейнер и Л.Ю.Мейер), но лишь Д.И.Менделееву удалось увидеть определенную закономерность, расположив элементы в порядке возрастания их атомных масс. Эта закономерность имеет периодический характер, поэтому Менделеев сформулировал открытый им закон следующим образом: свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины атомной массы элемента.

    В системе химических элементов, предложенной Менделеевым, был ряд противоречий, которые сам автор периодического закона устранить не смог (аргон–калий, теллур–йод, кобальт–никель). Лишь в начале XX в., после открытия строения атома, был объяснен физический смысл периодического закона и появилась его современная формулировка: свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.

    Такую формулировку подтверждает и наличие изотопов, химические свойства которых одинаковы, хотя атомные массы различны.

    Периодический закон – один из основных законов природы и важнейший закон химии. С открытия этого закона начинается современный этап развития химической науки. Хотя физический смысл периодического закона стал понятен только после создания теории строения атома, сама эта теория развивалась на основе периодического закона и системы химических элементов. Закон помогает ученым создавать новые химические элементы и новые соединения элементов, получать вещества с нужными свойствами. Сам Менделеев предсказал существование 12 элементов, которые в то время еще не были открыты, и определил их положение в периодической системе. Свойства трех из этих элементов он подробно описал, и при жизни ученого эти элементы были открыты («экабор» – галлий, «экаалюминий» – скандий, «экасилиций» – германий). Кроме того, периодический закон имеет большое философское значение, подтверждая наиболее общие законы развития природы.

    Графическим отражением периодического закона является периодическая система химических элементов Менделеева. Существует несколько форм периодической системы (короткая, длинная, лестничная (предложена Н.Бором), спиралеобразная). В России наибольшее распространение получила короткая форма. Современная периодическая система содержит 110 открытых на сегодняшний день химических элементов, каждый из которых занимает определенное место, имеет свой порядковый номер и название. В таблице выделяют горизонтальные ряды – периоды (1–3 – малые, состоят из одного ряда; 4–6 – большие, состоят из двух рядов; 7-й период – незавершенный). Кроме периодов выделяют вертикальные ряды – группы, каждая из которых подразделяется на две подгруппы (главную – а и побочную – б). Побочные подгруппы содержат элементы только больших периодов, все они проявляют металлические свойства. Элементы одной подгруппы имеют одинаковое строение внешних электронных оболочек, что обусловливает их схожие химические свойства.

    Период – это последовательность элементов (от щелочного металла до инертного газа), атомы которых имеют одинаковое число энергетических уровней, равное номеру периода.

    Главная подгруппа – это вертикальный ряд элементов, атомы которых имеют одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне. Это число равно номеру группы (кроме водорода и гелия).

    Все элементы в периодической системе разделяются на 4 электронных семейства (s-, p-, d-, f-элементы) в зависимости от того, какой подуровень в атоме элемента заполняется последним.

    Побочная подгруппа – это вертикальный ряд d-элементов, имеющих одинаковое суммарное число электронов на d-подуровне предвнешнего слоя и s-подуровне внешнего слоя. Это число обычно равно номеру группы.

    Важнейшими свойствами химических элементов являются металличность и неметалличность.

    Металличность – это способность атомов химического элемента отдавать электроны. Количественной характеристикой металличности является энергия ионизации.

    Энергия ионизации атома – это количество энергии, которое необходимо для отрыва электрона от атома элемента, т. е. для превращения атома в катион. Чем меньше энергия ионизации, тем легче атом отдает электрон, тем сильнее металлические свойства элемента.

    Неметалличность – это способность атомов химического элемента присоединять электроны. Количественной характеристикой неметалличности является сродство к электрону.

    Сродство к электрону – это энергия, которая выделяется при присоединении электрона к нейтральному атому, т. е. при превращении атома в анион. Чем больше сродство к электрону, тем легче атом присоединяет электрон, тем сильнее неметаллические свойства элемента.

    Универсальной характеристикой металличности и неметалличности является электроотрицательность (ЭО) элемента. ЭО элемента характеризует способность его атомов притягивать к себе электроны, которые участвуют в образовании химических связей с другими атомами в молекуле. Чем больше металличность, тем меньше ЭО. Чем больше неметалличность, тем больше ЭО.

    Коротко самое главное из лекции в виде таблиц можно посмотреть и скачать здесь

    Вопросы к лекции (потренироваться отвечать): ответы на первые 10 вопросов оцениваются в 1 балл (основной уровень) остальные вопросы повышенного уровня (оцениваются в 2 балла)

    Проверочный тест «Строение атома» (каждый правильный ответ — 1 балл)

    Дополнительное количество баллов можно набрать решив любой вариант данного теста «Периодический закон и ПСХЭ»

    Задание по выбору не обязательное, на дополнительную оценку (оценивается от 5 до15 баллов):

    А) составьте кроссворд

    Б) составьте тест (не менее 10 вопросов)

    В)  выполните презентацию (не менее 10 слайдов)

    Г) сделайте сообщение (на 3 – 4 минуты выступления)

    Примерные темы сообщений: строение атома, значение Периодического закона, применение изотопов в медицине.

    Занятие № 3

    lidijavk.ucoz.ru

    2. Современная теория строения атома. Периодический закон и система элементов д.И. Менделеева

    2.1. Общие положения

    Согласно
    современным представлениям, атом – это
    наименьшая частица химического элемента,
    являющаяся носителем его химических
    свойств. Атом электрически нейтрален
    и состоит из положительно заряженного
    ядра и отрицательно заряженных электронов,
    которые движутся определённым образом
    вокруг ядра. Ядро
    атома
    , не
    изменяющееся в ходе химических реакций,
    составляет
    его фундаментальную основу и определяет
    индивидуальность элемента.

    Поэтому значение заряда ядра выбрали
    за основной признак, по которому атомы
    относят к разным видам – химическим
    элементам.

    Ядра атомов включают два вида элементарных
    частиц: протоны и нейтроны.

    Основные характеристики электрона,
    протона и нейтрона приведены в табл.
    2.1.

    Таблица 2.1

    Сведения о некоторых элементарных
    частицах.

    Частица

    Символ

    Масса

    Заряд

    кг

    а.е.м.

    Кл.

    Усл.

    протон

    p

    1,
    673 10-27

    1,
    007276

    1,
    602 10-19

    +1

    нейтрон

    n

    1,
    675 10-27

    1,
    008665

    0

    0

    электрон

    e

    9,
    109 10-31

    0,
    000547

    1,
    602 10-19

    -1

    Каждый
    протон несёт положительный заряд,
    численно равный заряду электрона.
    Нейтрон же не несёт никакого электрического
    заряда. Отсюда следует вывод: заряд
    ядра определяется числом протонов
    .
    Количество протонов в ядре атома
    совпадает с порядковым номером элемента
    (Z)
    в периодической системе элементов Д.И.
    Менделеева.

    Как видно из данных табл. 2.1, масса
    электрона почти в 1840 раз меньше массы
    протона и нейтрона. В ядре сосредоточено
    99,9% массы атома, поэтому масса атома
    практически равна массе ядра – сумме
    масс протонов и нейтронов.

    Общее число протонов (Z) и нейтронов
    (N) в ядре называется массовым числом A:

    A=Z+N.

    Поскольку массы протона и нейтрона
    практически равны 1а.е.м., то масса атома
    в а.е.м., как и относительная атомная
    масса, численно совпадает со значением
    массового числа А.

    Силы, удерживающие протоны и нейтроны
    в ядре, называют ядерными. Это чрезвычайно
    большие силы, действующие на очень
    коротких расстояниях (порядка 10-13
    см) и превосходящие силы отталкивания.
    Природу этих сил изучает ядерная физика.

    Исследования
    показали, что в природе атомы одного и
    того же элемента имеют различные атомные
    массы. Так, атомы хлора имеют массу 35 и
    37. Ядра этих атомов содержат одинаковое
    число протонов, но разное число нейтронов.
    Атомы с
    одинаковым числом протонов, но с различным
    числом нейтронов называются изотопами.

    Для обозначения изотопов пользуются
    обычными символами соответствующих
    элементов, добавив к ним слева вверху
    индекс, указывающий массовое число
    изотопа, внизу – индекс, указывающий
    количество протонов, равное порядковому
    номеру (Z)
    элемента ().
    Пример – изотопы водорода:

    –протий
    (1р, 0n)

    –дейтерий
    (1р, 1n)

    –тритий
    (1р, 2n)

    В
    периодической таблице элементов Д.И.
    Менделеева приводятся усреднённые
    значения относительных атомных масс с
    учётом распространённости различных
    изотопов в природе.

    Атомы
    с различным числом протонов Z и нейтронов
    N, но с одинаковым числом нуклонов (Z+N)
    называются изобарами, а с одинаковым
    числом нейтронов (N) – изотонами.

    Примеры
    изобаров и изотонов:

    Изобары
    Изотоны

    Поскольку
    атом в целом является электронейтральным,
    а заряд электрона численно равен заряду
    протона и противоположен ему по знаку,
    то общее число электронов в атоме равно
    числу протонов и, следовательно, равно
    порядковому номеру элемента в периодической
    системе элементов.

    studfiles.net

    Современные представления о строении атома



    Поиск Лекций




    И.В.ТРИГУБЧАК


    Пособие-репетитор по химии

    ЗАНЯТИЕ 3
    10-й класс
    (первый год обучения)

    Продолжение. Начало см. в № 22,/2005; 1/2006

    Современные представления о строении атома

    До конца XIX в. атом считали неделимой частицей, но последовавшие позже открытия (радиоактивность, фотоэффект) поколебали это убеждение. Сейчас известно, что атом состоит из элементарных частиц, основные из которых – протон, нейтрон, электрон.

    Частица Обозначение Заряд Относительная атомная масса
    Протон p +
    Нейтрон n
    Электрон e 1/1840

    После открытия основных элементарных частиц, входящих в состав атома, встал вопрос об их местонахождении, т.е. о строении атома. В 1911 г. Томсон предложил свою модель строения атома, которая получила условное название «пудинг с изюмом». Согласно этой модели атом представляет собой некую субстанцию, в которой равномерно распределены протоны, нейтроны и электроны. Число протонов равно числу электронов, поэтому атом в целом электронейтрален.

    В 1913 г. Резерфорд ставит опыт, результаты которого модель Томсона объяснить не может (рис.).Это заставляет Резерфорда предложить свою модель строения атома, получившую название планетарной. Согласно этой модели атом состоит из ядра, в котором сконцентрирована основная масса атома, поскольку ядро содержит протоны и нейтроны; вокруг ядра на огромной скорости вращаются электроны. Поскольку модель Резерфорда содержала ряд противоречий, Н.Бором были введены постулаты, устраняющие эти противоречия.

    Рис. Схема установки в опыте Резерфорда: 1 – источник -излучения; 2 – золотая фольга; 3 – экран с покрытием из сульфида цинка

    1-й постулат. Электроны вращаются вокруг ядра не по произвольным, а по строго определенным, стационарным орбитам.

    2-й постулат. При движении по стационарной орбите электрон не излучает и не поглощает энергию. Изменение энергии происходит при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую.

    Но теория Резерфорда–Бора дает удовлетворительные результаты только для атома водорода. Современные представления о строении атома подчиняются квантовой модели строения атома, которая учитывает волновые свойства элементарных частиц. Приведем ее основные положения.

    Э.Резерфорд (1871–1937)

    • Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу, т.е. ведет себя и как частица, и как волна. Как частица, электрон обладает массой и зарядом; как волна, он обладает способностью к дифракции.



    Н.Бор (1885–1962)

    • Для электрона невозможно одновременно точно измерить координату и скорость.

    • Электрон в атоме не движется по определенным траекториям, а может находиться в любой части околоядерного пространства, однако вероятность его нахождения в разных частях этого пространства неодинакова. Область пространства, где вероятнее всего находится электрон, называется орбиталью*.

    • Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов, имеющих общее название – нуклоны.

    Параметры для характеристики атомов

    Массовое число А – сумма чисел протонов и нейтронов атома.

    Заряд ядра Z – число протонов, определяется по порядковому номеру элемента в таблице Д.И.Менделеева. В 1913 г. английским физиком Г.Мозли было установлено, что положительный заряд ядра атома (в условных единицах) равен порядковому номеру элемента в периодической системе Д.И.Менделеева.

    Число нейтронов N определяется как разность между массовым числом и зарядом ядра (учитывая, что массой электрона можно пренебречь).

    Изотопы – атомы одного элемента, имеющие одинаковый заряд ядра (следовательно, и количество электронов), но различное число нейтронов (следовательно, различные массовые числа). Например, элемент водород имеет три изотопа: протий, дейтерий и тритий. Первые два существуют в природе, тритий получен искусственным путем. Подавляющее большинство химических элементов имеет разное число природных изотопов с разным процентным содержанием каждого из них. Относительная атомная масса элемента, которая приводится в периодической системе, – это средняя величина массовых чисел природных изотопов данного элемента с учетом процентного содержания каждого из этих изотопов. Химические свойства всех изотопов одного химического элемента одинаковы. Следовательно, химические свойства элемента зависят не от атомной массы, а от заряда ядра.




    Помимо изотопов существуют изобары – атомы разных химических элементов, которые имеют одинаковые массовые числа, и изотоны – атомы разных химических элементов, которые имеют одинаковое число нейтронов.

    Радиоактивность. Ядерные реакции

    Радиоактивностью называют самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер.

    Периодом полураспада (Т1/2) называется время, за которое распадается половина исходного количества радиоактивного изотопа.

    где m0 – начальная масса вещества, mост – масса остатка, t – время процесса, Т1/2 – период полураспада.

    К основным видам радиоактивного распада относятся:

    распад ( -частица – ядро атома 42He). При испускании -частицы ядро теряет два протона и два нейтрона, например:

    распад ( -частица – электрон). При испускании электрона заряд ядра увеличивается на 1, а массовое число не изменяется, например:

    Позитронный ( +) распад ( +-частица – позитрон, обладает массой электрона и положительным зарядом). Число протонов в ядре при позитронном распаде уменьшается на 1, а массовое число не изменяется, например:

    Электронный захват. При захвате ядром электрона заряд ядра уменьшается на 1, а массовое число остается прежним, например:

    Уравнения ядерных реакций должны удовлетворять правилу равенства сумм индексов:

    а) сумма массовых чисел частиц, вступающих в реакцию, равна сумме массовых чисел частиц – продуктов реакции;

    б) сумма зарядов частиц, вступающих в реакцию, и сумма зарядов образовавшихся частиц – продуктов реакции – равны между собой.

    Тест по теме
    «Современные представления о строении атома»

    1. Число протонов в атоме элемента, который находится в четвертом периоде и в главной подгруппе
    V группы периодической системы Д.И.Мендлеева, равно:

    а) 75; б) 42; в) 33; г) 23.

    2. Изотопы – это частицы, имеющие одинаковое число:

    а) протонов; б) нейтронов;

    в) нуклонов; г) электронов.

    3. Что одинаковое в атомах 126С и 146С?

    а) Массовое число; б) число протонов;

    в) число электронов; г) радиоактивные свойства.

    4. Чему равен заряд ядра атома натрия?

    а) 0; б) +1; в) +11; г) +23.

    5. Чему равен заряд ядра атома азота?

    а) 0; б) +7; в) +14; г) –1.

    6. Выберите атомы, в которых число протонов равно числу нейтронов:

    а) 2H; б) 11B; в) 16O; г) 38K.

    7. Cколько протонов и электронов содержит нитрит-ион?

    а) 46р, 46е; б) 23р, 24е; в) 23р, 23е; г) 46р, 47е.

    8. В результате серии последовательных радиоактивных распадов изотоп 22888Ra превращается в устойчивый изотоп 20882Pb. Сколько — и -распадов включает эта серия ядерных превращений?

    а) 10 , 6 ; б) 10 , 5 ; в) 5 , 4 ; г) 5 , 6 .

    9. В природе существуют два стабильных изотопа водорода и три изотопа кислорода. Сколько разных стабильных молекул воды существует в природе?

    а) 5; б) 6; в) 8; г) 9.

    10. Число элементов, образующих следующие вещества: легкая вода, тяжелая вода, сверхтяжелая вода, пероксид водорода, кислород, озон, – равно:

    а) 6; б) 5; в) 3; г) 2.

    Ключ к тексту

    в б б, в в а а, в, г б в г г

     

    Задачи на определение
    элементного состава вещества
    и вывод формулы сложного вещества
    по известному элементному составу

    Уровень А

    1. Вычислить, в каком из оксидов железа больше массовая доля металла.

    Ответ. (Fe) в FeO – 77,8%.

    2. Сколько граммов кальция содержится в 250 г известняка?

    Ответ. 100 г.

    3. Рассчитать массу сернистого газа, в которой содержится 8 г серы.

    Ответ. 16 г.

    4. Рассчитать массу питьевой соды, содержащую 30 г углерода.

    Ответ. 210 г.

    5. Технический хлорид алюминия содержит 98% чистого вещества, остальное составляют примеси, не содержащие хлора. Вычислить процентное содержание хлора в этом химическом продукте.

    Ответ. 78,5%.

    6. Железные руды относятся к богатым, если содержание железа в них более 50% по массе. Определить, относится ли к богатым рудам карбонат железа(II).

    Решение

    Для FeCO3 массовая доля железа:

    Ответ. FeCO3 не относится к богатым рудам.

    7. Образец соединения фосфора и брома массой 81,3 г содержит 9,3 г фосфора. Определить формулу этого соединения.

    Ответ. PBr3.

    8. Органическое вещество содержит 82,76% углерода и 17,24% водорода; 2,74 г этого вещества при температуре 37 °С и давлении 0,5 атм занимают объем 2,4 л. Определить молекулярную формулу вещества.

    Ответ. C4H10.

    9. Органическое вещество содержит 40% углерода, 53,3% кислорода, 6,7% водорода; 15 г этого вещества при температуре 18 °С и давлении 610 мм рт. ст. занимают объем 14,9 л. Определить молекулярную формулу вещества.

    Ответ. CH2O.

    10. Найти отношения масс элементов в гидроксиде магния и в пропане.

    Ответ. m(Mg) : m(O) : m(H) = 12 : 16 : 1,

    m(C) : m(Н) = 9 : 2.

    11. Вычислить массу нитрата серебра, содержащего столько же серебра, сколько его содержится в 696 г оксида серебра.

    Ответ. 1020 г.

    12. Определить простейшую формулу вещества, содержащего (мол. %) 7,69% серебра, 23,08% азота, 46,15% водорода, 23,08% кислорода.

    Ответ. AgN3H6O3.

    13. В молекулах двух веществ соотношение чисел атомов С : Н : О = 1 : 2 : 1. Масса 100 мл паров первого из них при н.у. составляет 0,402 г. Молекулярная масса у второго вещества в два раза больше, чем у первого. Определить вещества.

    Ответ. С3Н6О3, С6Н12О6.

    14. Вывести молекулярную формулу вещества, имеющего состав (массовая доля в процентах):

    а) натрия – 36,51, серы – 25,39, кислорода – 38,1;

    б) натрия – 29,11, серы – 40,51, кислорода – 30,38;

    в) калия – 26,53, хрома – 35,37, кислорода – 38,1;

    г) водорода – 4,17, кремния – 29,17, кислорода – 66,67;

    д) калия – 28,16, хлора – 25,63, кислорода – 46,21.

    Решение (14б)

    Представим искомую формулу в виде NaxSyOz. Запишем массовые доли элементов (Э) и их относительные атомные массы Ar(Э) в виде таблицы.

    Элемент Ar
    Na 29,11%
    S 40,51%
    O 30,38%

    Разделим все три числа соотношения на наименьшее (1,266), получим простое соотношение: 1 : 1: 1,5. Умножим все три числа на 2, получим: 2 : 2 : 3. Отсюда формула вещества – Na2S2O3.

    Ответ. а – Na2SO3, б – Na2S2O3, в – K2Cr2O7, г – H4SiO4, д – KClO4.

    Уровень Б

    1. Определить формулу вещества, состоящего из кислорода, азота, фосфора и водорода, если известно, что оно содержит 48,5% кислорода; количество атомов азота в нем в 2 раза больше количества атомов фосфора, а количество атомов водорода – в 2,25 раза больше количества атомов кислорода. Молярная масса вещества меньше 200 г/моль.

    Ответ. Гидрофосфат аммония (NH4)2HPO4.

    2. Неизвестная соль содержит элемент X, а также водород, азот и кислород в следующем массовом соотношении: 12 : 5 : 14 : 48 (в порядке перечисления). Определить формулу соли.

    Ответ. Гидрокарбонат аммония NH4HCO3.

    3. Написать формулу углеводорода, в котором масса углерода равна массе водорода.

    Ответ. CT4, где T – 31H, тритий.

    4. В порции кристаллогидрата ацетата калия содержится 3,612•1023 атомов углерода и 1,084•1024 атомов водорода. Установить формулу кристаллогидрата.

    Ответ. 2СН3СООК•3Н2О.

    * При более строгом определении орбиталь – это функция, описывающая плотность электронного облака в каждой точке пространства.

    poisk-ru.ru