Что одинаковое в атомах 126с и 146с

Практическое занятие № 2. Строение электронных формул атомов

Методические указания по выполнению практических занятий адресованы обучающимся очной формы обучения.

Методические указания включают в себя учебную цель, перечень образовательных результатов, заявленных во ФГОС СПО, задачи, обеспеченность занятия, краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме, вопросы для закрепления теоретического материала, задания для практического занятия обучающихся и инструкцию по выполнению, методику анализа полученных результатов, порядок и образец отчета о проделанной работе.

Учебная цель: обобщить знания об электронном строении атомов химических элементов; закрепить умения и навыки составления электронных формул атомов химических элементов, а также их графических изображений. Отработать основные понятия: «электронное облако», «атомная орбиталь», «радиус»

Просмотр содержимого документа
«Практическое занятие № 2. Строение электронных формул атомов»

Тема 2 «Периодический закон и периодическая система
Д.И. Менделеева»

Практическое занятие № 2.
Строение электронных формул атомов

Учебная цель: обобщить знания об электронном строении атомов химических элементов; закрепить умения и навыки составления электронных формул атомов химических элементов, а также их графических изображений. Отработать основные понятия: «электронное облако», «атомная орбиталь», «радиус».

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Обучающийся должен знать:

— Периодический закон Д.И. Менделеева, структуру периодической таблицы: периоды (малые и большие), группы (главная и побочная), строение атома и атомного ядра, строение электронных оболочек атомов элементов малых и больших периодов, электронные конфигурации атомов химических элементов.

Обучающийся должен уметь:

— характеризовать: элементы малых и больших периодов в Периодической системе, строить электронные конфигурации атомов, определять количество протонов и нейтронов в ядре.

Задачи практического занятия:

Закрепить теоретические знания о Периодическом законе и периодической системе Д.И. Менделеева.

Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

Выполнить практические задачи. Закрепить практику построения электронного строения атомов химических элементов и их графическое изображение.

Ответить на вопросы для контроля.

Габриелян О.С. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов.  М.: Академия, 2015.  256 с.

Периодическая система химических элементов им. Д.И. Менделеева (приложение 1);

Правила заполнения электронами орбиталей (приложение 2).

Тетрадь для практических и контрольных работ.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практического занятия

Атом состоит из атомного ядра и электронной оболочки.

Ядро атома состоит из протонов (p + ) и нейтронов (n 0 ). У атома водорода ядро состоит из одного протона.

Число протонов N(p + ) равно заряду ядра (Z) и порядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов). N(p + ) = Z

Сумма числа нейтронов N(n 0 ), обозначаемого просто буквой N, и числа протонов Z называется массовым числом и обозначается буквой А.

Химический элемент  вид атомов (совокупность атомов) с одинаковым зарядом ядра (с одинаковым числом протонов в ядре).

Изотоп  совокупность атомов одного элемента с одинаковым числом нейтронов в ядре (или вид атомов с одинаковым числом протонов и одинаковым числом нейтронов в ядре).

Разные изотопы отличаются друг от друга числом нейтронов в ядрах их атомов.

Обозначение отдельного атома или изотопа: (Э  символ элемента), например: .

Атомная орбиталь  состояние электрона в атоме. Условное обозначение орбитали  . Каждой орбитали соответствует электронное облако.

Орбитали реальных атомов в основном (невозбужденном) состоянии бывают четырех типов: s, p, d и f.

Орбитали одного слоя образуют электронный («энергетический») уровень, их энергии одинаковы у атома водорода, но различаются у других атомов.

Однотипные орбитали одного уровня группируются в электронные (энергетические) подуровни:

s-подуровень (состоит из одной s-орбитали), условное обозначение  .

p-подуровень (состоит из трех p-орбиталей), условное обозначение  .

d-подуровень (состоит из пяти d-орбиталей), условное обозначение  .

f-подуровень (состоит из семи f-орбиталей), условное обозначение  .

Энергии орбиталей одного подуровня одинаковы.

При обозначении подуровней к символу подуровня добавляется номер слоя (электронного уровня), например: 2s, 3p, 5d означает s-подуровень второго уровня, p-подуровень третьего уровня, d-подуровень пятого уровня.

Обозначения:  свободная орбиталь (без электронов),

— орбиталь с неспаренным электроном,

 орбиталь с электронной парой (с двумя электронами).

Порядок заполнения электронами орбиталей атома определяется тремя законами природы (формулировки даны в приложении 2):

Периодический закон химических элементов Д.И. Менделеева (современная формулировка): свойства химических элементов, а также простых и сложных веществ, ими образуемых, находятся в периодической зависимости от значения заряда из атомных ядер.

Периодическая система Д.И. Менделеева  графическое выражение периодического закона (приложение 1).

Естественный ряд химических элементов  ряд химических элементов, выстроенных по возрастанию числа протонов в ядрах их атомов, или, что то же самое, по возрастанию зарядов ядер этих атомов. Порядковый номер элемента в этом ряду равен числу протонов в ядре любого атома этого элемента.

Таблица химических элементов строится путем «разрезания» естественного ряда химических элементов на периоды (горизонтальные строки таблицы) и объединения в группы (вертикальные столбцы таблицы) элементов, со сходным электронным строением атомов.

В зависимости от способа объединения элементов в группы таблица может быть длиннопериодной (в группы собраны элементы с одинаковым числом и типом валентных электронов) и короткопериодной (в группы собраны элементы с одинаковым числом валентных электронов).

Группы короткопериодной таблицы делятся на подгруппы (главные и побочные), совпадающие с группами длиннопериодной таблицы.

У всех атомов элементов одного периода одинаковое число электронных слоев, равное номеру периода.

Число элементов в периодах: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Большинство элементов восьмого периода получены искусственно, последние элементы этого периода еще не синтезированы. Все периоды, кроме первого начинаются с элемента, образующего щелочной металл (Li, Na, K и т. д.), а заканчиваются элементом, образующим благородный газ (He, Ne, Ar, Kr и т. д.).

В короткопериодной таблице  восемь групп, каждая из которых делится на две подгруппы (главную и побочную), в длиннопериодной таблице  шестнадцать групп, которые нумеруются римскими цифрами с буквами А или В, например: IA, IIIB, VIA, VIIB. Группа IA длиннопериодной таблицы соответствует главной подгруппе первой группы короткопериодной таблицы; группа VIIB  побочной подгруппе седьмой группы: остальные  аналогично.

Характеристики химических элементов закономерно изменяются в группах и периодах.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию

Какое строение имеет атом?

Какие элементарные частицы входят в состав ядра атома? Как определяется заряд ядра атома?

Что определяет сумма протонов и нейтронов?

Дайте определение химического элемента.

Как определить число протонов, нейтронов и электронов в атоме? Докажите, что атом  электронейтральная частица.

Дайте определение изотопа.

Задания для практического занятия:

Решить предложенные задачи.

Правильно оформить их в тетрадь для практических и контрольных работ.

Ответить на вопросы для контроля.

Отчитаться о выполненной работе преподавателю.

Указать элемент, в атоме которого:

Образец решения задания № 1

Указать элемент, в атоме которого 30 протонов.

Известно, что число протонов N(p + ) равно заряду ядра (Z) и порядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов) N(p + ) = Z.

Определяемый элемент имеет N(p + ) = Z = 30.

В Периодической таблице Д.И. Менделеева это цинк (Zn).

Назвать два элемента, в атоме которых:

3 энергетических уровня

5 энергетических уровней

Образец решения задания № 2

Назвать два элемента, в атоме которых 4 энергетических уровня.

Дано: 4 энергетический уровень.

Номер периода в Периодической системе химических элементов им. Д.И. Менделеева указывает, сколько энергетических уровней имеет тот или иной элемент. Поэтому любой элемент из 4 периода относится к атомам, у которых 4 энергетических уровня.

Выберем два элемента из 4 периода Периодической системы химических элементов им. Д.И. Менделеева, например это могут быть калий (К), порядковый номер 19 и цинк (Zn), порядковый номер 30.

Ответ: калий (К), порядковый номер 19 и цинк (Zn), порядковый номер 30.

Определить два элемента, в атоме которых на последнем энергетическом уровне:

4 валентных электрона

7 валентных электронов

Образец решения задания № 3

Определить два элемента, в атоме которых на последнем энергетическом уровне 5 валентных электрона.

Дано: 5 валентных электронов.

Число валентных электронов определяют с помощью Периодической таблицы Д.И. Менделеева, а именно, по номеру группы, в которой находится элемент (подгруппу при этом не учитывают).

Таким образом, найдем два элемента из 5 группы, пусть это будут: азот (N, порядковый номер 7) и фосфор (Р, порядковый номер 15).

Ответ: азот и фосфор.

Указать местоположение элементов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, напишите электронные формулы атомов данных элементов:

Образец решения задания № 4

Указать местоположение элементов в периодической системе химических элементов, напишите электронные формулы атомов данных элементов:

Дано: элементы с порядковыми номерами 41 и 68.

Найти: 1) месторасположение элементов в периодической системе химических элементов;

2) электронные формулы атомов элементов.

Элемент с порядковым номером 41  это ниобий (Nb). Элемент расположен в 5 периоде, значит у атома 5 энергетических уровней, в 6 ряду, следовательно у него 6 подуровней, 5 группе, побочной подгруппе, следовательно у элемента 5 валентных электронов.

Проверяем сумму электронов в атоме:

2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 10 + 6 + 1 + 4 = 41

Следовательно, электронная конфигурация атома написана верно.

Элемент с порядковым номером 68  это эрбий (Er). Элемент расположен в 6 периоде, значит у атома 6 энергетических уровней, в 8 ряду, следовательно у него 8 подуровней, в 3 группе, подгруппе лантаноидов, у элемента 14 валентных электронов.

Электронная конфигурация Er:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3р 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 6f 12

Проверяем сумму электронов в атоме:

2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 10 + 6 + 2 + 10 + 6 + 2 + 12 = 68

Следовательно, электронная конфигурация атома написана верно.

Чем сходны и чем отличаются по составу изотопы:

Источник

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.

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 (Т_1/2) называется время, за которое распадается половина исходного количества радиоактивного изотопа.

где m₀ – начальная масса вещества, m_ост – масса остатка, t – время процесса, Т_1/2 – период полураспада.

К основным видам радиоактивного распада относятся:

—распад (-частица – ядро атома 4 ₂He). При испускании -частицы ядро теряет два протона и два нейтрона, 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.

а) Массовое число; б) число протонов;

в) число электронов; г) радиоактивные свойства.

4. Чему равен заряд ядра атома натрия?

5. Чему равен заряд ядра атома азота?

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

а) 2 H; б) 11 B; в) 16 O; г) 38 K.

7. Cколько протонов и электронов содержит нитрит-ион?

8. В результате серии последовательных радиоактивных распадов изотоп 228 ₈₈Ra превращается в устойчивый изотоп 208 ₈₂Pb. 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?

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

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

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?

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

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

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

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

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.

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.

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.

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

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

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

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.

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.

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

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.

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.

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.

4. В порции кристаллогидрата ацетата калия содержится 3,612•10 23 атомов углерода и 1,084•10 24 атомов водорода. Установить формулу кристаллогидрата.

Источник

• ← Так не доставайся же ты никому ревнивец
• медикаментозная компенсация что это такое →