Структура атома. Энергетические уровни атома. Протоны, нейтроны, электроны. Нейтроны атома


Структура атома. Энергетические уровни атома. Протоны, нейтроны, электроны

Название «атом» с греческого переводится как «неделимый». Все вокруг нас – твердые вещества, жидкости и воздух – построено из миллиардов этих частиц.

Появление версии об атоме

Впервые об атомах стало известно в V столетии до нашей эры, когда греческий философ Демокрит предположил, что материя состоит из движущихся крошечных частичек. Но тогда не было возможности проверить версию их существования. И хотя никто не мог увидеть эти частицы, идея обсуждалась, ведь только так ученые могли объяснить процессы, происходящие в реальном мире. Поэтому они верили в существование микрочастиц задолго до того времени, когда смогли доказать этот факт.

Только в XIX в. они стали анализироваться как мельчайшие составляющие химических элементов, имеющие конкретные свойства атомов — способность вступать в соединения с другими в строго назначенном количестве. Вначале XX века считалось, что атомы – минимальные частички материи, пока не было доказано, что они состоят из еще меньших единиц.

Из чего состоит химический элемент?

Атом химического элемента – микроскопический строительный кирпичик материи. Определяющим признаком этой микрочастицы стала молекулярная масса атома. Только открытие периодического закона Менделеева обосновало, что их виды представляют собой разнообразные формы единой материи. Они настолько малы, что их невозможно увидеть, применяя обычные микроскопы, только самые мощные электронные приборы. Для сравнения, волосок на руке человека в миллион раз шире.

Электронная структура атома имеет ядро, состоящее из нейтронов и протонов, а также электронов, которые совершают обороты вокруг центра на постоянных орбитах, как планеты вокруг своих звезд. Все они скреплены электромагнитной силой, одной из четырех главных во вселенной. Нейтроны – это частички с нейтральным зарядом, протоны наделены положительным, а электроны – отрицательным. Последние притягиваются к положительно заряженным протонам, поэтому им свойственно оставаться на орбите.

Структура атома

В центральной части имеется ядро, заполняющее минимальную часть всего атома. Но исследования показывают, что почти вся масса (99.9%) расположена именно в нем. Каждый атом содержит протоны, нейтроны, электроны. Число вращающихся электронов в нем равняется положительному центральному заряду. Частицы с одинаковым зарядом ядра Z, но различными атомной массой А и числом нейтронов в ядре N именуются изотопами, а с одинаковой А и разными Z и N – изобарами. Электрон — минимальная частица вещества с отрицательным электрическим зарядом е=1,6·10-19 кулона. Заряд иона определяет количество утраченных или прибавленных электронов. Процесс метаморфозы нейтрального атома в заряженный ион именуется ионизацией.

Новая версия модели атома

Физики открыли на сегодняшний день множество других элементарных частичек. Электронная структура атома имеет новую версию.

Считается, что протоны и нейтроны, какими бы маленькими они не были, состоят из наименьших частичек, которые называются – кварки. Они составляют новую модель построения атома. Как раньше ученые собирали доказательства для существования предыдущей модели, так и сегодня пытаются доказать существование кварков.

РТМ – прибор будущего

Современные ученые могут увидеть на мониторе компьютера атомные частички вещества, а также двигать их по поверхности, используя специальный инструмент, который носит название растровый туннельный микроскоп (РТМ).

Это компьютеризированный инструмент с наконечником, который очень осторожно движется возле поверхности материала. Когда наконечник движется, электроны перемещаются сквозь зазор между наконечником и поверхностью. Хотя материал выглядит совершенно гладким, на самом деле он неровный на атомном уровне. Компьютер делает карту поверхности вещества, создавая образ его частичек, и ученые, таким образом, могут увидеть свойства атома.

Радиоактивные частицы

Отрицательно заряженные ионы кружатся вокруг ядра на достаточно большом расстоянии. Структура атома такая, что целый он действительно нейтральный и не имеет электрического заряда, потому что все его частицы (протоны, нейтроны, электроны) находятся в балансе.

Радиоактивный атом – это элемент, который можно легко расщепить. Центр его состоит из множества протонов и нейтронов. Исключение являет собой только схема атома водорода, который имеет один единственный протон. Ядро окружает облако электронов, именно их притяжение заставляет вращаться вокруг центра. Протоны одинаковым зарядом отталкивают друг друга.

Это не проблема для большинства небольших частиц, у которых их несколько. Но некоторые из них нестабильны, особенно это касается крупных по размеру, таких как уран, который имеет 92 протона. Иногда его центр не выдерживает такой нагрузки. Радиоактивным они называются из-за того, что выбрасывают несколько частиц из своего ядра. После того, как нестабильное ядро избавилось от протонов, оставшиеся образовывают новое дочернее. Оно может быть стабильным в зависимости от количества протонов в новом ядре, а может делиться дальше. Этот процесс длится до тех пор, пока не останется стабильное дочернее ядро.

Свойства атомов

Физико-химические свойства атома закономерно изменяются от одного элемента к другому. Они определяются следующими основными параметрами.

Атомная масса. Так как основное место микрочастицы занимают протоны и нейтроны, то сумма их обусловливает число, которую выражают в атомных единицах массы (а.е.м.) Формула: A = Z + N.

Атомный радиус. Радиус находится в зависимости от расположения элемента в системе Менделеева, химической связи, количества атомов-соседей и квантовомеханического действия. Радиус ядра в сто тысяч раз меньше радиуса самого элемента. Структура атома может лишаться электронов и превращаться в положительный ион или добавлять электроны, и становиться отрицательным ионом.

В периодической системе Менделеева любой химический элемент занимает свое установленное место. В таблице размер атома возрастает при перемещении сверху вниз и убавляется при перемещении слева направо. Следуя из этого, наименьший элемент — это гелий, а наибольший — цезий.

Валентность. Наружная электронная оболочка атома именуется валентной, а электроны в ней получили соответственное название - валентные электроны. Их количество устанавливает то, как атом соединяется с остальными с помощью химической связи. Способом создания последней микрочастицы пытаются наполнить свои наружные валентные оболочки.

Гравитация, притяжение – это сила, которая держит планеты на орбите, из-за нее выпущенные из рук предметы падают на пол. Человек больше замечает гравитацию, но электромагнитное действие во много раз мощнее. Сила, которая притягивает (или отталкивает) заряженные частицы в атоме, в 1000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз мощнее, чем гравитация в нем. Но в центре ядра существует еще более могучая сила, способная удерживать протоны и нейтроны вместе.

Реакции в ядрах создают энергию как в ядерных реакторах, где атомы расщепляются. Чем тяжелее элемент, тем из большего количеств частиц построены его атомы. Если сложить общее количество протонов и нейтронов в элементе, узнаем его массу. Например, Уран, самый тяжелый элемент, имеющийся в природе, имеет атомную массу 235 или 238.

Деления атома на уровни

Энергетические уровни атома - это величина пространства вокруг ядра, где в движении находится электрон. Всего существует 7 орбиталей, соответствующих числу периодов в таблице Менделеева. Чем более отдаленное расположение электрона от ядра, тем более значительным резервом энергии он владеет. Номер периода указывает на число атомных орбиталей вокруг его ядра. Например, Калий — элемент 4 периода, значит, он имеет 4 энергетические уровни атома. Номер химического элемента отвечает его заряду и числу электронов вокруг ядра.

Атом – источник энергии

Наверное, самая знаменитая научная формула открыта немецким физиком Эйнштейном. Она утверждает, что масса есть не что иное, как форма энергии. Исходя из этой теории, можно превратить материю в энергию и рассчитать по формуле, сколько ее можно получить. Первым практическим результатом такого превращения стали атомные бомбы, которые сначала были испытаны в пустыне Лос-Аламос (США), а затем взорвались над японскими городами. И хотя только седьмая часть взрывчатого вещества превратилась в энергию, разрушающая сила атомной бомбы была ужасной.

Для того чтобы ядро освободило свою энергию, оно должно разрушится. Чтобы расщепить его, необходимо подействовать нейтроном снаружи. Тогда ядро распадается на два других, более легких, обеспечивая при этом огромный выброс энергии. Распад приводит к освобождению других нейтронов, а они продолжают расщеплять другие ядра. Процесс превращается в цепную реакцию, в результате создавая огромное количество энергии.

Плюсы и минусы использования ядерной реакции в наше время

Разрушающую силу, которая освобождается при превращении материи, человечество пытается приручить на атомных станциях. Здесь ядерная реакция происходит не в виде взрыва, а как постепенная отдача тепла.

Производство атомной энергии имеет свои плюсы и минусы. По мнению ученых, чтобы поддерживать нашу цивилизацию на высоком уровне, необходимо использовать этот огромный источник энергии. Но следует учитывать и то, что даже самые современные разработки не могут гарантировать полной безопасности атомных электростанций. Кроме того, полученные в процессе производства энергии радиоактивные отходы при ненадлежащем хранении могут сказываться на наших потомках на протяжении десятков тысяч лет.

После аварии на Чернобыльской АЭС все больше людей считает производство атомной энергии очень опасным для человечества. Единственной безопасной электростанцией такого рода является Солнце со своей ядерной энергией огромной мощности. Ученые разрабатывают всевозможные модели солнечных батарей, и, возможно, в недалеком будущем человечество сможет обеспечить себя безопасной атомной энергией.

fb.ru

Атом. Представление о строении атома. Электроны, протоны, нейтроны

Атом - элементарная частица вещества (хим. элемента), состоящая из определенного набора протонов и нейтронов (ядро атома), и электронов.

Ядро атома состоит из протонов (p+) и нейтронов (n0).Число протонов N(p+) равно заряду ядра (Z) и порядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов). Сумма числа нейтронов N(n0), обозначаемого просто буквой N, и числа протонов Z называется массовым числом и обозначается буквой А.Электронная оболочка атома состоит из движущихся вокруг ядра электронов (е-). Число электронов N(e-) в электронной оболочке нейтрального атома равно числу протонов Z в его ядре.

  1. Представление о современной квантово-механической модели атома. Характеристика состояния электронов в атоме с помощью набора квантовых чисел, их трактовка и допустимые значения

Атом– микромир, в котором действуют законы квантовой механики.

Волновой процесс движения электрона в атоме вокруг ядра описывается с помощью волновой функции пси (ψ), которая должна иметь три параметра квантования (3 степени свободы).

Физический смысл– трехмерная амплитуда эл. волны.

n– главное квантовое число, характ. энергетич. уровень в атоме.

l– побочное (орбитальное к.ч.)l=0…n-1, характеризует энергетич. подуровни в атоме и форму атомной орбитали.

ml– магнитное к.ч.ml= -l… +l, характеризует ориентацию элемента в м.п.

ms- спиновое число. Исп. Т.к. каждый электрон имеет свой момет движения

  1. Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней электронами в многоэлектронных атомах. Принцип Паули. Правило Гунда. Принцип минимума энергии.

Пр. Гунда: заполнение происходит последовательно таким образом, чтобы сумма спиновых чисел (момент движения) было максимально.

Принцип Паули: в атоме не может быть 2х эл., у которых все 4 квант. Числа были бы одинаковы

Хn– макс кол-во эл. на энерг. ур.

Согласно принципу, можно рассчитать Хnпо формуле –Xn=2n^2имакс кол-во эл. на энерг подуровне Хl= 2(2l+1).

Начиная с 3его периода наблюдается эффект запаздывания, который объясняется принципом наименьшей энергии: формирование электронной оболочки атома происходит таким образом, что эл. занимают энергетически выгодное положение, когда энергия связи с ядром максимально возможна, а собственная энергия электрона – минимально возможна.

Пр. Кличевского – наиболее энергетически выгодны те подур., у кот. сумма квантовых чиселnиlстремится к мин.

  1. Энергия ионизации и энергия сродства к электрону. Характер их изменения по периодам и группам периодической системы д.И.Менделеева. Металлы и неметаллы.

Энергия ионизации атома - Энергия, необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома, называется первой энергией (потенциалом) ионизации.

Сродство к электрону - Энергетический эффект присоединения электрона к нейтральному атому называется сродством к электрону (Е).

Энергия ионизации возрастаетв периодах от щелочных металлов к благородным газами уменьшаетсяв группах сверху вниз.

Для элементов главных подгрупп сродство к электрону возрастаетв периодах слева направои уменьшаетсяв группах сверху вниз.

  1. Электроотрицательность химических элементов. Характер изменения электроотрицательности по периодам и группам периодической системы д.И.Менделеева. Понятие степени окисления.

Электроотрицательность– способность атома хим.эл. в соединении притягивать к себе электроны

Методы оценки:

ЭО=I+E(кДж/моль) - полусумма энергий ионизации и сродства(по Маликену)

Относительная шкала по Полингу

Используя относ шкалу э.о. и приняв э.о. F= 4в периоде с увеличением заряда ядра э.о. увелич. и увелич немет. св-ва.

В группе увеличение заряда ядра сопровождается уменьшение э.о. и усиление мет. св-в

Степень окисления (окислительное число)– воображаемый заряд атома электронного соединения, который определяется из предположения, что соединение состоит из ионов

С.о. простых веществ =0

С.о кислорода = -2 (искл. Пероксиды h3O2(-1) и соединения со фтором)

С.о. водорода и щелочных металлов = +1

Отриц С.о. имеют только немет и только одну

В любом ионе алгебраич сумма всех с.о. = заряду иона, а в нейтральных молекулах = 0

Если хим соед сост из мет и немет, то мет +, немет –

Если хим соед сост из 2х немет, то отриц с.о. имеет тот, у кот > э.о.

  1. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Периоды, группы и подгруппы периодической системы. Связь периодической системы со строением атомов. Электронные семейства элементов.

формулировка периодического закона такова:

«свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Периодическая таблица Менделеева состоит из 8 групп и 7 периодов.

Вертикальные столбцы таблицы называют группами. Элементы, внутри каждой группы, обладают сходными химическими и физическими свойствами. Это объясняется тем, что элементы одной группы имеют сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы. При этом группа разделяется на главные и побочные подгруппы.

В Главные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешних ns- и np- подуровнях. В Побочные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n — 1) d- подуровне (или (n — 2) f- подуровне).

Все элементы в периодической таблице, в зависимости от того, на каком подуровне (s-, p-, d- или f-) находятся валентные электроны классифицируются на: s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп), p- элементы (элементы главных подгрупп III — VII групп), d- элементы (элементы побочных подгрупп), f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

Горизонтальные ряды таблицы называют периодами. Элементы в периодах отличаются между собой, но общее у них то, что последние электроны находятся на одном энергетическом уровне (главное квантовое число n — одинаково).

studfiles.net

Атом. Представление о строении атома. Электроны, протоны, нейтроны

Атом - элементарная частица вещества (хим. элемента), состоящая из определенного набора протонов и нейтронов (ядро атома), и электронов.

Ядро атома состоит из протонов (p+) и нейтронов (n0).Число протонов N(p+) равно заряду ядра (Z) и порядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов). Сумма числа нейтронов N(n0), обозначаемого просто буквой N, и числа протонов Z называется массовым числом и обозначается буквой А.Электронная оболочка атома состоит из движущихся вокруг ядра электронов (е-). Число электронов N(e-) в электронной оболочке нейтрального атома равно числу протонов Z в его ядре.

  1. Представление о современной квантово-механической модели атома. Характеристика состояния электронов в атоме с помощью набора квантовых чисел, их трактовка и допустимые значения

Атом– микромир, в котором действуют законы квантовой механики.

Волновой процесс движения электрона в атоме вокруг ядра описывается с помощью волновой функции пси (ψ), которая должна иметь три параметра квантования (3 степени свободы).

Физический смысл– трехмерная амплитуда эл. волны.

n– главное квантовое число, характ. энергетич. уровень в атоме.

l– побочное (орбитальное к.ч.)l=0…n-1, характеризует энергетич. подуровни в атоме и форму атомной орбитали.

ml– магнитное к.ч.ml= -l… +l, характеризует ориентацию элемента в м.п.

ms- спиновое число. Исп. Т.к. каждый электрон имеет свой момет движения

  1. Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней электронами в многоэлектронных атомах. Принцип Паули. Правило Гунда. Принцип минимума энергии.

Пр. Гунда: заполнение происходит последовательно таким образом, чтобы сумма спиновых чисел (момент движения) было максимально.

Принцип Паули: в атоме не может быть 2х эл., у которых все 4 квант. Числа были бы одинаковы

Хn– макс кол-во эл. на энерг. ур.

Согласно принципу, можно рассчитать Хnпо формуле –Xn=2n^2имакс кол-во эл. на энерг подуровне Хl= 2(2l+1).

Начиная с 3его периода наблюдается эффект запаздывания, который объясняется принципом наименьшей энергии: формирование электронной оболочки атома происходит таким образом, что эл. занимают энергетически выгодное положение, когда энергия связи с ядром максимально возможна, а собственная энергия электрона – минимально возможна.

Пр. Кличевского – наиболее энергетически выгодны те подур., у кот. сумма квантовых чиселnиlстремится к мин.

  1. Энергия ионизации и энергия сродства к электрону. Характер их изменения по периодам и группам периодической системы д.И.Менделеева. Металлы и неметаллы.

Энергия ионизации атома - Энергия, необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома, называется первой энергией (потенциалом) ионизации.

Сродство к электрону - Энергетический эффект присоединения электрона к нейтральному атому называется сродством к электрону (Е).

Энергия ионизации возрастаетв периодах от щелочных металлов к благородным газами уменьшаетсяв группах сверху вниз.

Для элементов главных подгрупп сродство к электрону возрастаетв периодах слева направои уменьшаетсяв группах сверху вниз.

  1. Электроотрицательность химических элементов. Характер изменения электроотрицательности по периодам и группам периодической системы д.И.Менделеева. Понятие степени окисления.

Электроотрицательность– способность атома хим.эл. в соединении притягивать к себе электроны

Методы оценки:

ЭО=I+E(кДж/моль) - полусумма энергий ионизации и сродства(по Маликену)

Относительная шкала по Полингу

Используя относ шкалу э.о. и приняв э.о. F= 4в периоде с увеличением заряда ядра э.о. увелич. и увелич немет. св-ва.

В группе увеличение заряда ядра сопровождается уменьшение э.о. и усиление мет. св-в

Степень окисления (окислительное число)– воображаемый заряд атома электронного соединения, который определяется из предположения, что соединение состоит из ионов

С.о. простых веществ =0

С.о кислорода = -2 (искл. Пероксиды h3O2(-1) и соединения со фтором)

С.о. водорода и щелочных металлов = +1

Отриц С.о. имеют только немет и только одну

В любом ионе алгебраич сумма всех с.о. = заряду иона, а в нейтральных молекулах = 0

Если хим соед сост из мет и немет, то мет +, немет –

Если хим соед сост из 2х немет, то отриц с.о. имеет тот, у кот > э.о.

  1. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Периоды, группы и подгруппы периодической системы. Связь периодической системы со строением атомов. Электронные семейства элементов.

формулировка периодического закона такова:

«свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Периодическая таблица Менделеева состоит из 8 групп и 7 периодов.

Вертикальные столбцы таблицы называют группами. Элементы, внутри каждой группы, обладают сходными химическими и физическими свойствами. Это объясняется тем, что элементы одной группы имеют сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы. При этом группа разделяется на главные и побочные подгруппы.

В Главные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешних ns- и np- подуровнях. В Побочные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n — 1) d- подуровне (или (n — 2) f- подуровне).

Все элементы в периодической таблице, в зависимости от того, на каком подуровне (s-, p-, d- или f-) находятся валентные электроны классифицируются на: s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп), p- элементы (элементы главных подгрупп III — VII групп), d- элементы (элементы побочных подгрупп), f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

Горизонтальные ряды таблицы называют периодами. Элементы в периодах отличаются между собой, но общее у них то, что последние электроны находятся на одном энергетическом уровне (главное квантовое число n — одинаково).

studfiles.net

Электроны, протоны, нейтроны — составляющие атомов. Элементарные (субатомные) частицы | Химия. Шпаргалка, шпора, формула, закон, ГДЗ, опыты, тесты, сообщение, реферат, кратко, конспект, книга

Тема:

Атом и элементарные частицы

Элементарные частицы являются составляющи­ми атомов. В атоме содержатся электроны, протоны и нейт­роны. Их еще называют субатомными частичками.

Из протонов и нейтронов состоит ядро атома. Простран­ство вокруг ядра занято электронами.

В состав атома входят и заряженные, и незаря­женные частички. А заряжен ли сам атом? Экс­периментально доказано, что эта частица вещества электронейтральна. Это означает, что положительный заряд всех протонов компенсирует отрицательный заряд всех электро­нов в атоме. Ведь сумма одинаковых по величине и противо­положных по знаку зарядов равна нулю.

Как соотносится количество протонов с количеством электронов в атоме?

Проанализируем данные таблицы:

Название частицы

Величина заряда

Атом

0

Электрон

-1

Протон

+1

Нейтрон

0

В природе наименьший заряд имеет электрон. Поэтому данный заряд избрали как единицу измерения зарядов элементарных частиц.

Рис. 5.4. 1. Приблизительная величина ядра. 2. Приблизительная величина околоядерного пространства, занятого электронами
Рис. 5.5. В атоме водорода (1) содержится 1 протон и 1 электрон; в атоме углерода (2) — 6 протонов и 6 электронов; в атоме золота (3) — 79 протонов и 79 электронов

Очевидно, что заряд одного протона компенсирует заряд одного электрона.

Поскольку атом электронейтрален, легко сделать вывод: Материал с сайта http://worldofschool.ru

количество электронов в атоме равно количеству про­тонов в его ядре.

Например, в ядре атома водорода один протон. Значит, и электрон в атоме водорода также один (рис. 5.5, 1).

Количество протонов в атоме равно величине заряда его ядра.

Атом — электронейтральная частичка, состоящая из положительно заряженного ядра и электронов, которые занимают пространство вокруг ядра.

Например, в атоме углерода шесть протонов. Значит, ве­личина заряда ядра его атома +6. А пространство вокруг яд­ра занимают 6 электронов.

В атоме кислорода восемь электронов. Величина заряда ядра атома азота +7.

На этой странице материал по темам:
  • Задачи по физике на определение протонов и нейтронов в атоме

  • Доклад по химии протоны электроны

  • Элементарные частицы доклад химия

  • Химия 8кл реферат:электроны ,протоны,нейтроны

  • Субатомная химия

Вопросы по этому материалу:
  • Определи количество протонов в ядре атома кислорода.

  • Определи количество протонов в ядре атома азота и количество электронов вокруг ядра.

worldofschool.ru

Атом. Представление остроении атома. Электроны, протоны, нейтроны — КиберПедия

Атом. Представление остроении атома. Электроны, протоны, нейтроны

Атом - элементарная частица вещества (хим. элемента), состоящая из определенного набора протонов и нейтронов (ядро атома), и электронов.

Ядро атома состоит из протонов (p+) и нейтронов (n0). Число протонов N(p+) равно заряду ядра (Z) ипорядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов). Сумма числа нейтронов N(n0), обозначаемого просто буквой N, и числа протонов Z называется массовым числом и обозначается буквой А. Электронная оболочка атома состоит из движущихся вокруг ядра электронов (е-). Число электронов N(e-) в электронной оболочке нейтрального атома равно числу протонов Z в его ядре.

Представление о современной квантово-механической модели атома. Характеристика состояния электронов в атоме с помощью набора квантовых чисел, их трактовка и допустимые значения

Атом – микромир, в котором действуют законы квантовой механики.

Волновой процесс движения электрона в атоме вокруг ядра описывается с помощью волновой функции пси (ψ), которая должна иметь три параметра квантования (3 степени свободы).

Физический смысл – трехмерная амплитуда эл. волны.

n – главное квантовое число, характ. энергетич. уровень в атоме.

l – побочное (орбитальное к.ч.) l=0…n-1, характеризует энергетич. подуровни в атоме и форму атомной орбитали.

ml – магнитное к.ч. ml= -l… +l, характеризует ориентацию элемента в м.п.

ms- спиновое число. Исп. Т.к. каждый электрон имеет свой момет движения

Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней электронами в многоэлектронных атомах. Принцип Паули. Правило Гунда. Принцип минимума энергии.

Пр. Гунда: заполнение происходит последовательно таким образом, чтобы сумма спиновых чисел (момент движения) было максимально.

Принцип Паули: в атоме не может быть 2х эл., у которых все 4 квант. Числа были бы одинаковы

Хn – макс кол-во эл. на энерг. ур.

Согласно принципу, можно рассчитать Хn по формуле – Xn=2n^2 и макс кол-во эл. на энерг подуровне Хl = 2(2l+1).

Начиная с 3его периода наблюдается эффект запаздывания, который объясняется принципом наименьшей энергии: формирование электронной оболочки атома происходит таким образом, что эл. занимают энергетически выгодное положение, когда энергия связи с ядром максимально возможна, а собственная энергия электрона – минимально возможна.

Пр. Кличевского– наиболее энергетически выгодны те подур., у кот. сумма квантовых чисел n и l стремится к мин.

Энергия ионизации и энергия сродства к электрону. Характер их изменения по периодам и группам периодической системы Д.И.Менделеева. Металлы и неметаллы.

Энергия ионизации атома- Энергия, необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома, называется первой энергией (потенциалом) ионизации.

Сродство к электрону - Энергетический эффект присоединения электрона к нейтральному атому называется сродством к электрону (Е).

Энергия ионизации возрастает в периодах от щелочных металлов к благородным газам и уменьшается в группах сверху вниз.

Для элементов главных подгрупп сродство к электрону возрастает в периодах слева направо и уменьшается в группах сверху вниз.

Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Периоды, группы и подгруппы периодической системы. Связь периодической системы со строением атомов. Электронные семейства элементов.

формулировка периодического законатакова:

«свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Периодическая таблица Менделеева состоит из 8 групп и 7 периодов.

Вертикальные столбцы таблицы называют группами. Элементы, внутри каждой группы, обладают сходными химическими и физическими свойствами. Это объясняется тем, что элементы одной группы имеют сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы. При этом группа разделяется на главные и побочные подгруппы.

 

В Главные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешних ns- и np- подуровнях. В Побочные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n — 1) d- подуровне (или (n — 2) f- подуровне).

Все элементы в периодической таблице, в зависимости от того, на каком подуровне(s-, p-, d- или f-) находятся валентные электроны классифицируются на: s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп), p- элементы (элементы главных подгрупп III — VII групп), d- элементы (элементы побочных подгрупп), f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

Горизонтальные ряды таблицы называют периодами. Элементы в периодах отличаются между собой, но общее у них то, что последние электроны находятся на одном энергетическом уровне (главное квантовое число n — одинаково).

Метод валентных связей

В образовании ковалент хим связей участвуют только валентные атомные орбитали (электроны), а остальные локализованы возле ядра атома.

Основные положения:

В образовании ков хим св участвуют только валентные атомные орбитали

Ковалет св образуется двумя электронами с антипараллельными спинами

Связь располагается в том направлении, в кот возможность перекрывания электронных облаков минимальна

8. Два механизма образования ковалентной связи: обычный и донорно-акцепторный.

9. Гибридизация валентных атомных орбиталей: sр-, sp2-, sp3-гибридизация. Геометрическая форма и полярность молекул. Основные характеристики ковалентных связей: длина, энергия, направленность, насыщаемость, валентные углы.

Гибридизация – это энергетическое выравнивание валентных атомных орбиталей, сопровождающееся выравниванием форм эл. облаков

Гибридные атомные орбитали имеют форму направленной восьмерки в плоскости, в трехмерном пространстве – укороченная гантель, называемая q –а.о.

Тип гибридизации Геометрическая форма Примеры
Sp линейная BeCl2
sp2 треугольная BCl3
sp3 тетраэдрическая Ch5
sp3d тригонально-бипирамидальная PCl5
sp3d2 октаэдрическая SF6

Полярность молекул определяется их составом и геометрической формой.

Неполярными (р = O) будут:

а) молекулы простых веществ, так как они содержат только неполярные ковалентные связи;

б) многоатомные молекулы сложных веществ, если их геометрическая форма симметрична.

Полярными (р > O) будут:

а) двухатомные молекулы сложных веществ, так как они содержат только полярные связи;

б) многоатомные молекулы сложных веществ, если их строение асимметрично, т. е. их геометрическая форма либо незавершенная, либо искаженная, что приводит к появлению суммарного электрического диполя, например у молекул Nh4, Н2О, HNО3 и HCN.

Энергия ков.св.|Ех.с.(кДж/моль) –кол-во энергии, выделяемое при возникновении хим св в объеме 1 моля элементов

Длина ков св – определяется, как прямая, соединяющая ядра атомов хим элементов

Насыщаемость ков хим св – каждая валентная а.о. у атома может образовывать только одну хим связь т.е. только 1 раз перекрываться с а.о. других атомов

Направленность – обуславливает молекулярное строение веществ и геометрич. форму их молекул. Углы между 2мя связями называются валентными.

Полярность – обуславливается неравномерном распределением электронной плотности вследствие различных электроотрицательных атомов в молекуле, образованной атомами одного и того же электрона (o2, cl2…) общее эл. облако распределено симметрично относительно ядер атомов, т.к. разность электроотрицательности = 0. Такие хим связи называются полярными.

В молекулах типа HF HCl общее эл облако смещено в сторону ядра частицы с большей величиной э.о. такие связи называют неполярными

Реакции, отличающиеся по тепловому эффекту – эндо- и экзотермические. Превращения энергии при химических реакциях. Первый закон термодинамики. Функции состояния: внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса.

Экзотермическая реакция — химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты.

Эндотермическая реакция - химическая реакция, при которой происходит поглощение теплоты.

Выделение или поглощение энергии происходит в виде теплоты. Это позволяет судить о наличии в веществах определенного количества некоторой энергии (внутренней энергией реакции).

При химических реакциях происходит освобождение части энергии, содержащейся в веществах, это носит название теплового эффекта реакции. по которому можно судить об изменении количества внутренней энергии вещества.

Во время химических реакций происходит взаимное превращение энергий – внутренней энергии веществ в тепловую, лучистую, электрическую и механическую, и наоборот.

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:

ΔU = A + Q,

где ΔU — изменение внутренней энергии, A — работа внешних сил, Q — количество теплоты, переданной системе.

Из (ΔU = A + Q) следует закон сохранения внутренней энергии. Если систему изолировать от вне­шних воздействий, то A = 0 и Q = 0, а следовательно, и ΔU = 0.

При любых процессах, происходящих в изолированной системе, ее внутренняя энергия остается постоянной.

Если работу совершает система, а не внешние силы, то уравнение (ΔU = A + Q) записывается в виде:

где A' — работа, совершаемая системой (A' = -A).

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Функцией состояния называется такая переменная характеристика системы, которая не зависит от предыстории системы и изменение которой при переходе системы из одного состояния в другое не зависит от того, каким образом было произведено это изменение.

Внутренняя энергия характеризует общий запас системы (все виды энергии системы)

Энтропия – есть мера неупорядоченности системы. Энтпропия вводится как функция состояния, изменение которой определяется отношением количества теплоты, полученное или отданное системой при t – T.

Энтальпией образования сложного вещества из простых веществ называется тепловой эффект реакции образования данного вещества из простых веществ в стандартных состояниях, отнесенный к 1 молю получающегося вещества

Энергия Гиббса- это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции.

Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции в гомогенных и гетерогенных процессах.

Химическая кинетика – изучает скорость химической реакции и зависимость ее от различных факторов, а также механизм протекания химических реакций.

Скоростью химической реакции называют число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени.

Скорость химической реакции зависит от:

1) концентрации реагирующих веществ;

2) температуры;

3) присутствия катализаторов;

4) природы реагирующих веществ;

5) степени измельчения твердого вещества;

6) перемешивания, если вещества находятся в растворенном состоянии.

Vист =

Средняя скорость каждой реакции определяется изменением молярной концентрации реагирующих в-в за промежуток времени. (моль/(литр*с))

21. Влияние концентрации на скорость химической реакции. Закон действующих масс.

Закон действующих масс показывает зависимость скорости хим. реакц. от концентрации реагир. в-в.

Скорость хим. реакт. Прямо пропорциональна произв. конц. реагирующих в-в, взятых в степенях их стехиометрических коэф.

Для газовых реакций можно пользоваться парциальным давлением.Закон справедлив только для ГОМОГЕННЫХ систем. Если система гетерогенная, то скор. Реакц. Зависит от пов-ти раздела(степени давления) твердой фазы.

При повышении температуры увеличивается запас внутренней энергии молекул. Всё большее их число становятся активными. Как следствие этого, возрастает доля эффективных соударений между молекулами за единицу времени, а значит и скорость химической реакции.

При повышении температуры концентрации исходных веществ в реакционной смеси практически не изменяются. Значит, увеличение скорости реакции в соответствии с главным кинетическим уравнением должно быть связано с возрастанием её константы скорости.

Голландский учёный Вант-Гофф опытным путём определил, что для химических реакций (имеющих нормальный тип зависимости скорости от температуры) при повышении температуры на каждые 10 градусов величина константы скорости возрастает в 2-4 раза. Причём для каждой химической реакции это число является постоянным и может принимать из указанного интервала как целочисленные (2, 3, 4) значения, так и дробные. Оно определяется экспериментально, называется температурным коэффициентом скорости химической реакции или коэффициентом Вант-Гоффа и обозначается греческой буквой γ:

γ =

где kТ – константа скорости химической реакции при температуре, равной Т; kT+10 – константа скорости химической реакции при температуре, повышенной, по сравнению с исходной, на 10 градусов.

Энергию активации химической реакции (Еа) по физическому смыслу можно определить как тот избыток энергии, по сравнению со средней энергией неактивных молекул исходных веществ в реакционной системе при данной температуре, который им нужно сообщить, чтобы столкновения между ними привели к химической реакции.

Минимальный запас энергии, которым должны обладать молекулы для вступления в ту или иную реакцию, можно рассматривать как своеобразный энергетический барьер этой реакции.

Причём, чем он выше, тем меньшее число молекул способно его преодолеть. Зная общее число молекул в системе и величину энергии активации для данной реакции, количество таких активных молекул можно рассчитать по закону Максвелла-Больцмана

Na = No∙

где Na – число активных молекул, No– общее число молекул.

Типы гидролиза солей

Химическое взаимодействие ионов соли с ионами воды, приводящее к образованию слабого электролита и сопровождающееся изменением рН раствора, называется гидролизом солей.

Любую соль можно представить, как продукт взаимодействия кислоты и основания. Тип гидролиза соли зависит от природы основания и кислоты, образующих соль. Возможны 3 типа гидролиза солей.

Гидролиз по аниону идет, если соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты. Например, соль СН3СООNa образована сильным основанием NaOH и слабой одноосновной кислотой СН3СООН. Гидролизу подвергается ион слабого электролита СН3СОО–.

Гидролиз по катиону идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты. Например, соль CuSO4 образована слабым двухкислотным основанием Cu(OH)2 и сильной кислотой h3SO4. Гидролиз идет по катиону Cu2+ и протекает в две стадии с образованием в качестве промежуточного продукта основной соли.

Гидролиз по катиону и аниону идет, если соль образована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты. Например, соль Ch4COONh5 образована слабым основанием Nh5OH и слабой кислотой СН3СООН. Гидролиз идет по катиону Nh5+ и аниону СН3СОО–.

Количественно гидролиз можно охарактеризовать при помощи константы гидролиза (КГ) и степени гидролиза (h).

Константа гидролиза (KГ) - это отношение ионного произведения воды (Kw) к константе диссоциации слабого основания или слабой кислоты, образующих данную соль.

Частное от деления одной постоянной величины на другую есть также величина постоянная. Поэтому KГ - величина постоянная, которая характеризует способность соли подвергаться гидролизу. Значение KГ зависит от природы соли, температуры и не зависит от концентрации раствора.

1. Для солей типа Nh5Cl:

. (1)

Чем слабее основание, тем в большей степени подвергаются гидролизу образованные им соли.

 

2. Для солей типа Ch4COONa:

. (2)

Чем слабее кислота, тем в большей степени подвергаются гидролизу соли, образованные этой кислотой.

3. Для солей типа Nh5CN:

. (3)

Чем слабее кислота и основание, образующие соль, тем в большей степени протекает гидролиз соли.

4. Для солей типа Na2CO3(две ступени гидролиза):

(4)
(4´)

Так как , следовательно, . Таким образом, по первой ступени гидролиз солей всегда протекает в большей степени.

Степень гидролиза (h) - отношение количества гидролизованной соли к общему количеству растворенной соли, обычно выражаемое в процентах.

Если, например, в воде было растворено 2 моль соли, а гидролизу подверглось 0,01 моль, то .

Степень гидролиза зависит от многих факторов:

1. В первую очередь, она зависит от химической природы составляющих данную соль ионов. Так, в растворах Ch4COONa и NaCN с молярными концентрациями 0,1 моль/л при 250С степень гидролиза солей различна:

h(Ch4COONa) = 0,01%, a h(NaCN) = 1,5%.

Это объясняется различной силой кислот, составляющих соли:

.

Таким образом:

Чем слабее кислота (основание), образующие соль, тем выше степень гидролиза.

2. Степень гидролиза сильно меняется c изменением температуры раствора соли. Действительно, процесс гидролиза является эндотермическим, поэтому:

Чем выше температура, тем больше степень гидролиза.

3. Степень гидролиза зависит от концентрации раствора:

Чем меньше концентрация раствора соли, тем больше степень гидролиза.

Степень гидролиза может быть выражена через константу гидролиза:

1. Для солей типаNh5Cl:

. (5)

2. Для солей типаCh4COONa:

(6)

3. Для солей типаNh5CN:

(7)

Таким образом, степень гидролиза солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием, практически не зависит от концентрации раствора соли.

34. Электродный потенциал. Возникновение скачка потенциала на межфазной границе. Понятие об электродной системе и электродной реакции.

Электродный потенциал- относительная величина т.к. измеряется относительно эталона, за эталон принимается водородный электрод

Скачек потенциала

При протекании электрохимической реакции на поверхности электродов 1 род образуется положительный или отрицательный заряд относительно прилегающего слоя раствора, который называется скачек потенциала. Этот скачек измерить сложно, поэтому вводят понятие электродный потенциал

 

 

35. Электродные системы, их классификация. Оx- и red- определяющие частицы в электродных системах разного типа.

1 рода состоит из металлического электрода – проводника опущенного в водный раствор электролита, который имеет также катионы этого металла . (Металл опущен в раствор своей соли). Электрод проводник – RED, а его катион - OX

2 рода состоит из электрода проводника металла, покрытого малорастворимым соединением, имеющим те же анионы этого металла, и опущен в раствор электролита, содержащий одноименные анионы малорастворимого соединения. В электродах второго рода окисленной формой является малорастворимое соединение (МА), восстановленной – атом металла (М) и анион раствора (АZ-).

Неметаллические электроды

Неметаллические электроды - системы состоящие из электрода проводника не участвующего в электродной реакции, а являющиеся поставщиками электронов для электродной реакции. Если в неметаллическом электроде частицы OX и RED являются ионами, то такие электроны называются редокси. Если одна из потенциалоопределяющих частиц- газ, то такие электроды называются газовыми.

Понятие о стандартном равновесном электродном потенциале. Таблица стандартных электродных потенциалов. Электрохимический ряд напряжений металлов и его использование для оценки электрохимической активности металлов.

36. а) Стандартный водородный электрод. Кислородный электрод.

Для стандартных условий, т.е. когда активность ионов водорода и парциальное давление водорода равны 1, а температура 250 С, по всеобщему соглашению принимается, что стандартный потенциал водородного электрода равен нулю. Водородный электрод называют электродом сравнения.

Уравнение Нернста для водородного электрода: ϕ H+/h3=-0.059*PH

Для кислородного ϕOH-/O2=1.23-0.059PH

Чем больше стандартные восстановительные потенциалы, тем легче их можно восстановить, другими словами, тем более сильными окислителями они являются. И наоборот: низкий отрицательный потенциал означает, что данная форма является сильным восстановителем.

Окислительные

Пассивация

В компактном состоянии на поверхности металла образуется слой – пленки из окисной фазы, которая может предохранять от дальнейшей коррозии. Данное явление называется самопассивацией.Условие сплошности пленки определяется правилом Пиллинга и Бедвортса

на поверхности металла образуется достаточно прочная пленка

образуется рыхлая пленка

потресковшаяся пленка не защищающая от коррозии

42. Химическое взаимодействие металлов с растворами щелочей.

С щелочами способны взаимодействовать только те металлы, оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными и кислотными свойствами. Это металлы : Be, Zn, Al, Ti, Ta, Cr, Mo, W, Mn, V, NbМеталлы, у которых оксиды и гидроксиды обладают только основными свойствами к щелочам химически устойчивы (щелочные и щелочно-земельные металлы)

Щелочи в растворах и расплавах выполняют только роль среды, и окислителем по отношению к металлам в растворах щелочей является h3O , в расплавах окислитель – O2

43. Химическое взаимодействие металлов с водой.

В зависимости от активности металла, реакция протекает при различных условиях и образуются разные продукты.

1). Взаимодействие с самыми активными металлами, стоящими в периодической системе в I А и I I А группах (щелочные и щелочно-земельные металлы) и алюминий. В ряду активности эти металлы расположены до алюминия (включительно)

Реакция протекает при обычных условиях, при этом образуется щелочь и водород.

активные металлы -Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Ca, Sr, Ba, Ra + Al – реагируют так

Me + h3O = Me(OH)n + h3 (р. замещения) основание

 

2) Взаимодействие с менее активными металлами, которые расположены в ряду активности от алюминия до водорода.

Реакция протекает только с парообразной водой, т.е. при нагревании.

При этом образуются: оксид этого металла и водород.

металлы средней активности, стоящие в ряду активности до (Н2) –Be, Mg, Fe, Pb, Cr,Ni, Mn, Zn – реагируют так

Me + Н2О = Мех Оу + Н2(р. замещения) Оксид металла

Катодные процессы

Поскольку катионы и молекулы воды принимают электроны от катода на инертном катоде в нейтральном растворе в первую очередь восстанавливаются те частицы, которые обладают наибольшей окислительной способностью (чем больше потенциал тем >OX способности.

Для воды надо рассчитать по уравнению Нернста как для водородного электрода ϕh3O/h3 =-0.059*PH

Анодные процессы

Поскольку анионы и молекулы воды отдают электроны аноду, то в нейтральном растворе в первую очередь окисляются те частицы, которые обладают большей восстановительной способностью (с наименьшим электродным потенциалом) ϕO2/h3O =1,23-0.059*PH

45. Процессы анодного окисления и катодного восстановления. Электролиз с инертным и растворяющимся анодом.

Катодный процесс.

Поскольку катион и молекулы воды принимают электроды от катода, на инертном катоде в нейтральном растворе в первую очередь восстанавливаются те частицы, которые облад наибольшей окислительной способностью ( чем больше потенциал, тем выше их окисл способ)

ур.Нерснста – ϕh30/h3 =-0.059pH.

После воды не разряжаются (<-0.41)

Анодный процесс.

Поскольку анионы и h30 отдают электроны аноду, то в нейтральном растворе в первую очередь окисляются те частицы, которые обладают большей восст. Способностью (с наименьшим потенциалом).

Для h3O по ур Нернста ϕoh/h30=1.23-0.059pH

Сложные кислородсодержащие анионы не могут окисляться на аноде из водных растворов если ионы мет и немет в их состояниях имеют макс ст окисл

Искл – S+6O4 до S2O8

Металлы не могут принимать участие в процессе восстановления на катоде.

46. Расчеты масс веществ – продуктов электролиза по закону Фарадея. Выход по току продуктов электролиза.

m = AIT/nF

A – атомная масса эл

I – величина тока

T – время

F – пост. фарадея

N – валетность

Э – хим экв = A/n (m= ЭIT/F) в часах – ЭIT/26.8

Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Под количеством электричества имеется в виду электрический заряд, измеряемый, как правило, в кулонах.

Второй закон электролиза Фарадея: для данного количества электричества (электрического заряда) масса химического элемента, осаждённого на электроде, прямо пропорциональна эквивалентной массе элемента. Эквивалентной массой вещества является его молярная масса, делённая на целое число, зависящее от химической реакции, в которой участвует вещество.

Выход вещества B=mфакт/mтеор*100%

Mфакт – фактическая масса вещ-ва на аноде и катоде

Mтеор – рассчитанная масса по формулам

47. Химический анализ. Качественный анализ неорганических веществ. Характерные и специфические реакции. Аналитическая классификация катионов и анионов.

 

Химический анализ - определение химического состава и строения веществ; включает качественный и количественный анализ.

Задачей качественного анализа является выяснение качественного состава анализируемого объекта.

Задачей количественного анализаявляется определение точного содержания отдельных элементов или их соединений в анализируемом объекте.

Различные методы исследования, применяемые в качественном и в количественном анализах, можно разделить на три основные группы методов:

- химические, где используются химические реакции, результат которых определяют визуально;

- физические, основанные на измерении каких-либо физических характеристик вещества, являющихся функцией его химического состава;

- физико-химические, основанные на наблюдении за изменением физических свойств веществ (оптической плотности, электропроводности, теплопроводности и др.), которые происходят в результате химической реакции.

48. Методы количественного анализа – гравиметрический и титриметрический (объемный).

Титрование- это процесс, при котором к анализируемому раствору медленно, по каплям, приливают раствор реагента (р.в.) точно известной концентрации в количестве, эквивалентном содержанию определяемого компонента (о.в.).

Гравиметрический (весовой) анализ - метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в чистом химическом состоянии или в виде соответствующих соединений (точно известного постоянного состава).

Титриметрическим (объемным) методом анализа называют метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении объема реагента (р.в.), требующегося для завершения реакции с данным количеством определяемого вещества (о.в.).

Гравиметрический анализ основан на законе сохранения массы веществ при химических превращениях. Это наиболее точный из химических методов анализа. Его метрологические характеристики: предел обнаружения – 0,10 % или 10-3 моль/дм3; точность - 0,2 %.

Титриметрический метод анализа имеет предел обнаружения такой же, как и в гравиметрии - 0,10 % или 10-3 моль/дм3; а вот в точности уступает ей - 0,5 %. Являясь более точным, гравиметрический анализ имеет один существенный недостаток по сравнению с титриметрическим: он требует больших затрат времени на выполнение анализа.

49. Кислотно-основной метод титрования. Расчеты по закону эквивалентов. Методика титрования. Мерная посуда в титриметрическом методе

Кислотно-основное титрование — титриметрические методы определения концентрации кислот или оснований, основанные на реакции нейтрализации:

Н+ + ОН- = Н2О

Титрование раствором щелочи называется алкалиметрией, а титрование раствором кислоты — ацидиметрией. При количественном определении кислот (алкалиметрия) — рабочим раствором является раствор щелочи NaOH или КОН, при количественном определении щелочи (ацидиметрия) рабочим раствором является раствор сильной кислоты (обычно НСl или h3SO4). Определяемые вещества: сильные и слабые кислоты; сильные и слабые основания; соли, подвергающиеся гидролизу.

Виды кислотно-основного титрования:

- титрование сильной кислоты сильным основанием или наоборот;

- титрование слабой кислоты сильным основанием;

- титрование слабого основания сильной кислотой.

Индикаторы кислотно-основного титрования представляют собой слабые органические кислоты и основания, у которых молекулярная и ионная формы отличаются окраской. В процессе диссоциации эти две формы находятся в равновесии. Изменение рН в кислотно-основном титровании нарушает равновесие процесса диссоциации индикатора, что вызывает накопление в растворе одной из форм индикатора, окраску которой можно визуально наблюдать.

Закон эквивалентов формулируется так: эквивалентные количества всех веществ, участвующих в реакции, одинаковы. Для необратимой химической реакции

nАА + nВВ+ …= nСС + nDD + …

в соответствии с законом эквивалентов всегда будет справедливо равенство:

пeqA = пeqB = …=пeqC = пeqD = …

Титрование производят с помощью бюретки, заполненной титрантом до нулевой отметки. Титровать, начиная от других отметок, не рекомендуется, так как шкала бюретки может быть неравномерной. Заполнение бюреток рабочим раствором производят через воронку или с помощью специальных приспособлений, если бюретка полуавтоматическая. Конечную точку титрования (точку эквивалентности) определяют индикаторами или физико-химическими методами (по электропроводности, светопропусканию, потенциалу индикаторного электрода и т. д.). По количеству пошедшего на титрование рабочего раствора рассчитывают результаты анализа.

При выполнении титриметрических определений измерение объемов стандартных или анализируемых растворов проводят с помощью точной мерной посуды:

мерные колбы;

пипетки;

бюретки.

50. Титриметрический метод анализа. Классификация методов титриметрического анализа. Индикаторы в титриметрическом методе анализа.

Титриметрический анализ – метод количественного химического анализа, который базируется на измерении точного объема раствора с точно известной концентрацией (титранта), истраченного на взаимодействие с определяемым веществом.

Классификация по способу титрования. Обычно выделяют три способа: прямое, обратное и заместительное титрование.

Прямое титрование –это титрование раствора определяемого вещества А непосредственно раствором титранта В. Его применяют в том случае, если реакция между А и В протекает быстро. Содержание компонента А при прямом титровании титрантом В рассчитывают на основе равенства п [fЭКВ (А)А] =п [fЭКВ (В) В].

Обратное титрованиезаключается в добавлении к определяемому веществу А избытка точно известного количества стандартного раствора В и после завершения реакции между ними, титровании оставшегося количества вещества В раствором титранта В'. Этот способ применяют в тех случаях, когда реакция между А и В протекает недостаточно быстро, либо нет подходящего индикатора для фиксирования точки эквивалентности этой реакции.

Количество молей эквивалента определяемого веще­ства А при обратном титровании всегда равно разности между количеством молей эквивалента веществ В и В’:

п [fЭКВ (А)А] =п [fЭКВ (В) В] - п [fЭКВ (В’) В’]

Титрование косвенное заключается в титровании титрантом В не определяемого вещества А, а эквивалентного ему количества заместителя А', получающегося в результате предварительно проведенной реакции между определяемым веществом А и каким-либо реагентом.

Титрование заместителя применяют обычно в тех случаях, когда невозможно провести прямое титрование.

Количество молей эквивалента определяемого вещества при титровании заместителя всегда равно количеству молей, эквивалента титранта:

п [fЭКВ (А)А] =п [fЭКВ (A’) A’] = п [fЭКВ (В) В]

Индикаторы — вещества, которые дают возможность установить конечную точку титрования (момент резкого изменения окраски титруемого раствора). Наиболее часто индикатор добавляют ко всему титруемому раствору (внутренний индикатор). При работе с внешними индикаторами периодически берут каплю титруемого раствора и смешивают с каплей раствора индикатора или помещают на индикаторную бумагу (что приводит к по

cyberpedia.su

Протоны и нейтроны - Физика в школе

Протоны и нейтроны

Все окружающие нас предметы состоят из молекул, которые, в свою очередь, образуются из атомов, то есть мельчайших частиц химических элементов. Несмотря на исключительно малые размеры, атомы представляют собой весьма сложные образования, включающие центральное тяжелое ядро и легкую оболочку из электронов, число которых обычно равно порядковому номеру элемента в менделеевской периодической системе. В ядре сосредоточена почти вся масса атома. Оно также имеет очень сложное строение. Основными «кирпичиками», из которых построены ядра, являются протоны и нейтроны. Протон - это ядро атома водорода, самого легкого химического элемента, занимающего в таблице Д. И. Менделеева первое место и в соответствии с этим имеющего в электронной оболочке всего лишь один электрон. Если ионизовать атом водорода, то есть удалить его единственный электрон, то останется ядро, которое из-за отсутствия оболочки можно назвать «голым» ядром и которое как раз и будет протоном (от греческого слова «протос» - первый). Протон - положительно заряженная частица, причем заряд его по величине в точности равен заряду электрона. Масса протона выражается цифрой в 1,6-10-24грамма. Это значит, что масса тысячи миллионов протонов в 10 тысяч раз меньше одной стомиллионной доли миллиграмма. И все же эта «элементарная» частица относится к разряду «тяжелых», ибо масса ее в 1836,6 раза больше массы электрона. Очень невелики и размеры протона: его диаметр в 100 тысяч раз меньше диаметра атома, равного примерно одной стомиллионной сантиметра. Вследствие этого плотность вещества протона, несмотря на его ничтожно малую массу, огромна. Если бы кубик с ребром в 1 миллиметр удалось наполнить этими частицами так, чтобы они целиком заняли весь объем, касаясь друг друга, то такой кубик весил бы 120 тысяч тонн! Конечно, в действительности осуществить подобный эксперимент нельзя. Протоны, будучи одноименно заряженными частицами, отталкиваются друг от друга, и нужны колоссальные силы, чтобы сблизить их. Однако есть звезды, на которых существуют условия, благоприятные для сравнительно близкого подхода протонов друг к другу. Эти звезды (например, звезда ванн - Маанена в созвездии Рыб) отличаются чрезвычайно высокой плотностью вещества, хотя она, разумеется, в миллионы раз меньше, чем в рассмотренном нами случае кубика, состоящего из одних протонов. Тот факт, что в состав атомных ядер входят протоны, был доказан в результате опытов, проведенных в 1919 году английским физиком Резерфордом. В этих опытах он использовал поток быстрых альфа - частиц (то есть ядер атомов гелия), образующихся в процессе радиоактивного распада радия С. При бомбардировке альфа - частицами ядер азота обнаружилось, что последние испускали какие-то быстрые частицы с одновременным вылетом в противоположном направлении медленных тяжелых частиц. При изучении этого явления в камере Вильсона было установлено, что быстрые частицы представляют собой протоны, а медленные - ядра кислорода. Выяснилось, что ядро азота, захватывая одну альфа - частицу, преобразуется в ядро кислорода с испусканием одного протона. Бомбардировка альфа - частицами ядер атомов других элементов подтвердила наличие протонов и в этих ядрах. Однако ядра (за исключением ядра водорода) не могут состоять только из одних протонов. Действительно, ядро атома гелия, занимающего второе место в таблице Д. И. Менделеева, имеет заряд, равный заряду двух протонов, а его масса больше массы протона в четыре раза. Точно так же заряд ядра кислорода равен восьми зарядам протона, а масса этого ядра в шестнадцать раз больше массы протона. Объяснение такого расхождения было найдено после открытия новой «элементарной» частицы - так называемого нейтрона. В 1930 году ученые установили, что при бомбардировке альфа-частицами некоторых элементов (бериллия, бора и других) появляется излучение из незаряженных частиц, способное проникать через слой свинца сравнительно большей толщины (до 5 сантиметров). В 1931 году французские физики Ирэн и Фредерик Жолио - Кюри обнаружили, что если на пути этого излучения поместить вещество, молекулы которого содержат большое число водородных атомов (например, парафин), то из него начинают вылетать протоны. Можно было бы предположить, что вновь открытое излучение состоит из фотонов. Однако для того, чтобы иметь возможность выбивать из парафина протоны, эти фотоны должны были бы обладать энергией около 50 миллионов электрон вольт. В последнем случае они проникали бы через значительно большие толщи свинца, чем наблюдалось на опыте (для прохождения фотона через 5 сантиметров свинца нужна энергия всего лишь в 5 миллионов электрон - вольт). Возникшее противоречие было решено в результате работ английского ученого Чадвика. Он показал, что вылетающие из парафина протоны, а также ядра, испускаемые под воздействием неизвестного излучения другими атомами, движутся так, будто они выбиты не фотоном, а тяжелой частицей, масса которой приблизительно равна массе протона. Таким образом, усилиями ряда физиков было установлено существование незаряженной тяжелой частицы - нейтрона. Масса нейтрона в 1839 раз больше массы электрона, но в отличие от протона (и электрона) его заряд равен нулю. Именно поэтому нейтроны обладают способностью проникать через толстые слои свинца. Незаряженная частица может попасть внутрь атома, не испытывая ни отталкивания, ни притяжения со стороны заряженных частиц (электронов и ядра) и не тратя своей энергии на преодоление действия электрических сил, на ионизацию атомов. Отсюда и путь нейтрона, в каком - либо веществе при прочих равных условиях длиннее, чем, например, протона. Вследствие неспособности нейтрона производить ионизацию его очень трудно заметить, что явилось причиной сравнительно позднего обнаружения этой частицы. Открытие нейтрона позволило понять, почему вес атомных ядер превышает вес содержащихся в них протонов. Советские ученые Д. Д. Иваненко и Е. Д. Гапон выдвинули идею о протоно - нейтронном строении ядер, которая ныне является общепринятой. Согласно этой точке зрения, в ядре гелия находятся, кроме двух протонов, еще два нейтрона, и поэтому его заряд равен двум, а масса в четыре раза больше массы протона (или почти равной ей массы нейтрона). Точно так же и в других ядрах, помимо протонов, присутствуют нейтроны. При ядерных расщеплениях, вызываемых, например, попаданием в ядро быстрой альфа-частицы, может происходить испускание нейтронов. Этот процесс как раз и послужил первым указанием на существование последних. Не имеющий заряда нейтрон легко может проникать не только внутрь атома, но даже и внутрь ядра. Попадание нейтрона в тяжелое ядро приводит в ряде случаев к разрушению последнего, в результате чего образуются более легкие ядра и выделяется весьма значительное количество внутриядерной энергии. Свойство нейтронов производить ядерные расщепления используется для получения атомной (правильнее было бы сказать - ядерной) энергии. Большая проникающая способность нейтронов, наряду со способностью разрушать ядра, обусловливает их опасное действие на живые существа. Достаточно мощный поток нейтронов, попав во внутренние части организма, выбивает из ядер быстрые протоны и другие заряженные частицы, которые, ионизуя встречающиеся на их пути атомы сложных органических молекул, способствуют разложению последних и тем самым нарушению жизнедеятельности растения или животного. Однако разрушительные свойства нейтронов можно использовать для блага людей. Ведь именно с помощью этих частиц ученые открыли прежде недоступные природные кладовые внутриядерной энергии: Разбивая ядра, нейтроны высвобождают эту энергию, которую у нас в Советском Союзе уже применяют в мирных целях. Кроме того, некоторые химические элементы после бомбардировки нейтронами превращаются в искусственные радиоактивные вещества, находящие все более широкое распространение в медицине, при изучении жизнедеятельности организмов методом меченых атомов, в технике и т. п. В настоящее время существует много способов получения нейтронов, необходимых для проведения различных исследований в области ядерной физики и для ряда практических применений. Самым старым из этих способов является изготовление так называемого радий - бериллиевого источника. Стеклянный или металлический сосудик заполняют порошком бериллия в смеси с какой-либо солью радия (например, бромистым радием). При радиоактивном распаде из ядер радия вылетают альфа-частицы, которые, взаимодействуя с ядрами бериллия, выбивают из них нейтроны. Последние благодаря большой проникающей способности свободно проходят через стенки сосуда. После изобретения специальных устройств - ускорителей (циклотронов, фазотронов, синхрофазотронов и других), сообщающих заряженным частицам большие энергии, появилась возможность получать нейтроны искусственным путем. Для этого пучок ускоренных в циклотроне или другой подобной машине заряженных тяжелых частиц, скажем, дейтронов (ядер тяжелого водорода), направляют на мишень, сделанную из определенного вещества (например, из лития). В результате из ядер атомов мишени выбиваются нейтроны. Меняя энергию бомбардирующих мишень «снарядов», можно получать нейтроны различной энергии. Еще одним мощным источником тяжелых незаряженных частиц являются ядерные реакторы (котлы), в которых осуществляются цепные реакции деления тяжелых ядер. При этом образуется большое число нейтронов, выходящих из котла наружу. Нейтроны, как и другие «элементарные» частицы (электроны, протоны), обладают волновыми свойствами. Пучок нейтронов, подобно свету (потоку фотонов) 3, испытывает отражение, дифракцию, поляризуется и т. п. Поэтому тяжелые незаряженные частицы можно использовать для изучения строения кристаллов (путем их просвечивания нейтронным пучком) так же, как используются рентгеновские лучи. Некоторую трудность представляет регистрация нейтронов, ибо они не производят ионизации и потому нельзя заметить их прохождения через камеру Вильсона, счетчик, ионизационную камеру я другие приборы, применяющиеся обычно для обнаружения и счета заряженных частиц. Не оставляют следов нейтроны и в фотоэмульсиях. Однако свойство нейтронов разрушать ядра, вызывать ядерные реакции дает нам в руки способ для регистрации этих частиц. В обычный счетчик или ионизационную камеру добавляют газ, содержащий ядра бора. Нейтроны расщепляют эти ядра, при этом вылетают альфа-частицы, создающие разряды в счетчике или ионизационный ток в камере, что позволяет фиксировать поток нейтронов. Можно воспользоваться для обнаружения нейтронов фотоэмульсиями, к которым подмешаны соли лития или бара. При попадании нейтрона в ядро атома какого - либо из этих элементов происходит расщепление ядра с вылетом быстрой заряженной частицы, след которой виден в фотоэмульсии.Несмотря на то, что между протонами и нейтронами имеется существенное различие, заключающееся в отсутствии заряда у последних, в других отношениях они очень похожи друг на друга. Массы этих частиц почти в точности равны, а их поведение внутри ядра (величина и характер ядерных сил, действующих между протонами, между нейтронами и между теми и другими) также примерно одинаково. Дело в том, что протоны, как одноименно заряженные частицы, должны отталкиваться в ядре друг от друга. Поскольку все же ядра существуют в виде устойчивых образований, очевидно, что протоны удерживаются в них какими-то силами, превышающими электростатические силы отталкивания. Оказалось, что эти специфические ядерные силы действуют не только между протонами и между нейтронами, но и связывают друг с другом частицы обоих этих видов. Это значит, что протоны и нейтроны ядра определенным образом взаимодействуют друг с другом (хотя физическая природа такого взаимодействия еще далеко не выяснена). Учеными было также обнаружено, что обе частицы могут превращаться друг в друга. Так, в ядре происходит превращение нейтрона в протон с испусканием отрицательно заряженного электрона и еще одной незаряженной легкой частицы -нейтрино (масса нейтрино меньше 1:400 массы электрона). Имеет место и другой процесс: протон в ядре переходит в нейтрон с вылетом положительно заряженного электрона (позитрона) и нейтрино. Все эти явления, наблюдаемые при распаде некоторых радиоактивных ядер, получили одно общее название бета - распада. С точки зрения теории бета - распада, нейтрон и протон ничем не различаются: и тот и другой хорошо превращаются друг в друга. По этой причине обе частицы нередко называют просто нуклонами. Следует, правда, подчеркнуть, что если в ядре все нуклоны ведут себя по отношению к бета- распаду одинаково, то в свободном состоянии, вне ядра, протоны и нейтроны проявляют различные свойства. Протон сам по себе - устойчивая, или, как говорят иначе, стабильная частица, в то время как свободный нейтрон самопроизвольно распадается с периодом полураспада примерно в 20 минут. При этом он превращается в протон и испускает, как и при распаде внутри ядра, электрон и нейтрино. Различие между протоном и нейтроном в свободном состоянии обусловлено рядом причин. Одной из них является то, что для превращения протона в нейтрон нужно затратить значительную энергию (во всяком случае большую, чем 1,9 миллиона электрон - вольт). Поскольку свободному протону неоткуда позаимствовать эту энергию, он и представляет собой стабильную частицу. Что же касается нейтрона, то он обладает большей массой, чем протон, и, следовательно, большим запасом энергии. При превращении нейтрона в протон выделяется приблизительно 800 тысяч электронвольт энергии. Поэтому свободные нейтроны отличаются свойством радиоактивности. Протоны, нейтроны, нейтрино, так же как фотоны и электроны, встречаются в космических лучах. В частности, протоны составляют так называемую первичную компоненту космического излучения, то есть приходят на Землю из межзвездного пространства. Разумеется, нейтроны, которые в свободном состоянии превращаются в протоны, не могут присутствовать в первичном излучении. Однако они образуются в атмосфере при столкновении первичных протонов (и более тяжелых ядер) с ядрами атомов азота, кислорода и других газов воздушной оболочки нашей планеты. Протоны космических лучей обладают колоссальной энергией и поэтому могут, несмотря на наличие положительного заряда, легко проникать в ядра атомов. При столкновении нуклонов, обладающих такой гигантской энергией, происходят процессы, которые не наблюдаются при взаимодействии нуклонов меньшей энергии. Например, при таких столкновениях происходит рождение новых частиц - мезонов различных масс. Описанные выше факты взаимодействия нуклонов в ядре совсем не означают, будто нейтрон состоит из протона и электрона или, наоборот, протон содержит в себе нейтрон и позитрон. Суть бета - распада заключается именно в том, что нейтрон превращается в три другие частицы (протон, электрон, нейтрино) или протон превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино. Эти процессы происходят при строгом соблюдении законов сохранения энергии, массы, количества движения, заряда и т. п. и убедительно свидетельствуют об изменчивости «элементарных» частиц и наличии глубокой связи между ними.

fizika.i-ignatova.ru

Протоны, нейтроны, электроны и атомы

    Масса нейтрона равна 1,008665 а.е.м., а масса протона и электрона в электронном облаке, нейтрализующего заряд протона, равна 1,007825 а. е. м. (В таблицах обычно приводятся массы нейтральных атомов, а не массы их ядер.) Указанный изотоп ртути имеет 80 протонов и 200 — 80 = 120 нейтронов. Суммарная масса всех элементарных частиц, из которых состоит этот атом, должна быть  [c.407]     Основные характеристики элементарных частиц, образующих атом,— протона, нейтрона и электрона — приведены в таблице 1. [c.7]

    Атомные массы отдельных изотопов несколько отступают от целых чисел. Это объясняется выделением огромной энергии при образовании атомных ядер из протонов и нейтронов, что согласно уравнению (196) сопровождается изменением массы. Разность между атомной массой изотопа и суммой масс элементарных частиц, образующих его атом (протонов, нейтронов, электронов), называется дефектом массы и является мерой энергии, выделившейся при образовании сложного атома из элементарных частиц. [c.708]

    Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атоме серы-32 Как записать атомный символ этого изотопа, указав верхний и нижний индексы Во что превратился бы этот атом, если бы из его ядра был удален один нейтрон, и как это должно было повлиять на число имеющихся электронов Что случилось бы, если вместо этого из ядра был удален один протон и как это повлияло бы на число имеющихся у атома электронов  [c.58]

    Современная химия установила, что и атом не предел делимости. Атом сам состоит из еще более простых частиц. Эти элементарные частицы названы протонами, нейтронами, электронами. Протоны и нейтроны составляют ядро атома, а вокруг ядра вращаются электроны. Например, атом водорода состоит из одного протона, вокруг которого двигается один электрон. Атом второго элемента из периодической системы элементов Д. И. Менделеева — гелия, сложнее, атом его состоит из 2 протонов, из 2 нейтронов и из 2 электронов. Атом углерода еще сложней. Ядро его состоит из 6 протонов,, из 6 нейтронов, вокруг ядра двигается 6 электронов. Последний элемент таблицы уран имеет очень сложное строение. Ядро его состоит из 92 протонов, 146 нейтронов и двигающихся вокруг ядра 92 электронов. [c.12]

    Электрон сокращенно обозначается в , позитрон — е+, нейтрон — ап а протон — р. Например, атом гелия сокращенно обозначают гНе , где нижняя цифра — величина заряда ядра (число протонов в ядре), верхняя — масса атома. [c.41]

    Необходимо отметить, что схема, согласно которой атом образуется из элементарных частиц только трех типов, является упрощенной. Однако при рассмотрении структуры химической организации материи такое упрощение вполне оправданно — свойства атома и характер его взаимодействия с другими атомами можно однозначно объяснить только тремя параметрами числом протонов, нейтронов и электронов, содержащихся в нем. [c.6]

    Полная масса атома называется его атомной массой и приблизительно равна сумме масс всех протонов, нейтронов и электронов, входящих в состав атома. Когда из протонов, нейтронов и электронов образуется атом, часть их массы превращается в энергию, которая выделяется в окружающую среду. (Этот дефект массы и есть источник энергии в реакциях ядерного синтеза). Поскольку атом невозможно разделить на составляющие его элементарные частицы, не подводя к нему извне энергию, которая эквивалентна исчезнувшей массе, эта энергия называется энергией связи атомного ядра. [c.18]

    На этом пути, идя снизу вверх, я выхожу и на систематизацию видов атомов (химических элементов), следуя генеалогической родословной материи. Такое переворачивание вектора познания влечет за собой и переворачивание дефиниций некоторых естественнонаучных понятий. Раньше атом определялся как "частица вещества микроскопических размеров (микрочастица), наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойства". В новом подходе "атом — это частица вещества, качественная определенность которой характеризуется определенным числом протонов и нейтронов в ядре и определенным числом электронов (равным числу протонов) в электронной оболочке". [c.83]

    Наличие у материальных частиц волновых свойств было подтверждено экспериментально. В 1927 г. американские физики Дэвиссон и Джермер и англичанин Томсон с помощью пучка электронов получили дифракционную картину, подобную той, что была известна с 1912 г. для рентгеновских лучей. Позднее появились экспериментальные доказательства наличия волновых свойств у таких материальных объектов, как протон, нейтрон, атом гелия, молекула водорода. Таким образом, было доказано, что описание поведения микрообъектов должно обязательно учитывать их волновые свойства. [c.162]

    Все химические вещества состоят из частиц, классификация которых в химии (и физике ) достаточно сложна химические превращения связывают прежде всего с такими частицами, как атом, молекула, ядро, электрон, протон, нейтрон, атомные и молекулярные ионы, радикалы. Принято считать, что атом — это наименьшая химическая частица вещества, хотя, как мы знаем, каждый атом состоит из так называемых элементарных частиц. В следующем разделе будет показано, что свойства атома и характер его взаимодействия с другими атомами доста- [c.5]

    Рассмотрим основные свойства образующих атом частиц — электронов, протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны (нуклоны) образуют атомное ядро. Масса одного протона составляет 1,673-10 г. Нейтрон близок по массе протону. Электрон приблизительно в 1820 раз легче протона (нейтрона), масса электрона 9,108-10 г. Таким образом, основная масса атома сосредоточена в атомном ядре. Поскольку оперировать со столь малыми величинами масс не всегда удобно, массы атомных ядер, атомов, молекул чаще всего выражают не в граммах, а в специальных атомных единицах массы (а. е. м.). За атомную единицу массы принята углеродная единица, т. е. /12 массы атома основного изотопа углерода, ядро которого образовано из шести протонов и шести нейтронов 1 а. е. м.= ], 66057-кг. [c.22]

    Рассмотрим строение атома какого-нибудь элемента, например натрия, с позиций протонно-нейтронной теории. Порядковый номер натрия в периодической системе 11, массовое число 23. В соответствии с порядковым номером заряд ядра натрия равен 11+. Следовательно, в атоме натрия имеется И электронов, сумма зарядов которых равна положительному заряду ядра. Если атом натрия потеряет один электрон, то положительный заряд ядра будет на единицу больше суммы отрицательных зарядов электронов (10), и атом натрия станет ионом с зарядом 1+. Заряд ядра атома равен сумме зарядов 11 протонов, находящихся в ядре, масса [c.41]

    Атом-это наименьшая химическая частица вещества. При разрушении атом распад , ется на более мелкие ( элементарные ) физические частицы, из которых и построены любые атомы, но число пих частиц у разных атомов различное. Физические частицы - это электрон е", протон р и нейтрон. Любой атом - электронейтральная химическая частица его ядро включает некоторое число протонов и нейтронов (заряжено положительно), а на периферии атома- в электронной оболочке находится некоторое число электронов, обязательно равное числу протонов в ядре. Так, разные агомы могут содержать  [c.8]

    Изучение строения вещества приводит к открытию все более тонких деталей его структуры, постепенно углубляет и расширяет наши знания о нем. Такие частицы, как электрон, протон, нейтрон, которые несколько десятилетий назад принято было считать элементарными (простейшими), оказались сложными и делимыми. Подтвердилось гениальное предвидение В. И. Ленина, писавшего в 1908 г., что электрон так же неисчерпаем, как атом. [c.21]

    Частицы, которые могут находиться в элементарной ячейке только по одной. К ним применен принцип Паули. Это частицы с полуцелым суммарным спином электроны, протоны, нейтроны. Из сложных частиц можно привести в качестве примера атом азота, который состоит из 14 нуклонов и 7 электронов. [c.214]

    Известно (разд. 1.1), что атомы состоят из нейтронов, протонов и электронов. Химический элемент построен из атомов, имеющих одинаковое число протонов атом, состоящий из электрона и протона, соответствует химическому элементу водороду независимо от числа нейтронов, входящих в состав водорода. Атом, содержащий шесть протонов и шесть нейтронов, соответствует химическому элементу углероду. Если вещество образовано одинаковыми атомами, то оно называется простым веществом газ, образованный молекулами водорода Нг, одноатомный неон N6, металлический натрий — все это простые вещества. [c.90]

    Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Носителем положительного заряда ядра являются протоны. Их число определяет величину аряда ядра, и следовательно, атомный (порядковый) номер химического элемента. Основные характеристики частиц, образующих атом — протона, нейтрона и электрона, приведены в табл. 1. Масса электрона почти в 1840 раз меньше массы протона и нейтрона. Поэтому масса атома практически равна массе ядра — сумме масс нуклонов (протонов и нейтронов). [c.6]

    Захватом называется ядерная реакция, при которой /С-электрон, первоначально находящийся в атоме, но за пределами его ядра, поглощается (захватывается) ядром. Запишите уравнение этого процесса, основываясь на нейтронно-протонной теории. Какой атом образуется прп /С-захвате, происходящем в изотопе Т  [c.86]

    Все химические вещества состоят из частиц, классификация которых в химии (и физике ) достаточно сложна химические превращения связывают прежде всего с такими частицами, как атом, молекула, ядро, электрон, протон, нейтрон, атомные и молекулярные ионы,радикалы. [c.4]

    Многие химические и физические процессы могут быть объяснены с помощью простых моделей строения атома, предложенных Резерфордом, Бором и другими учеными. Каждая из таких моделей, чем-то отличаясь, тем не менее предполагает, что каждый атом состоит из трех видов субатомных частиц протонов, нейтронов и электронов. Это далеко не полная картина, но для наших целей этого пока достаточно. Протоны и нейтроны образуют ядро атомов. Ядро намного тяжелее электронов. В ядре сосредоточена почти вся масса атома, но ядро занимает лишь ничтожную часть объема. Электроны движутся (часто говорят вращаются ) вблизи ядра по определенным законам. Ядро может быть описано всего лишь двумя числами — порядковым номером атома в периодической системе элементов (его называют атомным номером и обозначают символом ) и массовым числом символ А). [c.15]

    Ч-электрон), за тщ следует D-атом (протон + нейтрон + электрон) и Т-атом (протон + 2 нейтрона + электрон). Далее идет атом Пе (2 протона + 2 нейтрона + 2 электрона) и т.д. Благодаря обменным взаимодействиям, происходящим при обркзовании ядра атома (комбинация протонов и нейтронов), выделяющаяся при этом энергия очень велика. Соответственно для разрушения ядра необходимо затратить такое же количество энергии. Например, для расщепления ядра дейтерия на протон и нейтрон нужно сообщить ядру энергию, равную 2,14 10 кДж- моль Ч При химических реакциях такое количество энергии никогда не выделяется, вследствие чего атомные ядра в химических превращениях выступают как неизменяющаяся комбинация протонов и нейтронов. Напротив, при объединении протона с электроном в атом водорода выделяется всего лишь 1310 кДж моль- . Такая же энергия необходима и для расщепления атома водорода на протон и электрон потенциал ионизации), причем эта величина имеет тот же порядок, что и количество энергии, выделяющееся в результате химических реакций. То же самое можно сказать и о величине энергии, необходимой для взаимодействия атома водорода с электроном, равной 72 кДж-моль срод- [c.50]

    Примером процесса с первоначальным упорядоченным распределением компонентов А я В служит процесс отжига радиационных дефектов. При бомбардировке электронами, протонами, нейтронами, а-частицами и т. д. атомы решетки смешаются из своих нормальных положений в междоузлия, в результате каждой вакансии в узле решетки соответствует атом, занимающий междоузлие. После бомбардировки при низких температурах вещество нагревают, чтобы диффузия проходила с такой скоростью, которая позволила бы наблюдать процесс рекомбинации междоузлий с вакансиями. Некоторая упорядоченность первоначального распределения объясняется тем, что в положениях каждого из компонентов в парах вакансия —междоузлие имеется значительная корреляция вследствие того, что при бомбардировке междоузельные атомы недалеко удаляются от своих вакантных узлов. Эта упорядоченность приводит к большей вероятности того, что атом в междоузлии рекомбинирует при отжиге с вакансией, находящейся именно в том узле решетки, откуда он вышел. Например, опыты на германии показали, что примерно на 70% процесс отжига протекает за счет упорядоченных пар вакансия —междоузельный атом. [c.120]

    К уменьшению заряда ядра на единицу при сохранении массового числа атома приводит не только Р+-распад, но и электронный захват, при котором один из электронов ато.мной электронной оболочки захватывается ядром взаимодействие этого электрона с одним пз содержащихся в ядре протонов приводит к образованию нейтрона  [c.108]

    Атомы. Последним известным в настоящее время пределом делимости вещества являются элементарные частицы — протоны, нейтроны и др. За последние десятилетия благодаря появлению мощных ускорителей и тщательному исследованию состава космических лучей стало известно около 200 элементарных частиц. Теперь ставится вопрос об их (строении в связи с этим вместо термина элементарные частицы иногда пользуются выражением фундаментальные частицы . Атомами называются наиболее простые электрически нейтральные системы, состоящие из элементарных частиц. Более сложные системы — молекулы— состоят из нескольких атомов. Химикам приходится иметь дело с атомами, образующим вещества, — атомами химических элементов они представляют наименьшие частицы химических элементов, являющиеся носителями их химических свойств. Атом химического элемента состоит з положительного ядра, содержащего протоны и нейтроны, и движущихся вокруг ядра электронов . Многие из этих атомов устойчивы, они могут существовать сколь угодно долго. Известно также больщое число радиоактивных атомов, которые спустя некоторое время превращаются в другие атомы в результате изменений, происходящих в ядре. [c.5]

    Структура нейтрона и атомного ядра. Когда открыли нейтрон, то считали его комбинацией электрона и протона в одной частице в этом случае он должен был бы иметь массу меньше массы водородного атома на величину энергии связи протона и электрона внутри нейтрона. Масса последнего, однако, или равна или больше массы водородного атома. Согласно современной квантовой механике атом водорода является, кроме того, единственной возможной комбинацией протона и электрона, поэтому теперь общепринято считать нейтрон индивидуальной и основной частицей, не состоящей из других известных единиц. [c.13]

    Углерод в периодической системе Д. И. Менделеева расположен в четвертой группе. Его порядковый номер равен 6, а атомная масса 12,011. Ядро атома состоит из шести протонов и шести нейтронов. Нейтральный атом углерода содержит шесть электронов. [c.5]

    Атомы и молекулы являются сложными динамическими образованиями. Каждый атом состоит из ядра ( 10-13 см), в котором сосредоточена почти вся его масса, и из электронной оболочки (- 10 см), окружающей ядро. Составные части атомных ядер (нуклоны) — протоны и нейтроны — имеют примерно одинаковую массу, превосходящую массу электрона в 1840 раз. Протоны и электроны имеют электрические заряды, равные по величине, но противоположные по знаку (протоны имеют положительный заряд, электроны — отрицательный), нейтроны не имеют электрического заряда. Помимо массы и электрического заряда протоны, нейтроны и электроны имеют собственные моменты количества движения, называемые их спинами, которые равны по вели- [c.191]

    Атомы состоят из определенного числа протонов, нейтронов и электронов (атомы водорода обычно не содержат нейтронов). Специальные обозначения показывают количество частиц каждого типа в атоме. Так, Н обозначают атом водорода с атомным номером [c.29]

    Строение атома и валентность. Как известно, атом состоит из положительно заряженного ядра, окруженного электронной оболочкой с отрицательным зарядом. Первоначально предполагали, что атом можно представить себе в виде миниатюрной солнечной системы, в которой ядро играет роль солнца, а вокруг него движутся планеты — электроны. Однако вскоре выяснилось, что законы кв1антовой механики, действующие в микромире — мире элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.) — существенно отличаются от привычных обычных физических законов. [c.19]

    Электронная оболочка атома. Благодаря успехам химии и физики в настоящее время знают, что химические явления связаны с процессами, происходящими в электронной оболочке атомов. Электронное строение атомов должно быть известно из курсов физики и неорганической химии здесь мы лишь кратко на- -помним о нем. Как известно, атом состоит из положительно заряженного ядра, окруженного электронной оболочкой с отрицательным зарядом. Первоначально предполагали, что атом можно представить себе в виде миниатюрной солнечной системы, в которой ядро играет роль солнца, а вокруг него движутся планеты — электроны. Однако вскоре выяснилось, что законы квантовой механики, действующие в мире элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.), сущестьенно отличаются от привычных обычных физических законов. [c.25]

    Атом состоит из положительно заряженного ядра, которое окружено таким числом отрицательно заряженных электронов, что в целом атом оказывается электрически нейтральным. Ядро в свою очередь состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов масса каждой из этих частиц пpибJ изитeльнo равна 1 а.е.м. Масса электрона приблизительно равна 1/1836 части массы протона заряд электрона равен по величине, но противоположен по знаку заряду протона. Суммарное число протонов в ядре (и электронов в нейтральном атоме) называется атомным номером 2. Суммарное число протонов и нейтронов в атоме называется [c.51]

    В зависимости от того, является ли спин частицы целым или полу-целым, частицы делятся на два класса частицы с целым или нулевым спином носят название частиц Бозе или бозонов частицы с полуцелым спином носят название частиц Ферми или фермионов. К бозонам из элементарных частиц относятся фотон (з 1), я- и К-мезоны (я 0). Большинство элементарных частиц (электроны, протоны, нейтроны, позитроны и др.) имеет спин 5 = 1/2 является фермиоиами. Принадлежность сложной частицы к тому или другому классу определяется ее суммарным спином. Если сложная частица составлена из четного числа фермионов (Н, Нг, Не), она является бозоном сложная частица является фермионом, если суммарное число фермионов в ней нечетное (атом дейтерия, молекула НО). [c.158]

    В литературе еще встречается смешивание понятий нуклид и изотоп, хотя в 1950 г. было принято международное соглашение, по которому к изотопам следует относить различные виды атомов (точнее, ядер) талько одного элемента (2 — сопз ), а различные не только по числу нейтронов, но также по числу протонов и электронов ядра и атомы следует называть нуклидами. Например, атом углерода с 12 нуклонами в ядре, атом кобальта с 59 нуклонами и атом урана в 235 нуклонами — это нуклиды, т. е) конкретные виды атомов различных элементов, а три разных атома углерода с 12. 13 и 14 нуклоиами в их ядрах — это изотопы (изотопные нуклиды) лемента углерод. Таким образом, нуклид—это более широкое понятие, чем изотоп, так как каждый изотоп есть нуклид, но только нуклиды одного элемента являются изотопами. [c.81]

    О составе атомных ядер и энергии их образования. Изучение явления радиоактивности первоначально привело к предположению, что ядра различных атомов построены из протонов и электронов. Эта гипотеза долгое время была общепризнанной. Однако последующее изучение ядерных реакций, открытие нейтронов Чедвиком и выявившаяся возможность выделения нейтронов из любых атомных ядер (кроме протона) привели к отказу от ранее принятой гипотезы. Д. Д. Иваненко и Е.Н. Га-пон (1932) и Гейзенберг (в том же году) высказали и обосновали положение, что атомные ядра состоят 8 88 90 92 9 из протонов и нейтронов, и предложили протонно-нейтронную теорию Рис. 8. Энергетические уровни 5/ атомных ядер и 6 -подуровией электронов в ато- [c.51]

    Ядро атома В. содержит только один протон. Ядра дейтерия и трития вк.пючают, кроме того, один и два нейтрона соответственно. Атом В. имеет один электрон энергия ионизации Н° — Н+, 13,595 эв. Сродство к электрону Н° — Н 0,78 эв. Основное электронное состояние (см. Атом) отвечает нахождению. электрона на низшем энергетич. уровне, соответствующем значению квантовых чисел га = 1, 1 = 0, т = Q. Магнитный момент атома В. в основном состоянии равен одному боровскому магнетону, т. о. 9,23-10 "1 GSM. Квантовая механика позволяет рассчитать все возможные энергетич. уровни ато.ма В., а следовательно дать полную интерпретацию атомного спектра. Рассчитано также распредс.ленне вероятностен нахожден яя электрона по различным направлениям от ядра и на различных расстояниях от него. Атом В. используется в качестве модельного [c.310]

    Атом каждого химического элемента состоит из ядра и элеК тронов, а ядро, в свою очередь, — из протонов и нейтронов. Протон— элементарная частица, тождественная атому водорода, по-терявщему электрон. Заряды протона и электрона равны по величине и противоположны по знаку. Нейтрон — нейтральная элементарная частица чуть тяжелее протона. [c.135]

    Изотопы, атом, молекула. Природный К. состоит из смеси 3 стабильных изотопов О (99,759%), О (0,037%) и 0 (0,204%). Кроме того, искусственно получены три радиоактивных изотопа К. О (Т , = = 76,5 сек), 0 (Г1 = 2,1 мин) и 0 (Г /" = = 29,5 сек). Ядра изотонов К. состоят из 8 протонов и соответственно для О , 01 , Oi , 0 и 0 из 6, 7, 8, 9, 10 и 11 нейтронов. Электронная оболочка атома К. состоит из 2 внутренних и 6 внешних электронов и выражается фор.мулой Is 2s 2р 2ру 2р. (см. Атом). Два непарных электрона обусловливают [c.286]

    По ядерной модели наиболее просто устроен атом водорода. Его ядро несет один э чементарный положительный заряд и в поле ядра движется один электрон. Ядро атома водорода называют протоном. В любом процессе протоны и электроны участвуют как неделимое целое, поэтому они причисляются к элементарным частицам. Существует ряд других элементарных частиц. К ним относится нейтрон, имеющий почти такую же массу, как и протон, но не несущий электрического заряда. Нейтроны вместе с протонами входят в состав сложных атомных ядер. Так, ядро атома гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов, следовательно, оно несет два полол ительных заряда и массу почти в четыре раза большую, чем масса протона. Третий по сложности — атом лития имеет [c.66]

chem21.info



О сайте

Онлайн-журнал "Автобайки" - первое на постсоветском пространстве издание, призванное осветить проблемы радовых автолюбителей с привлечение экспертов в области автомобилестроения, автоюристов, автомехаников. Вопросы и пожелания о работе сайта принимаются по адресу: Онлайн-журнал "Автобайки"