Geben Sie die Definition eines Atoms an. Die Welt ist schön

Unsere Welt ist voller Geheimnisse und ungelöst, weil physische und Chemische Prozesse wirklich erstaunlich. Aber die Wissenschaftler strebten ständig danach, das Wesen der Materie zu verstehen, aus dem das Leben im Universum gewoben ist. Diese Frage beschäftigt die Menschheit schon seit langem. In diesem Artikel erfahren Sie, was ein einfaches Atom ist, aus welchen Elementarteilchen es besteht und wie Wissenschaftler die Existenz des kleinsten Teils entdeckt haben Chemisches Element.

Was ist ein Atom und wie wurde es entdeckt

Ein Atom ist der kleinste Teil eines chemischen Elements. Atome verschiedene Elemente unterscheiden sich in der Anzahl der Protonen und Neutronen.

Vergleichsgröße des Heliumatoms und seines Kerns

Die ersten, die begannen, ernsthaft darüber nachzudenken, woraus alle Gegenstände bestehen, waren die alten Griechen. Das Wort "Atom" kommt übrigens von griechisch und in der Übersetzung bedeutet "unteilbar". Die Griechen glaubten, dass es früher oder später ein solches Teilchen geben wird, das nicht geteilt werden kann. Aber ihre Argumentation war eher spekulativ als wissenschaftlich, so dass man nicht sagen kann, dass dieses alte Volk das erste war, das große Entdeckungen über die Existenz kleiner Teilchen machte.

Betrachten wir die frühesten Ideen darüber, was ein Atom ist.

altgriechischer Philosoph Demokrit angenommen, dass die Hauptparameter jeder Substanz Form und Masse sind und dass jede Substanz aus kleinen Partikeln besteht. Demokrit gab ein Beispiel mit Feuer: Wenn es brennt, dann sind die Partikel, aus denen es besteht, scharf. Wasser hingegen ist glatt, da es fließen kann. Und der Zustand der Partikel fester Objekte ist seiner Meinung nach rau, da sie vollständig aneinander haften können. Demokrit war auch davon überzeugt, dass die menschliche Seele aus Atomen besteht.

Interessant: Wenn sich bis ins 19. Jahrhundert nur Philosophen mit der Atomfrage beschäftigten, dann John Dalton war der erste Experimentator, der kleine Teilchen untersuchte. In Experimenten fand er heraus, dass Atome unterschiedliche Massen sowie unterschiedliche Eigenschaften haben. Übrigens ist es viel interessanter, die Anordnung von Atomen in den Molekülen bestimmter Stoffe zu untersuchen, wenn man die chemischen Reaktionen beobachtet, die während der Experimente ablaufen. Obwohl Daltons Arbeiten nicht erklärten, was das Atom als Ganzes ist, boten sie einigen anderen Wissenschaftlern eine Anleitung.

Atome und Moleküle dargestellt von John Dalton (1808)

1904 John Thomson eine Annahme zum Atommodell: Der Wissenschaftler glaubte, dass das Atom aus einer positiv geladenen Substanz besteht, in der sich negativ geladene Korpuskeln befinden. Das Problem mit der Annahme ist, dass Thompson versucht hat, sein eigenes Modell zu verwenden, um die Spektrallinien der Elemente zu untersuchen, aber seine Experimente waren nicht sehr erfolgreich.

Zur gleichen Zeit ein japanischer Physiker Hataro Nagaoka gab zu, dass das Atom dem Planeten Saturn ähnlich ist: angeblich aus einem Atomkern mit positiver Ladung und Elektronen, die ihn umkreisen, besteht. Aber sein Atommodell war nicht ganz richtig.

1911 hat der Wissenschaftler Rutherford stellen eine andere Annahme über die Struktur des Atoms vor. Das Ergebnis seiner Hypothesen wurde verblüffend: jetzt in moderne Wissenschaft verlassen sich stark auf die Entdeckung dieses Physikers.

1913 Niels Bohr stellten eine semiklassische Theorie der Struktur des Atoms auf der Grundlage der Arbeiten von Rutherford vor.

Rutherfords Atommodell erstellen

Schauen wir uns dieses Modell an, weil es einige der Eigenschaften des Atoms detailliert beschreibt. Wie bereits erwähnt, begann Ernest Rutherford, der "Vater" der Kernphysik, 1911 mit der Arbeit an einem Atommodell. Der Physiker kam zum gewünschten Ergebnis, als er anfing, Thomsons Atommodell zu widerlegen. Dabei half dem Wissenschaftler ein Experiment zur Streuung von Alphateilchen von Geiger und Marsden. Der Wissenschaftler schlug vor, dass das Atom einen sehr kleinen positiv geladenen Kern hat. Diese Argumente halfen bei der Erstellung eines Atommodells, das dem Sonnensystem ähnelt, weshalb es den Namen erhielt "Planetenmodell des Atoms".

Planetenmodell des Atoms: Kern (rot) und Elektronen (grün)

Im Zentrum des Atoms befindet sich der Atomkern, der fast die gesamte Masse des Atoms enthält und positiv geladen ist. Der Kern besteht aus Protonen und Neutronen. Protonen sind Elementarteilchen mit positiver Ladung und Neutronen sind Elementarteilchen ohne Ladung. Um den Kern herum wie Planeten Sonnensystem, Elektronen drehen sich.

Redaktionelle Antwort

1913 Dänisch Physiker Niels Bohr bot seine Theorie der Struktur des Atoms an. Als Grundlage diente ihm das vom Physiker Rutherford entwickelte Planetenmodell des Atoms. Darin wurde das Atom mit Objekten des Makrokosmos verglichen - einem Planetensystem, in dem sich Planeten in Umlaufbahnen um einen großen Stern bewegen. Ähnlich bewegen sich im Planetenmodell des Atoms Elektronen auf Bahnen um einen schweren Kern, der sich im Zentrum befindet.

Bohr führte die Idee der Quantisierung in die Atomtheorie ein. Demnach können sich Elektronen nur auf festen Bahnen bewegen, die bestimmten Energieniveaus entsprechen. Es war Bohrs Modell, das die Grundlage für die Erstellung eines modernen quantenmechanischen Atommodells wurde. In diesem Modell ist auch der Atomkern, der aus positiv geladenen Protonen und keiner Neutronenladung besteht, von negativ geladenen Elektronen umgeben. Laut Quantenmechanik ist es jedoch unmöglich, für ein Elektron eine genaue Flugbahn oder Bewegungsbahn zu bestimmen - es gibt nur einen Bereich, in dem sich Elektronen mit einem engen Energieniveau befinden.

Was steckt in einem Atom?

Atome bestehen aus Elektronen, Protonen und Neutronen. Neutronen wurden entdeckt, nachdem Physiker ein Planetenmodell des Atoms entwickelt hatten. Erst 1932 entdeckte James Chadwick in einer Reihe von Experimenten Teilchen ohne Ladung. Die fehlende Ladung wurde dadurch bestätigt, dass diese Teilchen in keiner Weise auf das elektromagnetische Feld reagierten.

Der eigentliche Kern des Atoms besteht aus schweren Teilchen - Protonen und Neutronen: Jedes dieser Teilchen ist fast zweitausendmal schwerer als ein Elektron. Protonen und Neutronen haben ebenfalls eine ähnliche Größe, aber Protonen haben eine positive Ladung und Neutronen haben überhaupt keine Ladung.

Protonen und Neutronen wiederum bestehen aus Elementarteilchen, den Quarks. In der modernen Physik sind Quarks das kleinste und grundlegendste Teilchen der Materie.

Die Abmessungen des Atoms selbst sind um ein Vielfaches größer als die Abmessungen des Kerns. Vergrößert man ein Atom auf die Größe eines Fußballfeldes, so kann die Größe seines Kerns mit einem Tennisball in der Mitte eines solchen Feldes vergleichbar sein.

Es gibt viele Atome in der Natur, die sich in Größe, Masse und anderen Eigenschaften unterscheiden. Eine Ansammlung von Atomen einer Art wird als chemisches Element bezeichnet. Bis heute sind mehr als hundert chemische Elemente bekannt. Ihre Atome unterscheiden sich in Größe, Masse und Struktur.

Elektronen in einem Atom

Negativ geladene Elektronen bewegen sich um den Atomkern und bilden eine Art Wolke. Der massive Kern zieht Elektronen an, aber die Energie der Elektronen selbst ermöglicht es ihnen, weiter vom Kern wegzulaufen. Je höher also die Energie des Elektrons ist, desto weiter ist es vom Kern entfernt.

Der Wert der Elektronenenergie kann nicht beliebig sein, sie entspricht einer klar definierten Menge von Energieniveaus im Atom. Das heißt, die Energie eines Elektrons ändert sich schlagartig von einem Niveau zum anderen. Dementsprechend kann sich ein Elektron nur innerhalb einer begrenzten Elektronenhülle bewegen, die einem bestimmten Energieniveau entspricht - dies ist der Sinn der Bohrschen Postulate.

Nachdem das Elektron mehr Energie aufgenommen hat, "springt" es in eine höhere Schicht vom Kern und verliert dabei Energie - im Gegenteil zu einer niedrigeren Schicht. So wird die Elektronenwolke um den Kern herum in Form mehrerer "geschnittener" Schichten angeordnet.

Ideengeschichte über das Atom

Das Wort „Atom“ kommt vom griechischen „unteilbar“ und geht auf die Vorstellungen der antiken griechischen Philosophen über den kleinsten unteilbaren Teil der Materie zurück. Im Mittelalter waren Chemiker davon überzeugt, dass manche Stoffe nicht weiter in ihre Bestandteile zerlegt werden können. Diese kleinsten Teilchen der Materie werden Atome genannt. 1860 wurde diese Definition auf dem Internationalen Chemikerkongress in Deutschland offiziell in der Weltwissenschaft verankert.

Im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert entdeckten Physiker subatomare Teilchen und es wurde klar, dass das Atom nicht wirklich unteilbar ist. Theorien über Interne Struktur Atom, eines der ersten war das Thomson-Modell oder das "Rosinenpudding"-Modell. Nach diesem Modell befanden sich kleine Elektronen in einem massiven, positiv geladenen Körper - wie Rosinen in einem Pudding. Die praktischen Experimente des Chemikers Rutherford widerlegten dieses Modell jedoch und führten ihn zur Erstellung eines planetarischen Modells des Atoms.

Die Entwicklung des Planetenmodells durch Bohr bildete zusammen mit der Entdeckung der Neutronen im Jahr 1932 die Grundlage für die moderne Theorie des Atombaus. Mit der Physik der Elementarteilchen sind bereits die nächsten Stufen der Wissensentwicklung über das Atom verbunden: Quarks, Leptonen, Neutrine, Photonen, Bosonen und andere.

Nimm irgendeinen Gegenstand, na ja, zumindest einen Löffel. Legen Sie es ab - es liegt ruhig, bewegt sich nicht. Touch - kaltes stationäres Metall.

Aber in Wirklichkeit besteht der Löffel wie alles um uns herum aus winzigen Partikeln - Atomen, zwischen denen große Lücken bestehen. Die Partikel schwingen ständig, vibrieren.

Warum ist ein Löffel fest, wenn sich die Atome darin frei befinden und sich ständig bewegen? Der Punkt ist, dass sie Spezialkräfte als wären sie fest miteinander verbunden. Und die Abstände zwischen ihnen, obwohl viel größer als die Atome selbst, sind immer noch vernachlässigbar, und wir können sie nicht bemerken.

Atome sind anders - es gibt 92 Arten von Atomen in der Natur. Alles, was auf der Welt ist, besteht aus ihnen, wie aus 32 Buchstaben - allen Wörtern der russischen Sprache. Wissenschaftler haben 12 weitere Arten von Atomen künstlich in ihrem geschaffen.

Die Menschen hatten lange Zeit über die Existenz von Atomen gemutmaßt. Vor mehr als zweitausend Jahren in antikes griechenland dort lebte der große Wissenschaftler Demokrit, der glaubte, die ganze Welt bestehe aus den kleinsten Teilchen. Er nannte sie "atomos", was auf Griechisch "unteilbar" bedeutet.

Es dauerte lange, bis Wissenschaftler beweisen konnten, dass Atome wirklich existieren. Dies geschah Ende des letzten Jahrhunderts. Und dann stellte sich heraus, dass ihr Name ein Fehler war. Sie sind nicht unteilbar: Das Atom besteht aus noch kleineren Teilchen. Wissenschaftler nennen sie Elementarteilchen.

Hier ist ein Künstler, der ein Atom gemalt hat. In der Mitte befindet sich der Kern, um den sich, wie Planeten um die Sonne, winzige Kugeln bewegen -. Der Kern ist auch nicht fest. Es besteht aus Kernteilchen - Protonen und Neutronen.

Das wurde vor kurzem gedacht. Aber dann wurde klar, dass Atomteilchen nicht wie Kugeln sind. Es stellte sich heraus, dass das Atom auf besondere Weise angeordnet ist. Versuchen wir uns vorzustellen, wie die Teilchen aussehen, dann können wir sagen, dass das Elektron wie eine Wolke ist. Solche Wolken umgeben den Kern in Schichten. Und Kernteilchen sind auch eine Art Wolken.

Verfügen über verschiedene Sorten Atome eine unterschiedliche Anzahl von Elektronen, Protonen, Neutronen. Die Eigenschaften von Atomen hängen davon ab.

Das Atom ist leicht zu spalten. Elektronen lassen sich leicht von Kernen lösen und führen ein eigenständiges Leben. Zum Beispiel ist ein elektrischer Strom in einem Draht die Bewegung solcher unabhängiger Elektronen.

Aber der Kern ist extrem haltbar. Protonen und Neutronen darin sind durch Spezialkräfte fest miteinander verbunden. Daher ist es sehr schwierig, den Kernel zu brechen. Aber die Leute haben es gelernt und bekommen. Wir haben gelernt, wie man die Anzahl der Teilchen im Kern verändert und so ein Atom in andere umwandelt und sogar neue Atome erzeugt.

Das Studium des Atoms ist schwierig: Wissenschaftler erfordern außergewöhnlichen Einfallsreichtum und Einfallsreichtum. Schließlich ist selbst ihre Größe schwer vorstellbar: In einer für das Auge unsichtbaren Mikrobe befinden sich Milliarden von Atomen, mehr als Menschen auf der Erde. Und doch haben Wissenschaftler ihr Ziel erreicht, sie konnten messen, die Gewichte aller Atome und Teilchen vergleichen, aus denen ein Atom besteht, fanden heraus, dass ein Proton oder Neutron fast zweitausendmal massereicher ist als ein Elektron, entdeckt und immer wieder entdeckt viele andere atomare Geheimnisse.

Atomzusammensetzung.

Ein Atom besteht aus Atomkern und elektronische Hülle.

Der Atomkern besteht aus Protonen ( p +) und Neutronen ( n 0). Die meisten Wasserstoffatome haben einen einzigen Protonenkern.

Anzahl der Protonen n(p +) ist gleich der Kernladung ( Z) und die Ordnungszahl des Elements in der natürlichen Reihe der Elemente (und im Periodensystem der Elemente).

n(P +) = Z

Die Summe der Neutronenzahl n(n 0), einfach mit dem Buchstaben bezeichnet n, und die Anzahl der Protonen Z namens massive Zahl und bezeichnet mit dem Buchstaben EIN.

EIN = Z + n

Die Elektronenhülle eines Atoms besteht aus Elektronen, die sich um den Kern bewegen ( e -).

Anzahl der Elektronen n(e-) in der Elektronenhülle eines neutralen Atoms ist gleich der Anzahl der Protonen Z im Kern.

Die Masse eines Protons entspricht ungefähr der Masse eines Neutrons und ist das 1840-fache der Masse eines Elektrons, sodass die Masse eines Atoms praktisch gleich der Masse eines Kerns ist.

Die Form des Atoms ist kugelförmig. Der Radius des Kerns ist etwa 100.000 Mal kleiner als der Radius des Atoms.

Chemisches Element- die Art der Atome (eine Menge von Atomen) mit der gleichen Ladung des Kerns (mit der gleichen Anzahl von Protonen im Kern).

Isotop- eine Menge von Atomen eines Elements mit der gleichen Anzahl von Neutronen im Kern (oder die Art von Atomen mit der gleichen Anzahl von Protonen und der gleichen Anzahl von Neutronen im Kern).

Verschiedene Isotope unterscheiden sich in der Anzahl der Neutronen in den Kernen ihrer Atome.

Die Bezeichnung eines einzelnen Atoms oder Isotops: (E ist das Symbol eines Elements), zum Beispiel:.

Der Aufbau der Elektronenhülle eines Atoms

Atomorbital- der Zustand eines Elektrons in einem Atom. Orbitalsymbol -. Jedem Orbital entspricht eine Elektronenwolke.

Orbitale realer Atome im Grundzustand (unerregt) sind von vier Arten: S, P, D und F.

Elektronische Cloud- ein Teil des Weltraums, in dem ein Elektron mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 (oder mehr) Prozent nachgewiesen werden kann.

Notiz: manchmal werden die Konzepte "Atomorbital" und "Elektronenwolke" nicht unterschieden und beide als "Atomorbital" bezeichnet.

Die Elektronenhülle eines Atoms ist geschichtet. Elektronische Schicht von gleich großen Elektronenwolken gebildet. Orbitale einer Schichtform elektronisches ("Energie-") Niveau, ihre Energien sind für das Wasserstoffatom gleich, aber für andere Atome unterschiedlich.

Ähnliche Orbitale des gleichen Niveaus werden gruppiert in elektronisch (Energie) Unterebenen:
S-Unterebene (besteht aus einem S-Orbital), Symbol - .
P-Unterebene (besteht aus drei P
D-Unterebene (besteht aus fünf D-Orbitale), Symbol -.
F-Unterebene (besteht aus sieben F-Orbitale), Symbol -.

Die Energien der Orbitale einer Unterebene sind gleich.

Bei der Bezeichnung von Unterebenen wird dem Symbol der Unterebene die Nummer des Layers (elektronischer Layer) hinzugefügt, zum Beispiel: 2 S, 3P, 5D meint S-Unterebene der zweiten Ebene, P-Unterebene der dritten Ebene, D-Unterebene der fünften Ebene.

Die Gesamtzahl der Unterebenen in einer Ebene ist gleich der Ebenennummer n... Die Gesamtzahl der Orbitale auf einer Ebene beträgt n 2. Entsprechend, Gesamtzahl Wolken in einer Schicht ist auch n 2 .

Bezeichnungen: - freies Orbital (ohne Elektronen), - Orbital mit ungepaartem Elektron, - Orbital mit Elektronenpaar (mit zwei Elektronen).

Die Reihenfolge, in der die Orbitale eines Atoms mit Elektronen gefüllt werden, wird durch drei Naturgesetze bestimmt (Formulierungen sind vereinfacht angegeben):

1. Das Prinzip der kleinsten Energie - Elektronen füllen die Orbitale in der Reihenfolge steigender Energie der Orbitale.

2. Paulis Prinzip - in einem Orbital können nicht mehr als zwei Elektronen sein.

3. Hundsche Regel - innerhalb der Unterebene füllen Elektronen zuerst freie Orbitale (eines nach dem anderen) und bilden erst dann Elektronenpaare.

Die Gesamtzahl der Elektronen in der elektronischen Ebene (oder in der Elektronenschicht) beträgt 2 n 2 .

Die Verteilung der Unterniveaus nach Energie wird wie folgt ausgedrückt (in der Reihenfolge steigender Energie):

1S, 2S, 2P, 3S, 3P, 4S, 3D, 4P, 5S, 4D, 5P, 6S, 4F, 5D, 6P, 7S, 5F, 6D, 7P ...

Diese Abfolge wird in einem Energiediagramm anschaulich ausgedrückt:

Die Verteilung der Elektronen eines Atoms über Niveaus, Unterniveaus und Orbitale (elektronische Konfiguration eines Atoms) kann in Form einer elektronischen Formel, eines Energiediagramms oder einfach in Form eines Diagramms elektronischer Schichten (" elektronische Schaltung").

Beispiele für die elektronische Struktur von Atomen:

Valenzelektronen- die Elektronen des Atoms, die an der Bildung chemischer Bindungen teilnehmen können. Für jedes Atom sind dies alle äußeren Elektronen plus die vorexternen Elektronen, deren Energie größer ist als die der äußeren. Zum Beispiel: ein Ca-Atom hat externe Elektronen - 4 S 2, sie sind auch Valenz; das Fe-Atom hat externe Elektronen - 4 S 2, aber es hat 3 D 6, daher hat das Eisenatom 8 Valenzelektronen. Die elektronische Valenzformel des Calciumatoms ist 4 S 2 und das Eisenatom - 4 S 2 3D 6 .

Periodensystem der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev
(natürliches System chemischer Elemente)

Periodisches Gesetz der chemischen Elemente(moderne Formulierung): Die Eigenschaften chemischer Elemente sowie einfacher und komplexer Substanzen, die von ihnen gebildet werden, hängen periodisch vom Wert der Ladung der Atomkerne ab.

Periodensystem- grafischer Ausdruck des periodischen Gesetzes.

Natürliches Spektrum chemischer Elemente- eine Reihe chemischer Elemente, die nach der steigenden Zahl der Protonen in den Kernen ihrer Atome oder, was gleich ist, nach der steigenden Ladung der Kerne dieser Atome angeordnet sind. Die Ordnungszahl des Elements in dieser Zeile gleich der Zahl Protonen im Kern eines beliebigen Atoms dieses Elements.

Die Tabelle der chemischen Elemente wird konstruiert, indem man die natürliche Reihe der chemischen Elemente in zerschneidet Perioden(horizontale Tabellenzeilen) und Gruppierungen (vertikale Tabellenspalten) von Elementen mit ähnlicher elektronischer Atomstruktur.

Abhängig von der Methode, Elemente zu Gruppen zusammenzufassen, kann die Tabelle folgendermaßen aussehen: lange Zeit(Elemente mit gleicher Anzahl und Art von Valenzelektronen werden in Gruppen zusammengefasst) und kurze zeit(Elemente mit der gleichen Anzahl von Valenzelektronen werden in Gruppen gesammelt).

Die Gruppen der Kurzzeittafel sind in Untergruppen ( die Hauptsache und Sicherheit), die den Gruppen der Langzeittabelle entsprechen.

Alle Atome von Elementen derselben Periode die gleiche Nummer elektronische Schichten gleich der Periodenzahl.

Die Anzahl der Elemente in Perioden: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Die meisten Elemente der achten Periode werden künstlich gewonnen, die letzten Elemente dieser Periode wurden noch nicht synthetisiert. Alle Perioden, mit Ausnahme der ersten, beginnen mit einem Element, das ein Alkalimetall bildet (Li, Na, K usw.) und enden mit einem Element, das ein Edelgas bildet (He, Ne, Ar, Kr usw. ).

In der Kurzzeittafel gibt es acht Gruppen, von denen jede in zwei Untergruppen (Haupt- und Nebengruppen) unterteilt ist, in der Langfristtafel gibt es sechzehn Gruppen, die in römischen Ziffern mit den Buchstaben A oder B nummeriert sind, für Beispiel: IA, IIIB, VIA, VIIB. Die Gruppe IA des Langen Periodensystems entspricht der Hauptuntergruppe der ersten Gruppe des Kurzfristigen Systems; Gruppe VIIB - eine seitliche Untergruppe der siebten Gruppe: der Rest ist ähnlich.

Die Eigenschaften chemischer Elemente ändern sich natürlich in Gruppen und Perioden.

In Perioden (mit Erhöhung der Seriennummer)

• die Ladung des Kerns nimmt zu,
• die Zahl der externen Elektronen nimmt zu,
• der Radius der Atome nimmt ab,
• die Bindungsstärke der Elektronen mit dem Kern (Ionisationsenergie) nimmt zu,
• Elektronegativität steigt,
• die oxidierenden Eigenschaften einfacher Stoffe werden verstärkt ("Nichtmetallizität"),
• die reduzierenden Eigenschaften einfacher Stoffe ("Metallizität") schwächen,
• schwächt den basischen Charakter von Hydroxiden und entsprechenden Oxiden,
• der saure Charakter von Hydroxiden und entsprechenden Oxiden nimmt zu.

In Gruppen (mit aufsteigender Seriennummer)

• die Ladung des Kerns nimmt zu,
• der Radius der Atome nimmt zu (nur in A-Gruppen),
• die Bindungsstärke der Elektronen zum Kern nimmt ab (Ionisationsenergie; nur in A-Gruppen),
• verringert die Elektronegativität (nur in A-Gruppen),
• die oxidierenden Eigenschaften einfacher Stoffe schwächen ("nichtmetallisch"; nur in A-Gruppen),
• die reduzierenden Eigenschaften einfacher Stoffe werden verbessert ("Metallizität"; nur in A-Gruppen),
• der basische Charakter von Hydroxiden und entsprechenden Oxiden nimmt zu (nur in A-Gruppen),
• die saure Natur von Hydroxiden und entsprechenden Oxiden wird abgeschwächt (nur in A-Gruppen),
• die Stabilität von Wasserstoffverbindungen nimmt ab (ihre reduktive Aktivität nimmt zu; nur in A-Gruppen).

Aufgaben und Tests zum Thema "Thema 9." Der Aufbau des Atoms. DI Mendeleevs Periodengesetz und Periodensystem der chemischen Elemente (PSKhE) "."

• Periodisches Gesetz - Periodisches Gesetz und die Struktur der Atome 8-9 Grad
  Sie sollten wissen: die Gesetze der Orbitalfüllung mit Elektronen (Prinzip der kleinsten Energie, Pauli-Prinzip, Hund-Regel), die Struktur des Periodensystems der Elemente.

  Sie sollten in der Lage sein: die Zusammensetzung eines Atoms durch die Position eines Elements im Periodensystem zu bestimmen und umgekehrt ein Element im Periodensystem zu finden, indem Sie seine Zusammensetzung kennen; das Strukturdiagramm, die elektronische Konfiguration eines Atoms, Ions darstellen und umgekehrt die Position eines chemischen Elements in der PSCE gemäß dem Diagramm und der elektronischen Konfiguration bestimmen; das Element und die von ihm gebildeten Stoffe entsprechend seiner Position in der PSCE zu charakterisieren; bestimmen Änderungen des Radius von Atomen, Eigenschaften chemischer Elemente und der von ihnen gebildeten Stoffe innerhalb einer Periode und einer Hauptuntergruppe des Periodensystems.

  Beispiel 1. Bestimmen Sie die Anzahl der Orbitale auf der dritten elektronischen Ebene. Was sind diese Orbitale?
  Um die Anzahl der Orbitale zu bestimmen, verwenden wir die Formel n Orbitale = n 2, wo n- Level-Nummer. n Orbitale = 3 2 = 9. Ein 3 S-, drei 3 P- und fünf 3 D-Orbitale.

  Beispiel 2. Bestimmen Sie, welches Atom von welchem ​​Element eine elektronische Formel hat 1 S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 1 .
  Um zu bestimmen, um welches Element es sich handelt, muss seine Seriennummer ermittelt werden, die der Gesamtzahl der Elektronen des Atoms entspricht. In diesem Fall: 2 + 2 + 6 + 2 + 1 = 13. Das ist Aluminium.

  Nachdem Sie sichergestellt haben, dass alles, was Sie brauchen, gelernt ist, fahren Sie mit den Aufgaben fort. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg.

  
  Literatur-Empfehlungen:
  • OS Gabrielyan ua Chemie 11. Klasse. M., Bustard, 2002;
  • G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Chemie 11 cl. M., Bildung, 2001.

Chemie ist die Wissenschaft von den Stoffen und ihren Umwandlungen ineinander.

Stoffe sind chemisch reine Stoffe

Eine chemisch reine Substanz ist eine Menge von Molekülen, die die gleiche qualitative und quantitative Zusammensetzung und die gleiche Struktur haben.

CH 3 -O-CH 3 -

CH 3 -CH 2 -OH

Molekül - die kleinsten Partikel einer Substanz, die alle ihre chemischen Eigenschaften haben; ein molekül besteht aus atomen.

Ein Atom ist ein chemisch unteilbares Teilchen, aus dem Moleküle gebildet werden. (bei Edelgasen sind Molekül und Atom gleich, He, Ar)

Ein Atom ist ein elektrisch neutrales Teilchen, bestehend aus einem positiv geladenen Kern, um den sich negativ geladene Elektronen nach ihren streng definierten Gesetzen verteilen. Außerdem ist die Gesamtladung der Elektronen gleich der Ladung des Atomkerns.

Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen (p) und Neutronen (n), die keine Ladung tragen. Der gebräuchliche Name für Neutronen und Protonen ist Nukleonen. Die Masse von Protonen und Neutronen ist praktisch gleich.

Elektronen (e -) tragen eine negative Ladung, die der Ladung eines Protons entspricht. Die Masse e – beträgt etwa 0,05% der Masse des Protons und Neutrons. Somit ist die gesamte Masse eines Atoms in seinem Kern konzentriert.

Die Zahl p im Atom, gleich der Kernladung, wird Ordnungszahl (Z) genannt, da das Atom elektrisch neutral ist, ist die Zahl e gleich der Zahl p.

Die Massenzahl (A) eines Atoms ist die Summe der Protonen und Neutronen im Kern. Dementsprechend ist die Anzahl der Neutronen in einem Atom gleich der Differenz zwischen A und Z (der Massenzahl des Atoms und der Seriennummer) (N = A-Z).

17 35 Cl p = 17, N = 18, Z = 17. 17p+, 18n 0, 17e -.

Nukleonen

Die chemischen Eigenschaften von Atomen werden durch ihre elektronische Struktur (Anzahl der Elektronen) bestimmt, die der Ordnungszahl der Atome (Kernladung) entspricht. Folglich verhalten sich alle Atome mit gleicher Kernladung chemisch gleich und werden als Atome des gleichen chemischen Elements berechnet.

Ein chemisches Element ist eine Ansammlung von Atomen mit der gleichen Kernladung. (110 chemische Elemente).

Atome mit der gleichen Kernladung können sich in der Massenzahl unterscheiden, was mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen in ihren Kernen verbunden ist.

Atome mit gleichem Z, aber unterschiedlichen Massenzahlen nennt man Isotope.

17 35 Cl 17 37 Cl

Isotope von Wasserstoff H:

Bezeichnung: 1 1 N 1 2 D 1 3 T

Name: Protium-Deuterium-Tritium

Kernzusammensetzung: 1p 1p + 1n 1p + 2n

Protium und Deuterium sind stabil

Tritium-Zerfall (radioaktiv) Wird in Wasserstoffbomben verwendet.

Atomare Masseneinheit. Avogadros Nummer. Mol.

Die Massen von Atomen und Molekülen sind sehr klein (ca. 10 -28 bis 10 -24 g), für die praktische Anzeige dieser Massen empfiehlt es sich, eine eigene Maßeinheit einzuführen, die zu einer bequemen und vertrauten Skala führen würde.

Da die Masse eines Atoms in seinem Kern konzentriert ist, der aus Protonen und Neutronen praktisch gleicher Masse besteht, ist es logisch, die Masse eines Nukleons als Einheitsmasse der Atome zu nehmen.

Wir kamen überein, ein Zwölftel des Kohlenstoffisotops, das eine symmetrische Struktur des Kerns (6p + 6n) aufweist, als Einheitsmasse von Atomen und Molekülen zu nehmen. Diese Einheit wird Atommasseneinheit (amu) genannt, sie entspricht numerisch der Masse eines Nukleons. In dieser Skala liegen die Massen der Atome nahe bei ganzzahligen Werten: He-4; Al-27; Ra-226 amu ……

Berechnen wir die Masse von 1 amu in Gramm.

1/12 (12 °C) = = 1,66 * 10 -24 g / amu

Lassen Sie uns berechnen, wie viel Amu in 1 g enthalten ist.

n EIN = 6,02 * -Avogadros Zahl

Das resultierende Verhältnis wird als Avogadro-Zahl bezeichnet und zeigt an, wie viel Amu in 1g enthalten ist.

Die im Periodensystem angegebenen Atommassen werden in amu . ausgedrückt

Die molekulare Masse ist die Masse eines Moleküls, ausgedrückt in amu, wird als Summe der Massen aller Atome gefunden, die ein gegebenes Molekül bilden.

m (1 Molekül H 2 SO 4) = 1 * 2 + 32 * 1 + 16 * 4 = 98 amu

Für den in der Chemie praktisch verwendeten Übergang von amu zu 1 g wurde eine portionsweise Berechnung der Stoffmenge eingeführt, wobei jede Portion die Anzahl N A der Struktureinheiten (Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen) enthält. In diesem Fall ist die Masse eines solchen Teils, 1 Mol genannt, ausgedrückt in Gramm, numerisch gleich dem Atom- oder Molekulargewicht, ausgedrückt in amu.

Finden wir die Masse von 1 mol H 2 SO 4:

M (1 mol H 2 SO 4) =

98 amum * 1,66 ** 6,02 * =

Wie Sie sehen können, sind die Molekular- und Molmassen numerisch gleich.

1 mol- die Menge der Substanz, die die Anzahl der Struktureinheiten (Atome, Moleküle, Ionen) von Avogadro enthält.

Molekulargewicht (M)- die Masse von 1 Mol eines Stoffes, ausgedrückt in Gramm.

Die Stoffmenge-V (mol); Masse des Stoffes m (g); Molmasse M (g/mol) -gebunden durch das Verhältnis: V =;

2H 2 O + O 2 2H 2 O

2 mol 1 mol

2.Die Grundgesetze der Chemie

Das Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung eines Stoffes - ein chemisch reiner Stoff hat unabhängig von der Herstellungsweise immer eine konstante qualitative und quantitative Zusammensetzung.

CH3 + 2O2 = CO2 + 2H2O

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Stoffe mit konstanter Zusammensetzung werden Daltonite genannt. Als Ausnahme sind Stoffe mit konstanter Zusammensetzung bekannt - Bertolite (Oxide, Karbide, Nitride)

Das Massenerhaltungsgesetz (Lomonosov) - die Masse der Stoffe, die eine Reaktion eingegangen sind, ist immer gleich der Masse der Reaktionsprodukte. Daraus folgt, dass die Atome während der Reaktion nicht verschwinden und sie nicht gebildet werden, sie gehen von einem Stoff zum anderen über. Die Auswahl der Koeffizienten in der chemischen Reaktionsgleichung basiert darauf, die Anzahl der Atome jedes Elements auf der linken und rechten Seite der Gleichung sollte gleich sein.

Gleichwertiges Recht chemische Reaktionen Stoffe reagieren und werden in Mengen gebildet, die dem Äquivalent entsprechen (Wie viel Äquivalent eines Stoffes verbraucht wird, genau die gleiche Menge an Äquivalenten verbraucht wird oder ein anderer Stoff gebildet wird).

Äquivalent - die Menge einer Substanz, die während der Reaktion ein Mol Atome (Ionen) H hinzufügt, ersetzt, freisetzt. Die in Gramm ausgedrückte Äquivalentmasse wird als Äquivalentmasse (E) bezeichnet.

Gasgesetze

Daltonsches Gesetz - der Gesamtdruck eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Partialdrücke aller Komponenten des Gasgemisches.

Gesetz von Avogadre Gleiche Volumina verschiedener Gase unter gleichen Bedingungen enthalten die gleiche Anzahl von Molekülen.

Folge: Ein Mol eines beliebigen Gases unter normalen Bedingungen (t = 0 Grad oder 273 K und P = 1 Atmosphäre oder 101255 Pascal oder 760 mm Hg. Säule.) Erfordert V = 22,4 Liter.

V, das ein Mol Gas einnimmt, wird als Molvolumen Vm bezeichnet.

Wenn man das Gasvolumen (Gasgemisch) und Vm unter den gegebenen Bedingungen kennt, kann man leicht die Gasmenge (Gasgemisch) = V / Vm berechnen.

Mendeleev-Clapeyron-Gleichung - verbindet die Gasmenge mit den Bedingungen, unter denen sie sich befindet. pV = (m / M) * RT = * RT

Bei Verwendung dieser Gleichung müssen alle physikalischen Größen in SI ausgedrückt werden: p-Gasdruck (Pascal), V-Gasvolumen (Liter), m-Gasmasse (kg.), M-Molmasse (kg / mol), T - Temperatur auf einer absoluten Skala (K), Nu ist die Gasmenge (mol), R ist die Gaskonstante = 8,31 J / (mol * K).

D - die relative Dichte eines Gases im anderen - das als Standard gewählte Verhältnis von M-Gas zu M-Gas zeigt an, wie oft ein Gas schwerer ist als ein anderes D = M1 / ​​​​M2.

Möglichkeiten, die Zusammensetzung eines Stoffgemisches auszudrücken.

Massenanteil W- das Verhältnis der Masse des Stoffes zur Masse der gesamten Mischung W = ((m in-va) / (m Lösung)) * 100%

Der Molenbruch æ ist das Verhältnis der Anzahl der Inseln zur Gesamtzahl aller Jahrhunderte. in der Mischung.

Die meisten chemischen Elemente in der Natur werden als Mischung verschiedener Isotope präsentiert; Bei Kenntnis der Isotopenzusammensetzung eines chemischen Elements, ausgedrückt in Molenbruchteilen, wird der gewichtete Mittelwert der Atommasse dieses Elements berechnet, der in ISCE übersetzt wird. A = Σ (æi * Ai) = æ1 * A1 + æ2 * A2 +… + æn * An, wobei æi- der molare Anteil des i-ten Isotops, Ai- die Atommasse des i-ten Isotops ist.

Der Volumenanteil (φ) ist das Verhältnis von Vi zum Volumen der gesamten Mischung. φi = Vi / VΣ

In Kenntnis der volumetrischen Zusammensetzung des Gasgemisches wird der Mav des Gasgemisches berechnet. ср = Σ (φi * Mi) = φ1 * М1 + φ2 * М2 + ... + φn * Мn