С ТРОЕНИЕ АТОМА И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

Состав атомного ядра и изотопы

Пример 1. Определение состава ядра атома химического элемента.

Определить количество электронов в атоме алюминия Al, а также число протонов и нейтронов в его ядре.

Решение

Из таблицы Д.И. Менделеева следует, что порядковый номер алюминия Z равен 13, относительная атомная масса A_r = 26, 98, следовательно, массовое число A = 27.

Значит - ядро атома алюминия состоит из 27 нуклонов. Зная свойства эле-ментарных частиц, образующих атом, приведенных в табл.3.1,  делаем выводы:

а) число протонов (р⁺) в ядре атома равно порядковому номеру элемента:

Z_p+ = 13;

б) число нейтронов (n⁰) в ядре атома равно:

N_n0 = A - Z_p+, т.е. N_n0 = 27 – 13 = 14;

в) в поле ядра атома алюминия находятся 13 электронов.

 

Таблица 3.1

Свойства элементарных частиц, образующих атом

Частица	Заряд		Масса		Кол-во в ядре (в атоме)
	Кл	Усл. ед.	г	а.е.м.
Электрон, ē	− 1, 6× 10− 19	− 1	9, 10× 10− 28	0, 00055	(Z)
Протон, р+	1, 6× 10− 19	+1	1, 67× 10− 24	1, 00728	Z
Нейтрон, n0	0	0	1, 67× 10− 24	1, 00866	A - Z

 

Таким образом, обозначив ядро атома алюминия как , состав ядра записываем как (13р⁺, 14n⁰).

 

Пример 2. Определение составов ядер атомов изотопов.

Указать, к каким элементам относятся ядра состава:

а) (20р⁺, 22n⁰)

б) (19р⁺, 21n⁰)

в) (20р⁺, 20n⁰)

и определить среди них изотопы.

Решение

Так как изотопами являются атомы с одинаковым числом протонов в ядре, но разными массовыми числами, то состав ядер а) и в) соответствует изотопам кальция с Z=20 (см. табл. Д.И.Менделеева):

а) (20p⁺, 22n⁰)®  и

в) (20p⁺, 20n⁰)®

Состав ядра (19p⁺, 21n⁰) соответствует изотопу калия с Z=19: .

Следует отметить, что атомы, имеющие одинаковые массовые числа, но разное число протонов в ядре, называют изобарами. Среди приведенных эле-ментов – это  и

Пример 3. Определение изотопного состава элемента.

Природный хлор содержит два изотопа: ³⁵Cl и ³⁷Cl. Относительная атомная масса хлора равна 35, 45.

Определить молярную долю каждого из изотопов.

Решение

Молярной долей вещества c (В) (хи) называется отношение количества данного вещества В к общему количеству вещества системы:

,

где c (В) – молярная доля вещества В,

n_В – количество вещества В,

n – общее количество вещества системы.

Молярная доля – безразмерная величина, ее выражают в долях от единицы или в процентах (см. массовую долю w и объемную долю j в п.1.2).

Так как природный хлор, по условию задачи, представляет собой «смесь» изотопов с различной массой атомов (35 и 37), то вычисление изотопного со-става хлора можно проводить по правилу смешения в форме «диагональной схемы» («правило креста») (см.п.1.2, пример 3)):

                                                  37-35, 45=1, 55

A_r(Cl)=35, 45

                                                35, 45-35=0, 45.

Откуда следует, что количество более легкого изотопа хлора  отно-сится к количеству более тяжелого изотопа как:

.

Причем общее количество вещества:   можно получить, суммируя 1, 55+0, 45 = 2, 00.

Отсюда: (77, 5%),                  или 22, 5 %.

Пример 4. Определение относительной атомной массы элемента по его изотопному составу.

Определить относительную атомную массу бора, если известно, что молярная доля изотопа ¹⁰В составляет 19, 6 %, а изотопа ¹¹В – 80, 4 %.

Решение

Рассмотрим решение задачи двумя способами.

а) Логическое рассуждение.

На каждые 100 атомов бора приходится 19, 6 атома ¹⁰В и 80, 4 атома ¹¹В. Масса этих атомов равна соответственно 19, 6× 10 (¹⁰В) и 80, 4× 11 (¹¹В), а масса 100 атомов: 19, 6× 10 + 80, 4× 11.

Следовательно, относительная атомная масса природного бора:

.

б) По «правилу креста».

Решение аналогично тому, которое рассмотрено выше (см. пример 3):

                                                    11-A_r(B)

А_r(B)

                                                      A_r(B)-10

Из «диагональной схемы» следует пропорция:

или , откуда A_r(B)=10, 8.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: