Ատոմի կառուցվածքը և տարրերի պարբերական համակարգը քննարկող օրինակելի հարցեր

Ատոմի կառուցվածքը և տարրերի պարբերական համակարգը քննարկող օրինակելի հարցեր

Պենդահուլուան
Ատոմի կառուցվածքը և տարրերի պարբերական համակարգը քիմիայի հիմնարար հասկացություններ են, որոնք հիմք են հանդիսանում տարբեր տարրերի հատկություններն ու վարքագիծը հասկանալու համար: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք ատոմի կառուցվածքին և տարրերի պարբերական համակարգին վերաբերող խնդիրների օրինակներ՝ յուրաքանչյուրի մանրամասն քննարկմամբ:

Ատոմային կառուցվածք

Օրինակ՝ հարց 1. Էլեկտրոնի կոնֆիգուրացիա
Հարց՝ Որոշեք 20 ատոմային համար ունեցող կալցիումի (Ca) ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան։

Քննարկում.
Կալցիումն ունի 20 ատոմային թիվ, ինչը նշանակում է, որ այն ունի 20 էլեկտրոն։ Դրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան որոշելու համար մենք պետք է էլեկտրոնները բաշխենք Աուֆբաուի սկզբունքի համաձայն, որը լրացնում է օրբիտալները ամենացածր էներգետիկ մակարդակից մինչև ամենաբարձր էներգետիկ մակարդակը։

1. 1s^2 (2 էլեկտրոն)
2. 2s^2 (2 էլեկտրոն)
3. 2p^6 (6 էլեկտրոն)
4. 3s^2 (2 էլեկտրոն)
5. 3p^6 (6 էլեկտրոն)
6. 4s^2 (2 էլեկտրոն)

Այսպիսով, կալցիումի (Ca) էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան է՝ 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2։

Օրինակ՝ հարց 2. Քվանտային թվեր
Հարց՝ Որոշեք թթվածնի ատոմի (O) վերջին էլեկտրոնի քվանտային թվային արժեքը, որն ունի 8 ատոմային թիվ։

Քննարկում.
Թթվածնի ատոմային համարը 8 է, ուստի դրա էլեկտրոնային կառուցվածքը հետևյալն է.

1s^2 2s^2 2p^4

Թթվածնի վերջին էլեկտրոնը գտնվում է 2p օրբիտալում։ Մենք պետք է որոշենք այս էլեկտրոնի քվանտային թիվը՝

– Գլխավոր քվանտային թիվ (n): 2 (քանի որ այն գտնվում է երկրորդ թաղանթում)
– Ազիմուտային քվանտային թիվ (l): 1 (p օրբիտալի պատճառով)
– Մագնիսական քվանտային թիվ (m_l): -1, 0, +1 (p ուղեծիրը կարող է ունենալ երեք կողմնորոշում)
– Սպինային քվանտային թիվ (մ_վ): +1/2 կամ -1/2 (էլեկտրոնները կարող են ունենալ երկու սպինային կողմնորոշում)

2p^4-ի վերջին էլեկտրոնի համար էլեկտրոնները լրացված են Հանդի կանոնին համապատասխան, ուստի դրանք կզբաղեցնեն m_l կողմնորոշումներից մեկը։ Օրինակ՝ m_l = 0 կողմնորոշման համար քվանտային թվերն են՝

– n = 2
– լ = 1
– մ_լ = 0
– m_s = +1/2 կամ -1/2 (կախված էլեկտրոնի սպինից)

Տարրերի պարբերական համակարգ

Օրինակ՝ հարց 3. Տարրերի պարբերական հատկությունները
Հարց՝ Համեմատեք նատրիումի (Na) ատոմների չափերը քլորի (Cl) ատոմների չափերի հետ և բացատրեք չափերի տարբերության պատճառը։

Քննարկում.
Նատրիումը և քլորը գտնվում են նույն ժամանակահատվածում (3-րդ ժամանակահատված), բայց տարբեր խմբերում։

– Na-ն 1-ին խմբում է
– Cl-ը 17-րդ խմբում է

Ատոմի չափը (ատոմային շառավիղը) պարբերության ընթացքում նվազում է ձախից աջ, քանի որ միջուկային լիցքի աճը (ավելի շատ պրոտոններ) հանգեցնում է նույն թաղանթում գտնվող էլեկտրոնների ավելի ուժեղ ձգողության։ Սա հանգեցնում է էլեկտրոնային թաղանթների միջուկին ավելի մոտեցմանը։

Այսպիսով, նատրիումի (Na) ատոմի չափը մեծ է քլորի (Cl) ատոմի չափից, քանի որ Na-ն գտնվում է պարբերության ավելի վաղ փուլում։ Այլ կերպ ասած, Na-ի վալենտային էլեկտրոնները ավելի մեծ հեռավորության վրա են, քան Cl-ինը, ուստի Na-ն ունի ավելի մեծ ատոմային շառավիղ։

Օրինակ՝ հարց 4. Օքսիդացման աստիճան
Հարց՝ Որոշեք H2SO4-ում ծծմբի տարրի օքսիդացման աստիճանը։

Քննարկում.
Ծծմբական թթվում (H₂SO₄) ծծմբի օքսիդացման աստիճանը որոշելու համար մենք հետևում ենք օքսիդացման աստիճանները որոշելու կանոններին.

– Ջրածինը (H) սովորաբար ունի +1 օքսիդացման աստիճան։
– Թթվածինը (O) սովորաբար ունի -2 օքսիդացման աստիճան։

Ենթադրենք, որ H₂SO₄-ում ծծմբի օքսիդացման աստիճանը x է։ Այդ դեպքում, ըստ կանոնի, մեկ մոլեկուլում օքսիդացման աստիճանների ընդհանուր թիվը պետք է հավասար լինի մոլեկուլի ընդհանուր լիցքին (որը չեզոք է՝ 0):

Ջումլա։

2(H) + 1(S) + 4(O) = 2(+1) + x + 4(-2) = 2 + x – 8 = 0

x-ի հաշվարկ՝

2 + x – 8 = 0
x – 6 = 0
x = +6

Այսպիսով, H₂SO₄-ում ծծմբի (S) օքսիդացման աստիճանը +6 է։

Քիմիական ռեակտիվություն

Օրինակ հարց 5. Ռեակտիվություն
Հարց. Ինչո՞ւ է ֆտորը (F) ավելի ռեակտիվ, քան քլորը (Cl):

Քննարկում.
Հալոգենների (17-րդ խումբ) ռեակտիվությունը հակված է նվազել ատոմային թվի աճին զուգընթաց։ Ֆտորն ավելի ռեակտիվ է, քան քլորը՝ ատոմային կառուցվածքի հետ կապված մի քանի պատճառներով.

1. Իոնացման էներգիա՝
Ֆտորն ունի ավելի բարձր իոնացման էներգիա, քան քլորը, ինչը նշանակում է, որ ֆտորի ատոմների համար ավելի հեշտ է էլեկտրոններ ներգրավել այլ ատոմներից։

2. Էլեկտրոնային կապակցություն։
Ֆտորն ունի շատ բարձր էլեկտրոնային կապակցություն, ինչը նշանակում է, որ այն ավելի հեշտությամբ է էլեկտրոններ հավաքում, քան քլորը։

3. Ատոմային չափս։
Ֆտորն ունի ավելի փոքր ատոմային չափ, քան քլորը։ Ֆտորի վալենտային էլեկտրոնները ավելի մոտ են միջուկին, ուստի նոր էլեկտրոնների նկատմամբ էլեկտրաստատիկ ձգողությունն ավելի մեծ է։

Այսպիսով, այս երեք գործոնները միասին մեծացնում են ֆտորի այլ նյութերի հետ փոխազդեցության ունակությունը՝ այն դարձնելով ավելի ռեակտիվ, քան քլորը։

Եզրակացություն
Ատոմի կառուցվածքի և տարրերի պարբերական աղյուսակի հասկացողությունը կարևոր է քիմիայի մեջ: Այս հոդվածում մենք քննարկել ենք տարբեր օրինակելի խնդիրներ՝ մանրամասն բացատրություններով: Դրանք ներառում են էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներ, քվանտային թվեր, տարրերի պարբերական հատկություններ, օքսիդացման թվեր և քիմիական ռեակտիվություն: Այս հասկացությունների լավ ըմբռնմամբ մենք կարող ենք ավելի լավ հասկանալ տիեզերքի տարբեր տարրերի հատկություններն ու վարքագիծը: