Pavyzdiniai klausimai, aptariantys atominę struktūrą ir periodinę elementų lentelę
Pendahuluanas
Atominė sandara ir periodinė elementų lentelė yra pagrindinės chemijos sąvokos, sudarančios pagrindą suprasti įvairių elementų savybes ir elgesį. Šiame straipsnyje aptarsime su atomine sandara ir periodine elementų lentele susijusių problemų pavyzdžius, taip pat išsamiai aptarsime kiekvieną iš jų.
Atominė struktūra
1 pavyzdžio klausimas: Elektronų konfigūracija
Klausimas: Nustatykite kalcio (Ca) atomo, kurio atominis skaičius yra 20, elektronų konfigūraciją.
Diskusija:
Kalcio atominis skaičius yra 20, tai reiškia, kad jis turi 20 elektronų. Norėdami nustatyti jo elektronų konfigūraciją, turime paskirstyti elektronus pagal Aufbau principą, kuris užpildo orbitales nuo žemiausio iki aukščiausio energijos lygmens.
1. 1s^2 (2 elektronai)
2. 2s^2 (2 elektronai)
3. 2p^6 (6 elektronai)
4. 3s^2 (2 elektronai)
5. 3p^6 (6 elektronai)
6. 4s^2 (2 elektronai)
Taigi, kalcio (Ca) elektronų konfigūracija yra 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2.
2 pavyzdžio klausimas: Kvantiniai skaičiai
Klausimas: Nustatykite paskutinio elektrono kvantinio skaičiaus reikšmę deguonies atome (O), kurio atominis skaičius yra 8.
Diskusija:
Deguonies atominis skaičius yra 8, todėl jo elektronų konfigūracija yra tokia:
1s^2 2s^2 2p^4
Paskutinis deguonies elektronas yra 2p orbitoje. Turime nustatyti šio elektrono kvantinį skaičių:
– Pagrindinis kvantinis skaičius (n): 2 (nes jis yra antrame sluoksnyje)
– Azimutinis kvantinis skaičius (l): 1 (dėl p orbitalės)
– Magnetinis kvantinis skaičius (m_l): -1, 0, +1 (p orbita gali turėti tris orientacijas)
– Sukininio kvantinio skaičiaus (m_s): +1/2 arba -1/2 (elektronai gali turėti dvi sukinio orientacijas)
Paskutinio elektrono 2p^4 sluoksnyje užpildymas vyksta pagal Hundo taisyklę, todėl jie užims vieną iš m_l orientacijų. Pavyzdžiui, kai m_l = 0 orientacija, kvantiniai skaičiai yra:
– n = 2
– l = 1
– ml = 0
– m_s = +1/2 arba -1/2 (priklausomai nuo elektrono sukinio)
Periodinė nepermatoma sistema
3 pavyzdžio klausimas: Periodinės elementų savybės
Klausimas: Palyginkite natrio (Na) atomų dydį su chloro (Cl) atomų dydžiu ir pateikite dydžio skirtumo priežastį.
Diskusija:
Natris ir chloras yra tame pačiame laikotarpyje (3 laikotarpis), bet skirtingose grupėse:
– Na priklauso 1 grupei
– Cl priklauso 17 grupei
Atomo dydis (atomo spindulys) periodo metu mažėja iš kairės į dešinę, nes padidėjęs branduolio krūvis (daugiau protonų) sukelia stipresnę elektronų trauką tame pačiame sluoksnyje. Dėl to elektronų sluoksniai traukiami arčiau branduolio.
Taigi, natrio (Na) atomo dydis yra didesnis nei chloro (Cl), nes Na yra anksčiau periode. Kitaip tariant, Na valentiniai elektronai yra labiau išsidėstę nei Cl, todėl Na turi didesnį atomo spindulį.
4 pavyzdžio klausimas: Oksidacijos skaičius
Klausimas: Nustatykite sieros oksidacijos laipsnį H₂SO₄ junginyje.
Diskusija:
Norėdami nustatyti sieros oksidacijos laipsnį sieros rūgštyje (H₂SO₄), vadovaujamės oksidacijos laipsnių nustatymo taisyklėmis:
– Vandenilio (H) oksidacijos laipsnis paprastai yra +1.
– Deguonies (O) oksidacijos laipsnis paprastai yra -2.
Tarkime, kad sieros oksidacijos laipsnis H₂SO₄ yra x. Tada pagal taisyklę bendras oksidacijos laipsnių skaičius vienoje molekulėje turi būti lygus bendram molekulės krūviui (kuris neutralioje būsenoje yra 0):
Jumlah:
2(H) + 1(S) + 4(O) = 2(+1) + x + 4(-2) = 2 + x – 8 = 0
Skaičiuojant x:
2 + x – 8 = 0
x - 6 = 0
x = +6
Taigi, sieros (S) oksidacijos laipsnis H₂SO₄ yra +6.
Cheminis reaktyvumas
5 klausimo pavyzdys: Reaktyvumas
Klausimas: Kodėl fluoras (F) yra reaktyvesnis nei chloras (Cl)?
Diskusija:
Halogenų (17 grupė) reaktyvumas linkęs mažėti didėjant atominiam skaičiui. Fluoras yra reaktyvesnis už chlorą dėl kelių priežasčių, susijusių su atomine struktūra:
1. Jonizacijos energija:
Fluoras turi didesnę jonizacijos energiją nei chloras, todėl fluoro atomai lengviau pritraukia elektronus iš kitų atomų.
2. Elektronų afinitetas:
Fluoras turi labai didelį elektronų afinitetą, o tai reiškia, kad jis linkęs lengviau įgyti elektronus nei chloras.
3. Atominis dydis:
Fluoro atominis dydis yra mažesnis nei chloro. Fluoro valentingumo elektronai yra arčiau branduolio, todėl elektrostatinė trauka naujiems elektronams yra didesnė.
Taigi, šie trys veiksniai kartu padidina fluoro gebėjimą sąveikauti su kitomis medžiagomis, todėl jis tampa reaktyvesnis nei chloras.
Išvada
Atomo struktūros ir periodinės elementų lentelės supratimas yra labai svarbus chemijoje. Šiame straipsnyje aptarėme įvairias pavyzdines problemas su išsamiais paaiškinimais. Tai apima elektronų konfigūracijas, kvantinius skaičius, periodines elementų savybes, oksidacijos skaičius ir cheminį reaktyvumą. Gerai supratę šias sąvokas, galime geriau suprasti įvairių elementų savybes ir elgseną visatoje.
