Атомын бүтэц ба элементүүдийн үелэх хүснэгтийн талаарх жишээ асуултууд
Пендахулуан
Атомын бүтэц ба элементүүдийн үелэх хүснэгт нь химийн үндсэн ойлголтууд бөгөөд янз бүрийн элементүүдийн шинж чанар, зан төлөвийг ойлгох үндэс суурь болдог. Энэ нийтлэлд бид атомын бүтэц ба элементүүдийн үелэх хүснэгттэй холбоотой асуудлуудын жишээг авч үзэхээс гадна тэдгээрийг дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.
Атомын бүтэц
Жишээ асуулт 1: Электрон тохиргоо
Асуулт: Атомын дугаар 20 бүхий кальцийн (Ca) атомын электрон тохиргоог тодорхойлно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Кальцийн атомын дугаар нь 20 бөгөөд энэ нь 20 электронтой гэсэн үг юм. Түүний электрон тохиргоог тодорхойлохын тулд бид электронуудыг хамгийн бага энергийн түвшингээс хамгийн өндөр энергийн түвшин хүртэл тойрог замыг дүүргэдэг Ауфбаугийн зарчмын дагуу тараах хэрэгтэй.
1. 1s^2 (2 электрон)
2. 2s^2 (2 электрон)
3. 2p^6 (6 электрон)
4. 3s^2 (2 электрон)
5. 3p^6 (6 электрон)
6. 4s^2 (2 электрон)
Тэгэхээр, кальцийн (Ca) электрон тохиргоо нь 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 байна.
Жишээ асуулт 2: Квант тоонууд
Асуулт: Хүчилтөрөгчийн атомын (O) 8 дугаартай сүүлийн электроны квант тооны утгыг тодорхойлно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Хүчилтөрөгч нь атомын дугаар 8 тул түүний электрон тохиргоо нь:
1s^2 2s^2 2p^4
Хүчилтөрөгчийн сүүлийн электрон нь 2p тойрог замд байдаг. Бид энэ электроны квант тоог тодорхойлох хэрэгтэй:
– Үндсэн квант тоо (n): 2 (учир нь энэ нь хоёр дахь давхаргад байдаг)
– Азимутал квант тоо (l): 1 (p орбиталтай холбоотой)
– Соронзон квант тоо (m_l): -1, 0, +1 (p тойрог зам нь гурван чиглэлтэй байж болно)
– Спин квант тоо (m_s): +1/2 эсвэл -1/2 (электронууд хоёр спин чиглэлтэй байж болно)
2p^4 дэх сүүлийн электроны хувьд электронууд Хундын дүрмийн дагуу дүүрсэн тул m_l чиглэлийн аль нэгийг эзэлнэ. Жишээлбэл, m_l = 0 чиглэлийн хувьд квант тоонууд нь:
– n = 2
– l = 1
– m_l = 0
– m_s = +1/2 эсвэл -1/2 (электроны спинээс хамаарна)
Элементүүдийн үелэх хүснэгт
Жишээ асуулт 3: Элементүүдийн үелэх шинж чанарууд
Асуулт: Натрийн (Na) атомын хэмжээг хлор (Cl)-тай харьцуулж, хэмжээний зөрүүний шалтгааныг тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
Натри ба хлор нь ижил үед (3-р үе) боловч өөр өөр бүлэгт байдаг:
– На 1-р бүлэгт багтдаг
– Cl нь 17-р бүлэгт багтдаг
Атомын хэмжээ (атомын радиус) нь үе дамжин зүүнээс баруун тийш буурдаг, учир нь цөмийн цэнэг нэмэгдэх (илүү олон протон) нь ижил бүрхүүл дэх электронуудыг илүү хүчтэй татахад хүргэдэг. Энэ нь электрон бүрхүүлүүдийг цөмд ойртуулахад хүргэдэг.
Тиймээс натрийн (Na) атомын хэмжээ нь хлорын (Cl) атомынхаас том байдаг, учир нь Na нь тухайн үеийн эхэнд байрладаг. Өөрөөр хэлбэл, Na-ийн валентийн электронууд нь Cl-ийнхээс илүү зайтай байдаг тул Na нь атомын радиус нь том байдаг.
Жишээ асуулт 4: Исэлдэлтийн тоо
Асуулт: H2SO4 дахь хүхрийн элементийн исэлдэлтийн зэргийг тодорхойлно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Хүхрийн хүчил (H₂SO₄) дахь хүхрийн исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлохын тулд бид исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлох дүрмийг баримтална.
– Устөрөгч (H) нь ерөнхийдөө +1 исэлдэлтийн зэрэгтэй байдаг.
– Хүчилтөрөгч (O) нь ерөнхийдөө -2 исэлдэлтийн зэрэгтэй байдаг.
H₂SO₄ дахь хүхрийн исэлдэлтийн тоог x гэж үзье. Тэгвэл дүрмийн дагуу нэг молекул дахь исэлдэлтийн тооны нийт тоо нь молекулын нийт цэнэгтэй тэнцүү байх ёстой (төвийг сахисан утга нь 0):
Дүн:
2(H) + 1(S) + 4(O) = 2(+1) + x + 4(-2) = 2 + x – 8 = 0
x-ийг тооцоолж байна:
2 + x – 8 = 0
x – 6 = 0
x = +6
Тиймээс H₂SO₄ дахь хүхрийн (S) исэлдэлтийн зэрэг нь +6 байна.
Химийн урвалд орох чадвар
Жишээ асуулт 5: Урвалд орох чадвар
Асуулт: Фтор (F) яагаад хлор (Cl)-ээс илүү идэвхтэй байдаг вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Галогенуудын (17-р бүлэг) урвалд орох чадвар нь атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр буурах хандлагатай байдаг. Атомын бүтэцтэй холбоотой хэд хэдэн шалтгааны улмаас фтор нь хлороос илүү урвалд ордог.
1. Ионжуулалтын энерги:
Фтор нь хлороос илүү өндөр ионжуулалтын энергитэй байдаг тул фторын атомууд бусад атомуудаас электрон татахад илүү хялбар байдаг.
2. Электронтой холбоотой байдал:
Фтор нь маш өндөр электрон хамааралтай байдаг тул хлороос илүү амархан электрон авах хандлагатай байдаг.
3. Атомын хэмжээ:
Фтор нь хлороос бага атомын хэмжээтэй. Фторын валентийн электронууд цөмд ойрхон байрладаг тул шинэ электронуудад электростатик таталцал илүү их байдаг.
Тиймээс эдгээр гурван хүчин зүйл нь фторыг бусад бодисуудтай харилцан үйлчлэх чадварыг нэмэгдүүлж, хлороос илүү идэвхтэй болгодог.
Дүгнэлт
Атомын бүтэц болон элементүүдийн үелэх хүснэгтийг ойлгох нь химийн хичээлд маш чухал юм. Энэ нийтлэлд бид янз бүрийн жишээ бодлогуудыг дэлгэрэнгүй тайлбартай хамт авч үзсэн. Үүнд электрон тохиргоо, квант тоо, элементүүдийн үелэх шинж чанар, исэлдэлтийн тоо, химийн урвалд орох чадвар орно. Эдгээр ойлголтуудыг сайн ойлгосноор бид орчлон ертөнц дэх янз бүрийн элементүүдийн шинж чанар, зан төлөвийг илүү сайн ойлгож чадна.
