Атомын бүтцийн талаархи жишээ асуултууд: Химийн үндсийг нээн илрүүлэх
Атомын бүтэц нь химийн шинжлэх ухааны ойлгоход чухал ач холбогдолтой үндсэн ойлголт юм. Атом бол тухайн элементийн шинж чанарыг хадгалсаар байгаа химийн элементийн хамгийн жижиг нэгж юм. Атомын бүтцийг ойлгох нь бидэнд бодисын физик болон химийн шинж чанарыг ойлгоход тусалдаг. Энэ нийтлэлд бид атомын бүтцийн талаарх ойлголтоо гүнзгийрүүлэхийн тулд хэд хэдэн жишээ асуудал болон тэдгээрийн шийдлүүдийг авч үзэх болно.
Атомын бүтцийн танилцуулга
Атомын бүтцийн талаарх мэдлэг нь Далтоны атомын загвараас эхэлсэн бөгөөд уг загварт атомууд нь цаашид хуваагдах боломжгүй хамгийн жижиг хэсгүүд гэж заасан байдаг. Гэсэн хэдий ч шинжлэх ухаан хөгжихийн хэрээр энэхүү ойлголт нь Ж.Ж. Томсоны үзэмний пудингийн загвар, Резерфордын атомын загвар, эцэст нь Шредингер, Гейзенбергийн санал болгосон квант механикийн загвар зэрэг онолуудтай хамт хөгжсөн.
Атомын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Жишээ бодлогуудыг авч үзэхээсээ өмнө атомын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ойлгох нь чухал юм.
1. Протон: Атомын цөмд байрлах эерэг цэнэгтэй бөөмс.
2. Нейтрон: Протонтой хамт атомын цөмд байдаг төвийг сахисан бөөмс.
3. Электронууд: Тодорхой тойрог замаар цөмийг тойрон хөдөлдөг сөрөг цэнэгтэй бөөмс.
Жишээ асуултууд болон хэлэлцүүлэг
Асуулт 1: Протон, нейтрон ба электроны тоог тодорхойлох
Асуулт:
Нүүрстөрөгчийн атом нь атомын дугаар 6, массын дугаар 12-той. Атом дахь протон, нейтрон болон электроны тоог тодорхойл.
Хэлэлцүүлэг:
Атомын тоо нь атом дахь протоны тоог заана. Тиймээс нүүрстөрөгчийн хувьд:
– Протоны тоо = 6
Атом нь төвийг сахисан тул электронуудын тоо протонуудын тоотой тэнцүү байх ёстой:
– Электронуудын тоо = 6
Массын тоо нь протон ба нейтроны нийлбэр юм. Тиймээс,
– Нейтроны тоо = Массын тоо – Протоны тоо = 12 – 6 = 6
Тиймээс нүүрстөрөгчийн атом нь 6 протон, 6 нейтрон, 6 электронтой.
Асуулт 2: Электрон тохиргоо
Асуулт:
Атомын дугаар 8-тай хүчилтөрөгчийн атомын электрон тохиргоог бичнэ үү.
Хэлэлцүүлэг:
Электроны тохиргоог Ауфбаугийн зарчимд үндэслэн тодорхойлдог бөгөөд энэ зарчимд электронууд эхлээд хамгийн бага энергийн түвшингээрээ орбиталуудыг дүүргэдэг гэж заасан байдаг. Орбиталуудыг дүүргэх дараалал дараах байдалтай байна.
1с, 2с, 2п, 3с, 3п, 4с, 3д, 4п, 5с, 4д, 5п, 6с, 4ф, 5д, 6п
Атомын дугаар 8-ын хувьд:
– Эхний 2 электрон нь 1s -> 1s² орбиталуудыг дүүргэдэг
– Дараах 2 электрон нь 2s тойрог замыг дүүргэнэ -> 2s²
– Сүүлийн 4 электрон нь 2p тойрог замыг дүүргэдэг -> 2p⁴
Тиймээс электроны тохиргоо нь 1s² 2s² 2p⁴ байна.
Асуулт 3: Изотоп ба харьцангуй атомын масс
Асуулт:
Хлор нь хоёр үндсэн изотоптой: Cl-35 ба Cl-37. Хэрэв Cl-35 изотопын элбэгшил 75.77%, Cl-37 нь 24.23% бол хлорын харьцангуй атомын массыг тооцоолно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Хлорын харьцангуй атомын массыг (Ar) изотоп бүрийн дундаж элбэгшлийг ашиглан тооцоолж болно:
\[ Ar = (\text{Изотопын элбэгшил 1} \times \text{Изотопын масс 1}) + (\text{Изотопын элбэгшил 2} \times \text{Изотопын масс 2}) \]
Элбэгшлийг аравтын бутархай хэлбэрээр орлуулна уу:
\[ Ar = (0.7577 \үргэлжлэл 35) + (0.2423 \үргэлжлэл 37) \]
\[ Ar = 26.5195 + 8.9651 \]
\[ Ar = 35.4846 \]
Тиймээс хлорын харьцангуй атомын масс нь ойролцоогоор 35.48 байна.
Асуулт 4: Ионууд дахь электроны тохиргоо
Асуулт:
Атомын дугаар нь 13 болох хөнгөн цагаан ионы (Al³⁺) электрон тохиргоог бичнэ үү.
Хэлэлцүүлэг:
13 дугаартай хөнгөн цагааны атомын (Al) электрон тохиргоо:
1с² 2с² 2п⁶ 3с² 3п¹
Al³⁺ ионд хамгийн гаднах тойрог замаас 3 электрон алдагддаг:
– 3p дахь электронууд, 3s-ээс 2.
Тиймээс Al³⁺-ийн электрон тохиргоо нь:
1с² 2с² 2п⁶
Асуулт 5: Валентийн электронууд
Асуулт:
Атомын дугаар 15-тай фосфор (P) атомд хэдэн валентын электрон байдаг вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Фосфорын (P) электрон тохиргоо:
1с² 2с² 2п⁶ 3с² 3п³
Валентийн электронууд нь хамгийн гаднах давхаргад байрлах электронууд юм:
– Энэ тохиолдолд 3s² 3p³ дээр.
Валентын электронуудын нийт тоо:
2 (3-ын) + 3 (3p-ын) = 5
Тиймээс фосфор нь 5 валентын электронтой.
Дүгнэлт
Атомын бүтцийг ойлгох нь протон, нейтрон, электрон зэрэг янз бүрийн төрлийн субатомын бөөмс болон тэдгээрийн атом дотор хэрхэн байрлаж байгааг мэдэхийг шаарддаг. Хэлэлцсэн асуултуудыг дадлагажуулснаар бид эдгээр үндсэн ойлголтуудын талаарх ойлголтоо гүнзгийрүүлж чадна. Атомын бүтэц нь зөвхөн химийн үндсэн ойлголт төдийгүй шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн илүү нарийн төвөгтэй үзэгдлийг ойлгох түлхүүр юм.
