1. Naturalny magnez składa się z izotopów 24Mg, 25Mg i 26Mg. Oblicz średnią masę atomową naturalnego magnezu, jeśli zawartość poszczególnych izotopów w procentach masowych wynosi odpowiednio 78,6; 10.1 i 11.3.
2. Naturalny gal składa się z izotopów 71Ga i 69Ga. Jaki jest ilościowy związek między liczbą atomów tych izotopów, jeśli średnia masa atomowa galu wynosi 69,72?
3. Określ względną masę atomową boru, jeśli wiadomo, że ułamek molowy izotopu 10B wynosi 19,6%, a izotopu 11B 80,4%.
4. Miedź ma dwa izotopy: 63Cu i 65Cu. Ich udziały molowe w naturalnej miedzi wynoszą odpowiednio 73 i 27%. Określ średnią względną masę atomową miedzi.
5. Wyznacz względną masę atomową pierwiastka krzemu, jeśli składa się on z trzech izotopów: 28Si (ułamek molowy 92,3%), 29Si (4,7%) i 30Si (3,0%).
6. Naturalny chlor zawiera dwa izotopy 35Cl i 37Cl. Względna masa atomowa chloru wynosi 35,45. Określ ułamek molowy każdego izotopu chloru.
7. Względna masa atomowa neonu wynosi 20,2. Neon składa się z dwóch izotopów: 20Ne i 22Ne. Oblicz ułamek molowy każdego izotopu w naturalnym neonze.
8. Naturalny brom zawiera dwa izotopy. Udział molowy izotopu 79Br wynosi 55%. Jaki inny izotop wchodzi w skład pierwiastka brom, jeśli jego względna masa atomowa wynosi 79,9.
9. Tal naturalny jest mieszaniną izotopów 203Tl i 205Tl. Na podstawie względnej masy atomowej naturalnego talu Ar(Tl) = 204,38 określić skład izotopowy talu w % masowych.
10. Naturalny iryd jest mieszaniną izotopów 191Ir i 193Ir. Na podstawie względnej masy atomowej naturalnego irydu Ar(Ir) = 192,22 określić skład izotopowy irydu w % masowych.
11. Ren naturalny jest mieszaniną izotopów 185Re i 187Re. Na podstawie względnej masy atomowej naturalnego renu Ar(Re) = 186,21 określić skład izotopowy renu w % masowych.
12. Gal naturalny jest mieszaniną izotopów 69Ga i 71Ga. Na podstawie względnej masy atomowej naturalnego galu Ar(Ga) = 69,72 określić skład izotopowy galu w % masowych.
13. Naturalny chlor składa się z dwóch stabilnych izotopów 35Cl i 37Cl. Na podstawie średniej względnej masy atomowej chloru wynoszącej 35,45 oblicz skład izotopowy chloru jako procent masowy.
14. Srebro naturalne składa się z dwóch stabilnych izotopów 107Ag i 109Ag. Na podstawie średniej względnej masy atomowej srebra wynoszącej 107,87 oblicz skład izotopowy srebra jako procent masowy.
15. Miedź naturalna składa się z dwóch stabilnych izotopów 63Cu i 65Cu. Na podstawie średniej względnej masy atomowej miedzi wynoszącej 63,55 oblicz skład izotopowy miedzi jako procent masowy.
16. Naturalny brom składa się z dwóch stabilnych izotopów 79Br i 81Br. Na podstawie średniej względnej masy atomowej bromu wynoszącej 79,90 oblicz skład izotopowy bromu jako procent masowy.
17. Naturalny krzem składa się z 3,1% (w molach) izotopu 30Si (o masie atomowej 29,9738), a także izotopów 29Si (o masie atomowej 28,9765) i 28Si (o masie atomowej 27,9770). Oblicz zawartość w % (w molach) 29Si i 28Si.
Zagadnienia dotyczące izotopów
Poziom A
1. Oblicz skład izotopowy (w%) wodoru (średnia względna masa atomowaA R = 1,008) i lit (A R = 6,9), zakładając, że każdy pierwiastek składa się tylko z dwóch izotopów, których względne masy atomowe różnią się o jeden.
Odpowiedź. Wodór: 1H – 99,2% i 2H – 0,8%; lit: 6 Li – 10% i 7 Li – 90%.
2. Względna masa atomowa naturalnego wodoru wynosi 1,00797. Wodór ten jest mieszaniną izotopów protu ( A R = 1,00782) i deuter (A R = 2,0141). Jaka jest zawartość procentowa deuteru w naturalnym wodorze?
Odpowiedź. 0,015%.
3. Wśród podanych symboli pierwiastków wskaż izotopy i izobary:
Odpowiedź. Izotopy mają te same symbole chemiczne, a izobary mają te same masy atomowe.
4. Naturalny lit (A R = 6,9) składa się z izotopów o liczbach masowych 6 i 7. Jaki procent pierwszego izotopuon zawiera?
Odpowiedź. 10%.
5. Masa atomu izotopu magnezu wynosi 4,15 · 10 –23 d. Określ liczbę neutronów znajdujących się w jądrze tego atomu.
Odpowiedź. 13.
6. Miedź ma dwa izotopy o liczbach masowych 63 i 65. Ułamek masowy ich zawartość w naturalnej miedzi wynosi odpowiednio 73% i 27%. Na podstawie tych danych oblicz średnią względną masę atomową naturalnej miedzi.
Odpowiedź. 63,54.
7. Średnia względna masa atomowa naturalnego chloru wynosi 35,45. Oblicz ułamki masowe dwóch jego izotopów o liczbach masowych 35 i 37.
Odpowiedź. 77,5% i 22,5%.
8. Określ względną masę atomową boru, jeśli znane są ułamki masowe jego izotopów ( 10 B) = 19,6% i( 11 B) = 80,4%.
Odpowiedź. 10,804.
9. Lit składa się z dwóch naturalnych izotopów o liczbach masowych 6 ( 1 = 7,52%) i 7 ( 2 = 92,48%). Oblicz względną masę atomową litu.
Odpowiedź. 6,9248.
10. Oblicz względną masę atomową kobaltu, jeśli wiadomo, że w przyrodzie występują dwa jego izotopy: o liczbach masowych 57 ( 1 = 0,17%) i 59 ( 2 = 99,83%).
Odpowiedź. 58,9966.
11. Względna masa atomowa boru wynosi 10,811. Określ procent izotopów o liczbach masowych 10 i 11 w borze naturalnym.
Odpowiedź. 18,9% i 81,1%.
12. Gal ma dwa naturalne izotopy o liczbach masowych 69 i 71. Jaka jest ilościowa zależność pomiędzy liczbą atomów tych izotopów, jeśli względna masa atomowa pierwiastka wynosi 69,72?
Odpowiedź. 1,78:1.
13. Naturalny brom ma dwa izotopy o liczbach masowych 79 i 81. Względna masa atomowa bromu wynosi 79,904. Określ udział masowy każdego izotopu w naturalnym bromie.
Odpowiedź. 54,8% i 45,2%.
Poziom B
1. Krzem ma trzy stabilne izotopy – 30 Si (3,05% (mol.)), 29 Si i 28 Si. Oblicz zawartość (w% (mol)) najpowszechniejszego izotopu krzemu. Jak będą się różnić masy molowe dwutlenku krzemu o różnym składzie izotopowym, biorąc pod uwagę, że tlen ma trzy stabilne izotopy o liczbach masowych 16, 17 i 18?
Odpowiedź. 94,55%; 18 rodzajów cząsteczek dwutlenku krzemu.
2. Próbka składa się z mieszaniny dwóch izotopów jednego pierwiastka; 30% to izotop, którego jądro ma 18 neutronów; 70% to izotop, którego jądro atomowe zawiera 20 neutronów. Określ liczbę atomową pierwiastka, jeśli średnia względna masa atomowa pierwiastka w mieszaninie izotopów wynosi 36,4.
Odpowiedź. 17.
3. Pierwiastek chemiczny składa się z dwóch izotopów. Jądro atomu pierwszego izotopu zawiera 10 protonów i 10 neutronów. W jądrze atomu drugiego izotopu znajdują się jeszcze 2 neutrony. Na każde 9 atomów lżejszego izotopu przypada jeden atom cięższego izotopu. Oblicz średnią względną masę atomową pierwiastka.
Odpowiedź. 20,2.
4. Izotop 137 Okres półtrwania Cs wynosi 29,7 lat. 1 g tego izotopu zareagował wybuchowo z nadmiarem wody. Jaki jest okres półtrwania cezu w powstałym związku? Uzasadnij swoją odpowiedź.
Odpowiedź. T 1/2 = 29,7 lat.
5. Ile lat upłynie, zanim ilość radioaktywnego strontu-90 (okres półtrwania 27 lat), który wypadł w wyniku wybuchu jądrowego, będzie mniejsza niż 1,5% ilości wykrytej bezpośrednio po wybuchu jądrowym?
Odpowiedź. 163,35 lat.
6. W metodzie znakowanego atomu izotopy radioaktywne służą do „prześledzenia trasy” pierwiastka w organizmie. W ten sposób pacjentowi z chorą trzustką wstrzykuje się preparat radioaktywnego izotopu jodu-131 (poddaje się – -rozpad), co pozwala lekarzowi monitorować przepływ jodu przez organizm pacjenta. Napisz równanie rozpadu promieniotwórczego i oblicz, po jakim czasie ilość radioaktywnego jodu wprowadzonego do organizmu zmniejszy się 10-krotnie (okres półtrwania 8 dni).
Odpowiedź.
7. Po jakim czasie trzy czwarte niklu zamieni się w miedź? – -rozpad, jeśli okres półtrwania izotopu 63 28 Ni ma 120 lat?
Odpowiedź. 240 lat.
8. Znajdź masę izotopu 81 Sr (okres półtrwania 8,5 godziny) pozostały po 25,5 godzinach przechowywania, jeśli pierwotna masa wynosiła 200 mg.
Odpowiedź. 25 mg.
9. Oblicz procentową zawartość atomów izotopów 128 I (okres półtrwania 25 minut), pozostając w stanie nierozdrobnionym po przechowywaniu przez 2,5 godziny.
Odpowiedź. 1,5625%.
10. Pół życia – -izotop promieniotwórczy 24 Na wynosi 14,8 godziny. Zapisz równanie reakcji rozpadu i oblicz, ile gramów produktu pochodnego powstaje z 24 g tego izotopu w ciągu 29,6 godziny.
Odpowiedź.
11. Izotop 210 Ro, promieniujący-cząstki stosowane w mieszaninie z berylem w źródłach neutronów. Po jakim czasie natężenie takich źródeł zmniejszy się 32 razy? Okres półtrwania izotopu wynosi 138 dni.
Odpowiedź. 690 dni
Ćwiczenia dotyczące reakcji jądrowych
1. Ile- I – -cząstki musiały stracić jądro 226 Ra otrzymać pierwiastek potomny o liczbie masowej 206, należący do IV grupy układu okresowego pierwiastków? Nazwij ten element.
Odpowiedź. 5, 4 – , 206 82 Pb.
2. Jądro atomu izotopowego 238 92 U zamieniło się w jądro w wyniku rozpadu radioaktywnego 226 88 Ra. Ile- I – -cząstki zostały wyemitowane przez pierwotne jądro?
Wyznaczanie liczby cząstek elementarnych w atomach izotopów i izobarów
Przykład 1. Wyznacz liczbę protonów, neutronów i elektronów dla izotopów 82 207 X i 82 212 X; izobary mają 81 210 Y i 84 210 Z. Nazwij te elementy.
Rozwiązanie. 82. pierwiastkiem układu okresowego jest ołów (X = Pb), 81. pierwiastkiem jest tal (Y = Tl), 84. pierwiastkiem jest polon (Z = Po). liczba elektronów i protonów odpowiada liczbie atomowej pierwiastka. Liczbę neutronów w jądrze oblicza się odejmując liczbę protonów w jądrze (liczbę pierwiastków) od masowej liczby pierwiastków. W rezultacie otrzymujemy:
Symbol elementu |
Liczba elektronów |
Liczba protonów w jądrze |
Liczba neutronów w jądrze |
Obliczanie względnej masy atomowej pierwiastków na podstawie ich naturalnego składu izotopowego
Przykład 2. Ułamki molowe izotopów 24 Mg, 25 Mg i 26 Mg wynoszą odpowiednio 79,7; 9,8 i 10,5%. Oblicz średnią względną masę atomową magnezu.
Rozwiązanie.Średnią względną masę atomową magnezu oblicza się, sumując iloczyny ułamków masowych każdego izotopu przez jego liczbę masową:
M = 0,797 · 24 + 0,098· 25 + 0,105· 26 = 19,128 + 2,450 + 2,730 = 24,308.
Otrzymana wartość jest zbliżona do wartości masy atomowej magnezu podanej w układzie okresowym pierwiastków (24,305).
Tworzenie równań reakcji jądrowych
Przykład 3. Zidentyfikuj produkty rozpadu promieniotwórczego X, Y i Z:
88 226 Ra -(rozpad α) X -(rozpad α) Y -(rozpad β) Z.
Rozwiązanie. Podczas rozpadu α 88 226 Ra jego liczba masowa A zmniejsza się o cztery jednostki i staje się równa A X = 226-4 = 222. W tym przypadku ładunek jądra zmniejsza się o dwie jednostki i okazuje się równy Z X = 88-2 = 86. Zatem pierwszy rozpad prowadzi do powstania izotopu radonu 86 222 Rn. W podobny sposób wyznacza się produkt rozpadu α radonu: A Y = 222-4 = 218, Z Y = 86-2 = 84. W wyniku drugiego rozpadu otrzymujemy izotop polonu 84 218 Po; Rozpad β polonu nie powoduje zmiany liczby masowej pierwiastka, lecz zwiększa ładunek jego jądra o jeden: Z Z = 84+1 = 85. Końcowym produktem tego łańcucha rozpadów będzie pierwiastek o numerze 85, tj. astat (85 218 At). Ostateczny schemat przemian jądrowych będzie wyglądał następująco:
88 226 Ra -(rozpad α) 86 222 Rn -(rozpad α) 84 218 Po -(rozpad β) 85 218 At.
Wyznaczanie maksymalnej liczby elektronów na warstwach elektronowych i powłokach elektronowych
Przykład 4. Oblicz maksymalną liczbę elektronów w piątej warstwie elektronowej i powłoce f.
Rozwiązanie. Maksymalna możliwa liczba elektronów w warstwie elektronowej o liczbie n wynosi N n = 2n 2 . Dla piątej warstwy elektronowej otrzymujemy:
Nn=5=2 · 5 2 = 50.
Maksymalna możliwa liczba elektronów w powłoce elektronowej o danej wartości l równa się N l = 2(2l+ 1). Dla powłoki F l= 3. W rezultacie otrzymujemy:
N l=3 = 2(2· 3 + 1) = 14.
Wyznaczanie wartości liczb kwantowych dla elektronów w różnych stanach
Przykład 5. Określ wartości głównych i wtórnych liczb kwantowych dla następujących stanów elektronów: 3d, 4s i 5p.
Rozwiązanie. Wartość głównej liczby kwantowej dla różnych stanów elektronów w atomach jest oznaczona cyfrą arabską, a wartość wtórnej liczby kwantowej jest oznaczona odpowiednią małą literą łacińską. W rezultacie otrzymujemy dla rozważanych stanów elektronowych.
1. Który pierwiastek ma bardziej wyraźne właściwości niemetaliczne: a) tlen czy węgiel; b) fosfor czy arsen? Podaj uzasadnioną odpowiedź na podstawie położenia pierwiastków w układzie okresowym.
2. Podaj opis elementu nr 11 zgodnie z planem:
Pozycja w układzie okresowym
Metalowe lub niemetalowe
Struktura atomowa
Formuła elektroniczna
Czy liczba elektronów na zewnętrznym poziomie energii jest kompletna?
Doskonała formuła tlenkowa
Czy pierwiastek tworzy z wodorem lotny związek, jeśli tak, to jaki jest jego wzór chemiczny
3. Jak i dlaczego właściwości pierwiastków chemicznych zmieniają się w czasie? Pokaż to na przykładzie elementów trzeciego okresu.
4. Oblicz względną masę atomową boru, jeśli wiadomo, że udział izotopu 10 B wynosi 19,6%, a izotopu 11 B 80,4%. (Odpowiedź: 10.8.)
Rozwiązania i odpowiedzi:
1. Właściwości niemetaliczne są bardziej wyraźne w a) tlenie (ponieważ od lewej do prawej w okresach zwiększają się właściwości niemetaliczne),
b) fosfor (ponieważ w grupach od dołu do góry właściwości niemetaliczne poprawiają się ze względu na zmniejszenie promienia atomu).
3. W okresach od lewej do prawej właściwości niemetaliczne rosną, a właściwości metaliczne słabną, ponieważ Ze względu na wzrost liczby elektronów w powłoce walencyjnej elektrony zaczynają być silniej przyciągane do jądra, a promień atomu maleje.
Z materiałów lekcyjnych dowiesz się, że atomy niektórych pierwiastków chemicznych różnią się masą od atomów innych pierwiastków chemicznych. Nauczyciel opowie Ci, jak chemicy zmierzyli masę atomów, które są tak małe, że nie widać ich nawet pod mikroskopem elektronowym.
Temat: Wstępne pomysły chemiczne
Lekcja: Względna masa atomowa pierwiastków chemicznych
Na początku XIX wieku. (150 lat po pracy Roberta Boyle'a) angielski naukowiec John Dalton zaproponował metodę określania masy atomów pierwiastków chemicznych. Rozważmy istotę tej metody.
Dalton zaproponował model, według którego cząsteczka substancji złożonej zawiera tylko jeden atom różnych pierwiastków chemicznych. Uważał na przykład, że cząsteczka wody składa się z 1 atomu wodoru i 1 atomu tlenu. Według Daltona proste substancje również zawierają tylko jeden atom pierwiastka chemicznego. Te. cząsteczka tlenu musi składać się z jednego atomu tlenu.
A następnie, znając ułamki masowe pierwiastków w substancji, łatwo jest określić, ile razy masa atomu jednego pierwiastka różni się od masy atomu innego pierwiastka. Zatem Dalton uważał, że ułamek masowy pierwiastka w substancji zależy od masy jego atomu.
Wiadomo, że udział masowy magnezu w tlenku magnezu wynosi 60%, a udział masowy tlenu wynosi 40%. Idąc drogą rozumowania Daltona, możemy powiedzieć, że masa atomu magnezu jest 1,5 razy większa od masy atomu tlenu (60/40 = 1,5):
Naukowiec zauważył, że masa atomu wodoru jest najmniejsza, ponieważ Nie ma substancji złożonej, w której udział masowy wodoru byłby większy niż udział masowy innego pierwiastka. Dlatego zaproponował porównanie mas atomów pierwiastków z masą atomu wodoru. I w ten sposób obliczył pierwsze wartości względnych (w stosunku do atomu wodoru) mas atomowych pierwiastków chemicznych.
Masę atomową wodoru przyjęto jako jedność. A wartość względnej masy siarki okazała się 17. Ale wszystkie uzyskane wartości były albo przybliżone, albo nieprawidłowe, ponieważ ówczesna technika eksperymentalna była daleka od doskonałości, a założenia Daltona dotyczące składu substancji były błędne.
W latach 1807-1817 Szwedzki chemik Jons Jakob Berzelius przeprowadził szeroko zakrojone badania w celu wyjaśnienia względnych mas atomowych pierwiastków. Udało mu się uzyskać wyniki zbliżone do współczesnych.
Znacznie później niż prace Berzeliusa zaczęto porównywać masy atomów pierwiastków chemicznych z 1/12 masy atomu węgla (ryc. 2).
Ryż. 1. Model obliczania względnej masy atomowej pierwiastka chemicznego
Względna masa atomowa pierwiastka chemicznego pokazuje, ile razy masa atomu pierwiastka chemicznego jest większa niż 1/12 masy atomu węgla.
Względna masa atomowa jest oznaczona przez Ar; nie ma ona jednostek miary, ponieważ pokazuje stosunek mas atomów.
Na przykład: A r (S) = 32, tj. atom siarki jest 32 razy cięższy niż 1/12 masy atomu węgla.
Bezwzględna masa 1/12 atomu węgla jest jednostką odniesienia, której wartość jest obliczana z dużą dokładnością i wynosi 1,66 * 10 -24 g lub 1,66 * 10 -27 kg. Ta masa odniesienia nazywa się jednostka masy atomowej (południe).
Nie ma potrzeby zapamiętywania wartości względnych mas atomowych pierwiastków chemicznych; są one podane w dowolnym podręczniku lub podręczniku chemii, a także w układzie okresowym D.I. Mendelejew.
Podczas obliczeń wartości względnych mas atomowych są zwykle zaokrąglane do liczb całkowitych.
Wyjątkiem jest względna masa atomowa chloru - dla chloru przyjmuje się wartość 35,5.
1. Zbiór problemów i ćwiczeń z chemii: klasa VIII: do podręcznika P.A. Orzhekovsky i inni „Chemia, klasa 8” / P.A. Orżekowski, N.A. Titow, F.F. Hegel. – M.: AST: Astrel, 2006.
2. Ushakova O.V. Zeszyt ćwiczeń do chemii: klasa 8: do podręcznika P.A. Orżekowski i inni „Chemia. 8. klasa” / O.V. Ushakova, PI Bespałow, PA Orżekowski; pod. wyd. prof. rocznie Orzhekovsky – M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 24-25)
3. Chemia: klasa 8: podręcznik. dla edukacji ogólnej instytucje / P.A. Orżekowski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005.(§10)
4. Chemia: inorg. chemia: podręcznik. dla 8 klasy. ogólne wykształcenie instytucje / G.E. Rudzitis, Fyu Feldman. – M.: Edukacja, OJSC „Podręczniki moskiewskie”, 2009. (§§8,9)
5. Encyklopedia dla dzieci. Tom 17. Chemia / Rozdział. wyd.V.A. Wołodin, wed. naukowy wyd. I.Leenson. – M.: Avanta+, 2003.
Dodatkowe zasoby internetowe
1. Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych ().
2. Elektroniczna wersja czasopisma „Chemia i Życie” ().
Praca domowa
s. 24-25 nr 1-7 z Zeszytu ćwiczeń z chemii: klasa VIII: do podręcznika P.A. Orżekowski i inni „Chemia. 8. klasa” / O.V. Ushakova, PI Bespałow, PA Orżekowski; pod. wyd. prof. rocznie Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.