1. Doğal magnezyum 24Mg, 25Mg ve 26Mg izotoplarından oluşur. Bireysel izotopların kütlece yüzde cinsinden içeriği sırasıyla 78,6 ise, doğal magnezyumun ortalama atom kütlesini hesaplayın; 10.1 ve 11.3.
2. Doğal galyum 71Ga ve 69Ga izotoplarından oluşur. Galyumun ortalama atom kütlesi 69,72 ise, bu izotopların atom sayıları arasındaki niceliksel ilişki nedir?
3. 10B izotopunun mol fraksiyonunun %19,6 ve 11B izotopunun %80,4 olduğu biliniyorsa borun bağıl atom kütlesini belirleyin.
4. Bakırın iki izotopu vardır: 63Cu ve 65Cu. Doğal bakırdaki molar oranları sırasıyla %73 ve %27'dir. Bakırın ortalama bağıl atom kütlesini belirleyin.
5. Silikon elementinin üç izotoptan oluşması durumunda bağıl atom kütlesini belirleyin: 28Si (mol fraksiyonu %92,3), 29Si (%4,7) ve 30Si (%3,0).
6. Doğal klor, 35Cl ve 37Cl olmak üzere iki izotop içerir. Klorun bağıl atom kütlesi 35,45'tir. Her klor izotopunun mol fraksiyonunu belirleyin.
7. Neonun bağıl atom kütlesi 20,2'dir. Neon iki izotoptan oluşur: 20Ne ve 22Ne. Doğal neondaki her izotopun mol kesrini hesaplayın.
8. Doğal brom iki izotop içerir. 79Br izotopunun molar fraksiyonu %55'tir. Bağıl atom kütlesi 79,9 ise brom elementine başka hangi izotop dahildir?
9. Doğal talyum, 203Tl ve 205Tl izotoplarının bir karışımıdır. Doğal talyumun bağıl atom kütlesi Ar(Tl) = 204.38'e dayanarak, talyumun izotopik bileşimini kütlece % olarak belirleyin.
10. Doğal iridyum, 191Ir ve 193Ir izotoplarının bir karışımıdır. Doğal iridyumun bağıl atom kütlesi Ar(Ir) = 192.22'ye dayanarak iridyumun izotopik bileşimini kütlece % olarak belirleyin.
11. Doğal renyum, 185Re ve 187Re izotoplarının bir karışımıdır. Doğal renyumun bağıl atom kütlesi Ar(Re) = 186.21'e dayanarak, renyumun izotopik bileşimini kütlece % olarak belirleyin.
12. Doğal galyum, 69Ga ve 71Ga izotoplarının bir karışımıdır. Doğal galyumun bağıl atom kütlesi Ar(Ga) = 69,72'ye dayanarak, galyumun izotopik bileşimini kütlece % olarak belirleyin.
13. Doğal klor, 35Cl ve 37Cl olmak üzere iki kararlı izotoptan oluşur. Klorun ortalama bağıl atom kütlesi 35,45'e dayanarak, klorun izotopik bileşimini kütle yüzdesi olarak hesaplayın.
14. Doğal gümüş, 107Ag ve 109Ag olmak üzere iki kararlı izotoptan oluşur. Gümüşün ortalama bağıl atom kütlesi 107,87'ye dayanarak gümüşün izotopik bileşimini kütle yüzdesi olarak hesaplayın.
15. Doğal bakır, 63Cu ve 65Cu olmak üzere iki kararlı izotoptan oluşur. Bakırın ortalama bağıl atom kütlesi olan 63,55'e dayanarak bakırın izotopik bileşimini kütle yüzdesi olarak hesaplayın.
16. Doğal brom, iki kararlı izotop 79Br ve 81Br'den oluşur. Bromun ortalama bağıl atom kütlesi 79,90'a dayanarak, bromun izotopik bileşimini kütle yüzdesi olarak hesaplayın.
17. Doğal silikon, izotop 30Si'nin (atom kütlesi 29.9738)% 3.1'inden (mol olarak) ve ayrıca 29Si (atom kütlesi 28.9765) ve 28Si (atom kütlesi 27.9770) izotoplarından oluşur. 29Si ve 28Si'nin içeriğini % (mol olarak) cinsinden hesaplayın.
İzotoplarla ilgili sorunlar
A Düzeyi
1. Hidrojenin izotopik bileşimini (% olarak) hesaplayın (ortalama bağıl atom kütlesi)A R = 1,008) ve lityum (A R = 6.9), her elementin bağıl atom kütleleri birer farklı olan yalnızca iki izotoptan oluştuğunu varsayarak.
Cevap. Hidrojen: 1H – %99,2 ve 2H – %0,8; lityum: 6 Li – %10 ve 7 Li – %90.
2. Doğal hidrojenin bağıl atom kütlesi 1,00797'dir. Bu hidrojen, protium izotoplarının bir karışımıdır ( A R = 1,00782) ve döteryum (A R = 2,0141). Doğal hidrojendeki döteryumun yüzdesi nedir?
Cevap. 0,015%.
3. Verilen element sembolleri arasında izotopları ve izobarları belirtin:
Cevap. İzotoplar aynı kimyasal sembollere sahiptir ve izobarlar aynı atom kütlelerine sahiptir.
4. Doğal lityum (A R = 6.9) kütle numaraları 6 ve 7 olan izotoplardan oluşur. Birinci izotopun yüzde kaçıiçeriyor mu?
Cevap. 10%.
5. Magnezyum izotopunun bir atomunun kütlesi 4,15 10'dur –23 d.Bu atomun çekirdeğinin içerdiği nötron sayısını belirleyin.
Cevap. 13.
6. Bakırın kütle numaraları 63 ve 65 olan iki izotopu vardır. Kütle oranı doğal bakır içeriği sırasıyla %73 ve %27'dir. Bu verilere dayanarak doğal bakırın ortalama bağıl atom kütlesini hesaplayın.
Cevap. 63,54.
7. Doğal klorun ortalama bağıl atom kütlesi 35,45'tir. Kütle numaraları 35 ve 37 olan iki izotopunun kütle kesirlerini hesaplayın.
Cevap.%77,5 ve %22,5.
8. İzotoplarının kütle kesirleri biliniyorsa borun bağıl atom kütlesini belirleyin ( 10 B) = %19,6 ve( 11 B) = %80,4.
Cevap. 10,804.
9. Lityum kütle numaraları 6 olan iki doğal izotoptan oluşur ( 1 = %7,52 ve 7 ( 2 = %92,48). Lityumun bağıl atom kütlesini hesaplayın.
Cevap. 6,9248.
10. Doğada izotoplarından ikisinin mevcut olduğu biliniyorsa, kobaltın bağıl atom kütlesini hesaplayın: kütle numaraları 57 ( 1 = %0,17 ve 59 ( 2 = 99,83%).
Cevap. 58,9966.
11. Borun bağıl atom kütlesi 10.811'dir. Doğal borun kütle numarası 10 ve 11 olan izotopların yüzdesini belirleyin.
Cevap.%18,9 ve %81,1.
12. Galyumun kütle numaraları 69 ve 71 olan iki doğal izotopu vardır. Elementin bağıl atom kütlesi 69,72 ise, bu izotopların atom sayıları arasındaki niceliksel ilişki nedir?
Cevap. 1,78:1.
13. Doğal bromun kütle numaraları 79 ve 81 olan iki izotopu vardır. Bromun bağıl atom kütlesi 79.904'tür. Doğal bromda her izotopun kütle fraksiyonunu belirleyin.
Cevap.%54,8 ve %45,2.
B Düzeyi
1. Silikonun üç kararlı izotopu vardır: 30 Si (%3,05(mol.)), 29 Si ve 28 Si. Silikonun en yaygın izotopunun içeriğini (% (mol.) cinsinden) hesaplayın. Oksijenin kütle numaraları 16, 17 ve 18 olan üç kararlı izotopu olduğu göz önüne alındığında, farklı izotopik bileşimlere sahip silikon dioksitin molar kütleleri nasıl farklı olacaktır?
Cevap. %94,55; 18 çeşit silikon dioksit molekülü.
2. Numune, bir elementin iki izotopunun karışımından oluşur; %30'u çekirdeğinde 18 nötron bulunan bir izotoptur; %70 atom çekirdeği 20 nötron içeren bir izotoptur. Bir elementin izotop karışımındaki ortalama bağıl atom kütlesi 36,4 ise elementin atom numarasını belirleyin.
Cevap. 17.
3. Bir kimyasal element iki izotoptan oluşur. Birinci izotopun atomunun çekirdeği 10 proton ve 10 nötron içerir. İkinci izotopun atomunun çekirdeğinde 2 nötron daha var. Daha hafif bir izotopun her 9 atomuna karşılık, daha ağır bir izotopun bir atomu vardır. Elementin ortalama bağıl atom kütlesini hesaplayın.
Cevap. 20,2.
4. İzotop 137 Cs'nin yarı ömrü 29,7 yıldır. Bu izotopun 1 gramı fazla suyla patlayıcı bir şekilde reaksiyona girdi. Ortaya çıkan bileşikteki sezyumun yarı ömrü nedir? Cevabınızı gerekçelendirin.
Cevap. T 1/2 = 29,7 yıl.
5. Nükleer patlama sonucu ortaya çıkan radyoaktif stronsiyum-90 miktarının (yarı ömrü 27 yıl), nükleer patlamanın hemen ardından tespit edilen miktarın %1,5'undan az olması kaç yıl sürer?
Cevap. 163,35 yıl.
6. Etiketli atom yönteminde radyoaktif izotoplar, bir elementin vücuttaki “rotasını izlemek” için kullanılıyor. Böylece, hastalıklı pankreası olan bir hastaya radyoaktif izotop iyot-131 preparatı enjekte edilir ( – -çürüme), bu da doktorun iyotun hastanın vücudundan geçişini izlemesine olanak tanır. Radyoaktif bozunma için bir denklem yazın ve vücuda verilen radyoaktif iyot miktarının ne kadar sürede 10 kat azaldığını (yarı ömür 8 gün) hesaplayın.
Cevap.
7. Nikelin dörtte üçünün bakıra dönüşmesi ne kadar sürer? – -izotopun yarı ömrü varsa bozunma 63 28 Ni 120 yaşında mı?
Cevap. 240 yıl.
8. İzotopun kütlesini bulun 81 Orijinal kütle 200 mg ise, 25,5 saatlik depolamadan sonra kalan Sr (yarılanma ömrü 8,5 saat).
Cevap. 25 mg.
9. İzotop atomlarının yüzdesini hesaplayın 128 I (yarılanma ömrü 25 dakika), 2,5 saat saklandıktan sonra parçalanmadan kalır.
Cevap. 1,5625%.
10. Yarı ömür – -radyoaktif izotop 24 Na, 14,8 saate eşittir. Bozunma reaksiyonunun denklemini yazın ve 24 g izotoptan 29,6 saatte kaç gram yavru ürün oluştuğunu hesaplayın.
Cevap.
11. İzotop 210 Ro, yayılan-nötron kaynaklarında berilyum ile karışım halinde kullanılan parçacıklar. Bu tür kaynakların yoğunluğu ne kadar süre sonra 32 kat azalacak? İzotopun yarı ömrü 138 gündür.
Cevap. 690 gün
Nükleer reaksiyonlarla ilgili alıştırmalar
1. Kaç tane- Ve – -parçacıklar çekirdeklerini kaybetmek zorundaydı 226 Periyodik elementler sisteminin IV. grubuna ait, kütle numarası 206 olan bir yavru element elde etmek için Ra? Bu öğeye bir ad verin.
Cevap. 5, 4 – , 206 82 Pb.
2. Bir izotop atomunun çekirdeği 238 92 U, radyoaktif bozunma sonucu çekirdeğe dönüştü 226 88 Ra. Kaç tane- Ve – -parçacıklar orijinal çekirdek tarafından mı yayıldı?
İzotop ve izobar atomlarındaki temel parçacık sayısının belirlenmesi
Örnek 1. 82 207 X ve 82 212 X izotopları için proton, nötron ve elektron sayısını belirleyin; izobarlarda 81.210 Y ve 84.210 Z bulunur. Bu elemanları adlandırın.
Çözüm. Periyodik tablonun 82. elementi kurşun (X = Pb), 81. elementi talyum (Y = Tl), 84. elementi polonyumdur (Z = Po). elektron ve proton sayısı elementin atom numarasına karşılık gelir. Çekirdekteki nötron sayısı, elementlerin kütle sayısından çekirdekteki proton sayısının (element numarası) çıkarılmasıyla hesaplanır. Sonuç olarak şunu elde ederiz:
Öğe sembolü |
Elektron sayısı |
Çekirdekteki proton sayısı |
Çekirdekteki nötron sayısı |
Elementlerin bağıl atom kütlesinin doğal izotopik bileşimlerinden hesaplanması
Örnek 2. 24 Mg, 25 Mg ve 26 Mg izotoplarının mol kesirleri sırasıyla 79,7'dir; %9,8 ve %10,5. Magnezyumun ortalama bağıl atom kütlesini hesaplayın.
Çözüm. Magnezyumun ortalama bağıl atom kütlesi, her izotopun kütle fraksiyonlarının çarpımları ve kütle numarası toplanarak hesaplanır:
M = 0,797 · 24 + 0,098· 25 + 0,105· 26 = 19,128 + 2,450 + 2,730 = 24,308.
Ortaya çıkan değer, elementlerin periyodik tablosunda (24.305) verilen magnezyumun atom kütlesi değerine yakındır.
Nükleer reaksiyon denklemlerinin hazırlanması
Örnek 3. Radyoaktif bozunma ürünleri X, Y ve Z'yi tanımlayın:
88 226 Ra -(α-bozunması) X -(α-bozunması) Y -(β-bozunması) Z.
Çözüm. 88 226 Ra'nın α bozunması sırasında kütle numarası A dört birim azalarak A X = 226-4 = 222'ye eşit olur. Bu durumda çekirdeğin yükü iki birim azalarak şuna eşit olur: Z X = 88-2 = 86. Böylece ilk bozunma radon izotopu 86 222 Rn'nin oluşumuna yol açar. Radonun α-bozunma ürünü de benzer şekilde belirlenir: A Y = 222-4 = 218, Z Y = 86-2 = 84. İkinci bozunma sonucunda polonyum izotopu 84 218 Po'yu elde ederiz; Polonyumun β bozunması, elementin kütle numarasını değiştirmez ancak çekirdeğinin yükünü bir artırır: Z Z = 84+1 = 85. Bu bozunma zincirinin son ürünü, 85 numaralı element olacaktır, yani. astatin (85,218 At). Nükleer dönüşümlerin son şeması şöyle görünecek:
88 226 Ra -(α-bozunması) 86 222 Rn -(α-bozunması) 84 218 Po -(β-bozunması) 85 218 At.
Elektronik katmanlar ve elektron kabukları üzerindeki maksimum elektron sayısının belirlenmesi
Örnek 4. Beşinci elektron katmanındaki ve f kabuğundaki maksimum elektron sayısını hesaplayın.
Çözüm. N numaralı elektron katmanındaki mümkün olan maksimum elektron sayısı N n = 2n 2'dir. Beşinci elektron katmanı için şunu elde ederiz:
Nn=5=2 · 5 2 = 50.
Belirli bir değere sahip bir elektron kabuğundaki mümkün olan maksimum elektron sayısı ben N'ye eşittir ben = 2(2ben+ 1). F-kabuk için ben= 3. Sonuç olarak şunu elde ederiz:
N ben=3 = 2(2· 3 + 1) = 14.
Farklı durumlardaki elektronlar için kuantum sayılarının değerlerinin belirlenmesi
Örnek 5. Aşağıdaki elektron durumları için ana ve yan kuantum sayılarının değerlerini belirleyin: 3d, 4s ve 5p.
Çözüm. Atomlardaki elektronların çeşitli durumları için ana kuantum sayısının değeri Arap rakamıyla, ikincil kuantum numarasının değeri ise karşılık gelen küçük Latin harfiyle gösterilir. Sonuç olarak, söz konusu elektron durumlarını elde ederiz.
1. Hangi elementin metalik olmayan özellikleri daha belirgindir: a) oksijen veya karbon; b) fosfor mu arsenik mi? Elementlerin periyodik tablodaki konumuna göre mantıklı bir cevap verin.
2. Plana göre 11 numaralı elemanın tanımını verin:
Periyodik tablodaki konumu
Metal veya metal olmayan
Atomik yapı
Elektronik formül
Dış enerji seviyesindeki elektron sayısı tam mı?
Üstün Oksit Formülü
Element hidrojenle uçucu bir bileşik oluşturuyor mu, eğer öyleyse kimyasal formülü nedir?
3. Kimyasal elementlerin özellikleri dönemlere göre nasıl ve neden değişir? Bunu 3. dönemin unsurlarını örnek olarak kullanarak gösterin.
4. 10B izotopunun oranının %19,6 ve 11B izotopunun oranının %80,4 olduğu biliniyorsa borun bağıl atom kütlesini hesaplayın. (Cevap: 10.8.)
Çözümler ve cevaplar:
1. Metalik olmayan özellikler a) oksijende daha belirgindir (çünkü soldan sağa doğru dönemlerde metalik olmayan özellikler artar),
b) fosfor (aşağıdan yukarıya doğru gruplarda atomun yarıçapındaki azalma nedeniyle metalik olmayan özellikler arttığı için).
3. Soldan sağa doğru dönemlerde metalik olmayan özellikler artar ve metalik özellikler zayıflar çünkü Değerlik kabuğundaki elektron sayısının artması nedeniyle elektronlar çekirdeğe daha güçlü çekilmeye başlar ve atomun yarıçapı azalır.
Ders materyallerinden bazı kimyasal elementlerin atomlarının diğer kimyasal elementlerin atomlarından kütle bakımından farklı olduğunu öğreneceksiniz. Öğretmeniniz size kimyacıların elektron mikroskobuyla bile göremeyeceğiniz kadar küçük atomların kütlesini nasıl ölçtüklerini anlatacak.
Konu: İlk kimyasal fikirler
Ders: Kimyasal Elementlerin Bağıl Atom Kütlesi
19. yüzyılın başında. (Robert Boyle'un çalışmasından 150 yıl sonra), İngiliz bilim adamı John Dalton, kimyasal elementlerin atomlarının kütlesini belirlemek için bir yöntem önerdi. Bu yöntemin özünü ele alalım.
Dalton, karmaşık bir maddenin molekülünün farklı kimyasal elementlerden yalnızca bir atom içerdiğine göre bir model önerdi. Örneğin bir su molekülünün 1 hidrojen atomu ve 1 oksijen atomundan oluştuğuna inanıyordu. Dalton'a göre basit maddeler de bir kimyasal elementin yalnızca bir atomunu içerir. Onlar. Bir oksijen molekülü bir oksijen atomundan oluşmalıdır.
Ve sonra, bir maddedeki elementlerin kütle kesirlerini bilerek, bir elementin atomunun kütlesinin başka bir elementin atomunun kütlesinden kaç kat farklı olduğunu belirlemek kolaydır. Bu nedenle Dalton, bir maddedeki bir elementin kütle oranının atomunun kütlesi tarafından belirlendiğine inanıyordu.
Magnezyum oksit içindeki magnezyumun kütle oranının %60, oksijenin kütle oranının ise %40 olduğu bilinmektedir. Dalton'un mantığına göre magnezyum atomunun kütlesinin oksijen atomunun kütlesinden 1,5 kat daha büyük olduğunu söyleyebiliriz (60/40 = 1,5):
Bilim adamı hidrojen atomunun kütlesinin en küçük olduğunu fark etti çünkü Hidrojenin kütle fraksiyonunun başka bir elementin kütle fraksiyonundan daha büyük olacağı karmaşık bir madde yoktur. Bu nedenle elementlerin atomlarının kütlelerini bir hidrojen atomunun kütlesiyle karşılaştırmayı önerdi. Ve bu şekilde kimyasal elementlerin göreceli (hidrojen atomuna göre) atom kütlelerinin ilk değerlerini hesapladı.
Hidrojenin atom kütlesi birlik olarak alındı. Ve göreceli kükürt kütlesinin değeri 17 olarak ortaya çıktı. Ancak elde edilen tüm değerler ya yaklaşık ya da yanlıştı çünkü o zamanın deneysel tekniği mükemmel olmaktan uzaktı ve Dalton'un maddenin bileşimi hakkındaki varsayımı yanlıştı.
1807 - 1817'de İsveçli kimyager Jons Jakob Berzelius, elementlerin bağıl atom kütlelerini açıklığa kavuşturmak için kapsamlı araştırmalar yaptı. Günümüze yakın sonuçlar elde etmeyi başardı.
Berzelius'un çalışmasından çok daha sonra, kimyasal elementlerin atomlarının kütleleri, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'si ile karşılaştırılmaya başlandı (Şekil 2).
Pirinç. 1. Bir kimyasal elementin bağıl atom kütlesini hesaplamak için model
Bir kimyasal elementin bağıl atom kütlesi, bir kimyasal elementin atomunun kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösterir.
Bağıl atom kütlesi Ar ile gösterilir; atom kütlelerinin oranını gösterdiğinden herhangi bir ölçü birimi yoktur.
Örneğin: A r(S) = 32, yani. Bir kükürt atomu, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden 32 kat daha ağırdır.
Bir karbon atomunun 1/12'sinin mutlak kütlesi, değeri yüksek doğrulukla hesaplanan ve 1,66 * 10 -24 g veya 1,66 * 10 -27 kg olan bir referans birimidir. Bu referans kütlesine denir atomik kütle birimi (a.e.m.).
Kimyasal elementlerin göreceli atom kütlelerinin değerlerini ezberlemeye gerek yoktur; bunlar kimya üzerine herhangi bir ders kitabında veya referans kitabında ve ayrıca D.I.'nin periyodik tablosunda verilmiştir. Mendeleev.
Hesaplarken, bağıl atom kütlelerinin değerleri genellikle tam sayılara yuvarlanır.
Bunun istisnası, klorun bağıl atom kütlesidir; klor için 35,5 değeri kullanılır.
1. Kimyada problemlerin ve alıştırmaların toplanması: 8. sınıf: P.A.'nın ders kitabına. Orzhekovsky ve diğerleri “Kimya, 8. sınıf” / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. – M.: AST: Astrel, 2006.
2. Ushakova O.V. Kimya çalışma kitabı: 8. sınıf: P.A.'nın ders kitabına. Orzhekovsky ve diğerleri. “Kimya. 8. sınıf” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovski; altında. ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 24-25)
3. Kimya: 8. sınıf: ders kitabı. genel eğitim için kurumlar / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005.(§10)
4. Kimya: inorg. kimya: ders kitabı. 8. sınıf için. genel eğitim kurumlar / G.E. Rudzitis, Fyu Feldman. – M.: Eğitim, OJSC “Moskova Ders Kitapları”, 2009. (§§8,9)
5. Çocuklar için ansiklopedi. Cilt 17. Kimya / Bölüm. ed.V.A. Volodin, Ved. ilmi ed. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.
Ek web kaynakları
1. Dijital eğitim kaynaklarının birleşik koleksiyonu ().
2. “Kimya ve Yaşam” () dergisinin elektronik versiyonu.
Ev ödevi
s.24-25 Sayı 1-7 kimya çalışma kitabından: 8. sınıf: P.A.'nın ders kitabına. Orzhekovsky ve diğerleri. “Kimya. 8. sınıf” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovski; altında. ed. prof. P.A. Orzhekovsky - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006.