1. У якого елемента сильніше виражені неметалеві властивості: а) у кисню чи вуглецю; б) у фосфору чи миш'яку? Дайте обґрунтовану відповідь на підставі положення елементів у періодичній таблиці.
2. Дайте характеристику елемента № 11 за планом:
Положення в періодичній таблиці
Метал або неметал
Будова атома
Електронна формула
Число електронів на зовнішньому енергетичному рівні, чи є він завершеним
Формула вищого оксиду
Чи утворює елемент летюче з'єднання з воднем, якщо утворює, яка його хімічна формула
3. Як і чому змінюються властивості хімічних елементів у періодах? Покажіть це з прикладу елементів 3-го періоду.
4. Розрахуйте відносну атомну масу бору, якщо відомо, що частка ізотопу 10 становить 19,6%, а ізотопу 11 В - 80,4%. (Відповідь: 10,8.)
Рішення та відповіді:
1. Неметалічні властивості сильніше виражені у а) кисню (т.к. зліва направо в періодах неметалеві властивості посилюються),
б) фосфору (т.к. у групах знизу нагору посилюються неметалеві властивості за рахунок зменшення радіусу атома).
3. У періодах зліва направо посилюються неметалеві властивості та слабшають металеві, т.к. за рахунок збільшення кількості електронів на валентній оболонці електрони починають сильніше притягуватися до ядра, радіус атома зменшується.
Завдання на ізотопи
Рівень А
1. Розрахувати ізотопний склад (у %) водню (середня відносна атомна масаA r = 1,008) та літію (A r = 6,9), припускаючи, кожен елемент складається лише з двох ізотопів, відносні атомні маси яких відрізняються на одиницю.
Відповідь. Водень: 1 Н – 99,2% та 2 Н – 0,8%; літій: 6 Li – 10% та 7 Li – 90%.
2. Відносна атомна маса природного водню становить 1,00797. Цей водень є сумішшю ізотопів протию ( A r = 1,00782) та дейтерію (A r = 2,0141). Який відсоток дейтерію у природному водні?
Відповідь. 0,015%.
3. Серед наведених символів елементів вкажіть ізотопи та ізобари:
Відповідь. У ізотопів однакові хімічні символи, ізобари мають однакові атомні маси.
4. Природний літій (A r = 6,9) складається з ізотопів з масовими числами 6 та 7. Скільки відсотків першого ізотопувін містить?
Відповідь. 10%.
5. Маса атома ізотопу магнію дорівнює 4,15 10 –23 г. Визначте число нейтронів, що містить ядро цього атома.
Відповідь. 13.
6. Мідь має два ізотопи з масовими числами 63 і 65. Масова часткаїх у природній міді становить відповідно 73% та 27%. З цих даних розрахуйте середню відносну атомну масу природної міді.
Відповідь. 63,54.
7. Середня відносна атомна маса природного хлору дорівнює 35,45. Обчисліть масові частки двох його ізотопів, що мають масові числа 35 та 37.
Відповідь. 77,5% та 22,5%.
8. Визначте відносну атомну масу бору, якщо відомі масові частки його ізотопів ( 10 В) = 19,6% та( 11 У) = 80,4%.
Відповідь. 10,804.
9. Літій складається з двох природних ізотопів з масовими числами 6 ( 1 = 7,52%) та 7 ( 2 = 92,48%). Розрахуйте відносну атомну масу літію.
Відповідь. 6,9248.
10. Розрахуйте відносну атомну масу кобальту, якщо відомо, що в природі існують два його ізотопи: з масовими числами 57 ( 1 = 0,17%) та 59 ( 2 = 99,83%).
Відповідь. 58,9966.
11. Відносна атомна маса бору становить 10811. Визначте відсотковий вміст у природному борі ізотопів із масовими числами 10 та 11.
Відповідь. 18,9% та 81,1%.
12. Галій має два природні ізотопи з масовими числами 69 і 71. У якому кількісному співвідношенні знаходяться між собою числа атомів цих ізотопів, якщо відносна атомна маса елемента 69,72.
Відповідь. 1,78:1.
13. Природний бром має два ізотопи з масовими числами 79 та 81. Відносна атомна маса брому 79,904. Визначте масову частку кожного з ізотопів у природному бромі.
Відповідь. 54,8% та 45,2%.
Рівень Б
1. Кремній має три стабільні ізотопи – 30 Si (3,05 %(мол.)), 29 Si та 28 Si. Обчисліть вміст (в % (мол.)) найпоширенішого ізотопу кремнію. Як відрізнятимуться молярні маси діоксиду кремнію, що має різний ізотопний склад, якщо врахувати, що кисень має три стабільні ізотопи з масовими числами 16, 17 і 18?
Відповідь. 94,55%; 18 видів молекул діоксиду кремнію.
2. Зразок складається із суміші двох ізотопів одного елемента; 30% становить ізотоп, у ядрі атома якого – 18 нейтронів; 70% становить ізотоп, у ядрі атома якого – 20 нейтронів. Визначте порядковий номер елемента, якщо середня відносна атомна маса елемента суміші ізотопів становить 36,4.
Відповідь. 17.
3. Хімічний елемент і двох ізотопів. У ядрі атома першого ізотопу – 10 протонів та 10 нейтронів. У ядрі атома другого ізотопу – нейтронів на 2 більше. На 9 атомів легшого ізотопу припадає один атом важчого ізотопу. Обчисліть середню відносну атомну масу елемента.
Відповідь. 20,2.
4. Ізотоп 137 Cs має період напіврозпаду 297 років. 1 г цього ізотопу прореагував з вибухом із надлишком води. Який період напіврозпаду цезію в з'єднанні, що утворилося? Відповідь обґрунтуйте.
Відповідь. T 1/2 = 29,7 років.
5. Через скільки років кількість радіоактивного стронцію-90 (період напіврозпаду 27 років), що випав з радіоактивними опадами в результаті ядерного вибуху, стане менше 1,5% від кількості, яка була виявлена в момент після ядерного вибуху?
Відповідь. 163,35 років.
6. У методі мічених атомів радіоактивні ізотопи використовують для того, щоб простежити маршрут деякого елемента в організмі. Так, пацієнту з хворою підшлунковою залозою вводять препарат радіоактивного ізотопу йоду-131 (зазнає – -Розпад), що дозволяє лікарю простежити за проходженням йоду по організму хворого. Напишіть рівняння радіоактивного розпаду та розрахуйте, через який час кількість радіоактивного йоду, введеного в організм, зменшиться у 10 разів (період напіврозпаду 8 діб).
Відповідь.
7. Скільки часу знадобиться для того, щоб три чверті нікелю перетворилися на мідь у результаті. – -розпаду, якщо період напіврозпаду ізотопу 63 28 Ni складає 120 років?
Відповідь. 240 років.
8. Знайдіть масу ізотопу 81 Sr (період напіврозпаду 8,5 год), що залишилася після 25,5 год зберігання, якщо початкова маса становила 200 мг.
Відповідь. 25 мг.
9. Обчисліть відсоток атомів ізотопу 128 I (період напіврозпаду 25 хв), що залишилися нерозпалими після його зберігання протягом 2,5 год.
Відповідь. 1,5625%.
10. Період напіврозпаду – -радіоактивного ізотопу 24 Na дорівнює 14,8 год. Напишіть рівняння реакції розпаду та обчисліть, скільки грамів дочірнього продукту утворюється з 24 г цього ізотопу за 29,6 год.
Відповідь.
11. Ізотоп 210 Ро, що випромінює-частки, що використовується в суміші з бериллієм у нейтронних джерелах. Через який час інтенсивність таких джерел зменшиться у 32 рази? Період напіврозпаду ізотопу дорівнює 138 дням.
Відповідь. 690 діб.
Вправи на ядерні реакції
1. Скільки- І – -Частинок мало втратити ядро 226 Ra для отримання дочірнього елемента з масовим числом 206, що належить до IV групи періодичної системи елементів? Назвіть цей елемент.
Відповідь. 5, 4 -, 206 82 Pb.
2. Ядро атома ізотопу 238 92 U в результаті радіоактивного розпаду перетворилося на ядро 226 88 Ra. Скільки- І – -Частинок випустило при цьому вихідне ядро?
З матеріалів уроку ви дізнаєтеся, що атоми одних хімічних елементів від атомів інших хімічних елементів масою. Вчитель розповість, як хіміки вимірювали масу атомів, які так мало, що їх не побачиш навіть за допомогою електронного мікроскопа.
Тема: Початкові хімічні уявлення
Урок: Відносна атомна маса хімічних елементів
На початку 19 ст. (Через 150 років після робіт Роберта Бойля) англійський вчений Джон Дальтон запропонував спосіб визначення маси атомів хімічних елементів. Розглянемо суть цього.
Дальтон запропонував модель, відповідно до якої молекулу складної речовини входить тільки по одному атому різних хімічних елементів. Наприклад, він вважав, що молекула води складається з 1 атома водню та 1 атома кисню. До складу простих речовин по Дальтон теж входить тільки один атом хімічного елемента. Тобто. молекула кисню має складатися з одного атома кисню.
І тоді, знаючи масові частки елементів у речовині, легко визначити скільки разів маса атома одного елемента відрізняється від маси атома іншого елемента. Таким чином Дальтон вважав, що масова частка елемента в речовині визначається масою його атома.
Відомо, що масова частка магнію в оксиді магнію дорівнює 60%, а масова частка кисню – 40%. Йдучи шляхом міркувань Дальтона, можна сказати, що маса атома магнію більше маси атома кисню в 1,5 рази (60/40=1,5):
Вчений зазначив, що маса атома водню найменша, т.к. немає складної речовини, в якій масова частка водню була б більшою за масову частку іншого елемента. Тому він запропонував маси атомів елементів порівнювати із масою атома водню. І в такий спосіб обчислив перші значення відносних (щодо атома водню) атомних мас хімічних елементів.
Атомну масу водню було прийнято за одиницю. А значення відносної маси сірки вийшло рівним 17. Але отримані значення були або приблизними, або невірними, т.к. техніка експерименту на той час була далека від досконалості і встановлення Дальтона склад речовини була неправильною.
У 1807 – 1817 pp. шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус провів величезне дослідження щодо уточнення відносних атомних мас елементів. Йому вдалося отримати результати, близькі до сучасних.
Значно пізніше робіт Берцеліуса маси атомів хімічних елементів стали порівнювати із 1/12 маси атома вуглецю (Рис. 2).
Мал. 1. Модель розрахунку відносної атомної маси хімічного елемента
Відносна атомна маса хімічного елемента показує, скільки разів маса атома хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.
Відносна атомна мас позначається А r вона не має одиниць вимірювання, так як показує відношення мас атомів.
Наприклад: А r(S) = 32, тобто. атом сірки в 32 рази важчий за 1/12 маси атома вуглецю.
Абсолютна маса 1/12 атома вуглецю є еталонною одиницею, значення якої обчислено з високою точністю і становить 1,66*10-24 г або 1,66*10-27 кг. Ця еталонна маса називається атомною одиницею маси (А.е.м.).
Значення відносних атомних мас хімічних елементів запам'ятовувати не треба, вони наведені у будь-якому підручнику чи довіднику з хімії, а також у періодичній таблиці Д.І. Менделєєва.
При розрахунках значення відносних атомних мас прийнято округляти до цілих.
Винятком є відносна атомна маса хлору – для хлору використовують значення 35,5.
1. Збірник завдань та вправ з хімії: 8-й клас: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія, 8 клас»/П.А. Оржековський, Н.А. Тітов, Ф.Ф. Гегелі. - М.: АСТ: Астрель, 2006.
2. Ушакова О.В. Робочий зошит з хімії: 8 кл.: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/О.В. Ушакова, П.І. Беспалов, П.А. Оржеківський; під. ред. проф. П.А. Оржековського - М: АСТ: Астрель: Профіздат, 2006. (с.24-25)
3. Хімія: 8-й клас: навч. для загальнообр. установ/П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§ 10)
4. Хімія: неорг. хімія: навч. для 8 кл. загальнообр. установ/Г.Є. Рудзітіс, Фюґю Фельдман. - М.: Просвітництво, ВАТ «Московські підручники», 2009. (§ 8,9)
5. Енциклопедія для дітей. Том 17. Хімія/Голов. ред.В.А. Володін, вед. наук. ред. І. Леєнсон. - М.: Аванта +, 2003.
Додаткові веб-ресурси
1. Єдина колекція цифрових освітніх ресурсів ().
2. Електронна версія журналу "Хімія і життя" ().
Домашнє завдання
с.24-25 № 1-7з Робочого зошита з хімії: 8-й кл.: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/О.В. Ушакова, П.І. Беспалов, П.А. Оржеківський; під. ред. проф. П.А. Оржековського – М.: АСТ: Астрель: Профіздат, 2006.
1. Природний магній складається з ізотопів 24Mg, 25Mg та 26Mg. Обчислити середню атомну масу природного магнію, якщо вміст окремих ізотопів у відсотках масою відповідно дорівнює 78,6; 10,1 та 11,3.
2. Природний галій складається з ізотопів 71Ga та 69Ga. У якому кількісному співвідношенні перебувають між собою числа атомів цих ізотопів, якщо середня атомна маса галію дорівнює 69,72.
3. Визначте відносну атомну масу бору, якщо відомо, що молярна частка ізотопу 10В становить 19,6%, а ізотопу 11B – 80,4%.
4. Мідь має два ізотопи: 63Cu і 65Cu. Молярні частки їх у природній міді становлять 73 та 27% відповідно. Визначте середню відносну атомну масу міді.
5. Визначте відносну атомну масу елемента кремнію, якщо він складається з трьох ізотопів: 28Si (молярна частка 92,3%), 29Si (4,7%) та 30Si (3,0%).
6. Природний хлор містить два ізотопи 35Cl і 37Сl. Відносна атомна маса хлору дорівнює 35,45. Визначте молярну частку кожного ізотопу хлору.
7. Відносна атомна маса неону дорівнює 20,2. Неон складається з двох ізотопів: 20Ne та 22Ne. Розрахуйте молярну частку кожного ізотопу в природному неоні.
8. Природний бром містить два ізотопи. Молярна частка ізотопу 79Br дорівнює 55%. Який ізотоп входить до складу елемента брому, якщо його відносна атомна маса дорівнює 79,9.
9. Природний талій є сумішшю ізотопів 203Tl і 205Tl. На підставі відносної атомної маси природного талію Ar(Tl) = 204,38 визначте ізотопний склад талію % за масою.
10. Природний іридій є сумішшю ізотопів 191Ir і 193Ir. На підставі відносної атомної маси природного іридію Ar(Ir) = 192,22 визначте ізотопний склад іридію % за масою.
11. Природний реній є сумішшю ізотопів 185Re і 187Re. На підставі відносної атомної маси природного ренію Ar(Re) = 186,21 визначте ізотопний склад ренію % за масою.
12. Природний галій є сумішшю ізотопів 69Ga і 71Ga. На підставі відносної атомної маси природного галію Ar(Ga) = 69,72 визначте ізотопний склад галію % за масою.
13. Природний хлор складається з двох стабільних ізотопів 35Cl та 37Cl. Виходячи із середньої відносної атомної маси хлору, що дорівнює 35,45, розрахуйте ізотопний склад хлору у відсотках по масі.
14. Природне срібло складається з двох стабільних ізотопів 107Ag та 109Ag. Виходячи із середньої відносної атомної маси срібла, що дорівнює 107,87, розрахуйте ізотопний склад срібла у відсотках по масі.
15. Природна мідь складається з двох стабільних ізотопів 63Cu та 65Cu. Виходячи із середньої відносної атомної маси міді, що дорівнює 63,55, розрахуйте ізотопний склад міді у відсотках по масі.
16. Природний бром складається з двох стабільних ізотопів 79Br та 81Br. Виходячи із середньої відносної атомної маси брому, що дорівнює 79,90, розрахуйте ізотопний склад брому у відсотках по масі.
17. Природний кремній складається з 3,1% (моліями) ізотопу 30Si (з атомною масою 29,9738), а також ізотопів 29Si (з атомною масою 28,9765) і 28Si (з атомною масою 27,9770). Розрахуйте вміст у % (по молях) 29Si та 28Si.
Атомною масоюназивається сума мас всіх протонів, нейтронів та електронів, з яких складається той чи інший атом чи молекула. Порівняно з протонами та нейтронами маса електронів дуже мала, тому вона не враховується у розрахунках. Хоча це й некоректно з формальної точки зору, нерідко цей термін використовується для позначення середньої атомної маси всіх ізотопів елемента. Насправді це відносна атомна маса, звана також атомною вагоюелемент. Атомний вага – це середнє значення атомних мас всіх ізотопів елемента, які у природі. Хіміки повинні розрізняти ці два типи атомної маси під час виконання своєї роботи – неправильне значення атомної маси може, наприклад, призвести до неправильного результату виходу продукту реакції.
Кроки
Знаходження атомної маси за періодичною таблицею елементів
- Атомна одиниця маси характеризує масу одного молячи цього елемента в грамах. Ця величина дуже корисна при практичних розрахунках, оскільки з її допомогою можна легко перевести масу заданої кількості атомів або молекул цієї речовини в молі, і навпаки.
-
Знайдіть атомну масу в періодичній таблиці Менделєєва.У більшості стандартних таблиць Менделєєва містяться атомні маси (атомні ваги) кожного елемента. Як правило, вони наведені у вигляді числа у нижній частині осередку з елементом, під літерами, що позначають хімічний елемент. Зазвичай це ціле число, а десятковий дріб.
Пам'ятайте, що в періодичній таблиці наведено середні атомні маси елементів.Як було зазначено раніше, відносні атомні маси, вказані для кожного елемента в періодичній системі є середніми значеннями мас всіх ізотопів атома. Це середнє значення цінно багатьох практичних цілей: наприклад, воно використовується при розрахунку молярної маси молекул, що складаються з декількох атомів. Однак коли ви маєте справу з окремими атомами, цього значення, як правило, недостатньо.
- Оскільки середня атомна маса є усередненим значенням для декількох ізотопів, величина, зазначена в таблиці Менделєєва не є точнимзначенням атомної маси будь-якого одиничного атома.
- Атомні маси окремих атомів необхідно розраховувати з урахуванням точного числа протонів та нейтронів у одиничному атомі.
Розрахунок атомної маси окремого атома
-
Знайдіть атомний номер цього елемента або його ізотопу.Атомний номер – це кількість протонів в атомах елемента, вона ніколи не змінюється. Наприклад, всі атоми водню, причому тількивони мають один протон. Атомний номер натрію дорівнює 11, оскільки в його ядрі одинадцять протонів, тоді як атомний номер кисню становить вісім, тому що в ядрі його вісім протонів. Ви можете знайти атомний номер будь-якого елемента в періодичній таблиці Менделєєва - практично у всіх стандартних варіантах цей номер вказаний над буквеним позначенням хімічного елемента. Атомний номер завжди є цілим позитивним числом.
- Припустимо, нас цікавить атом вуглецю. В атомах вуглецю завжди шість протонів, тому ми знаємо, що його атомний номер дорівнює 6. Крім того, ми бачимо, що в періодичній системі у верхній частині осередку з вуглецем (C) знаходиться цифра "6", що вказує на те, що атомний номер вуглецю дорівнює шести.
- Зауважте, що атомний номер елемента не пов'язаний однозначно з його відносною атомною масою в періодичній системі. Хоча, особливо для елементів у верхній частині таблиці, може здатися, що атомна маса елемента вдвічі більша за його атомний номер, вона ніколи не розраховується множенням атомного номера на два.
-
Знайдіть число нейтронів у ядрі.Кількість нейтронів може бути різним для різних атомів одного й того самого елемента. Коли два атоми одного елемента з однаковою кількістю протонів мають різну кількість нейтронів, є різними ізотопами цього елемента. На відміну від кількості протонів, яка ніколи не змінюється, число нейтронів в атомах певного елемента може часто змінюватися, тому середня атомна маса елемента записується у вигляді десяткового дробу зі значенням між двома сусідніми цілими числами.
Складіть кількість протонів та нейтронів.Це буде атомною масою даного атома. Не звертайте уваги на кількість електронів, які оточують ядро – їхня сумарна маса надзвичайно мала, тому вони практично не впливають на ваші розрахунки.
Обчислення відносної атомної маси (атомної ваги) елемента
-
Визначте, які ізотопи містяться у зразку.Хіміки часто визначають співвідношення ізотопів у конкретному зразку за допомогою спеціального приладу під назвою мас-спектрометр. Однак під час навчання ці дані будуть надані вам в умовах завдань, контрольних тощо у вигляді значень, взятих із наукової літератури.
- У нашому випадку припустимо, що ми маємо справу з двома ізотопами: вуглецем-12 та вуглецем-13.
-
Визначте відносний зміст кожного ізотопу у зразку.Для кожного елемента різні ізотопи зустрічаються у різних співвідношеннях. Ці співвідношення майже завжди виражають у відсотках. Деякі ізотопи зустрічаються дуже часто, тоді як інші дуже рідкісні - часом настільки, що їх важко виявити. Ці величини можна визначити за допомогою мас-спектрометрії або знайти у довіднику.
- Припустимо, що концентрація вуглецю-12 дорівнює 99%, а вуглецю-13 – 1%. Інші ізотопи вуглецю справдііснують, але в кількостях настільки малих, що в даному випадку ними можна знехтувати.
-
Помножте атомну масу кожного ізотопу на його концентрацію у зразку.Помножте атомну масу кожного ізотопу на його відсотковий вміст (виражене у вигляді десяткового дробу). Щоб перевести відсотки в десятковий дріб, просто розділіть їх на 100. Отримані концентрації у сумі завжди мають давати 1.
- Наш зразок містить вуглець-12 та вуглець-13. Якщо вуглець-12 становить 99% зразка, а вуглець-13 – 1%, необхідно помножити 12 (атомна маса вуглецю-12) на 0,99 і 13 (атомна маса вуглецю-13) на 0,01.
- У довідниках даються відсоткові співвідношення, що ґрунтуються на відомих кількостях усіх ізотопів того чи іншого елемента. Більшість підручників з хімії містять цю інформацію у вигляді таблиці наприкінці книги. Для зразка, що вивчається, відносні концентрації ізотопів можна також визначити за допомогою мас-спектрометра.
-
Складіть отримані результати.Підсумуйте результати множення, які ви отримали у попередньому кроці. В результаті цієї операції ви знайдете відносну атомну масу вашого елемента - середнє значення атомних мас ізотопів елемента, що розглядається. Коли розглядається елемент загалом, а чи не конкретний ізотоп даного елемента, використовується саме ця величина.
- У прикладі 12 x 0,99 = 11,88 для вуглецю-12, і 13 x 0,01 = 0,13 для вуглецю-13. Відносна атомна маса у нашому випадку становить 11,88 + 0,13 = 12,01 .
- Деякі ізотопи менш стабільні за інші: вони розпадаються на атоми елементів з меншою кількістю протонів і нейтронів в ядрі з виділенням частинок, що входять до складу атомного ядра. Такі ізотопи називають радіоактивними.
Вивчіть як записується атомна маса.Атомна маса, тобто маса даного атома чи молекули, може бути виражена у стандартних одиницях системи СІ – грамах, кілограмах тощо. Однак у зв'язку з тим, що атомні маси, виражені в цих одиницях, надзвичайно малі, їх часто записують в уніфікованих атомних одиницях маси, або скорочено а. - Атомні одиниці маси. Одна атомна одиниця маси дорівнює 1/12 маси стандартного ізотопу вуглець-12.