Строение атома Flashcards
Где находится электрон относительно атома и какой имеет заряд?
Находящиеся в электронном облаке электроны несут отрицательный электрический заряд
Где находится протон относительно атома и какой имеет заряд?
Протоны, входящие в состав ядра, несут положительный заряд
Число протонов в ядре и электронов в электронном облаке?
равно
Заряд атома?
Атом - нейтральная частица, не несущая заряда
Что такое ион?
электрически заряженная частица вещества, которая образуется из атома или молекулы, когда они теряют или, наоборот, присоединяют один или несколько электронов.
Где находится нейтрон относительно атома и какой имеет заряд?
В ядре, не несет никакого заряда
Что такое нуклоны?
Протоны и нейтроны (от латинского nucleus – ядро)
Что такое субатомная частица?
Электрон, протон, нейтрон
Масса протона
1,67·10-27 кг
1,00728 (а.е.м.)
Масса нейтрона
1,67·10-27 кг
1,00867 (а.е.м.)
Масса электрона
9,11·10-31 кг
0,000549 а.е.м.
Что принято за атомную единицу массы (а.е.м., относительная атомная масса, атомный вес)?
ровно 1/12 часть массы атома углерода, в ядре которого содержится 6 протонов и 6 нейтронов
т.е., отношение массы какого-нибудь атома к массе 1/12 части атома углерода
Размеры атома и ядра
Линейные размеры атомов очень малы: их радиусы составляют от 0,3 до 2,6 ангстрема (1 ангстрем = 10–8 см). Радиус ядра около 10–5 ангстрема, то есть 10–13 см. Это в 100000 раз меньше размеров электронной оболочки. Поэтому правильно показать относительные пропорции ядер и электронных оболочек на рисунке невозможно. Если бы атом увеличился до размеров Земли, то ядро имело бы всего около 60 м в диаметре и могло бы поместиться на футбольном поле.
Что такое абсолютная атомная масса?
Масса атома, выраженная в килограммах или граммах
Что такое заряд ядра атома?
Число протонов в ядре атома
число протонов в ядре совпадает с порядковым номером атома в Периодической таблице Д.И.Менделеева
Что такое массовое число?
Сумма тяжелых частиц (нейтронов и протонов) в ядре атома какого-либо элемента
Что такое изотоп?
вещества, состоящие из атомов с одинаковым зарядом ядра (то есть с одинаковым числом протонов), но с разным числом нейтронов в ядре.
Изотопы отличаются друг от друга только массовым числом. Все элементы состоят из одного или нескольких изотопов.
Чему равен атомный вес элемента?
среднему значению из атомных весов всех его природных изотопов с учетом их распространенности.
** Например, элемент хлор в природе находится в виде двух изотопов: хлор-35 и хлор-37. Их содержание составляет 75,53% и 24,47%. Если общее содержание двух изотопов хлора в сумме принять за единицу, то одного из них - примерно 0,75 и другого - примерно 0,25 (в долях единицы). Тогда атомный вес природной смеси двух изотопов хлора округленно равен:
34,97× 0,75 + 36,96× 0,25 = 35,5.
Что такое дефект массы?
потеря массы протонов и нейтронов, возникающая в результате их связывания
Дефект массы является следствием универсального соотношения E = Mc2, вытекающего из теории относительности А. Эйнштейна, где E - полная энергия системы, c = 3*1010 см/сек - скорость света в пустоте, M - масса системы (в нашем случае - атома). Тогда DM = DЕ/c2, где DM - дефект массы, а DE - энергия связи нуклонов в ядре, т.е. энергия, которую необходимо затратить для разделения ядра атома на отдельные протоны и нейтроны. Таким образом, чем больше дефект массы, тем больше энергия связывания нуклонов в ядре и тем устойчивее ядро атома элемента.
“Планетарная” модель Бора
Электронные орбиты (уровни) в модели Бора обозначаются целыми числами 1, 2, 3, … n. Уровни состоят из близких по энергии подуровней. Например, 2-й уровень состоит из двух подуровней (2s и 2p). Третий уровень состоит из 3-х подуровней (3s, 3p и 3d). Четвертый уровень состоит из подуровней 4s, 4p, 4d, 4f. Подуровни, в свою очередь, состоят из одинаковых по энергии орбиталей
Почему электроны в атоме заселяют ближайшие к ядру уровни и подуровни?
Потому что в этом случае их энергия меньше, чем если бы они заселяли более удаленные уровни
Запрет Паули
Никакие два электрона в одном атоме не могут характеризоваться одинаковым набором всех четырех квантовых чисел n, l, m, s.
Волновая модель Шредингера
Электроны в атоме существуют на определенных уровнях, подуровнях и орбиталях. В волновой модели орбиталь - это пространство около ядра, в котором можно обнаружить заселивший ее электрон с вероятностью 95%. За пределами этого пространства вероятность встретить такой электрон меньше 5%.
Принцип неопределенности
Принцип неопределенности говорит о том, что не следует пытаться вычислить точную траекторию электрона вокруг ядра. Можно лишь указать вероятность нахождения электрона в том или ином участке пространства около ядра в любой момент времени. Эта вероятность поддается вычислению с помощью математических методов.
Наибольшее возможное число электронов на первых 4-х электронных уровнях?
Можно посчитать, что на n-м уровне помещается в сумме n2 различных орбиталей, а электронов - вдвое больше: 2n2, потому что любая орбиталь способна вмещать не более двух электронов.
Таким образом:
Орбитальная диаграмма
Условное изображение электронных уровней и подуровней. На такой диаграмме орбитали условно изображаются квадратиками, а электроны - стрелочками. Если стрелочки направлены в разные стороны, это означает, что электроны различаются между собой особым свойством, которое назывется спином электрона
Что такое электронная формула? Электронная конфигурация? Приведите пример для гелия.
Электронная формула описывает распределение электронов по энергетическим уровням, существующим в электронном облаке. Такое распределение называется также электронной конфигурацией атома
1s2 - электронная формула атома гелия
Принцип минимума энергии
При заполнении электронных оболочек в первую очередь заполняются более низкие, ближайшие к ядру уровни и подуровни
Правило Гунда
Электроны предпочитают расселяться на одинаковых по энергии орбиталях (например, на трех p-орбиталях) сначала по одиночке, и лишь когда в каждой такой орбитали уже находится по одному электрону, начинается заполнение этих орбиталей вторыми электронами. Когда орбиталь заселяется двумя электронами, такие электроны называют спаренными.
Правило октета
Атомы элементов стремятся к наиболее устойчивой электронной конфигурации. Устойчивой является электронная конфигурация с завершенным внешним электронным уровнем из (s2 + p6), т.е. из октета электронов.
Атомы-акцепторы и атомы-доноры
- Атомы - доноры электронов - склонны достигать октета, отдавая “лишние” электроны со своих внешних электронных уровней. Это атомы, у которых внешние электронные уровни только начинают застраиваться.
- Атомы-акцепторы электронов легче достраивают свои внешние уровни до октета, принимая на них электроны других атомов. Обычно это элементы с уже почти завершенными внешними электронными уровнями.
Какой из элементов - фтор (9) или хлор (17) - проявляет более акцепторные свойства? Почему?
Более акцепторные свойства проявляют более “легкие” элементы.
Акцепторные свойства фтора выше, потому что его внешний электронный уровень находится ближе к ядру, чем у хлора. Это означает, что фтор (по сравнению с хлором) в химических реакциях ведет себя более “агрессивно” и легче заполняет свой внешний уровень до октета, забирая недостающий электрон у какого-либо другого элемента.
Свойства волн (длина, частота, энергия)
Чем больше расстояние между гребнями волны, тем меньшее число раз поднимается корабль в единицу времени.
- Расстояние между гребнями волны называется длиной волны и обозначается греческой буквой λ (лямбда).
- Частота волны – это число подъемов судна на гребень волны в единицу времени, обозначается буквой ν (ню).
Итак, поднимая корабль вверх, волна совершает работу. Значит, чем меньше длина волны (или чем больше частота), тем большую энергию несет волна. Энергия волны Е пропорциональна ее частоте: Е = kν, где k – некая константа, которую можно определить экспериментально.
Как частота волны зависит от цвета, вопринимаемого нами? Почему солнечный свет выглядит белым?
Чем больше частота электромагнитной волны, тем большую энергию она несет. Волны света с разной энергией оказывают разное влияние на сетчатку глаза. Световые волны высокой частоты воспринимаются нами как фиолетовые. Если постепенно уменьшать частоту (увеличивать длину волны света), то цвет становится сначала синим, потом голубым, зеленым, желтым, оранжевым и, наконец, красным. Красный свет несет меньше всего энергии.
Солнечный свет выглядит белым потому, что в нем смешаны электромагнитные волны всех частот. Если с помощью стеклянной или кварцевой призмы разложить солнечный свет на составляющие его волны, то мы увидим красивую радугу, называемую солнечным спектром
Видимая человеку область спектра?
Видимая человеку область спектра простирается примерно от 400 до 800 нм
В чем измеряются длины волн?
Длины волн измеряются в метрах (радиоволны), сантиметрах (микроволны) и чаще всего в нанометрах (видимая и ультрафиолетовая области). Нанометр (нм) – миллиардная часть метра (1 нм = 10-9 м).
Почему нагретые тела испускают свет?
Потому что это позволяет им избавиться от избытка энергии
Что такое квант?
элементарная порция волновой энергии
Постулаты Бора
- В атоме существуют орбиты, находясь на которых электрон не излучает энергию. Эти орбиты называются стационарными.
- Излучение происходит только при перескоке электрона с одной стационарной орбиты на другую.
Почему спектр испускания водорода линейчатый?
- Если сильно разогреть газ, как это происходит в водородной лампе, то атом поглощает часть энергии. При этом электрон скачком переходит с нижней стационарной орбиты (уровня, оболочки – это одно и то же) на более высокие стационарные орбиты (уровни, оболочки).
- Такой “возбужденный” атом не может долго существовать и электрон возвращается (“падает”) на более низкую орбиту, выделяя при этом строго определенную порцию (квант) световой энергии.
Поскольку орбит в атоме конечное число, в спектре испускаемого водородной лампой света наблюдаются не плавные переходы от одного цвета к другому, а лишь отдельные линии на черном фоне – это и есть линейчатый спектр. Число линий должно совпадать с числом электронных переходов между стационарными орбитами.
Раскройте значения наименований уровней и подуровней
По внешнему виду линий спектра испускания:
- s-подуровень назван по “резкой” (sharp) линии,
- p-подуровень назван по “главной” (principal) линии,
- d-подуровень назван по “диффузной”, “размытой” (diffuse) линии,
- f-подуровень назван по “фундаментальной” (fundamental) линии.
Квантовые числа
- Главное квантовое число - уровень n, на котором существует электрон
- Вспомогательное квантовое число - номер подуровня (l = 0 – это s-подуровень, l = 1 – это p-подуровень, l = 2 – это d-подуровень, l = 3 – это f-подуровень)
- Магнитное квантовое число m - принимает значения от -l до +l, то есть имеет ровно столько значений, сколько орбиталей существует на каждом подуровне
- Спиновое квантовое число - s = +1/2 либо s = -1/2 в зависимости от вращение заряда электрона вокруг собственной оси
Пример для Азота: n = 3, l = 2, m = -2, s = +1/2.
