Контрольная работа по химии 11 класс строение атома и периодический закон: Контрольная работа по химии «Строение атома и периодический закон Д. И. Менделеева» (11 класс)

Контрольная работа для 11 (10) класса по теме «Строение атома. Химическая связь»

Раздел I. «Строение вещества»

А) Строение атома

1. Электронную конфигурацию 1s²2s²2p⁶ имеет частица

1) N^-3 2) Cl^— 3) F⁰ 4) Na⁰

2. Элемент, высший оксид которого R₂О₃, имеет конфигурацию внешнего уровня

1) ns²np⁵ 2) ns²np² 3) ns²np¹ 4) ns²np³

3. Сходную конфигурацию внешнего энергетического уровня имеют атомы хлора и

1) кремния 2) фтора 3) аргона 4) натрия

4. В возбужденном состоянии атом углерода имеет электронную конфигурацию

1) 1s²2s²2p² 2) 1s²2s¹2p³ 3) 1s²2s²2p³ 4) 1s²2s¹2p⁴

5. Сходную конфигурацию внешнего энергетического уровня имеют атомы фосфора и

1) аргона 2) алюминия 3) фтора 4) азота

6. Сходную конфигурацию внешнего энергетического уровня имеют атомы магния и

1) кальция 2) хрома 3) кремния 4) алюминия

7. Какую формулу имеет высший оксид элемента, электронная конфигурация внешнего энергетического уровня атома которого 3s²3p⁴?

1) Mn₂O₇ 2) SO₃ 3) K₂O 4) CrO₃

8. Электронная формула внешнего электронного слоя 3s²3p⁶ соответствует строению каждой из двух частиц:

1) Cl⁰ и Са²⁺ 2) Ar и К 3) S^2– и Na 4) Cl^– и К⁺

9. Электронную конфигурацию инертного газа имеет ион

1) S⁴⁺ 2) Cl^– 3) Cu²⁺ 4) Fe³⁺

10. Какую электронную конфигурацию внешнего уровня имеют атомы элементов IVA группы?

1) ns²np⁶ 2) ns²np⁴ 3) ns²np⁵ 4) ns²np²

11. Элементу с электронной конфигурацией атома 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ соответствует водородное соединение

1) H₃P 2) NH₃ 3) H₂S 4) CH₄

12. Электронную конфигурацию инертного газа имеет ион

1) Cl^– 2) В^3– 3) Fe³⁺ 4) Fe ²⁺

13. Летучее водородное соединение состава RH₃ образует элемент, атом которого имеет следующее распределение электронов по энергетическим уровням:

1) 2, 8, 5 2) 2, 8, 3 3) 2, 8, 18, 3 4) 2, 8, 13, 2

14. Какие две частицы имеют одинаковую электронную конфигурацию?

1) P⁰ и Cl^– 2) Na⁺ и Ca²⁺ 3) S⁰ и He⁰ 4) S^2– и Ar⁰

15. В основном состоянии три неспаренных электрона имеет атом

1) кремния 2) фосфора 3) серы 4) хлора

16. В какой частице распределение электронов по энергетическим уровням соответствует ряду чисел 2;8;8?

1) S⁰ 2) S^–2 3) P⁰ 4) P⁺⁵

17. Электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶ соответствует иону

1) Cr³⁺ 2) Fe³⁺ 3) Al³⁺ 4) Zn²⁺

18. Какая электронная конфигурация соответствует аниону Cl^—?

1) 1s²2s²2p⁶3s²3p³ 3) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

2) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ 4) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

19. Одинаковое число электронов сдержат частицы

1) S⁰ и Cl^– 2) N^3– и P^3– 3) Al³⁺ и N^3– 4) Са²⁺ и Cl³⁺

Б) Периодичность в изменении свойств

1. В порядке возрастания атомного радиуса химические элементы расположены в ряду:

1) K → Na → Li → Rb 3) B → Ga → Al → In

2) Be → Mg → Ca → Sr 4) Sn → C → Si → Ge

2. В порядке увеличения атомного радиуса элементы расположены в ряду

1) He → Ar → Xe 3) Li → Be → B

2) I → Br → Cl 4) K → Mg → Ba

3. В каком ряду элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса?

1) Si → P → S → Cl 3) At → I → Br → Cl

2) O → S → Se → Te 4) Mg → Al → Si → P

4. Основные свойства оксидов увеличиваются в ряду

1) Li₂O → BeO → B₂O₃ 3) BaO → SrO → CaO

2) Al₂O₃ → MgO → Na₂O 4) Na₂O → CaO → Al₂O₃

5. В каком ряду химические элементы расположены в порядке увеличения их атомного радиуса?

1) HBr → HF → HI 3) H₂S → H₂Se → H₂O

2) H₂O → H₂Te → H₂S 4) HF → HCl → HI

6. Кислотные свойства водородных соединений усиливаются в ряду

1) Li → Na → K 3) B → Al → Ga

2) Sr → Ca → Mg 4) C → Si → Ge

7. В порядке возрастания атомного радиуса металлы расположены в ряду

1) Na → Mg → Al 3) Mg → Ca → Be

2) Be → Mg → Ca 4) Na → Al → Mg

8. Одинаковое значение валентности в водородном соединении и высшем оксиде имеет

1) кремний 2) бром 3) фосфор 4) сера

9. Основные свойства оксидов усиливаются в ряду

1) Na₂O → CaO → Al₂O₃ 3) Li₂O → BeO → B₂O₃

2) BaO → SrO → CaO 4) Al₂O₃ → MgO → Na₂O

10. Основные свойства ослабевают в ряду веществ

1) Al₂O₃ → MgO → Na₂O 3) Li₂O → K₂O → Rb₂O

2) CaO → MgO → BeO 4) B₂O₃ → BeO → Li₂O

11. В периоде с увеличением порядкового номера элемента увеличивается

1) основный характер гидроксидов

2) атомный радиус элементов

3) число электронных слоев атома

4) неметаллический характер простых веществ

12. В каком ряду элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса?

1) O → S → Se → Te 3) Si → P → S → Cl

2) Mg → Al → Si → P 4) At → I → Br → Cl

13. В ряду элементов

Cl → S → P → Si

1) уменьшается число электронных слоев в атомах

2) увеличивается число внешних электронов в атомах

3) возрастают радиусы атомов

4) усиливаются неметаллические свойства

14. В ряду элементов

Na → Mg → Al → Si

1) уменьшаются радиусы атомов

2) уменьшается число протонов в ядрах атомов

3) увеличивается число электронных слоев в атомах

4) уменьшается высшая степень окисления атомов

15. В ряду элементов

Li → Be → B → C

1) возрастает электроотрицательность атомов

2) уменьшается число электронных слоев в атомах

3) уменьшается число внешних электронов в атомах

4) возрастают радиусы атомов

16. В каком ряду простые вещества расположены в порядке усиления их неметаллических свойств?

1) Mg, Ca, Sr, Ba 2) Sn, Ge, Si, C 3) Na, K, Rb, Cs 4) O, N, C, B

17. В каком ряду простые вещества расположены в порядке усиления их неметаллических свойств?

1) Mg, Al, Si, P 3) Na, K, Rb, Cs

2) C, Si, Ge, Sn 4) N, C, B, Be

18. По периоду слева направо у элементов уменьшается

1) электроотрицательность 3) кислотность их гидроксидов

2) атомный радиус 4) число валентных электронов в атомах

19. Наименьший атомный радиус имеет

1) натрий 2) кремний 3) магний 4) алюминий

20. В каком ряду элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса?

1) C → N → O 3) O → S → Se

2) K → Na → Li 4) Na → Mg → Al

В) Химическая связь

1. Только ковалентные связи имеет каждое из двух веществ:

1) C₃H₈ и NaF 3) P₂O₅ и NaHSO₃

2) KCl и CH₃Cl 4) C₆H₅NH₂ и P₄

2. Химическая связь в бромиде натрия

1) ионная 3) металлическая

2) ковалентная полярная 4) ковалентная неполярная

3. Химическая связь в молекулах метана и хлорида кальция соответственно

1) водородная и ионная 3) ковалентная неполярная и ионная

2) ионная и ковалентная полярная 4) ковалентная полярная и ионная.

4. В молекуле сероводорода химическая связь

1) водородная 3) ионная

2) ковалентная неполярная 4) ковалентная полярная

5. В молекулах галогеноводородов химическая связь

1) ковалентная неполярная 3) ионная

2) ковалентная полярная 4) водородная

6. Ковалентная неполярная связь характерна для каждого из двух веществ:

1) кислорода и алмаза 3) графита и меди

2) водорода и метана 4) кремния и цинка

7. Между молекулами воды химическая связь

1) водородная 3) ковалентная полярная

2) ионная 4) ковалентная неполярная

8. Вещество с ковалентной полярной связью имеет формулу

1) CaF₂ 2) KF 3) F₂ 4) CCl₄

9. Ковалентную полярную связь имеет каждое из двух веществ:

1) CS₂ и PCl₃ 2) К и КОН 3) H₂SO₄ и S 4) КН и Н₂О

10. Ионную связь имеет вещество, формула которого

1) Na₂O 2) PCl₃ 3) NO₂ 4) H₂S

11. Соединением с ковалентной полярной связью является

1) NH₃ 2) CaF₂ 3) N₂ 4) KBr

12. Наиболее полярна химическая связь в молекуле

1) фосфина 3) сероводорода

2) хлора 4) хлороводорода

13. Ионный характер связи наиболее выражен в соединении

1) CaO 2) MgO 3) BeO 4) B₂O₃

14. Химическая связь в хлороводороде и хлориде бария соответственно

1) ковалентная полярная и металлическая

2) ионная и ковалентная неполярная

3) ковалентная неполярная и ионная

4) ковалентная полярная и ионная

15. Веществом с ковалентной неполярной связью является

1) белый фосфор 3) оксид углерода (II)

2) оксид фосфора (V) 4) оксид кремния (IV)

16. Ковалентную связь имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1) P₂O₅, NaHSO₃, Cu 3) C₃H₈, NO, Na₂O

2) CO, CH₃Cl, PBr₃ 4) C₆H₅NO₂, NaF, CCl₄

Г) Кристаллические решетки

1. Немолекулярное строение имеет

1) I₂ 2) KOH 3) NH₃ 4) H₂SO₄

2. Ионную решетку в кристаллическом состоянии имеет

1) фторид кальция 3) оксид фосфора (V)

2) оксид углерода (II) 4) хлороводород

3. Немолекулярное строение имеет

1) алмаз 2) озон 3) азот 4) аммиак

4. Кристаллическая решетка оксида кремния (IV)

1) атомная 3) ионная

2) молекулярная 4) металлическая

5. Молекулярное строение имеет каждое из двух веществ, указанных в ряду:

1) HNO₃, CaO 3) H₂SO₄, Cu

2) Na₂S, NO₂ 4) I₂, HClO₃

6. Кристаллическая решетка хрома

1) ионная 3) атомная

2) молекулярная 4) металлическая

7. Атомную кристаллическую решётку имеет

1) кремний 2) сера ромбическая 3) белый фосфор 4) свинец

8. Ионную кристаллическую решетку имеет

1) кремний 3) магний

2) фторид магния 4) оксид фосфора (V)

9. Молекулярное строение имеет

1) оксид кремния (IV) 3) нитрат бария

2) хлорид натрия 4) оксид углерода (II)

10. Веществом молекулярного строения является

1) хлорид натрия 3) оксид углерода (IV)

2) графит 4) оксид калия

11. Простые вещества – Br₂, H₂, P₄ – в твердом состоянии имеют кристаллическую решетку

1) металлическую 3) молекулярную

2) ионную 4) атомную

12. Фторид кальция имеет кристаллическую решетку

1) ионную 3) молекулярную

2) атомную 4) металлическую

13. Молекулярную кристаллическую решетку в твердом состоянии имеет

1) BaI₂ 2) Ca 3) PH₃ 4) K₂O

14. Молекулярную кристаллическую решетку в твердом состоянии имеет

1) сероводород 3) хлорид магния

2) фторид кальция 4) оксид натрия

15. Молекулярную кристаллическую решетку в твердом состоянии имеет

1) алмаз 3) хлорид лития

2) аммиак 4) оксид кремния (IV)

16. Молекулярное строение имеет

1) CO₂ 2) KBr 3) MgSO₄ 4) SiO₂

17. Кристаллическая решетка йода

1) металлическая 2) молекулярная 3) атомная 4) ионная

18. Атомную кристаллическую решетку имеет

1) железо 2) оксид углерода (IV) 3) оксид кремния (IV) 4) водород

19. Какую кристаллическую решетку в твердом агрегатном состоянии имеют кислород и йод?

1) металлическую 3) молекулярную

2) ионную 4) атомную

Урок №58. Контрольная работа №4 по темам « Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Строение атома» и «Химическая связь. Строение вещества»

Итоговая контрольная работа

1 вариант

ФИ ________________________________________Класс: _____

1. Укажите число электронов на последнем энергетическом уровне в атоме берилия:

А) 1              Б) 2                  В) 5              Г) 4

2. Укажите число энергетических уровней в атоме калия:

А) 2              Б) 3                  В) 4                 Г) 6

3. Укажите число нейтронов в атоме кремния:

А) 27             Б) 12                В) 13               Г) 14

4. Укажите электронную формулу (паспорт) атома фтора:

А) 1s²2s²2p¹        Б) 1s²2s²2p³                   В) 1s²2s²2p⁴                   Г) 1s²2s²2p⁵

5. Установите соответствие

А) H₂SO₄                                                 a) Соли

Б) К₂СО₃                                                             б) Кислотный оксид

В) Сu(OH)₂                                                        в) Основный оксид

Г) Na₂O                                                   г) Основание

Д) P₂O₅                                                  д) кислота

6. Закончите уравнения реакций, укажите тип, подпишите названия полученных веществ.

А) Ba (OH)₂+ HCl =

Б) HNO₃+ Al₂O₃=

В) СО₂+ NaOH=

Г) SO₂+CaO=

7. Вычислите количество вещества (моль) калия, необходимого для реакции с 2,24 л хлора (н.у) 

8. Разберите сущность окислительно-восстановительной реакции (определите степени окисления каждого элемента, сделайте электронный баланс) 

К + Сl₂=  KCl

Выпишите: а) вещество с ионной связью _________________________________________

б) вещество с ковалентно неполярной связью _____________________________________

в) изобразите электронные схемы образования их связей____________________________

____________________________________________________________________________

Итоговая контрольная работа

2 вариант

ФИ ________________________________________Класс: _____

1. Укажите число электронов на последнем энергетическом уровне в атоме фосфора:

А) 2              Б) 3                  В) 4              Г) 5

2. Укажите число энергетических уровней в атоме углерода:

А) 2              Б) 3                  В) 5                 Г) 7

3. Укажите число нейтронов в атоме натрия:

А) 11            Б) 12                В) 13               Г) 23

4. Укажите электронную формулу (паспорт) атома азота:

А) 1s²2s²2p¹        Б) 1s²2s²2p³                   В) 1s²2s²2p²                   Г) 1s²2s²2p⁴

5. Установите соответствие:

А) SO₃                                                 a) Основный оксид

Б) Mg(NO₃)₂                                       б) Кислота

В) HCl                                                 в) Основание

Г) NaОН                                              г) Кислотный оксид

Д) ВаO                                                д) соль

6. Закончите уравнения реакций, укажите тип, подпишите названия полученных веществ.

А) Ba(OH)₂+ CO₂=

Б) HNO₃+ Cu(OH)₂=

В) H₂S + K₂O =

Г) SO₃+ Li₂O =

7. Вычислите объем водорода (н.у), необходимого для реакции с 0,5 моль углерода. 

8. Разберите сущность окислительно-восстановительной реакции (определите степени окисления каждого элемента, сделайте электронный баланс) 

С + Н₂= СН₄

Выписать: а) вещество с ковалентно полярной связью ____________________________

б) вещество с ковалентно неполярной связью _____________________________________

в) изобразить электронные схемы образования их связей____________________________

____________________________________________________________________________

Электронная структура — Периодическая таблица — AQA — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — AQA

Электронная структура — это способ расположения электронов в атоме.

Электроны в оболочках

Электроны в атомах занимают энергетические уровни, также называемые электронными оболочками, вне ядра. Различные оболочки могут содержать разное максимальное количество электронов. Электроны в атоме первыми занимают самый низкий доступный уровень энергии. Это ближайшая к ядру оболочка.Когда эта оболочка заполнена, электроны начинают занимать следующий энергетический уровень.

Ниже приведена таблица, показывающая максимальное количество электронов, которое элемент может иметь для каждой из его оболочек энергетических уровней. Представленная информация относится к элементам с атомными номерами от 1 до 20:

Предсказание электронной структуры

Электронную структуру атома можно предсказать по его атомному номеру.Например, атомный номер натрия равен 11. Атомы натрия имеют 11 протонов и, следовательно, 11 электронов:

• два электрона занимают первую оболочку
• восемь электронов занимают вторую оболочку
• один электрон занимает третью оболочку

Это электронная структура может быть записана как 2,8,1 (каждая запятая или точка отделяет одну оболочку от другой). Эту электронную структуру также можно представить в виде диаграммы. На этих диаграммах:

• каждая оболочка показана в виде круга
• каждый электрон показан в виде точки или креста

Электронные структуры и периодическая таблица

Электронная структура элемент связан с его положением в периодической таблице.

Электронная структура натрия (2,8,1) показывает, что натрий, Na:

• находится в периоде 3
• находится в группе 1
• имеет атомный номер (2 + 8 + 1) = 11

4.4 Строение атома | Атом

В результате работы, проделанной предыдущими учеными над атомными моделями, ученые теперь имеют хорошее представление об атомных моделях. как выглядит атом. Эти знания важны, потому что они помогают нам понять, почему материалы имеют разные свойства и почему одни материалы связываются с другими. Давайте теперь подробнее рассмотрим микроскопическая структура атома (как атом выглядит внутри).

До сих пор мы обсуждали, что атомы состоят из положительно заряженного ядра окружены одним или несколькими отрицательно заряженными электронами .{- \ text {19}} \) \ (\ text {C} \)).

Ядро (ESABB)

В отличие от электрона, ядро ​​ можно разбить на более мелкие строительные блоки. назвали протонов и нейтронов . Вместе протоны и нейтроны называются нуклонами .

Ученые считают, что электрон можно рассматривать как точечную частицу или элементарная частица означает, что ее нельзя ни на что разложить меньше. {- \ text {27}} \) \ (\ text {kg} \) (немного тяжелее протона).

Таблица 4.2: Краткое описание частиц внутри атома.

Атомный номер и атомное массовое число (ESABC)

Химические свойства элемента определяются зарядом его ядра, т.е. число протонов . Этот номер называется атомным номером и обозначается буквой Z .

Атомный номер (Z)

Число протонов в атоме.

Вы можете найти атомный номер в периодической таблице Менделеева (см. Периодическую таблицу в начале книги). В атомный номер является целым числом от 1 до 118.

Масса атома зависит от того, сколько нуклонов содержит его ядро. Число нуклонов, т.е. общее количество протонов плюс нейтронов, называется атомной массой номером и обозначается буквой A .

В настоящее время элемент 118 — это наивысший атомный номер элемента. Элементы высокой атомной числа (примерно от 93 до 118) не существуют до тех пор, пока они распадаются за секунды формируется. Ученые считают, что после 118-го элемента может быть «остров стабильность », в которой присутствуют элементы с более высоким атомным номером, которые не распадаются на части в считанные секунды.

Нуклид — это особый вид атома или ядра, характеризующийся числом протонов и нейтроны в атоме. Чтобы быть абсолютно правильным, когда мы представляем атомы, как здесь, тогда мы должны называть их нуклидами.

Атомно-массовое число (A)

Число протонов и нейтронов в ядре атома.{56} \ text {Fe} \), где атомный номер \ (Z = 26 \), а массовое число \ (A = 56 \). Количество нейтронов — это просто разница \ (N = A — Z = 30 \).

Не путайте использованные здесь обозначения с тем, как эта информация отображается на периодическая таблица. В периодической таблице атомный номер обычно появляется вверху. левый угол блока или непосредственно над символом элемента.Номер ниже символ элемента — его относительная атомная масса . Это не совсем то то же, что и атомное массовое число. Это будет объяснено в разделе «Изотопы». Пример железа показано ниже.

Для нейтрального атома количество электронов такое же, как и количество протонов, так как заряд на атоме должен уравновеситься.Но что произойдет, если атом получит или потеряет электроны? Значит ли это что атом по-прежнему будет частью того же элемента? Изменение количества электронов атом не меняет тип атома, которым он является. Однако заряд атома изменится. Изменился нейтралитет атома. Если электронов добавлено , то атом станет больше минус .{-} \), которая приобрела один электрон и теперь имеет 10 электронов вместо 9.

Рабочий пример 1: Стандартное обозначение

Используйте стандартные обозначения для обозначения натрия и укажите количество протонов, нейтронов и электроны в элементе.

Укажите символ элемента

\ (\ text {Na} \)

Найдите число протонов

Натрий состоит из 11 протонов, поэтому мы имеем: \ (_ {11} ^ {23} \ text {Na} \)

Найдите количество электронов

Натрий нейтрален, поэтому у него такое же количество электронов, как и у протонов.Количество электронов есть \ (\ text {11} \).

Найти \ (A \)

Из периодической таблицы мы видим, что \ (A = 23 \).

Определите количество нейтронов

Мы знаем \ (A \) и \ (Z \), поэтому можем найти \ (N \): \ (N = A — Z = 23-11 = 12 \).{23} \ text {Na} \). Число протонов 11, количество нейтронов 12 и количество электронов 11.

Периодические свойства элементов

Элементы в периодической таблице расположены в порядке возрастания атомного номера. Все эти элементы демонстрируют несколько других тенденций, и мы можем использовать периодический закон и формирование таблицы, чтобы предсказать их химические, физические и атомные свойства. Понимание этих тенденций достигается путем анализа электронной конфигурации элементов; все элементы предпочитают формирование октетов и будут получать или терять электроны, чтобы сформировать эту стабильную конфигурацию.

Атомный радиус

Мы никогда не сможем определить атомный радиус атома, потому что никогда не бывает нулевой вероятности нахождения электрона и, следовательно, никогда не бывает четкой границы с атомом. Все, что мы можем измерить, — это расстояние между двумя ядрами (межъядерное расстояние). Ковалентный радиус — это половина расстояния между ядрами двух одинаковых атомов. Ионный радиус составляет половину расстояния между ядрами двух ионов в ионной связи. Расстояние должно быть распределено для меньшего катиона и большего аниона.{-12} \, m \).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (слева) ковалентные радиусы, (в центре) ионные радиусы, (справа) металлические радиусы. Предоставлено Джессикой Торнтон (UCD)

Чтобы объяснить эту тенденцию, необходимо понять концепцию скрининга и проникновения. Проникновение обычно известно как расстояние, на котором электрон находится от ядра. Экранирование определяется как концепция внутренних электронов, блокирующих внешние электроны от заряда ядра. В рамках этой концепции мы предполагаем, что между внешними электронами нет экранирования и что внутренние электроны экранируют внешние электроны от общего положительного заряда ядра.Чтобы понять степень экранирования и проникновения в атом, ученые придумали эффективный ядерный заряд , \ (Z_ {eff} \). Уравнение для расчета эффективного заряда ядра показано ниже.

\ [Z_ {eff} = Z — S \]

В уравнении S представляет количество внутренних электронов, экранирующих внешние электроны. Студенты могут легко найти S, используя атомный номер благородного газа, который находится на одну точку над элементом. Например, S, которое мы будем использовать для хлора, будет 10 (атомный номер неона).Z — общее количество электронов в атоме. Поскольку мы знаем, что нейтральный атом имеет одинаковое количество протонов и электронов, мы можем использовать атомный номер для определения Z. Например, для хлора значение Z будет равно 17 (атомный номер хлора). Продолжая использовать хлор в качестве примера, 10 внутренних электронов (S) будут экранировать положительный заряд десяти протонов. Следовательно, был бы и эффективный ядерный заряд 17-10 или +7. Эффективный заряд ядра показывает, что ядро ​​притягивает внешние электроны с зарядом +7, и поэтому внешние электроны притягиваются ближе к ядру, и атомные радиусы меньше.Таким образом, чем больше заряд ядра, тем большее притяжение ядра оказывает на внешние электроны и тем меньше атомные радиусы. Напротив, чем меньше заряд ядра, тем меньшее притяжение ядра оказывает на внешние электроны и тем больше атомные радиусы. Кроме того, с увеличением атомного номера увеличивается и эффективный заряд ядра. На рисунке 3 показано влияние эффективного заряда ядра на атомные радиусы.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Предоставлено Джессикой Торнтон (UCD)

Теперь мы готовы описать тенденцию атомного радиуса в периодической таблице.Слева направо через период увеличивается атомный номер, а затем и эффективный заряд ядра. Поэтому, двигаясь слева направо по периоду, ядро ​​сильнее притягивает внешние электроны, и атомные радиусы уменьшаются. При движении вниз по группе в периодической таблице количество заполненных электронных оболочек увеличивается. В группе валентные электроны сохраняют одинаковый эффективный заряд ядра, но теперь орбитали удалены от ядра. Следовательно, ядро ​​меньше притягивает внешние электроны, а атомные радиусы больше.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Предоставлено Джессикой Торнтон (UCD)

Теперь мы можем использовать эту концепцию для объяснения различий в атомных радиусах катионов и анионов. Катион — это атом, потерявший один из своих внешних электронов. Катионы имеют меньший радиус, чем атом, из которого они образовались. С потерей электрона положительный ядерный заряд обесценивает отрицательный заряд, создаваемый электронами. Следовательно, положительное ядро ​​притягивает электроны сильнее, а радиус меньше.Анион — это атом, который приобрел внешний электрон. Анионы имеют больший радиус, чем атом, из которого они образовались. Усиление электрона не изменяет заряд ядра, но добавление электрона вызывает уменьшение эффективного заряда ядра. Следовательно, электроны удерживаются более свободно, а радиус атома увеличивается.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Предоставлено Джессикой Торнтон (UCD)

Энергия ионизации (потенциал ионизации)

Для выталкивания электрона из атома требуется достаточно энергии, чтобы преодолеть магнитное притяжение положительного заряда ядра.{-}} \]

Энергия ионизации увеличивается относительно высокого эффективного заряда. Наивысшую энергию ионизации имеют благородные газы, потому что все они имеют высокий эффективный заряд из-за образования октетов и требуют большого количества энергии для разрушения этой стабильной конфигурации. Наибольшее количество энергии требуется для элементов в правом верхнем углу. Кроме того, элементы в левом углу имеют низкую энергию ионизации, потому что потеря электрона позволяет им иметь конфигурацию благородного газа.Следовательно, для удаления одного из валентных электронов требуется меньше энергии

Таблица 1: Энергии ионизации некоторых элементов (1-й ИЭ, 2-й ИЭ и т. Д.)

Элемент	1-й	2-я	3-й	4-я	5-я	6-я	7-я
Na	496	4562
мг	738	1451	7733
Al	577	1817	2745	11580
Si	786	1577	3232	4356	16090
п.	1060	1903	2912	4957	6274	21270
S	999.6	2251	3361	4564	7013	8496	27110
Класс	1256	2297	3822	5158	6542	9362	11020
Ар	1520	2666	3931	5771	7238	8781	12000

Это энергии ионизации для трех элементов периода.Обратите внимание, как Na после во втором I.E., Mg в третьем I.E., Al в четвертом I.E. и так далее — все они имеют огромное увеличение энергии по сравнению с исходным. Это происходит потому, что текущая конфигурация находилась в стабильном формировании октетов; поэтому для ионизации требуется гораздо большее количество энергии.

Энергия ионизации увеличивается слева направо в течение периода и увеличивается при движении вверх по группе. По мере того, как вы поднимаетесь на группу, энергия ионизации увеличивается, потому что меньше электронов защищает внешние электроны от притяжения ядра.Следовательно, требуется больше энергии, чтобы вывести ядро ​​из строя и удалить электрон. Когда мы перемещаемся по таблице Менделеева слева направо, энергия ионизации увеличивается из-за увеличения эффективного заряда ядра. Это связано с тем, что чем больше эффективный заряд ядра, тем сильнее ядро ​​удерживает электрон и тем больше энергии требуется для его высвобождения.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Предоставлено Джессикой Торнтон (UCD)

Энергия ионизации — это лишь общее правило.Бывают случаи, когда эта тенденция не подтверждается. Обычно это можно объяснить их электронной конфигурацией. Например, магний имеет более высокую энергию ионизации, чем алюминий. Магний имеет электронную конфигурацию [Ne] 3s2. Магний обладает высокой энергией ионизации, потому что он имеет заполненную 3s-орбиталь, и ему требуется большее количество энергии, чтобы забрать электрон с заполненной орбитали.

Сродство к электрону

Сродство к электрону (E.A.) — это изменение энергии, которое происходит, когда электрон присоединяется к газообразному атому.{-}} \]

Труднее найти тенденции, описывающие сродство к электрону. Как правило, элементы в правой части таблицы Менделеева имеют большое отрицательное сродство к электрону. Сродство к электрону станет менее отрицательным по мере продвижения от вершины к основанию периодической таблицы. Однако азот, кислород и фтор не следуют этой тенденции. Электронная конфигурация благородных газов будет близка к нулю, потому что они не будут легко получать электроны.

Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Предоставлено Джессикой Торнтон (UCD)

Электроотрицательность

Электроотрицательность — это измерение атома, который борется за электроны в связи.Чем выше электроотрицательность, тем выше его способность приобретать электроны в связи. Электроотрицательность будет важна, когда мы позже определим полярные и неполярные молекулы. Электроотрицательность связана с энергией ионизации и сродством к электрону. Электроны с низкими энергиями ионизации имеют низкую электроотрицательность, поскольку их ядра не оказывают сильного притяжения на электроны. Элементы с высокой энергией ионизации обладают высокой электроотрицательностью из-за сильного притяжения, оказываемого положительным ядром на отрицательные электроны.Следовательно, электроотрицательность увеличивается снизу вверх и слева направо.

Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Предоставлено Джессией Торнтон (UCD)

Металлический персонаж

Металлический знак используется для определения химических свойств металлических элементов. Как правило, металлы склонны терять электроны с образованием катионов. Неметаллы стремятся получить электроны с образованием анионов. Они также обладают высоким окислительным потенциалом, поэтому легко окисляются и являются сильными восстановителями.Металлы также образуют основные оксиды; чем более щелочной является оксид, тем выше металлический характер.

Рисунок \ (\ PageIndex {9} \): Предоставлено Джессикой Торнтон (UCD)

По мере того, как вы перемещаетесь по таблице слева направо, металлический характер уменьшается, потому что элементы легко принимают электроны для заполнения своих оболочек. Следовательно, эти элементы принимают неметаллический характер образования анионов. По мере продвижения вверх по таблице металлический характер уменьшается из-за того, что ядро ​​сильнее притягивает внешние электроны.Это большее притяжение затрудняет потерю электронов атомами и образование катионов.

Другие тенденции

Точки плавления: Тенденции изменения температуры плавления и молекулярной массы бинарных углерод-галогеновых соединений и галогенидов водорода обусловлены межмолекулярными силами. Плавление разрушает расположение атомов в твердом теле, поэтому количество тепла, необходимое для плавления, зависит от силы притяжения между атомами. Эта сила притяжения увеличивается с увеличением количества электронов.Увеличение количества электронов увеличивает связь.

Пример: Точка плавления HF должна составлять приблизительно -145 ° C от точек плавления HCl, HBr и HI, но наблюдаемое значение составляет -83,6 ° C.

Показатели теплопроводности и электропроводности регулярно меняются в течение периода. Точки плавления могут постепенно увеличиваться или достигать пика внутри группы, а затем в обратном направлении.

Пример: элементы третьего периода Na, Mg и Al являются хорошими проводниками тепла и электричества, тогда как Si — только хороший проводник, а неметаллы P, S, Cl и Ar — плохие проводники.- \]

Использование в знании периодических свойств элементов

1. Предсказание большего или меньшего атомного размера и радиального распределения в нейтральных атомах и ионах
2. Измерение и сравнение энергий ионизации
3. Сравнение сродства к электрону и электроотрицательности
   • Прогнозирование окислительно-восстановительного потенциала
   • Сравнение металлического характера с другими элементами; его способность образовывать катионы
   • Предсказание того, какая реакция может или не может произойти из-за тенденций
   • Определение большего потенциала клеток (суммы окислительного и восстановительного потенциалов) между реакциями
   • Завершение химических реакций в соответствии с тенденциями

Сводка периодических тенденций

В Периодической таблице элементов схожие элементы классифицируются вместе.Дмитрий Менделеев, русский ученый, был первым, кто создал общепринятое расположение элементов в 1869 году. Менделеев считал, что, когда элементы расположены в порядке увеличения атомной массы, определенные наборы свойств периодически повторяются. Хотя большинство современных периодических таблиц организовано в восемнадцать групп (столбцов) элементов, в первоначальной периодической таблице Менделеева элементы были организованы в восемь групп и двенадцать периодов (строк).

Рисунок \ (\ PageIndex {10} \): любезно предоставлено Википедией для публикации этого изображения в открытом доступе.

В периодической таблице элементы, имеющие похожие свойства, находятся в одних и тех же группах (по вертикали).Слева направо атомный номер (z) элементов увеличивается от одного периода к следующему (по горизонтали). Группы пронумерованы вверху каждого столбца, а точки слева рядом с каждой строкой. Основными элементами группы являются группы 1, 2 и 13–18. Эти группы содержат элементы, наиболее богатые естественным образом, и являются наиболее важными для жизни. Элементы, заштрихованные в приведенной выше таблице светло-розовым цветом, известны как переходные металлы. Два ряда элементов, начинающихся с z = 58, иногда называют внутренними переходными металлами, и они были извлечены и помещены в нижнюю часть таблицы, потому что они сделали бы таблицу слишком широкой, если бы она оставалась непрерывной.14 элементов, следующих за лантаном (z = 57), называются лантаноидами, а следующие 14 элементов, следующие за актинием (z = 89), называются актинидами.

Элементы периодической таблицы можно разделить на две большие категории: металлы и неметаллы. Большинство металлов являются хорошими проводниками тепла и электричества, пластичны и пластичны, а их температура плавления составляет от умеренной до высокой. В общем, неметаллы не являются проводниками тепла и электричества, представляют собой нелегкие твердые вещества, а многие из них являются газами при комнатной температуре. Как показано в таблице выше, металлы и неметаллы в периодической таблице часто разделяются ступенчатой ​​диагональной линией, а несколько элементов рядом с этой линией часто называют металлоидами (Si, Ge, As, Sb, Te и At).Металлоиды — это элементы, которые выглядят как металлы и в некотором смысле ведут себя как металлы, но также обладают некоторыми неметаллическими свойствами. Группа в самом дальнем правом углу таблицы, заштрихованная оранжевым цветом, известна как благородные газы. Благородные газы рассматриваются как особая группа неметаллов.

Щелочные металлы / Щелочноземельные металлы

Щелочные металлы входят в группу 1 периодической таблицы и состоят из лития, натрия, рубидия, цезия и франция. Эти металлы обладают высокой реакционной способностью и образуют ионные соединения (когда неметалл и металл объединяются), а также многие другие соединения.Все щелочные металлы имеют заряд +1 и самые большие размеры атомов, чем любые другие элементы, в каждый из своих периодов.

Щелочноземельные металлы относятся к группе 2 и состоят из бериллия, магния, кальция, стронция, бария и радия. В отличие от щелочных металлов, земные металлы имеют меньший размер атома и не обладают такой реакционной способностью. Эти металлы также могут образовывать ионные и другие соединения и иметь заряд +2.

Переходные металлы

Переходные металлы варьируются от групп IIIB до XIIB в периодической таблице.Эти металлы образуют положительно заряженные ионы, очень твердые и имеют очень высокие температуры плавления и кипения. Переходные металлы также являются хорошими проводниками электричества и пластичны.

Лантаноиды и актиниды

Лантаноиды (показаны в строке ** на диаграмме выше) и актиниды (показаны в строке * на диаграмме выше) образуют блок из двух строк, которые помещены внизу периодической таблицы для проблем с пространством. Они также считаются переходными металлами. Лантаноиды составляют верхний ряд этого блока и представляют собой очень мягкие металлы с высокими температурами кипения и плавления.Актиниды образуют нижний ряд и являются радиоактивными. Они также образуют соединения с большинством неметаллов. Чтобы узнать, почему у этих элементов есть отдельный раздел, посетите страницу электронных конфигураций.

Металлоиды

Как упоминалось во введении, металлоиды расположены вдоль лестницы, отделяющей металлы от неметаллов в периодической таблице. Бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма и теллур обладают металлическими и неметаллическими свойствами. Например, кремний имеет металлический блеск, но является хрупким и неэффективным проводником электричества, как неметалл.Поскольку металлоиды обладают сочетанием металлических и неметаллических характеристик, они являются промежуточными проводниками электричества или «полупроводниками».

Галогены

Галогены состоят из пяти неметаллических элементов: фторина, хлора, брома, йода и астата. Они расположены в 17-й группе периодической таблицы и имеют заряд -1. Термин «галоген» означает «солеобразователь», а соединения, содержащие один из галогенов, являются солями. Физические свойства галогенов значительно различаются, поскольку они могут существовать в виде твердых тел, жидкостей и газов при комнатной температуре.Однако в целом галогены очень реакционноспособны, особенно с щелочными и земельными металлами 1-й и 2-й групп, с которыми они образуют ионные соединения.

Благородные газы

Благородные газы состоят из группы 18 (иногда называемой группой O) периодической таблицы элементов. Благородные газы имеют очень низкие температуры кипения и плавления и являются газами при комнатной температуре. Они также очень инертны, так как у них уже есть полная валентная оболочка с 8 электронами. Следовательно, благородные газы имеют небольшую тенденцию терять или приобретать электроны.

Полезные связи из периодической таблицы

Периодическая таблица элементов полезна для определения зарядов простых одноатомных ионов. Элементы основной группы, отнесенные к группам 1, 2 и 13-18, образуют ионы, они теряют то же количество электронов, что и соответствующий номер группы, в которую они попадают. Например, атомы K (группа 1) теряют один электрон, чтобы стать K ⁺ , а атомы Mg (группа 2) теряют два электрона, чтобы сформировать Mg ^{2 +} .Другие элементы основной группы, входящие в группу 13 и выше, образуют более одного возможного иона.

Элементы в группах 3-12 называются переходными элементами или переходными металлами. Подобно элементам основной группы, описанным выше, переходные металлы образуют положительные ионы, но из-за их способности образовывать более двух или более ионов разного заряда связь между номером группы и зарядом отсутствует.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Расположите эти элементы по убыванию атомного размера: Na, C, Sr, Cu, Fr

Ответ

Fr, Sr, Cu, Na, C

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Расположите эти элементы по возрастанию отрицательного E.А .: Ba, F, Si, Ca, O

Ответ

Ba, Ca, Si, O, F

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Расположите эти элементы в соответствии с возрастающим металлическим характером: Li, S, Ag, Cs, Ge

Ответ

Li, S, Ge, Ag, Cs

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Какая реакция, по вашему мнению, будет иметь больший клеточный потенциал?

1. \ (\ ce {2Na (s) + Cl2 (g) → 2NaCl (s) или 2Cs (s) + Cl2 (g) → 2RbCl (s) \)
2. \ (\ ce {2Na (s) + Cl2 (g) → 2NaCl (s) или Be (s) + Cl2 (g) → BeCl2 (s)} \)

Ответ

Второе уравнение

Первое уравнение

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Какое уравнение вы ожидаете встретить?

1. \ (\ ce {I2 (s) + 2Br (водн.) → Br2 (l) + 2I (водн.)} \)
2. \ (\ ce {Cl2 (g) + 2I (водн.) → I2 (s) + 2Cl (водн.)} \)

Ответ

5.А) Да

Б) №

Проблемы

* Выделите ответ: _____, чтобы просмотреть ответы.

1. Элемент, который является примером металлоида, представляет собой (а) S; (б) Zn; (c) Ge; d) Re; (e) ни один из этих

Ответ: (c) Ge

2. В периодической таблице вертикальные (верхние и нижние) столбцы называются (а) периодами; (б) переходы; (c) семьи / группы; (г) металлоиды; (e) ничего из этого.

Ответ: (c) семьи / группы

3.Почему благородные газы инертны (инертны)?

Ответ: Благородные газы инертны, потому что они уже имеют полную валентную электронную оболочку и мало склонны приобретать или терять электроны.

4. Как называются соединения, содержащие галоген?

Ответ: Соли

5. Лантаноиды и актиниды: (а) щелочноземельные металлы; (б) переходные металлы; (в) металлоиды; (d) щелочные металлы; (e) ни один из этих

Ответ: (б) переходные металлы

Список литературы

• Хлопок, F.А .; Уилкинсон, Г. (1988). Продвинутая неорганическая химия (5-е издание). Нью-Йорк: Вили. ISBN 0-471-84997 стр. 1385.
• Хатчинсон, Джон. «Журнал химического образования». Исследования развития концепции в химии (2007). Распечатать. Внешние ссылки
• Веселый, Уильям Л. (1991). Современная неорганическая химия (2-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0-07-112651-1.
• Петруччи, Ральф Х. Общая химия. 9 изд. Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл, 2005.

McLaughlin, Kimberly / Atomic Structure

Структура блока

День 1 — 21 сентября
Обзор Тестового блока 1
Тед Эд Видео: Насколько мал атом?
Масштаб: Использует метрические преобразования, чтобы перейти от кофе к атому углерода (для перспективы)
Рабочий лист : Примечания — заполнение главы 4
Глава 4 Примечания, слайды 3-8: Субатомные частицы
Глава 4 Примечания, слайды 9-12: Чтение периодической таблицы (атомный номер, массовое число, практика)
Моделирование PhET – Построение атома
Изучение обучения – Конструктор элементов Gizmo
Глава 4 Примечания, слайды 14 -16: Эффект изменения частиц
Рабочий лист : Глава 4 — Атомная структура, Лист 1

День 2 — 22 сентября
IPOD # 6 — диаграмма атомной структуры
Примечания к главе 4, слайд 17 : определение изотопа
Примечания к главе 4, слайд 18-20 : практика
Лаборатория: Фасоль

День 3 — 24 сентября
IPOD # 7 — изотопы
Тед Эд Видео: Радиоактивность: ожидание неожиданного

Примечания к главе 4, слайды 21-33 : радиоизотопы, радиоактивный распад (альфа, бета) , гамма)

Тед Эд Видео: Неопределенное расположение электронов
Глава 5 Примечания, слайды 13-22: Шредингер — квантово-механическая модель, орбитальные формы, емкость
Активность : Периодическая таблица цветового кода (показывает s, p, d, f)
Глава 5 Практика, слайды 23-24: Написание конфигураций

День 7 — 28 сентября
Тед Эд Видео: Чему кот Шредингера может научить нас о квантовой механике?
Примечания к главе 5, слайды 25-26: Примечания к главе 5, слайды 28-30: Орбитальная запись , правила заполнения
CW: Практика электронной конфигурации (из пакета примечаний)

День 8 — 10/1
IPOD # 10 — электронные конфигурации / орбитальные обозначения
Глава 5 Примечания, слайды 27: Исключения
Рабочий лист : — Глава 5 — Электронный Конфигурации, орбитальная нотация
Видео Теда Эда: Частицы или волны: центральная загадка квантово-механической модели
Примечания к главе 5, слайды 32-33: Испытания пламенем
Примечания к главе 5, слайды 34: Квант, фотон
Лаборатория — Испытание пламенем

День 9 — 10/2
IPOD # 11 — электронные конфигурации / орбитальные обозначения
Finish Lab — Испытание пламенем
Ted Ed Video: Что такое цвет?
Примечания к главе 5, слайды 35-40: свет, волновая анатомия, волновое уравнение
Рабочий лист : Глава 5 — Уравнения света

День 10 — 10/3
Викторина — Конфигурации электронов
Демонстрация: Железные опилки (Электроны, возвращающиеся в свое основное состояние после возбуждения, выглядят как бенгальские огни или фейерверк )
Примечания к главе 5, слайды 41: ЭМ-спектр (используется для обзора обратной природы длины волны и частоты)
Примечания к главе 5, слайды 42-44: Спектры атомной эмиссии
Примечания к главе 5, слайды 45-46: Энергия
Рабочий лист : Глава 5 — Уравнения света

День 11 — 10/4
IPOD # 12 — свет, длина волны, частота, энергия
Активность — Маркировка периодической таблицы
Тед Эд Видео: «Гений Менделеева» Периодическая таблица »
Глава 6 Примечания, слайды 4-5: Примечания, слайды 6-8 главы 6: Валентные электроны
Глава 6 Примечания, слайды 9-29: Характеристики металлов / неметаллов / металлоидов , семейства (с валентными электронами)
Глава 6 Примечания, слайды 31-35: Правило октетов
Глава 6 Примечания, слайды 36-38: Точечная нотация Льюиса
Рабочий лист : Guided Notes — Periodic Table
Ted Ed Видео: «Решение загадки периодической таблицы»
HW: Рабочий лист : Глава 5 — электронная конфигурация, Льюис, ионы

День 12 — 10/5
IPOD # 13 — диаграмма (семейство, конфигурации, валентность, точка Льюиса, анион / катион, заряд иона)
Активность: Идентификация тенденций (с использованием графиков лабораторных станций)
Рабочий лист : Ведомые заметки — тенденции
Примечания к главе 6, слайды 41-46: Тренд атомного радиуса
Примечания к главе 6, слайды 47-52: Примечания к главе 6, слайды
Примечания к главе 6, слайды 53-57: Тенденция электроотрицательности
Примечания к главе 6, слайды 58-61: Примечания к размеру ионов
Примечания к главе 6, слайд 62: Сводка тенденций

День 13 — 10/8
Примечания к главе 6, слайды 53-57: Электроотрицательность Тренд
Глава 6 Примечания, слайды 58-61: Тенденция размера ионов
Рабочий лист : Глава 6 — Обведите тренд
Рабочий лист : Глава 6 — Периодическая головоломка

День 14 — 10/9
IPOD # 14 — тенденции
Демонстрация: Натрий и калий
Видео на YouTube: «Решение загадки Периодической таблицы»
Примечания к главе 3, слайды 17 -19: Density
Explore Learning — Density Gizmo Assessment Questions
YouTube Video: Steve Spangler Density Column
Lab — Trends

День 15 — 10/10
IPOD # 15 — плотность
IPOD # 16 — Семейство и тенденции (назовите элемент, который…)
Рабочий лист : Обзор модуля 2
Рабочий лист : Исследование Путеводитель

День 16 — 10/11
Тестовый блок 2 — Главы 4-6 и части главы 25

Натрий — Информация об элементе, свойства и применение

Расшифровка:

Химия в ее элементе: натрий

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Meera Senthilingam

На этой неделе важный элемент с раздвоением личности. Вот Дэвид Рид.

Дэвид Рид

Натрий, как и большинство элементов в периодической таблице, можно сказать, имеет двойственную личность. С одной стороны, это важное питательное вещество для большинства живых существ, и, тем не менее, из-за своей реактивной природы оно также способно нанести ущерб, если вы случайно комбинируете его с чем-то, чего не следует делать.

Натрий в природе встречается только в соединениях и никогда как свободный элемент. Тем не менее, его очень много: на его долю приходится около 2,6 процента земной коры по весу. Его наиболее распространенные соединения включают растворенный хлорид натрия (или поваренную соль), его твердую форму, галит и в качестве катиона, уравновешивающего заряд в цеолитах.

Помимо того, что натрий является важным питательным веществом, история человека и натрия, как говорят, началась еще во времена фараонов в Древнем Египте, с первого зарегистрированного упоминания соединения натрия в виде иероглифов.Трудно описать пиктограмму с помощью речи, но представьте себе волнистую линию поверх полого глаза, поверх полукруга, а рядом с ними — изображение стервятника, обращенное влево. Эта пиктограмма означала божественный или чистый, и ее название является корнем слова натрон, которое использовалось для обозначения стиральной соды или декагидрата карбоната натрия, в том виде, в каком мы его знаем сегодня. Карбонат натрия использовался в мыле, а также в процессе мумификации благодаря своим водопоглощающим и бактерицидным свойствам контроля pH.

В средневековой Европе, однако, карбонат натрия также использовался как лекарство от головной боли, поэтому он получил название sodanum от арабского слова suda, что означает головная боль. Именно эта терминология вдохновила сэра Хамфри Дэви назвать этот элемент натрием, когда он впервые выделил его, пропустив электрический ток через едкий натр или гидроксид натрия в 1807 году. Этот процесс известен как электролиз, и с его помощью Дэви выделил элементаль. калий, кальций, магний и барий очень похожим методом.

Учителя химии часто сбивают детей с толку, рассказывая им о химических символах. В то время как такие, как H, N, C и O, кажутся совершенно логичными, сокращение натрия до Na поначалу кажется нелогичным. Однако, если мы рассмотрим слово натрон, мы сможем увидеть, откуда взялась сокращенная форма.

При выделении в металлической форме серебристо-белый натрий является агрессивным элементом, немедленно окисляющимся при контакте с воздухом и сильно выделяющим газообразный водород, который может загореться при контакте с водой.Это один из элементов первой группы с высокой реакционной способностью, которые называются щелочными металлами.

Как и другие щелочные металлы, он имеет очень характерный тест на пламя — ярко-оранжевый цвет по излучению D-линии. Это то, что вы видели во всех застроенных районах в виде уличных фонарей, в которых используется натрий для создания неестественного желтого света, освещающего наши улицы. Этот эффект был впервые замечен в 1860 году Кирхгофом и Бунзеном, известными как Бунзен Бёрнер.

Почти все молодые химики в какой-то момент пройдут испытание пламенем, и хлорид натрия — популярный выбор.К сожалению, интенсивность цвета такова, что если какое-либо соединение проливается в горелку Бунзена, она проклята гореть синим и оранжевым пятнистым пламенем, по-видимому, навсегда. Реакция натрия с водой — излюбленная демонстрация, и в Интернете есть множество видеороликов.

Натрий и его соединения имеют настолько разнообразные применения, что невозможно упомянуть их все здесь, пара примеров включает тот факт, что натрий используется для охлаждения ядерных реакторов, поскольку он не будет кипеть, как вода при высоких температурах, которые достигнуты.

Гидроксид натрия можно использовать для удаления серы из бензина и дизельного топлива, хотя образующийся токсичный суп из побочных продуктов привел к тому, что этот процесс объявлен вне закона в большинстве стран. Гидроксид натрия также используется в производстве биодизельного топлива и в качестве ключевого компонента в продуктах, удаляющих засоры из дренажей.

Пищевая сода на самом деле содержит натрий (это указано в названии!), А ее химическое название — бикарбонат натрия, где, я уверен, вы встречали его при выпечке или приготовлении пищи, где он подвергается термическому разложению при температуре выше 70 ° C с выделением углерода. диоксид, который затем заставляет ваше тесто подниматься.

Натрий действительно играет важную роль в виде иона. В среднем человек должен получать около двух граммов натрия в день — и практически все это будет поступать с пищей в виде соли. Ионы натрия используются для создания электрических градиентов при возбуждении нейронов мозга. Это включает натрий (и его старший брат калий), диффундирующий через клеточные мембраны. Натрий диффундирует и выкачивается обратно, в то время как калий совершает обратный путь. Это может потреблять огромное количество энергии тела — иногда до 40 процентов.

Я хотел бы закончить коротким рассказом, который подчеркивает двойственную личность натрия. Один мужчина купил в Интернете три с половиной фунта металлического натрия и весь вечер реагировал на него водой различных форм и размеров, пока он и его друзья наблюдали за происходящим с безопасного расстояния. Вечеринка, очевидно, прошла успешно, но он не предлагает проводить свою собственную. На следующий день, когда хозяин вышел на улицу, чтобы проверить место, где он взорвал натрий, он заметил, что оно было покрыто роем желтых бабочек.Проведя небольшое исследование, он обнаружил, что у этих бабочек есть интересная привычка. Самцы ищут натрий и постепенно собирают его, представляя своим партнерам позже в качестве ритуала. Итак, это подводит итог двух граней натрия. Его насильственная реактивная природа контрастирует с его использованием любовными бабочками.

Мира Сентилингам

Это был Дэвид Рид из Саутгемптонского университета с двухсторонней химией натрия. На следующей неделе химический эквивалент обнаружения поездов.

Брайан Клегг

Ученых, которые производят новые, очень тяжелые элементы, легко обвинить в том, что они следят за поездами химии. Подобно тому, как наблюдатели за поездами часами наблюдают за определенным локомотивом, чтобы подчеркнуть это в своей книге, может показаться, что эти химики с трудом производят один или два атома сверхтяжелого элемента в качестве упражнения для отметки поля. Но элемент 114 преподнес не один сюрприз, показывая, почему такие элементы стоит исследовать.

Meera Senthilingam

И чтобы узнать, почему элемент 114 стоит усилий, присоединяйтесь к Брайану Клеггу на следующей неделе в программе Chemistry in its element.

(промо)

(конец промо)

Атомная теория

3.1 Атомная теория

Цели обучения

1. Изложите современную атомную теорию.
2. Узнайте, как устроены атомы.

Наименьшая часть элемента, которая поддерживает идентичность этого элемента, называется атомом. Наименьшая часть элемента, которая поддерживает идентичность этого элемента. Отдельные атомы чрезвычайно малы. Чтобы построить линию длиной 1 см, потребуется около пятидесяти миллионов атомов подряд. Точка в конце печатного предложения состоит из нескольких миллионов атомов. Атомы настолько малы, что трудно поверить, что вся материя состоит из атомов, но это так.

Представление о том, что атомы играют фундаментальную роль в химии, формализовано современной атомной теорией Представление о том, что атомы играют фундаментальную роль в химии., Впервые высказанное английским ученым Джоном Далтоном в 1808 году. Оно состоит из трех частей:

1. Вся материя состоит из атомов.
2. Атомы одного и того же элемента одинаковы; атомы разных элементов разные.
3. Атомы объединяются в целочисленных отношениях с образованием соединений.

Эти концепции составляют основу химии.

Хотя слово атом происходит от греческого слова, которое означает «неделимый», теперь мы понимаем, что сами атомы состоят из более мелких частей, называемых субатомными частицами . Первым был обнаружен электрон — крошечная субатомная частица с отрицательным зарядом, крошечная субатомная частица с отрицательным зарядом. Его часто обозначают как e ^— , с правым надстрочным индексом, показывающим отрицательный заряд.Позже были обнаружены две более крупные частицы. Протон — субатомная частица с положительным зарядом. более массивная (но все же крошечная) субатомная частица с положительным зарядом, представленная как p ⁺ . Нейтрон: субатомная частица без заряда. представляет собой субатомную частицу с массой примерно такой же, как у протона, но без заряда. Он представлен как n или n ⁰ . Теперь мы знаем, что все атомы всех элементов состоят из электронов, протонов и (за одним исключением) нейтронов. Таблица 3.1 «Свойства трех субатомных частиц» суммирует свойства этих трех субатомных частиц.

Таблица 3.1 Свойства трех субатомных частиц

Имя	Символ	Масса (прибл .; кг)	Заряд
Протон	п. +	1.6 × 10 −27	1+
нейтрон	n, n 0	1,6 × 10 −27	нет
Электрон	e —	9,1 × 10 −31	1−

Как эти частицы расположены в атомах? Они не расположены случайным образом.Эксперименты Эрнеста Резерфорда в Англии в 1910-х годах указали на ядерную модель — модель атома, в котором протоны и нейтроны находятся в центральном ядре, а электроны находятся на орбите вокруг ядра. атома. Относительно массивные протоны и нейтроны собираются в центре атома, в области, называемой ядром, центром атома, содержащим протоны и нейтроны. атома (множественные ядер ). Электроны находятся вне ядра и проводят время, вращаясь в космосе вокруг ядра.(См. Рисунок 3.1 «Структура атома».)

Рисунок 3.1 Структура атома

В центре атома протоны и нейтроны, образующие ядро, а электроны вращаются вокруг ядра.

Современная атомная теория утверждает, что атомы одного элемента одинаковы, а атомы разных элементов различны. Что отличает атомы разных элементов? Фундаментальная характеристика, которую имеют все атомы одного и того же элемента, — это число протонов .Все атомы водорода имеют в ядре один и только один протон; все атомы железа имеют в ядре 26 протонов. Это число протонов настолько важно для идентичности атома, что его называют атомным номером — числом протонов в атоме. элемента. Таким образом, атомный номер водорода равен 1, а атомный номер железа — 26. Каждый элемент имеет свой собственный характерный атомный номер.

Однако атомы одного и того же элемента могут иметь разное количество нейтронов. Атомы одного и того же элемента (т.е., атомы с одинаковым числом протонов) с разным числом нейтронов называются изотопами (атомы одного и того же элемента, которые имеют разное число нейтронов). Большинство природных элементов существуют в виде изотопов. Например, большинство атомов водорода имеют в своем ядре единственный протон. Однако небольшое количество (примерно один из миллиона) атомов водорода имеет в своих ядрах протон и нейтрон. Этот конкретный изотоп водорода называется дейтерий. Очень редкая форма водорода имеет в ядре один протон и два нейтрона; этот изотоп водорода называется тритием.Сумма количества протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом. Сумма количества протонов и нейтронов в ядре. изотопа.

У нейтральных атомов такое же количество электронов, как и у протонов, поэтому их общий заряд равен нулю. Однако, как мы увидим позже, так будет не всегда.

Пример 1

1. Наиболее распространенные атомы углерода имеют шесть протонов и шесть нейтронов в своих ядрах. Каковы атомный номер и массовое число этих атомов углерода?
2. Изотоп урана имеет атомный номер 92 и массовое число 235.Какое количество протонов и нейтронов в ядре этого атома?

Решение

1. Если в ядре атома углерода шесть протонов, его атомный номер равен 6. Если у него также шесть нейтронов в ядре, то массовое число равно 6 + 6, или 12.
2. Если атомный номер урана 92, то это количество протонов в ядре. Поскольку массовое число равно 235, то количество нейтронов в ядре составляет 235 — 92, или 143.

Проверьте себя

Число протонов в ядре атома олова — 50, а число нейтронов в ядре — 68. Каковы атомный номер и массовое число этого изотопа?

Ответ

Атомный номер = 50, массовое число = 118

Обращаясь к атому, мы просто используем название элемента: термин натрий относится как к элементу, так и к атому натрия.Но постоянно использовать имя элемента может быть неудобно. Вместо этого химия определяет символ для каждого элемента. Атомарный символ — одно- или двухбуквенное представление имени элемента. представляет собой одно- или двухбуквенное сокращение названия элемента. По соглашению первая буква символа элемента всегда заглавная, а вторая буква (если есть) — строчная. Таким образом, символ водорода — H, символ натрия — Na, а символ никеля — Ni. Большинство символов происходит от английского названия элемента, хотя некоторые символы происходят от латинского названия элемента.(Символ натрия Na происходит от его латинского названия natrium ). В таблице 3.2 «Названия и символы общих элементов» перечислены некоторые общие элементы и их символы. Вам следует запомнить символы в Таблице 3.2 «Имена и символы общих элементов», так как именно так мы будем представлять элементы в химии.

Таблица 3.2 Наименования и символы общих элементов

Имя элемента	Символ		Имя элемента	Символ
Алюминий	Al		Меркурий	Hg
Аргон	Ar		молибден	Пн
мышьяк	как		Неон	Ne
Барий	Ba		Никель	Ni
Бериллий	Be		Азот	N
висмут	Bi		Кислород	O
Бор	B		Палладий	Pd
Бром	руб.		фосфор	-П
Кальций	Ca		Платина	Pt
Углерод	С		Калий	К
Хлор	Класс		Радий	Ra
Хром	Cr		Радон	Rn
Кобальт	Co		Рубидий	руб.
Медь	Cu		Скандий	SC
фтор	F		Селен	SE
Галлий	Ga		Кремний	Si
Германий	Ge		Серебро	Ag
Золото	Au		Натрий	Na
Гелий	He		Стронций	Sr
Водород	H		сера	S
Йод	I		Тантал	Ta
Иридий	Ir		Олово	Sn
Утюг	Fe		Титан	Ti
Криптон	Кр		вольфрам	Вт
Свинец	Пб		Уран	U
Литий	Li		Ксенон	Xe
Магний	мг		цинк	Zn
Марганец	Mn		Цирконий	Zr

Элементы сгруппированы вместе в специальной таблице, называемой периодической таблицей. Схема всех элементов.. Простая периодическая таблица показана на рисунке 3.2 «Простая периодическая таблица», а более обширная представлена ​​в главе 17 «Приложение: Периодическая таблица элементов». Элементы в периодической таблице перечислены в порядке возрастания атомного номера. Периодическая таблица имеет особую форму, которая станет для нас важной, когда мы рассмотрим организацию электронов в атомах (см. Главу 8 «Электронная структура»). Одно немедленное использование таблицы Менделеева помогает нам идентифицировать металлы и неметаллы.Неметаллы находятся в верхнем правом углу таблицы Менделеева, на одной стороне жирной линии, разделяющей правую часть таблицы. Все остальные элементы — металлы.

Рисунок 3.2 Простая периодическая таблица

Есть простой способ представить изотопы с помощью атомных символов. Используем конструкцию

XZA

, где X — символ элемента, A — массовое число, а Z — атомный номер. Таким образом, для изотопа углерода, который имеет 6 протонов и 6 нейтронов, символ

. C612

, где C — символ элемента, 6 — атомный номер, а 12 — массовое число.

Пример 2

1. Какой символ у изотопа урана с атомным номером 92 и массовым числом 235?
2. Сколько протонов и нейтронов в F2656e?

Решение

1. Обозначение этого изотопа — U92235.
2. В этом атоме железа 26 протонов и 56 — 26 = 30 нейтронов.

Проверьте себя

Сколько протонов в N1123a?

Ответ

11 протонов

Также принято указывать массовое число после названия элемента, чтобы указать на конкретный изотоп. Углерод-12 представляет собой изотоп углерода с 6 протонами и 6 нейтронами, а уран-238 представляет собой изотоп урана с 146 нейтронами.

Основные выводы

• Химия основана на современной атомной теории, которая утверждает, что вся материя состоит из атомов.
• Сами атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов.
• Каждый элемент имеет свой атомный номер, равный количеству протонов в его ядре.
• Изотопы элемента содержат разное количество нейтронов.
• Элементы представлены атомным символом.
• Периодическая таблица — это таблица, в которой упорядочены все элементы.

Упражнения

1. Перечислите три утверждения, из которых состоит современная атомная теория.

2. Объясните, как устроены атомы.

3. Что больше, протон или электрон?

4. Что больше, нейтрон или электрон?

5. Каковы заряды каждой из трех субатомных частиц?

6. Где находится большая часть массы атома?

7. Нарисуйте схему атома бора, в ядре которого находятся пять протонов и шесть нейтронов.

8. Нарисуйте схему атома гелия, в ядре которого есть два протона и два нейтрона.

9. Определите атомный номер . Какой атомный номер у атома бора?

10. Какой атомный номер у гелия?

11. Определите изотоп и приведите пример.

12. В чем разница между дейтерием и тритием?

13. Какая пара представляет собой изотопы?

    1. h34e и h33e
    2. F2656e и M2556n
    3. S1428i и P1531

14. Какая пара представляет собой изотопы?

    1. C2040a и K1940
    2. F2656e и F2658e
    3. U92238 и U92235

15. Укажите полные обозначения каждого атома, включая атомный номер и массовое число.

    1. атом кислорода с 8 протонами и 8 нейтронами
    2. Атом калия с 19 протонами и 20 нейтронами
    3. Атом лития с 3 протонами и 4 нейтронами

16. Укажите полные обозначения каждого атома, включая атомный номер и массовое число.

    1. Атом магния с 12 протонами и 12 нейтронами
    2. Атом магния с 12 протонами и 13 нейтронами
    3. атом ксенона с 54 протонами и 77 нейтронами

17. Америций-241 — изотоп, используемый в детекторах дыма.Каков полный символ этого изотопа?

18. Углерод-14 — изотоп, используемый для проведения испытаний радиоактивного датирования ранее живого материала. Каков полный символ этого изотопа?

19. Укажите атомарные символы для каждого элемента.

    1. натрий
    2. аргон
    3. азот
    4. радон

20. Укажите атомарные символы для каждого элемента.

    1. серебро
    2. золото
    3. ртуть
    4. йод

21. Дайте имя элементу.

    1. Si
    2. Mn
    3. Fe
    4. Cr

22. Дайте имя элементу.

    1. Ф
    2. Класс
    3. Br
    4. I

ответов

1. Вся материя состоит из атомов; атомы одного и того же элемента одинаковы, а атомы разных элементов различны; атомы объединяются в целочисленных отношениях с образованием соединений.

3. Протон больше электрона.

5. протон: 1+; электрон: 1-; нейтрон: 0

9. Атомный номер — это количество протонов в ядре.Бор имеет атомный номер пять.

11. Изотопы — это атомы одного и того же элемента, но с разным числом нейтронов. h21 и h22 являются примерами.

13. 1. изотопов
    2. не изотопы
    3. не изотопы
21. 1. кремний
    2. марганец
    3. утюг
    4. хром

Интерактивная периодическая таблица элементов

Щелочные металлы

Щелочные металлы образуют группу I периодической таблицы.Их название относится к щелочным веществам, которые образуются при взаимодействии этих элементов с водой. Наиболее распространенными из этих элементов являются натрий и калий. Рубидий, литий и цезий встречаются реже и составляют 0,03, 0,007 и 0,0007 процента земной коры.

Эти элементы очень реактивны и обычно встречаются в природе уже в сочетании с другими элементами. Они имеют серебристый блеск, высокую пластичность и отлично проводят электричество и тепло. Щелочные металлы имеют низкие температуры плавления, в пределах 28.От 5 ° до 179 ° C.

Щелочноземельные металлы

Щелочноземельные металлы образуют группу 2 периодической таблицы. За исключением радия, все элементы этой группы используются в коммерческих целях. Магний и кальций — два из шести самых распространенных элементов на Земле, которые необходимы для некоторых геологических и биологических процессов.

Эти элементы имеют блестящий серо-белый цвет. Они хорошо проводят электричество и имеют более высокие температуры плавления и кипения, чем щелочные металлы.Диапазон температур плавления составляет от 650 ° до 1287 ° C, а температуры кипения — от 1090 ° до 2471 ° C.

Металлы после перехода

Металлы после перехода обычно считаются элементами групп 13, 14 и 15. Все классификации включают элементы галлий, индий, олово, таллий, свинец и висмут. Однако, в зависимости от того, как определяется «постпереход», эта категория может содержать от шести до 22 элементов.

Пост-переходные металлы имеют много общего с металлами, включая ковкость, пластичность и проводимость тепла и электричества, но обычно они более мягкие и имеют более низкие температуры плавления и кипения, чем переходные металлы.Они обладают низкой механической прочностью, образуют ковалентные связи и проявляют кислотно-щелочной амфотеризм.

Лантаноиды

Лантаноиды составляют 15 металлических химических элементов с атомными номерами от 57 до 71. Названные лантаноидами, поскольку они химически подобны лантану, эти элементы и актиниды образуют категорию редкоземельных элементов. Несмотря на это прозвище, этих химических веществ в земной коре довольно много. Например, церий занимает 25-е место по распространенности.

Лантаноиды быстро окисляются во влажном воздухе, быстро растворяются в кислотах и ​​медленно реагируют с кислородом при комнатной температуре.Эти элементы используются в сверхпроводниках и компонентах гибридных автомобилей, в основном в качестве магнитов и батарей. Они также используются при производстве специального стекла.

Актиниды

15 металлических элементов с атомными номерами от 89 до 104, от актиний до лоуренсия, называются актинидами. Все эти элементы радиоактивны, относительно нестабильны и выделяют энергию в виде радиоактивного распада. Однако они могут образовывать стабильные комплексы с лигандами, такими как хлорид, сульфат, карбонат и ацетат.

Их радиоактивность, токсичность, пирофорность и ядерная критичность делают актиниды опасными в обращении. Уран и плутоний использовались на атомных станциях и в атомном оружии. Некоторые актиниды встречаются в природе в морской воде или минералах, но актиниды с атомными номерами от 95 до 104 являются искусственными, создаваемыми с помощью ускорителей частиц.

Галогены

Галогены — это неметаллические элементы, входящие в группу 17 Периодической таблицы: фтор, хлор, бром, йод и астат.Это единственная группа, элементы которой при комнатной температуре включают твердые, жидкие и газовые формы вещества. Когда галогены реагируют с металлами, они образуют ряд полезных солей, включая фторид кальция, хлорид натрия, бромид серебра и иодид калия.

Поскольку галогены не имеют полной оболочки на один электрон, они могут сочетаться со многими различными элементами. Они обладают высокой реакционной способностью и в концентрированных количествах могут быть смертельными. В коммерческих целях галогены используются в дезинфицирующих средствах, осветительных приборах и компонентах лекарств.

Благородные газы

Благородные газы образуют группу 18 первых шести периодов таблицы Менделеева. Они бесцветные, без запаха, вкуса и негорючие. Первоначально считалось, что их атомы не могут связываться с другими элементами или образовывать химические соединения, но с тех пор это было опровергнуто.

Считается, что некоторых из этих газов на Земле очень много, и все они присутствуют в атмосфере Земли. За исключением гелия и радона, благородные газы могут быть извлечены из воздуха с помощью сжижения и фракционной перегонки.Гелий добывают из скважин с природным газом, а радон является продуктом радиоактивного распада.

Группы

Когда Дмитрий Менделеев создал периодическую таблицу в конце 19 века, он сгруппировал элементы по атомному весу. При группировке по весу поведение элементов проявлялось через равные промежутки времени или периоды. Столбцы современной периодической таблицы представляют группы элементов, а строки представляют периоды. Группы пронумерованы от 1 до 18. Можно ожидать, что элементы в одной группе будут вести себя аналогичным образом, потому что они имеют одинаковое количество электронов на своей внешней оболочке.