Народна Освіта » Хімія » Сучасне формулювання періодичного закону

НАРОДНА ОСВІТА

Сучасне формулювання періодичного закону

Матеріал параграфа допоможе вам:

• з'ясувати, що таке ізотопи і нукліди;

• обчислювати відносну атомну масу елемента за його ізотопним складом;

• переконатися в тому, що поняття “Відносна атомна маса», «відносна молекулярна маса·· потребують уточнень;

• зрозуміти, чим сучасне формулювання періодичного закону відрізняється від того, що дав Менделєєв.

Ізотопи. Атоми одного елемента містять однакову кількість протонів та електронів, але не завжди однакову кількість нейтронів.

Види атомів одного елемента з різною кількістю нейтронів називають ізотопами2.

Для елемента Гідрогену відомі три ізотопи. Кожний із них отримав назву і позначення (мал. 12). У природі найбільше атомів Гідрогену, ядра яких складаються лише із протона. На кілька тисяч таких атомів припадає один атом, у ядрі якого, крім протона, міститься ще й нейтрон. Ці два види атомів — Протій і Дейтерій — є природними ізотопами Гідрогену. Фізикам удалося добути в лабораторії атоми цього елемента із двома нейтронами в ядрі. Такий, штучний, вид атомів Гідрогену назвали Тритієм.

Нуклонні числа (сумарні кількості протонів і нейтронів) для ізотопів Гідрогену становлять 1, 2 і 3. Отже, ізотопи — це види атомів одного елемента з різними нуклонними числами.

Речовини, утворені ізотопами елемента, дещо різняться за фізичними властивостями. Густина ·<важкої» води, яка складається з моле-кул D2O, становить 1,104 г/см3, а температура кипіння (за нормального тиску) — +101,43 °С. Для звичайної води (H2O) ці фізичні характеристики вам добре відомі — 1,000 г/см3 і +100°С. Хімічні властивості обох речовин однакові. «Важка» вода, як і звичайна, взаємодіє з кальцій оксидом, фосфор(\/) оксидом, іншими сполуками.

 

 

Багато елементів представлено в природі кількома видами атомів, тобто ізотопами, а для двадцяти елементів, згаданих у попередньому параграфі, існує лише по одному виду атомів (атоми кожного із цих елементів однакові).

Ізотопи позначають за допомогою символів або назв елементів із зазначенням нуклонного числа: 1H, ~’Н, liH, Хлор-35, Хлор-37. Використовують також повні позначення ізотопів — JH, 2H, fH, ifCl, 17СІ (нижній індекс — порядковий номер елемента).

Будь-який вид атомів називають нуклідом.

 

Нуклідами є види атомів різних елементів: 1H, 12C, 23Na, 238U, 35Cl, 54Fe, ut9Ag, 138Ba та ін. Загальна кількість відомих нині нуклідів становить майже 2300.

Ізотопи — це нукліди (види атомів) одного елемента:

 

Обчислення відносних атомних мас елементів, які мають ізотопи. У природі існують два нукліди Хлору. Для одного виду атомів нуклон-не число (відносна атомна маса) дорівнює 35, для іншого — 37. Учені виявили, що кількість «легких» атомів Хлору становить три чверті від загальної кількості атомів цього елемента, а «важких» атомів — одну чверть (мал. 13). За цими даними можна розрахувати відносну атомну масу Хлору:

 

 

Числа -4" і 4- називають атомними частками 4 4

ізотопів. Вони є відношеннями кількості атомів кожного нукліда до загальної кількості атомів елемента. Наведені атомні частки ізотопів Хлору можна виразити й у відсотках: 75 %, 25 %.

Атомну частку позначають грецькою літерою χ (читається «хі»). Знаючи атомні частки ізотопів елемента(Хі,Х2іт.д.)уїх природній суміші та відповідні нуклонні числа (A1, A2 і т. д.), можна обчислити відносну атомну масу елемента за такою формулою:

 

 

Наводимо приклад розрахунку атомних часток двох нуклідів елемента за його відносною атомною масою.

ЗАДАЧА. Купрум має природні нукліди 63Cu і 65Cu. Обчислити їх атомні частки, використавши точне значення відносної атомної маси елемента.


Помітне відхилення значення відносної атомної маси елемента від цілого числа вказує на існування в природі щонайменше двох його нуклідів. Наприклад, Цинк (A1. = 65,38) має п’ять ізотопів (64Zn, 6ttZn, 67Zn, 68Zn і 70Zn), Ста-нум (Ar = 118,71) — десять. Якщо ж відносна атомна маса елемента наближається до цілого числа, то це не є доказом наявності в елемента єдиного природного нукліда. Так, Алюміній (A1 = 26,982) має один нуклід ~'А1, але Бром (А,. = 79,904) — два нукліди 79Br і 81Br, атомні частки яких у їх природній суміші майже однакові (50,5 і 49,5 % відповідно).

► Поясніть, чому значення відносної атомної маси Гідрогену становить 1,0079, тобто майже 1, тоді як цей елемент має два природних ізотопи.

Уточнення важливих хімічних понять. Із

курсу хімії 7 класу вам відомо, що відносна атомна маса та відносна молекулярна маса є відношеннями мас атома або молекули до 1/12 маси атома Карбону. Однак атоми цього елемента, що існують у природі, не однакові. Карбон має три нукліди — 12C (атомів цього виду — 98,89 % від загальної кількості атомів Карбону), 13C і 14C. За атомну одиницю маси обрано 1/12 маси атома Карбону-12. Наводимо уточнені означення вказаних вище фізичних величин:

відносна атомна маса є відношенням маси атома до 1/12 маси атома 12C;

відносна молекулярна маса є відношенням маси молекули до 1/12 маси атома 12C.

Одна з відповідних розрахункових формул має такий вигляд:

Сучасне формулювання періодичного закону.

Д. І. Менделєєв, як і його сучасники, ще не знав, яку будову має атом. Однак він був упевнений у тому, що причину періодичності у змінах хімічного характеру елементів і властивостей речовин слід шукати в самих атомах. Учений розумів, що періодичний закон потребує глибшого пізнання.

Відкриття складної будови атома допомогло встановити, що фундаментальною характеристикою кожного елемента є заряд ядра атома, а не маса, оскільки більшість елементів має ізотопи. Тому нині періодичний закон формулюють так:

властивості хімічних елементів, простих речовин, а також склад і властивості сполук перебувають у періодичній залежності від значень зарядів ядер атомів.

Д. І. Менделєєв розмістив у періодичній системі Йод після Телуру, хоча маса атома Йоду трохи менша. Підставою для цього були хімічний характер елементів, склад і властивості утворених ними речовин (с. 15). Тепер ми знаємо, що в ядрі атома Йоду міститься на один протон більше, ніж у ядрі атома Телуру, і порядковий номер Йоду має бJr7Tii на одиницю більшим.

У періодичній системі є ще кілька пар елементів, які за значеннями атомних мас слід було б поміняти місцями. Серед них — Аргон і Калій. Відомо, що атом Калію містить на один протон більше. Але чому його відносна атомна маса менша, ніж Аргону? Обидва елементи мають по три природні нукліди. Аргон майже цілком складається з «важкого» нукліда 40Ar; таких атомів — 99,6 % від їх загальної кількості (існують ще нукліди 36Ar і 38Ar). У Калію переважає «легкий» нуклід 39K; його атомна частка становить 93,2 % (існують ще нукліди 40K і 41K).

Види атомів одного елемента з різною кількістю нейтронів називають ізотопами, а будь-який вид атомів — нуклідом. Ізотопи — це нукліди одного елемента.

Відносні атомна, молекулярна маси є відношеннями маси атома, молекули до 1/12 маси атома 12C.

Періодичний закон нині формулюють так: властивості хімічних елементів, простих речовин, а також склад і властивості сполук перебувають у періодичній залежності від значень зарядів ядер атомів.

29. Що таке ізотопи, нукліди? Як їх позначають? Відповідь проілюструйте прикладами.

30. Скільки протонів, нейтронів та електронів має кожний із таких нуклідів: 20Ne, 21Ne, 40K, 40Ca, 192Pl?

31. Наведіть повні позначення таких нуклідів: Нітроген-15, Неон-22, Сульфур-33.

32. Чим різняться нукліди: Титан-50, Ванадій-50, Хром-50?

33. Ураховуючи, що в природі існують два нукліди Гідрогену (1H1 2H) і три нукліди Оксигену (16O11O1 isO), визначте, скільки може бути різновидів молекул води. Напишіть їх хімічні формули з позначенням нуклідів (на зразок 1H2H16O). Скільки значень маси може мати молекула води?

34. Один учень сказав, що відносна маса атома дорівнює відносній атомній масі відповідного елемента, наведеній у періодичній системі, а інший йому заперечив. Хто з учнів правий? Відповідь аргументуйте.

35. Природний Магній складається з ізотопів 24Mg, 25Mg та 26Mg. Атомна частка першого нукліда становить 78,7 %, а другого — 10,1 %. Обчисліть відносну атомну масу елемента.

36. Елемент Бор має два природних нукліди. Атомна частка нукліда 11B становить 80,43 %. Використавши точне значення відносної атомної маси Бору, наведене в періодичній системі, визначте другий нуклід цього елемента.

37. У чому відмінність між сучасним формулюванням періодичного закону і тим, яке дав Д. І. Менделєєв?

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Попель

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 19-09-2016, 01:41, посмотрело: 2154