Как найти количество атомов в частице

Для
определения числа атомов (молекул) в
определенном количестве вещества
необходимо воспользоваться следующей
формулой: N = ν · N_A,

где
N – число частиц (атомов или молекул).

Например,
определим количество атомов алюминия,
содержащиеся в 2 моль вещества алюминия:
N (Al) = ν (Al) · N_A.

N
(Al) = 2 моль · 6,02 · 10²³
 
= 12,04 · 10²³
(атомов).

Кроме того, можно определить
количество вещества по известным числом
атомов (молекул):
.

Например,
определим количество вещества
молекулярного кислорода, которая
содержит 3,01 · 10²³
молекул кислорода:.

.

.
Количество вещества определяется числом
структурных единиц (атомов, молекул,
ионов или других частиц) этого вещества.
Количество вещества обозначается
буквой.

9.
Уравнение Менделеева- Клайперона.

PV=(m/M)RT,
где R-
универсальная газовая постоянная,
равная 8,31 Дж/(К*моль)

10.
Эквивалент. Закон эквивалентов.

Эквивалент-
часть вещества, реагирующая без остатка
с одним эквивалентом водорода или вообще
с одним эквивалентом любого другого
вещества.

Закон
эквивалентов: «Вещества
взаимодействуют друг с другом в
эквивалентных количествах» , или «массы
реагирующих веществ пропорциональны
их эквивалентам либо эквивалентным
массам (объемам): m1/m2=
Э1/Э2».

11.
Значения эквивалентов водорода и
кислорода.

Эm(Н2)=1
г/экв

Эm(О2)=
8 г/экв

12.
Молярная масса эквивалента, молярный
объем эквивалента.

Молярная
масса эквивалента элемента в соединении
не является величиной постоянной,
зависит от валентности элемента в данном
соединении и выражается уравнением:

,

где
М – молярная масса элемента, г/моль; Z –
валентность элемента в данном соединении;
1/z – фактор эквивалентности

Эквивалентный
объем или объем моля эквивалента V_э(X)
– это объем, который занимает один моль
эквивалентов газообразного вещества
при нормальных условиях (н.у.).

13.
Эквивалент кислоты, основания, соли.

Кислоты:
определяется отношением Mr
основания к числу атомов водорода в
формуле кислоты, способных заместиться
на металл (основность кислоты). Например
эквивалент серной кислоты Н2SO4=
98/2= 49 (1/2*М)

Основания:
определяется отношением Mr
основания к числу гидроксильтных групп
ОН в формуле основания, способных
заместиться на кислотный остаток
(кислотность основания). Например,
эквивалент едкого натра равен ЭNaOH=
40/1= 40, т.е. у этого вещества значения
эквивалента и молекулярной массы
совпадают. (1/3*М)

Соли:
определяется как частное от деления Mr
соли на суммарный заряд катионов. Так,
эквивалент сульфата аллюминия ЭAl2SO4=
342/6= 57. (М/ сумм. Заряд)

Оксида:
равен сумме эквивалентов кислорода и
элемента, образующего данный оксид.
Например, эквивалент оксида аллюминия
равен: Al2O3=
ЭAl+
ЭО. Поскольку алюминий трехвалентен,
то ЭAl=
ArAl/B=
27/3=9, следовательно, ЭAl2O3=
9+8=17. Тоже получим, разделив Mr
оксида на суммарный заряд катионов
металла: 102/6=17.

14.
Закон Авогадро. Следствия из закона
Авогадро.

Закон:
«В равных объемах любых газов при
одинаковых условиях содержится одинаковое
число молекул» .

Следствия:

–
одинаковое число молекул различных
газов при одинаковых условиях ( давлении
и температуре) занимает одинаковый
объем.

–
один моль любого газа при определенных
условиях занимает постоянный объем.

15.
Строение атома: модель Томпсона.

В
атоме Томсона положительное электричество
«размазано» по сфере, в которую вкраплены,
как изюм в пудинг, электроны. В простейшем
атоме водорода электрон находится в
центре положительно заряженной сферы.
При смещении из центра на электрон
действует квазиупругая сила
электростатического притяжения, под
действием которой электрон совершает
колебания. Частота этих колебаний
определяется радиусом сферы, зарядом
и массой электрона, и если радиус сферы
имеет порядок радиуса атома, частота
этих колебаний совпадает с частотой
колебания спектральной линии атома. В
многоэлектронных атомах электроны
располагаются по устойчивым конфигурациям,
рассчитанным Томсоном. Томсон считал
каждую такую конфигурацию определяющей
химические свойства атомов. Он предпринял
попытку теоретически объяснить
периодическую систему элементов Д. И.
Менделеева. Эту попытку Бор позднее
назвал «знаменитой» и указал, что со
времени этой попытки «идея о разделении
электронов в атоме на группы сделалась
исходным пунктом и более новых воззрений».
Отметив, что теория Томсона оказалась
несовместимой с опытными фактами, Бор
тем не менее считал, что эта теория
«содержит много оригинальных мыслей и
оказала большое влияние на развитие
атомной теории».

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

На этой странице вы узнаете 

• Чем атом похож на Солнечную систему? 
• Один водород, но три лучше: что такое изотопы?
• Как умеет скакать электрон?

Атом можно представить как конструктор «Лего», который можно собрать из более простых “элементарных” частиц. У каждого атома число “деталек” может быть различным. Об этом и о других особенностях строения атома поговорим в статье.

Строение атома

Великие ученые и философы древности упорно бились над вопросом, из чего же состоят вещества, которые их окружают. Впервые идею о том, что все тела живой и неживой природы состоят из мельчайших частиц — атомов — высказал древнегреческий ученый Демокрит целых 2500 лет назад! 

Что же из себя представляет атом?

Атом — это мельчайшая химически неделимая частица вещества.

Атомы могут соединяться друг с другом с помощью химических связей в различной последовательности, образуя более сложные частицы — молекулы. Можно провести аналогию: 

• атом — отдельный человек, 
• молекулы — группы людей, объединенные общим признаком (семья, одноклассники, коллеги, любители кошек, любители собак).

Молекула — это мельчайшие частицы, которые состоят из атомов. Они являются химически делимыми.

Долгое время считалось, что атом нельзя разделить далее на составляющие. Но с развитием науки учёные-физики выяснили, что атом состоит из более мелких, или элементарных частиц  — протонов (p), нейтронов (n) и электронов (ē). 

В центре атома располагается ядро, которое состоит из протонов и нейтронов (их общее название нуклоны), а вокруг ядра вращаются электроны.

Чем атом похож на Солнечную систему?
Можно представить атом как Солнечную систему, где вокруг ядра (Солнца) по орбитам вращаются электроны (планеты). Это так называемая планетарная модель атома. В реальности атом намного сложнее, но для запоминания нам удобнее пользоваться этими представлениями.

Тогда более точно определение атома будет звучать так:

Атом — электронейтральная химически неделимая частица, которая состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.

Каждая из элементарных частиц в атоме имеет свой заряд и массу:

Характеристика элементарных частиц

Из таблички видно, что вся масса атома сосредоточена в протонах и нейтронах, то есть в ядре. При этом само ядро положительно заряжено, а вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные электроны. 

В разновидностях одного и того же химического элемента может быть различное число элементарных частиц. Давай рассмотрим это на примере атома водорода. 

Первый случай: ядро атома водорода состоит из одного протона (масса ядра = 1 а.е.м.). Такой атом называется протием, именно он указан в периодической системе Д.И. Менделеева.  

Добавим к этому ядру один нейтрон, тогда масса ядра будет равна 2 а.е.м.. Мы получили вторую разновидность атома водорода — дейтерий. 

Если добавить второй нейтрон к такому ядру, то мы получим тритий. Так вот, разновидности одного и того же химического элемента, которые различаются числом нейтронов в ядре, называются изотопами.

Как определить количество элементарных частиц 

Сейчас мы научимся определять количество протонов, нейтронов и электронов в атоме любого химического элемента. В этом нам поможет периодическая система Д.И. Менделеева. 

Давай рассмотрим ячейку в периодической системе с углеродом:

В верхней части ячейки располагается порядковый номер элемента (это целое число), под ним располагается относительная атомная масса. Она является нецелым числом, поэтому её легко определять. Относительная атомная масса, округленная до целого числа, называется массовым числом.

Эти характеристики связаны с количеством элементарных частиц в атоме следующим образом:

Давай рассмотрим основные определения и положения, связанные с характеристикой элемента и числовыми операциями:

• Орбиты, на которых располагаются электроны, называются электронными слоями (или энергетическими уровнями). Нумерация слоев начинается с ближайшего к ядру электронного слоя.
• На каждом электронном слое может находиться не более 2N² электронов (где N — номер слоя).
• Число занятых электронами слоев в атоме элемента совпадает с номером периода, в котором он находится.
• Последний энергетический уровень называют внешним (максимальное число ē на внешнем уровне = 8). Обычно на нем находятся валентные электроны, то есть электроны на внешней (валентной) оболочке атома.
• Число валентных электронов, как правило, совпадает с номером группы, в котором находится элемент.

 На примере атома углерода определим количество элементарных частиц в его атоме.

Порядковый номер углерода равен 6, значит, заряд его атома + 6, число протонов и число электронов совпадает и тоже равно 6. 

Относительная атомная масса равна 12,01, а число нейтронов равно 12 – 6 = 6. 

Углерод находится во втором периоде, IV группе. Это показывает нам, что занято лишь 2 электронных слоя, при этом на внешнем электронном уровне располагаются 4 электрона.   

“Грустный” и “веселый” атом

При заполнении электронами ячеек мы описываем так называемое основное состояние. Это такое состояние атома, при котором энергия системы минимальна. Его состояние можно определить как “веселое”: в атоме всё спокойно и в порядке.

Но может быть и другая ситуация, когда на электроны оказывается какое-то воздействие. Тогда происходит процесс, похожий на развод пары в человеческом мире. В результате воздействия те электроны, которые находились на орбитали вдвоем и были спаренными, могут друг с другом “поссориться” и “разъехаться” по разным орбиталям. 

Тогда атом можно определить как “грустный”: электроны ссорятся, атома грустит. В химии это состояние и называется возбужденным. Такой “развод” возможен только в пределах одного энергетического уровня.  

Атомные подуровни заполняются электронами в порядке увеличения их энергии. Этот порядок выглядит следующим образом: 

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → … 

Проскок электрона

Это явление характерно для элементов IB и VIB групп, например, Cr, Cu, Ag.

Например, у меди электронная оболочка должна выглядеть как ..3d⁹4s². Но так как для заполнения d-подуровня не хватает одного электрона, то более выгодной становится ситуация, когда с s-подуровня электрон “перепрыгивает” на внутренний d-подуровень. В результате, конфигурация меди выглядит как 3d¹⁰4s¹¹

Итог: иметь конфигурации nd⁵ и nd¹⁰ более энергетически выгодно, чем nd⁴ и nd⁹. Поэтому у таких элементов, как Cu, Cr, Ag, Au, Nb, Mo, Ru, Pt, Pd происходит проскок (провал) электрона: электрон с верхнего “этажа” как будто проваливается на нижний.

Классификация химических элементов: s-,p-,d-,f-элементы

В зависимости от положения “последнего электрона” бывают s-, p-, d-, f-элементы: 

• s-элементы: IA и IIA группы;
• p-элементы: IIIA-VIIIA группы;
• d-элементы: элементы побочных подгрупп;
• f-элементы: вынесены в отдельную группу лантаноидов и актиноидов. 

У s- и p-элементов валентные электроны находятся на внешнем уровне.

У d-элементов  — на внешнем s- и на предвнешнем d-подуровнях. 

Далее приведены электронные формулы атомов элементов первых четырех периодов. Благодаря этой шпаргалке всегда можно сверить свой вариант электронной конфигурации и проверить себя.

Продолжение темы читайте в статье «Строение атома и электронные конфигурации 2.0».

Фактчек

• Атом — электронейтральная частица, состоящая из ядра и вращающихся вокруг него электронов.
• Электроны располагаются на электронных подуровнях, причем их число определяется порядковым номером элемента.
• Существует группа атомов одного и того же химического элемента, у которых имеется разное число нейтронов. Такие элементы называют изотопами.
• Электроны располагаются по ячейкам так, чтобы энергия системы была минимальна.
• Иногда для достижения минимума энергии некоторые правила нарушаются — таковым является проскок электрона.

Проверь себя 

Задание 1.

Ядро атома состоит из: 

1. Протонов и нейтронов
2. Протонов и электронов
3. Нейтронов и электронов
4. Протонов, нейтронов и электронов 

Задание 2.

У изотопов различается число: 

1. Протонов
2. Нейтронов
3. Электронов
4. Нейтронов и электронов

Задание 3. 

Проскок электрона характерен для элемента: 

1. Натрия
2. Алюминия
3. Ксенона
4. Меди

Задание 4.

На третьем электронном слое может находиться максимально:

1. 8 электронов
2. 18 электронов
3. 2 электрона
4. 32 электрона

Ответы: 1. —  1; 2. — 2; 3. — 4; 4. — 2.

An atom is an element. The two words are synonymous, so if you’re looking for the number of atoms in an element, the answer is always one, and only one. Scientists know of 118 different elements, which they categorize in the periodic table, a diagram that arranges them in increasing order according to the number of protons in their nuclei. This arrangement allows you to answer a significant question at a glance: “What is the number of protons in a particular element?” To answer that, you simply need to look at the place the element occupies in the chart. The place number corresponds to the number of protons.

Elements That Form Diatomic Molecules

Some atoms can form covalent bonds with other atoms of the same element to form diatomic molecules. The best known is oxygen (O). A single oxygen atom is highly reactive, but when it forms a bond with another oxygen atom to form O₂, the combination is more stable. This is the form in which oxygen exists in the earth’s atmosphere. Four other elements can combine in this way at standard temperature and pressure. They include nitrogen (N), which is the most abundant element in the atmosphere, hydrogen (H), chlorine (Cl) and fluorine (F). Two other elements, bromine (Br) and iodine (I), can form diatomic molecules at higher temperatures. All diatomic molecules contain two atoms.

Noble Gases and Metals

Some atoms, such as sodium and phosphorous, are so reactive that they are never found free in nature. However, two groups of elements, the noble gases and noble metals, are stable and can exist in samples that contain only non-bound atoms of that element. For example, a container full of argon gas (Ar) contains only argon atoms, and a bar of pure gold contains only gold (Au) atoms. If you have a large sample of a noble gas or metal, you can calculate how many atoms it contains by weighing it.

In addition to these gases and metals, carbon (C) can also exist in the free state. Diamond and graphite are the two most common forms. Among non-metals, carbon is unique in its ability to exist in this way.

Counting Atoms

To calculate the number of atoms in a sample, you need to find how many moles of the element the sample contains. A mole is a unit chemists use. It’s equal to Avogadro’s number (6.02 X 10²³) of atoms. By definition, the weight of one mole of an element (its molar mass) is equal to its atomic weight in grams. The atomic weight for each element is on the periodic table right under the element’s symbol. The atomic weight of carbon is 12 atomic mass units (amu), so the weight of one mole is 12 grams.

If you have a sample that contains only atoms of a particular element, weigh the sample in grams and divide by the atomic weight of the element. The quotient tells you the number of moles. Multiply that by Avogadro’s number, and you’ll find out how many atoms the sample contains.

Examples

1. How many atoms are there in one ounce of pure gold?

An ounce is 28 grams, and the atomic weight of gold is 197. The sample contains 28 ÷ 197 = 0.14 moles. Multiplying this by Avogadro’s number tells you the number of atoms in the sample = 8.43 x 10²² atoms.

2. How many oxygen atoms are there in a gas sample that weighs 20 grams?

The same procedure applies to finding the number of atoms in a diatomic gas, even though the atoms have combined to form molecules. The atomic weight of oxygen is 16, so one mole weighs 16 grams. The sample weighs 20 grams, which is equal to 1.25 moles. Therefore, the number of atoms is 7.53 x 10²³.