Как определить заряд химического элемента
Химический элемент состоит из одинаковых атомов, обладающих совокупностью свойств. Эти свойства зависят от многих факторов, прежде всего от строения атома. Сколько электронных уровней в атоме, сколько электронов находится на самом внешнем уровне, как далеко он расположен от ядра – все это напрямую влияет на поведение элемента при вступлении во взаимодействие с другими элементами. В целом атом любого элемента нейтрален, так как суммарный отрицательный заряд электронов уравновешен суммарным зарядом протонов.
Инструкция
Знаменитая таблица Менделеева, названная в честь великого русского ученого, первооткрывателя закона о периодичности свойств химических элементов, играет в химии роль своеобразного адресного и справочного бюро. Каждому химическому элементу отведена в ней особая ячейка – «квартира». По местоположению этой ячейки в таблице можно безошибочно предсказать «характер жильца», то есть какими свойствами обладает элемент. И как всякая настоящая квартира, каждая ячейка элемента имеет свой порядковый номер.
Для того чтобы определить, чему равен суммарный заряд атома ядра какого-либо элемента, посмотрите на его порядковый номер. Дело в том, что он численно совпадает с количеством протонов, находящихся в ядре его атома. А каждый протон, как уже говорилось, несет единичный положительный заряд. Правда в ядре помимо протонов есть еще частицы, которые называются нейтронами. Но они, как легко можно понять из их названия, вообще не несут никакого заряда.
Вот, например, один из самых активных элементов таблицы Менделеева – щелочной металл рубидий. Он находится в первой главной группе шестого периода таблицы. Его порядковый номер 37. Следовательно, суммарный положительный заряд ядра атома рубидия равен +37.
Проверьте это. Любой атом нейтрален, следовательно, в атоме рубидия должно быть 37 электронов, чтобы уравновесить заряд протонов ядра. В той ячейке таблицы, которую занимает рубидий, приведен состав электронов на каждом его уровне. Считаем, сколько всего электронов на всех уровнях: 2+8+18+8+1 = 37. Суммарный заряд электронов и протонов = 0.
Еще один пример. Самый тугоплавкий из всех существующих, металл вольфрам, находящийся в побочной шестой группе восьмого периода под номером 74. Сколько в его атоме электронов? Посчитайте: 2+8+18+32+12+2 = 74. Следовательно, для того чтобы атом вольфрама был нейтральным, общий положительный заряд его ядра должен быть равен +74. Счет сошелся, все правильно.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Заряд иона определяется следующим образом:
Атом любого вещества состоит из электронной оболочки и ядра. Ядро состоит из двух типов частиц – нейтронов и протонов. Нейтроны не имеют электрического заряда, то есть электрический заряд нейтронов равен нулю. Протоны являются положительно заряженными частицами и имеют электрический заряд, равный +1. Количество протонов характеризует атомный номер данного атома.
2
Электронная оболочка атома состоит из электронных орбиталей, на которых расположено разное количество электронов. Электрон – отрицательно заряженная элементарная частица. Ее электрический заряд равен -1.
При помощи связей атомы могут также соединяться в молекулы.
3
В нейтральном атоме количество протонов равно количеству электронов. Поэтому его заряд равен нулю.
Чтобы определить заряд иона, необходимо знать его структуру, а именно количество протонов в ядре и количество электронов на электронных орбиталях.
4
Суммарный заряд иона получается в результате алгебраического суммирования зарядов входящих в него протонов и электронов. Число электронов в ионе может превышать число протонов, и тогда ион будет отрицательным. Если число электронов меньше числа протонов, то ион будет положительным.
5
Зная химический элемент, по таблице Менделеева мы можем определить его атомный номер, который равен количеству протонов в ядре атома этого элемента (например 11 у натрия) . Если один из электронов покинул атом натрия, то у атома натрия будет уже не 11, а 10 электронов. Атом натрия станет положительно заряженным ионом с зарядом зарядовое число равно = 11+(-10) = +1.
Обозначаться такой ион будет символом натрий с плюсом сверху, в случае заряда +2 – двумя плюсами и. т. д. Соответственно для отрицательного иона используется знак «минус» .
Свободные и связанные заряды, теория и онлайн калькуляторы
Свободные и связанные заряды
Определение свободных и связанных зарядов
Определение
Свободными называют заряды, которые могут под воздействием электрического поля перемещаться за значительные расстояния.
Свободными являются электроны в проводниках, ионы в газах, заряды на поверхности диэлектрика, которые попали на него снаружи, нарушающие нейтральность этих веществ.
Заряды, которые входят в состав нейтральных молекул диэлектриков, ионы, закрепленные в узлах кристаллических решеток у положений своего равновесия, являются связанными зарядами.
Проводники и свободные заряды в них
Определение
Проводником называют вещества, в которых свободные заряды могут двигаться по всему объему.
Проводниками являются металлы, щелочи, кислоты, солевые растворы и т.д.
При помещении проводника во внешнее электрическое поле происходит разделение зарядов противоположного знака. Данное явление называют электростатической индукцией. Как только проводник попал в электрическое поле, свободные заряды начинают двигаться. Перераспределение этих зарядов изменяет электрическое поле. Движение зарядов происходит до тех пор пока напряженность электрического поля внутри проводника не станет равна нулю. Отметим, что свободные заряды распределены на поверхности проводника таким образом, что $overline{E} $ перпендикулярен проводящей поверхности в каждой ее точке. Поверхность проводника – это эквипотенциальная поверхность не зависимо от ее формы.
В равновесии заряды распределены так, что равнодействующая всех сил, приложенных к каждому заряду, была равна нулю. Следовательно, необходимым условием электростатического равновесия является равенство нулю напряженности электростатического поля внутри проводника ($overline{E}=0$). Если бы внутри проводника имелось электрическое поле, то свободные заряды двигались, что говорит об отсутствии равновесия. Условие $overline{E}=0$ выполняется для всех точек внутри проводника и это не зависит от того, заряжен он сам или находится во внешнем электростатическом поле.
Условие отсутствие электростатического поля внутри проводника ведет к тому, что заряды распределяются только на поверхности проводника.
Используя теорему Гаусса можно получить формулу, определяющую напряженность электростатического поля около поверхности проводника. Выделим на поверхности проводника элемент $Delta S$, который можно считать плоским, поверхностную плотность заряда на нем постоянной ($sigma $). Построим замкнутую цилиндрическую поверхность составляющие которой перпендикулярны поверхности проводника, а основания параллельны $Delta S$ (рис.1). При этом нижнее основание нашего цилиндра находится внутри проводника, где $overline{E}=0,$ а верхнее у поверхности проводника, где силовые линии перпендикулярны поверхности.
При таком выборе поверхности поток напряженности проходит только через верхнее основание выделенного цилиндра, тогда по теореме Гаусса – Остроградского имеем:
[Ф_E=EDelta S=frac{q}{{varepsilon }_0}to EDelta S=frac{sigma Delta S}{{varepsilon }_0}to E=frac{sigma }{{varepsilon }_0}left(1right).]
Формула (1) дает напряжённость полного электростатического поля, которое существует около поверхности проводника, независимо от того, создается ли это поле только самим проводником, несущим заряд или еще другими зарядами.
Диэлектрики и связанные заряды в них
Диэлектриками называют вещества, которые в обычном состоянии содержат только связанные заряды. Примерами диэлектриков являются: дистиллированная вода, масла, стекло, фарфор и т.д.
Если диэлектрик поместить в электрическое поле, то заряды не могут разделиться, так как свободных зарядов нет. В таком случае происходит поляризация, то есть процесс смещения зарядов, имеющих противоположные знаки в пределах молекулы (или атома). В результате поляризации на поверхности диэлектрика возникают связанные заряды. При этом, вектор напряженности поля, создаваемого связанными зарядами, имеет направление противоположное вектору напряженности внешнего поля. При этом говорят, что диэлектрик ослабляет электрическое поле в $varepsilon $раз по сравнению с тем же полем в вакууме. $varepsilon $- диэлектрическая проницаемость вещества.
Примеры задач с решением
Пример 1
Задание. Как, используя теорему Гаусса – Остроградского, показать, если проводник заряжен, избыточный заряд распределяется по его поверхности?
Решение. Рассмотрим произвольную замкнутую поверхность, которая выделяет некоторый объем внутри проводника ($V$) (рис.2).
Во всех точках этой поверхности напряженность электрического поля равна нулю:
[overline{E}=0 left(1.1right).]
Это означает, что поток напряженности через данную поверхность равен нулю:
[Ф_S=intlimits_S{overline{E}doverline{S}}=overline{E}intlimits_S{doverline{S}=}0left(1.2right).]
По теореме Гаусса:
[Ф_S=frac{q}{{varepsilon }_0} left(1.3right).]
Из выражений (1.2) и (1.3) следует, что полный заряд в выделенном объеме, ограниченном рассматриваемой поверхностью равен нулю:
[q=0.]
Так как мы выбирали поверхность произвольно, то результат можно применить к любому участку внутри проводника до его поверхности.
Ответ. Мы получили, что у проводника избыточный заряд распределен по его поверхности.
Пример 2
Задание. От чего зависит плотность распределения заряда на поверхности проводника?
Решение. Если заряженный проводник является уединенным, то плотность заряда ($sigma $) тем больше, чем больше полный заряд проводника ($q$). Допустим, что проводник является шаром. В таком случае заряд распределен по поверхности равномерно так, что:
[sigma =frac{q}{S}=frac{q}{4pi R^2}left(2.1right).]
Напряженность поля, которое создает заряженный шар, около его поверхности равна:
[E=frac{q}{{4pi varepsilon }_0R^2}left(2.2right).]
Принимая во внимание (2.1), имеем:
[E=frac{sigma 4pi R^2}{{4pi varepsilon }_0R^2}=frac{sigma }{{varepsilon }_0}left(2.3right).]
Выражение (2.3) выполняется в общем случае, а не только для заряженного шара. Величину $sigma $ можно выразить через потенциал шара, зная, что:
[varphi =frac{q}{4pi {varepsilon }_0R}to q=4pi {varepsilon }_0Rvarphi left(2.4right).]
Учитывая (2.4) и (2.1), получаем:
[sigma =frac{4pi {varepsilon }_0Rvarphi }{4pi R^2}=frac{{varepsilon }_0}{R}varphi left(2.5right).]
Какой сложной не была бы форма проводника, потенциал проводящего тела во всех точках одинаков. Значит, поверхностная плотность заряда будет больше там, где меньше R, то есть, где кривизна поверхности больше. В этих же местах будет больше напряженность электрического поля.
Читать дальше: система СИ (единицы измерения).
236
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Quote
qwertlina :
как определить суммарный заряд пентапептида при рН=7,>7.<7 Глу-Арг-Лиз-Вал-Асп
В нейтральной среде (рН = 7)
Глутаминовая кислота – аминодикарбоновая, значит, у нее появллется отрицательный заряд на группе COO-
Аргинин — диаминокарбоновая кислота, значит, у нее положительный заряд на группе NH3+
Лизин – диаминокарбоновая кислота ———————————————————— NH3+
Валин – моноаминомонокарбоновая кислота – заряда не будет
Аспарагиновая кислота – диаминокарбоновая кислота ———————————————— СОО-
Вывод: (-1) + 1 + 1 + 0 + (-1) = 0
В кислой среде (рН меньше 7) избыток ионов Н+. Он соединится с группами COO- и образуется карбоксильная группа -COOH. Она уже заряда не имеет. На аминогруппу ион водорода не действует. Соответсвенно в случае Глу и Асп будет не +1, а 0.
Вывод: 0 + 1 + 1+ 0 + 0 = 2+
В щелочной среде (рН больше 7) избыток ионов ОН-. Этот ион взаимодйествует с положительно заряженными группами -NH3+, отрывая от нее ион водорода Н+. Псоледний соединяется с ОН- в воду. И остается чистая аминогруппа -NH2. На ней уже заряда не будет. На СОО- группу ион ОН- действия не оказывает. Сооответственно, в случае Арг и Лиз будет не -1, а 0.
Вывод: (-1) + 0 + 0 + 0 + (-1) = 2-
Приглашаю к тесному общению на www.abk-78.lact.ru
Содержание
- – Какой заряд несет ион водорода?
- – Что такое заряд ионов?
- – Как определить заряд ионов?
- – Что такое отрицательный ион?
- – Чем степень окисления отличается от заряда иона?
- – Как называются положительно или отрицательно заряженные частицы в которые превращаются атомы или группы атомов в результате отдачи или присоединения электронов?
- – Какой заряд у серы?
- – Как определить заряжен ли атом?
- – Какой заряд у атома хлора?
- – Как определить заряд элемента в таблице Менделеева?
- – Как определить заряд физика?
- – Как определить заряд протона?
- – Как называется отрицательно заряженный ион?
- – Как называется способность атомов присоединять добавочный электрон и превращаться в отрицательный ион?
- – Что такое ион как образуются электролиты?
Атом водорода состоит из ядра с зарядом +1 и одного электрона. Следовательно, единственный возможный положительно заряженный ион имеет заряд +1.
Какой заряд несет ион водорода?
Положительно заряженные ионы также образуются при присоединении протона (положительно заряженного ядра атома водорода). Примером является молекулярный ион водорода, ион аммония, ониевые соединения. Отрицательно заряженные ионы образуются в результате присоединения электрона к атому или молекуле.
Что такое заряд ионов?
Чтобы определить заряд иона, необходимо знать его структуру, а именно количество протонов в ядре и количество электронов на электронных орбиталях. Суммарный заряд иона получается в результате алгебраического суммирования зарядов входящих в него протонов и электронов.
Как определить заряд ионов?
Вычтите количество электронов из числа протонов в атоме в качестве основного способа расчета заряда иона. Например, если атом натрия теряет один электрон, сработает 11 – 10 = 1. Ион натрия имеет заряд +1, обозначенный как Na+.
Что такое отрицательный ион?
отрицательный ион — Атом, молекула или комплекс последних, обладающие отрицательным зарядом … Политехнический терминологический толковый словарь
Чем степень окисления отличается от заряда иона?
Степень окисления – условный заряд одного атома, Заряд иона – обычно реальный заряд иона. Ионы могут состоять из нескольких атомов. Чтобы не путать, принято (обязательно) в заряде иона сначала писать цифру, затем знак, а в степени окисления – сначала знак, потом цифру.
Как называются положительно или отрицательно заряженные частицы в которые превращаются атомы или группы атомов в результате отдачи или присоединения электронов?
Теория: Ионы — одна из форм существования химического элемента. Ионы — это заряженные частицы, которые образуются из атомов или групп атомов после отдачи или присоединения электронов.
Какой заряд у серы?
Положение в периодической системе: сера находится в 3 периоде, VI группе, главной (А) подгруппе. Атомный номер серы 16, следовательно, заряд ядра атома серы равен +16, число электронов 16.
Как определить заряжен ли атом?
Если отнять электрон от атома, атом превращается в катион – положительно заряженный ион. При избыточном количестве электронов атом становится анионом – отрицательно заряженным ионом.
Какой заряд у атома хлора?
Порядковый номер хлора в таблице Д. И. Менделеева равен 17, следовательно заряд ядра атома хлора равен +17. Если заряд ядра равен +17, то в ядре атома хлора 17 протонов, а в электронной оболочке 17 электронов.
Как определить заряд элемента в таблице Менделеева?
Зарядовое число равно заряду ядра в единицах элементарного заряда и одновременно равно порядковому номеру соответствующего ядра химического элемента в таблице Менделеева. Обычно обозначается буквой Z.
Как определить заряд физика?
Формула нахождения заряда
Определить искомую величину можно из физико-математической формулы силы тока. В соответствии с ней, нужно перемножить силу тока на время его прохождения по проводнику. Количество заряда можно узнать через формулу +-ne, где n служит целым числом, а е равно значению = -1,6*10^-19 Кулон.
Как определить заряд протона?
Установлено, что число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента в Периодической таблице. Заряд ядра определяется числом протонов в нём. Значит, заряд ядра тоже равен порядковому номеру элемента.
Как называется отрицательно заряженный ион?
Анион (от греч. ana – вверх и ion – идущий), отрицательно заряженный ион в электрическом поле движется к положительному электроду – аноду.
Как называется способность атомов присоединять добавочный электрон и превращаться в отрицательный ион?
Взаимодействие атома с электроном
Атомы могут, в той или иной степени, присоединять добавочный электрон и превращаться в отрицательный ион — анион.
Что такое ион как образуются электролиты?
Ио́н (др. -греч. ἰόν «идущее») — атом или молекула, которая имеет электрический заряд. … Таким образом, электрический ток в электролите образуется в результате встречного движения ионов: положительных — к катоду, отрицательных — к аноду.
Интересные материалы:
Каким огнетушителем разрешается тушить одежду на человеке?
Каким полезным для людей свойством обладают молочнокислые бактерии?
Каким прилагательным можно охарактеризовать человека?
Какое давление опасно для жизни человека?
Какое давление воздуха давит на человека?
Какое количество человек считается группой?
Какое количество людей в Киеве 2020?
Какое критическое давление у человека?
Какое легкое человека больше?
Какое легкое человека вмещает больше воздуха?
