Стр. 54 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

52

Установлено, что масса ядра всегда меньше, чем алгебраическая сумма

масс протонов и нейтронов, входящих в его состав. Разность между этими ве-

личинами называется

дефектом массы

.

Для атома гелия, имеющего в ядре два протона и два нейтрона, атомная

масса равна 4,001 а.е.м., тогда, как сумма масс протонов и нейтронов составля-

ет 4,031 а.е.м., т.е дефект массы составляет 0,03 а.е.м.

По определению теории Эйнштейна дефект массы равен энергии, которая

освобождается при образовании ядра атома из свободных протонов и нейтро-

нов и характеризует устойчивость атомных ядер:

∆

Е

=

∆

mc

2

.

Согласно расчетам, уменьшение массы одного моля ядра гелия при его

образовании из свободных нейтронов и протонов соответствует выделению

энергии в количестве 3.10

12

Дж/моль, что равносильно сгоранию 75 т бензина.

При термоядерном синтезе, начинающемся при температуре около 10 млн град.,

при полном превращении 1 кг дейтерия и трития в гелий (

2

1

Н +

3

1

Н =

4

2

Не +

n

)

выделяется энергия, соответствующая единовременному сжиганию ~ 40 000

тонн бензина.

Отсюда видно, что средняя энергия связи между элементарными части-

цами в ядре атома в миллионы раз превышает энергию химической связи. По

этой причине в химических реакциях сами атомы никаких изменений не пре-

терпевают.

Примеры решения задач по теме “Строение атома»

Пример 1.

Напишите электронные формулы элементов № 32 и № 43. Оп-

ределите:

1) место элементов в Периодической системе (группа, подгруппа, период);

2) распределите валентные электроны по атомным орбиталям в нор-

мальном и возбужденном состоянии; определите высшую степень окисления

элемента;

3) формулу их высших соединений с кислородом и укажите их характер;

4) какой из этих элементов образует газообразное соединение с водоро-

дом и какова формула этого соединения?

5) какие кантовые числа характеризуют их валентные электроны?

Решение.

Порядковый номер элемента соответствует заряду его атома и,

следовательно, количеству электронов в атоме. Зная порядок заполнения атом-

ных орбиталей и максимальную емкость каждого квантового подуровня, можем

записать электронную формулу элемента № 32 следующим образом:

1

s

2

s

2

p

6

3

s

2

3

p

6

3

d

10

4

s

2

4

p

2

.

Внешним у этого элемента является четвертый квантовый уровень (

n

= 4),

поэтому он расположен в IV периоде. Количество электронов на внешнем

квантовом уровне равно 4, значит, он находится в 4 группе. Так как это

р

-

элемент и электроны на этом подуровне имеют значение орбитального кванто-

вого числа, равное единице, то элемент находится в главной подгруппе. Маг-

нитное квантовое число для двух электронов, завершающих электронную

формулу, может принимать два любых значения из набора: -1, 0, 1. Распреде-