Решение

1. Железо Fe в периодической системе элементов Д. И. Менделеева имеет порядковый номер 26, следовательно, число протонов в ядре атома равно 26, т.е. Z(Fe)=26.

2. Относительная атомная масса железа равна 56 (масса наиболее распространенного изотопа), т. е. А_r(Fе)=56. Используя формулу (A_r=Z+N, где Z – число протонов, N – число нейтронов), вычисляем число нейтронов в ядре атома ⁵⁶Fe:

N(Fe) = A_r(Fe) – Z(Fe); N(Fe)=56 – 26 = 30

Таким образом, строение атома можно изобразить при помощи следующей краткой записи: .

Пример 4. Изотоп 101-го элемента – менделевия (256) был получен бомбардировкой α-частицами ядер атомов эйнштейния (253). Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

Решение

Превращение атомных ядер обусловливается их взаимодействием с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные реакции связаны с изменением состава ядер атомов химических элементов. С помощью ядерных реакций можно из атомов одних элементов получить атомы других.

Превращения атомных ядер, как при естественной, так и при искусственной радиоактивности записывают в виде уравнений ядерных реакций. При этом следует помнить, что суммы массовых чисел (цифры, стоящие у символа элемента вверху слева) и алгебраические суммы зарядов (цифры, стоящие у символа элемента внизу слева) частиц в левой и правой частях равенства должны быть равны. Данную ядерную реакцию выражают уравнением

Часто применяют сокращенную форму записи, Для приведенной реакции она имеет вид:²⁵³Es(, n)²⁵⁶Md. В скобках на первом месте пишут бомбардирующую частицу, а на втором, через запятую, - частицу, образующуюся при данном процессе. В сокращенных уравнениях частицы , , , обозначают соответственно , p, d, n.

Пример 5. Исходя из сокращенных уравнений ядерных реакций

; ; ; ;

напишите их полные уравнения.

Решение

Сокращенные уравнения	Полные уравнения

Контрольные вопросы

31. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. Покажите распределение электронов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

32. Каково максимальное число электронов на 3- и 4-м энергетических уровнях? На каких подуровнях размещаются электроны в 3- и 4-м энергетических уровнях?

33. Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?

34. Медь имеет изотопы с массовыми числами 65 и 63. Укажите для каждого изотопа порядковый номер, число протонов и нейтронов, заряд ядра.

35. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 26. Распределите электроны этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

36. Какое максимальное число электронов могут занимать s-, p-, d- и f-орбитали данного энергетического уровня? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 31.

37. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 25 и 34. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

38. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4s или 3d; 5s или 4p? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 21.

39. Изотоп никеля – 57 образуется при бомбардировке -частицами ядер атомов железа – 54. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

40. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4d или 5s; 6s или 5p? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.

41. Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у большинства элементов периодической системы атомные массы выражаются дробным числом? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?

42. Назовите элементы 4-, 5- и 6-го периодов, у атомов которых d-орбитали полностью заполнены электронами. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и укажите, к какому периоду, группе и подгруппе периодической системы они относятся.

43. Каковы электронные структуры атома железа и иона железа Fe³⁺?

44. В каких группах и подгруппах периодической системы находятся s-элементы? Назовите их.

45. Изотоп кремния-30 образуется при бомбардировке -частицами ядер атомов алюминия-27. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

46. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Сколько свободных d-орбиталей у атомов последнего элемента?

47. Изотоп углерода-11 образуется при бомбардировке протонами ядер атомов азота-14. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

48. Неустойчивый изотоп испускает -частицу. В ядро, какого элемента он при этом превращается?

49. Какое целочисленное значение может принимать квантовое число l в зависимости от п?

50. Какие элементы в периодической системе называют s-, р-, d- и f-элементами?

51. Какое целочисленное значение может принимать квантовое число т в зависимости от l?

52. Каковы электронные структуры атома Ni⁰ и ионов Ni²⁺, Ni³⁺?

53. Что такое искусственные радиоизотопы, чем они отличаются от естественных радиоизотопов?

54. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 28. Чему равен максимальный спин p-электронов у атомов первого и d-электронов у атомов второго элемента?

55. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных d-орбиталей в атомах этих элементов?

56. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число m_l при орбитальном числе l = 0, 1, 2 и 3? Какие элементы в периодической системе называются s-, p-, d-, f-элементами? Приведите примеры.

57. Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, m_l, m_S характеризующие состояние электронов в атоме? Какие значения они принимают для внешних электронов атома магния?

58. Какие из электронных формул, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента неверны: а)1s²2s²2p⁵3s¹; б)1s²2s²2p⁶; в)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴; г)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²; д)1s²2s²2p⁶3s²3d²? Почему? Атомам, каких элементов отвечают правильно составленные электронные формулы?

59. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у первого происходит «провал» одного 4s-электрона на 3d-подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у атома первого и p-электронов у атома второго элементов?

60. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторого элемента имеют следующие значения: n = 4, l = 0, m_l = 0, m_S = 1/2. Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите, сколько свободных 3d -орбиталей он содержит.

61. В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне атома p⁷- или d¹²- электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны.

62. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит «провал» одного 5s-электрона на 4d–подуровень. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

63. Назовите элементы 1-, 2- и 3-го периодов, у атомов которых s-орбитали полностью заполнены электронами. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и укажите, к какому периоду, группе и подгруппе периодической системы они относятся.