Семинар № 2. Строение атома.

Необходимо уметь: Написать формулы электронных конфигураций внешних оболочек атомов s- и р­-элементов; внешних и предвнешних оболочек атомов d-элементов; внешних и третьих снаружи оболочек атомов f -элементов. Изобразить графически радиальное распределение электронной плотности и форму ls, 2s, 2р, 3s, 3р, 3d-орбиталей.

Вопросы к семинару:

1. Почему в спектрах испускания атомарные газы дают тонкие линии, молекулярные –полосы?

2. Почему спектр атома водорода состоит из узких линий, а не имеет непрерывный вид и не представляет из себя комбинацию широких полос?

3. По положению в периодической системе элементов Д.И. Менделеева дать характеристику элементов мышьяка, хлора, натрия, свинца, железа по плану: А) порядковый номер элемента; число электронов, протонов, нейтронов; число энергетических уровней; число валентных электронов; период, группа, подгруппа; принадлежность к семейству элементов. Б) Электронная формула данного элемента; представить в виде квантовых ячеек строение валентного электронного уровня. В) Написать значения всех четырех квантовых чисел для электронов внешнего и предвнешнего валентных подуровней указанного элемента.Г) Какой тип химической связи в молекулах может образовывать данный элемент с другими элементами?

4. Напишите электронную формулу S^2-, Mg ²⁺, Si^4-, CI⁷⁺, Fe³⁺.

5. Почему Mn и CI расположены в одной группе периодической системы, но в разных подгруппах? Дайте сравнительную характеристику свойств этих элементов на основе их электронных структур.

6. У элемента хлор есть три изотопа: ³⁵CI, ³⁶CI, ³⁷CI. Предскажите их относительную устойчивость и распространенность в природе.

7. Почему медь, серебро, золото – благородные металлы? Дайте объяснение их свойств на основе электронных структур и справочного материала.

8. У какого из элементов – лития, цезия или бериллия – больше энергия ионизации? Сделайте вывод о химических свойствах их атомов.

9. Проанализируйте валентные возможности атомов хлора, серы, бериллия, алюминия в основном и возбужденном состоянии.

10. Электронная формула элемента имеет окончание 3d⁵4s², 4s²4p², 3s²3p⁵. Определите порядковый номер и назовите элемент.

11. Какую валентность, обусловленную неспаренными электронами, может проявлять свинец в нормальном и возбужденном состояниях? Сделайте вывод о химических свойствах соединений свинца с разной степенью окисления.

12. Почему помещают в разные подгруппы фосфор и ванадий? Дайте сравнительную характеристику свойств этих элементов на основе их электронных структур.

13. Почему в группы лантаноидов и актиноидов входит по 14 элементов?

14. Сколько электронов и протонов содержат следующие частицы: NO₂^-, PH₃?

15. Изотоп какого элемента имеет относительную молекулярную массу 135 и 79 нейтронов в ядре? Написать электронную конфигурацию иона этого элемента.

16. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 5s или 4d; 6s или 5p, 4f или 6p? Почему? Написать электронную и электронно-графическую формулы атома элемента с порядковым номером 43, указать его электронное семейство

17. Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у большинства элементов периодической системы атомные массы выражаются дробными числами? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Написать электронную и электронно-графическую формулы атома элемента с порядковым номером 51.

18. Привести полную электронную конфигурацию атомов элементов со следующей конфигурацией их внешних слоев: 3s²; 6s¹; 7s²p². У какого из этих элементов и почему наиболее выражены металлические свойства?

19. Привести примеры соединений, в состав которых входят: а) анион с конфигурацией 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ и катион с конфигурацией 1s²2s²2p⁶; б) катион с конфигурацией 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ и анион с конфигурацией 1s²2s²2p⁶.

20. Рассчитать число протонов и нейтронов в ядре атома технеция (изотоп с атомной массой 99) и ядре атома радия(изотоп с атомной массой 226). Показать распределение электронов по уровням и подуровням у этих атомов.

21. Масса ядра атома некоторого изотопа равна 181 у.е. В электронной оболочке атома 73 электрона. Указать: а) сколько протонов и нейтронов содержится в ядре атома; б) какой это элемент; в) написать электронную структуру этого атома.

22. Атомы каких элементов имеют следующее строение наружного и предпоследнего энергетических уровней: а)2s²2p⁶3s²3p¹; б) 3s²3p⁶3d³4s²; в) 3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵; г) 4s²4p⁶4d⁷5s¹; д) 4s²4p⁶4d¹⁰5s⁰

23. Исходя из положения металлов в периодической системе, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов более сильное основание: Ba(OH)₂ или Mg(OH)₂; Ca(OH)₂ или Fe(OH)₂; Cd(OH)₂ или Sr(OH)₂?

24. Какое максимальное число электронов могут занимать s-, p-, d-, и f-орбитали данного энергетического уровня? Почему? Написать электронную и электронно-графическую формулы атома элемента с порядковым номером 45.

25. Структура валентного электронного слоя атома элемента выражается формулой: а) 5s²5р⁴; б) 3d⁵4s¹; в) 3d¹⁰4s¹; Определить порядковый номер и названия элементов, указать их электронное семейство.

26. Описать электронную конфигурацию атома висмута и иона Bi3+; атома хрома и иона Cr^2+; атома церия и иона Се ³⁺.

27. Указать особенности электронных конфигураций атомов меди и хрома. Сколько 4s-электронов содержат невозбужденные атомы этих элементов? Что происходит при возбуждении? Указать электронное семейство этих элементов и написать формулы всех их гидроксидов.

28. Написать полные уравнения реакций, краткая запись которых имеет вид: а) ⁶³₂₉Cu(p, n) ⁶³₃₀Zn; б) ⁹⁸₄₂Мо(n, e–)⁹⁹₄₃Tc

29. При бомбардировке протонами ядер: а) изотопа ²¹₁₀Ne вылетают α-частицы; б) меди ⁶³₂₉Cu – нейтроны. Какие изотопы и каких элементов при этом образовались?

30. Самый тяжелый галоген астат At был получен в 1940 г. при облучении ²⁰⁹₈₃Bi α-частицами. Какой изотоп астата образуется, если возбужденное ядро выбрасывает два нейтрона?

31. Сколько α-частиц теряет ядро радона, если в результате образуется изотоп свинца ²¹⁴₈₂Pb? Составить уравнение.