1. Строение ядра атома. Чем опр-ся наличие изотопов у элементов?

Атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающегося вокруг него отрицательно заряженных электронов. В ядре сосредоточена почти вся масса атома, диаметр ядра атома 10^-15м. он очень мал по сравнению с самим атомом. В ядре атома могут быть нейтроны (незаряженные частицы).

2. Какими числами опр-ся энергетическое состояние электрона в изолированном атоме (перечислите их).

а) главное квантовое число (n)

б) l – является мерой момента кол-ва движения электронов и имеет значение от 0 до (n-1)

в) m_е – является мерой проекции момента кол- ва движения на опр-ное направление. (m_e = +l; 0; –l)

г) m_S – связана с направлением спина электрона опр-ие которого требует опр-ое магнитное поле. (m_S = ±1/2)

3. Физический смысл главного квантового числа (n) и его численное значение.

n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

K,L,M,N,O,P,Q

Одному уровню соответствуют подуровни s, p, d, f и могут содержать кол-во орбиталей 1, 3 ,5, 7. Главное квантовое число (n) связано с энергией электронов в данном состоянии, которая находится в основных оболочках и обратно пропорциональна квадрату n.

4. Второе квантовое число, его физический смысл.

l - является мерой момента кол-ва движения электронов и имеет значение от 0 до ( n – 1).

l = 0(S), 1(P), 2(d), 3(f) и связаны с подоболочками. C каждым увеличением n, добавляется дополнительная подоболочка.

5. Третье квантовое число, его физический смысл.

m_e – является мерой проекции момента кол-ва движения на опр-ное направление от –l до +l (включая 0). Это число ограничивает число орбиталей в S, P, d, f подоболочках.

6. В чем отличие металлов от неметаллов?

Металлы легко расстаются с валентными электронами, а неметаллы прочно их удерживают, т.е. у металлов очень мал ионизационный потенциал – работа выхода i-го электрона мала, а у изолятора – очень высок. Способность металлов к потере валентных электронов возрастает в периоде справа налево, а в группе – сверху вниз.

7. В чем отличие простых и переходных металлов.

Ме переходные и простые отличаются по своему электронному строению. Переходные Ме имеют в изолированном состоянии не последовательно заполненные электронные уровни d и f . В 4-м периоде от скандия (Sc) 4-я d оболочка не завершена. В 5-м периоде от иттрия до палладия (Y-Pd) не достроена 4d. В 6-м от церия (Cs) до платины (Pt) не заполнена 4f или 5d оболочки в 7-м от тория (Th) до 112элемента 5f или 6f оболочки не заполнены.

8. Металлическая связь.

Наблюдается в металлических материалах. Она представляет собой связь, которая образуется за счет сил притяжения между решеткой из положительнозаряженных ионов и окружающих их свободных электронов (отрицательнозаряженных), которые обуславливают высокую электропроводность и теплопроводность Ме, так как свободные электроны не связаны с определенными ионами, а являются коллективными, принадлежащим многим ионам. Они образуют в твердом теле единую квантовую структуру. Металлическая связь обуславливается «газом» свободных электронов, она весьма прочна. Эта связь обеспечивает расположение ионов на строго постоянном расстоянии и приводит к плотной упаковке атомов в металлических материалах.

9. Ионная связь в кристалле.

Это один из двух основных типов химической связи. Ионная (гетерополярная) связь, как правило, образуется между металлом и неметаллом. В этом случае металл отдает свое количество валентных электронов, и становиться положительно заряженным, а неметалл принимает их и становится отрицательно заряженным, приобретая инертную структуру инертного газа. К ионным или гетерополярным относятся галоидно-водородные соединения и галоидные соединения щелочных элементов: HCl, HBr, NaCl, NaBr и другие. В этих, как и во всех других случаях ионной связи, каждому из атомов (или группе атомов) можно приписать определенное электронное строение, практически не зависящее от присутствия других атомов или групп атомов. Молекула NaCl, как и кристалл, состоит из ионов Na⁺ и Cl^-, обладающих электронным строением соответственно атомов Ne и Ar.Взаимодействие этих двух противоположно заряженных составных частей молекулы или кристалла сводится в основном к электростатическому их притяжению. К ионным кристаллам относятся окислы, например рутил (TiO₂), корунд (Al₂O₃) и многие другие соединения. Как правило, у ионных соединений высокая

t-ра плавления, прочность, твердость, а также низкий коэф-т термического расширения.

10. Ковалентная связь в кристалле.

Химическая связь, возникающая между атомами элемента в результате образования общих электронных пар, наз-ся ковалентной. Различают неполярную и полярную ковалентную связь. Химическую связь, которая образуется между атомами с одинаковой электроотрицательностью за счет образования общих электронных пар, называют ковалентной неполярной связью (Н₂, F₂, Cl₂), между атомами, электроотрицательность которых незначительно отличается, ковалентной полярной связью (HCl).

В условиях одинаковой электроотрицательности элементов, отдача электронов одним из атомов и присоединение их другим атомом произойти не могут. В таком случае валентные электроны оказываются на одинаковом расстоянии от ядер обоих атомов, при этом образуются общие электронные пары, связывающие атомы. В случае незначительной разницы электроотрицательности элементов, их общая электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного элемента.

11. Расписать электронное строение Na (натрия), №11, период 3.

1S² 2S² 2P⁶ 3S¹

12. Расписать электронное строение Mg (магния), №12, период 3.

Mg¹² 1s²2s²2p63s²

13. Расписать электронное строение Al (алюминия), №13, период 3.

1S²2S²2P⁶3S²3P¹

14. Расписать электронное строение Са (кальция) №20, период 4.

1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 4S²

15. Расписать электронное строение Сu (меди) №29, период 4.

1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D⁹ 4^S2

16. Расписать электронное строение Zn (цинка),№ 30, период 4.

1s²;2s²;2p⁶;3s²;3p⁶;3d¹⁰;4s²

17. Расписать электронное строение Ga (галлия), №31 период 4.

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p¹

18. Расписать электронное строение Rb (рубидия) №37, период 5.

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹ – полная; 5s¹ - краткая.

19. Расписать электронное строение Sr (стронция), №38, период 5.

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²

20. Расписать электронное строение Ag (серебра), № 47, период 5.

1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 4S² 3D¹⁰ 4P⁶ 5S² 4D⁹

21. Расписать электронное строение Cd (кадмия) №48, период 5.

1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3d1⁰ 4S² 4P⁶ 5S²4d¹⁰

22. Опр-ть плотность материалов, если известно, что:

а) вес образца на воздухе равен 4,96 г, а его объем 2,85 см³;

б) образец изготовлен из Al, имеющего ГЦК-решетку с параметром а=4,04 А⁰, атомный вес 27. Это легкие и тяжелые материалы?

a) d = P/ V

лёгкие металлы <7,8< тяжёлые металлы

d = P/V = 4,96 / 2,85 = 1,74 [г/см³], т.к. 1,74<7,8, материал лёгкий.

б) А⁰=10^-10м;

а = 4,04 А⁰; V = а³ = 4,04³=65,93·10^-30м³;

А_Al = 26,98 г/см³;

d = n∙M/V = n∙A∙1,66∙10^-24/V = 4∙26,98∙10^-3∙1,66∙10^-24/ 65.93∙10^-30 = 2,7г/см³ материал легкий

23. Опр-ть плотность материалов, если известно, что:

а) вес образца на воздухе составил 15,35 г, а в воде 11,86 г;

б) образец изготовлен из сплава AMг5. Параметр кристаллической ГЦК-решетки Al – 4.04 A⁰. Атомный вес: Al = 27; Mg = 24,3. Это легкие или тяжелые Ме?

а) d = P/V = P/(P-Q)∙ = 15.35/(15,35-11,86)∙1 = 4,39 г/см³;

 = 1 г/см³ – плотность воды.

Это легкий материал, т.к. плотность меньше 7,8 г/см³

б) AMг5, имеет ГЦК-решетку, Al 95%, Mg 5%.

d = n∙Aср.∙1,66∙10^-24/V.

Аср.=100∙А1∙А2/(А2∙С1+А1∙С2)=100∙27∙24,3/(24,3∙95+27∙5)= 26,85.

V = а³ = 4,04³ = 65,94∙10^-30м³ (это объём кристаллической решетки)

d = 4∙26,85∙1,66∙10^-24/65,94∙10^-30 = 2,7г/см³;

Это легкий материал, т.к. плотность меньше 7,8 г/см³.

24. Опр-ть плотность материалов, если известно, что:

а) вес образца на воздухе составил 8,92 г, а в спирте

(ρ = 0,8 г/см³) - 6,32 г;

б) образец изготовлен из стали У12. Параметр кристаллической решетки α-Fe (ОЦК) равен 2,87 A⁰. Атомный вес: Fe – 53,8, С – 12. Это легкие или тяжелые материалы?

а) d = P/V=(P / P - Q)∙ρ= (8,92/ 8,92- 6,32)∙0,8= 2,74 г/ см³;

б) d = n∙M / V= n ∙A∙1,66∙10 ^-24 / V;

V= (2,87∙10^-10)³ =23,64∙10^-30 г/см³;

У12: концентрация Fe 98,8%, концентрация. С 1,2 %

А_ср= 100∙А₁∙А₁/(А₂∙С₁ + А₁∙С₂) = 100∙53,8∙12/(12∙98,8 + 53,8∙1,2) = 51,64

d = 2∙51,64∙10^-3∙1,66∙10^-24 / 23,64∙10^-30 = 7,25∙10^-3 кг/см³ = 7,25 г/см³

Сравнивая плотности обоих металлов с плотностью Fe, которая составляет 7,8 г/см³ получаем, что оба металла легкие, т.к. плотность меньше 7,8

25. Опр-ть плотность материалов, если известно, что:

а) вес образца на воздухе составил 17,38 г, а его объем 1,49 м³;

б) образец изготовлен из стали 40. Параметр кристаллической ГЦК решетки -Fe (ОЦК) равен 2,87 A⁰. Атомный вес: Fe – 53,8; С – 12. Это легкие или тяжелые материалы?

Если плотность материала меньше 7,8 г/см³, то это легкие материалы, а если плотность больше 7,8 г/см³, то это тяжелые материалы.

а) d = P/V, где P – вес образца на воздухе, г; V – объем образца, см³.

Тогда d = 17,38/1,49 = 11,66 г/см³. Это тяжелый материал, т.к. плотность больше 7,8 г/см³.

б) сталь 40: 0,4% С и 99,6% Fe, решетка ОЦК n = 2.

d = n∙M/V = n∙A∙1,66∙10^-24/V;

V = а³ = 2,87³ = 23,64 Å = 23,64∙10^-30 м³;

d = 2∙53,06∙1,66∙10^-24/23,64∙10^-30 = 7,45 г/см³.

Это легкий материал.

26. Опр-ть плотность материала, если известно, что:

а) вес образца на воздухе составил 7,56 г, а в спирте

(ρ= 0,8 г/см³) – 6,88 г;

б) образец изготовлен из сплава БрО10. Параметр кристаллической ГЦК-решетки Cu – 3,61 A⁰. Атомный вес: Cu=63,5; Sn=118,6.

а) d = P/V = P/ (P-Q)∙p где d - плотность, г/см³; Р - вес на воздухе, г; Q - вес в жидкости, г.

d = 7,56/(7,56-6,88)∙0,8 = 8,89 г/см³;

б) БрО10. Решетка ГЦК, n = 4; а = 3,61Ǻ;

С₁=Cu=90%;С₂=Sn=10%;А₁=Cu, А₂=Sn

d = n∙M/V=n∙Аср∙1,66∙10^-24/V=4∙66,59∙1,66∙10^-24/(3,61∙10^-10 )³ = 9,48 г/см³ Это тяжелый металл.