Cvičení o atomové struktuře (s komentovanou šablonou)

Otestujte si své znalosti pomocí 10 otázek pak na atomovou strukturu. Zkontrolujte komentáře po zpětné vazbě, abyste odstranili své pochybnosti o tématu.

Otázka 1

Atom je základní jednotkou hmoty a subatomární částice, které jej tvoří, se rozlišují například podle hmotnosti, elektrického náboje a umístění.

Doplňte do níže uvedené tabulky chybějící informace.

Částice	Symbol	Těstoviny (v jednotkách atomová hmotnost)	Nabít (v jednotkách elektrický náboj - c.u.e.)	Umístění
Proton		jádro
Neutron	Ne		0
Elektron	a	-1	elektrosféra

viz odpověď

Správná odpověď:

Částice	Symbol	Těstoviny (v jednotkách atomová hmotnost)	Nabít (v jednotkách elektrický náboj - c.u.e.)	Umístění
Proton	P		+1	jádro
Neutron	Ne		0	jádro
Elektron	a		-1	elektrosféra

Tři základní částice, které tvoří atomy, jsou: protony (kladně nabité), neutrony (neutrální částice) a elektrony (záporně nabité).

Jádro je centrální část atomu, kde jsou protony a neutrony. Kolem této oblasti jsou elektrony.

Ó proton (p) je částice, která má kladný náboj (+1), atomovou hmotnost 1 u a nachází se v atomovém jádře.

Ó elektron (e) je částice, která má kladný náboj (-1), prakticky nulovou atomovou hmotnost a nachází se v elektrosféře.

Ó neutron (n) je částice, která má nulový elektrický náboj, atomovou hmotnost 1 u a nachází se v atomovém jádře.

otázka 2

Nejrozšířenějším chemickým prvkem na planetě Zemi je kyslík. Kromě toho, že je přítomen ve vzduchu a je životně důležitý pro dýchání živých bytostí, tvoří nepostradatelnou látku pro naše přežití: vodu (H₂Ó).

Podívejte se na následující tabulku s hlavními informacemi o atomu kyslíku a analyzujte následující tvrzení.

Symbol	Ó
protonové číslo	8
hromadné číslo	16
Elektronická distribuce	1s^2 2s^2 2p^4

já Atom kyslíku má 8 protonů.
II. Atom kyslíku má 7 neutronů.
III. Atom kyslíku má 7 elektronů.
IV. Ve valenčním obalu kyslíku je 6 elektronů.

Výroky jsou správné:

a) I a II
b) II a IV
c) I a IV
d) II a III

viz odpověď

Správná alternativa: c) I a IV.

a) SPRÁVNĚ. Atomové číslo chemického prvku odpovídá počtu protonů v jeho jádře. Proto atom kyslíku, protože má Z = 8, má 8 protonů.

b) ŠPATNĚ. Hmotnostní číslo je součtem počtu protonů a neutronů, tedy A = Z + n. Jako atom kyslíku má 8 protonů, tak jeho jádro má také 8 neutronů.

A = Z + n
16 = 8 + n
16 - 8 = n
n = 8

c) ŠPATNĚ. Atom základního stavu je elektricky neutrální. To znamená, že počet protonů se rovná počtu elektronů. Protože atomové číslo kyslíku je 8, znamená to, že jeho elektrony mají také 8 elektronů.

d) SPRÁVNĚ. Valenční obal je nejvzdálenější obal elektronů atomu. Protože kyslík má pouze dvě vrstvy, tak nejvzdálenější vrstvou je vrstva 2, která obsahuje 6 elektronů: 2 elektrony v podúrovni s a 4 elektrony v podúrovni p.

vědět více o atomová struktura.

otázka 3

Elektrony jsou subatomární částice, které obíhají kolem atomového jádra na dobře definovaných energetických hladinách.

Sodík (Na) je chemický prvek s atomovým číslem 11 a jeho elektronová distribuce je 1s²2s²2p⁶3s¹.

K uspořádání elektronů v elektrosféře atomu sodíku je správné konstatovat, že

a) Jediný obal naplněný maximálním počtem elektronů je první obal.
b) Elektrony atomu sodíku jsou distribuovány ve třech energetických hladinách.
c) Elektron, který se použije k vytvoření chemické vazby s jiným atomem, musí být nachází se v druhém elektronovém obalu atomu sodíku, protože má nejvíce elektronů dostupný.
d) Stabilita atomu sodíku se získává přijímáním elektronů k úplnému vyplnění posledního elektronového obalu.

viz odpověď

Správná alternativa: b) Elektrony atomu sodíku jsou distribuovány ve třech energetických hladinách.

a) ŠPATNĚ. První a druhá vrstva v elektronické distribuci mají maximální možný počet elektronů.

elektronická vrstva	maximální počet elektronů	Distribuce elektronů
K	2	1s^2
L	8	2s^2 2p^6

b) SPRÁVNĚ. Dohromady může atom obsahovat až 7 energetických hladin, pojmenovaných K až Q. Protože má 11 elektronů, atom sodíku vyplňuje tři elektronové obaly: K, L a M.

Energetická hladina	elektronická vrstva	Distribuce elektronů
1º	K	1s^2
2º	L	2s^2 2p^6
3º	M	3s^1

c) ŠPATNĚ. Elektrony používané pro chemickou vazbu jsou umístěny v nejvzdálenějším obalu atomu. Proto elektron, který se nachází v podúrovni M obalu, bude použit k vytvoření asociace s jiným atomem.

d) ŠPATNĚ. Sodík je prvek s nízkou elektronegativitou, a proto má tendenci elektrony darovat místo toho, aby je přijímal. Proto, aby se stal stabilní, atom sodíku vytváří chemickou vazbu iontového typu, protože při přenosu svého elektronu na elektronegativnější atom vzniká iont Na.⁺, jehož elektronická distribuce je 1s² 2s² 2p⁶.

vědět více o elektronická distribuce.

otázka 4

Atom dusíku má atomové číslo 7. V základním stavu, protože atom je elektricky neutrální, má elektrosféra tohoto chemického prvku 7 elektronů.

Vědět, že elektronová distribuce dusíku je 1s²2s²2p³, správně vyplňte umístění elektronů v následujících orbitalech.

viz odpověď

Správná odpověď:

Atomové orbitaly odpovídají oblastem, kde se s největší pravděpodobností nacházejí elektrony. Každý orbital pojme maximálně 2 elektrony a toto plnění se děje z elektronického rozvodu.

Při elektronické distribuci orbitalů zpočátku vyplňujeme všechny orbitaly elektronem ve stejném směru, který směřuje nahoru. Po zaplnění všech orbitalů elektronem se můžeme vrátit zpět k prvnímu orbitalu a vložit zbývající elektrony, tentokrát v opačném směru.

Všimněte si, že v případě dusíku byly 2 orbitaly plně zaplněny a 3 zůstaly s neúplnými orbitaly, protože mají nepárové elektrony.

Je to proto, že podúroveň s má jeden orbital, který pojme maximálně 2 elektrony, a podúroveň p má tři orbitaly, které lze zaplnit maximálně 6 elektrony.

otázka 5

Kvantová čísla jsou jako souřadnice, které mají funkci lokalizace elektronů v elektronech atomu. Každý elektron má specifickou sadu kvantových čísel.

Správně spojte kvantové číslo (sloupec 1) s jeho popisem (sloupec 2).

(I) Hlavní kvantové číslo
(II) Sekundární kvantové číslo
(III) Magnetické kvantové číslo
(IV) Spinové kvantové číslo

( ) označuje energetickou podúroveň, tedy energetickou podúroveň, do které elektron patří.
( ) označuje směr rotace elektronu v orbitalu.
( ) označuje energetickou hladinu, tedy elektronický obal, ve kterém je elektron.
( ) označuje orbital, kde se elektron nachází, tedy oblast, kde jej s největší pravděpodobností nalezneme v energetické podúrovni.

Správné pořadí je:

a) I, II, III a IV
b) II, IV, I a III
c) III, I, IV a II
d) IV, III, II a I

viz odpověď

Správná alternativa: b) II, IV, I a III.

(II) The sekundární kvantové číslo označuje energetická podúroveň, tedy energetická podúroveň, do které elektron patří.

(IV) spinové kvantové číslo označuje smysl otáčení elektronu v orbitalu.

(I) The hlavní kvantové číslo označuje energetickou hladinu, tedy elektronický obal, ve kterém je elektron.

(III) The magnetické kvantové číslo označuje orbitální kde je elektron, to znamená oblast, kde jej s největší pravděpodobností nalezne v energetické podúrovni.

vědět více o kvantová čísla.

otázka 6

Hlavní kvantová čísla „n“, sekundární „l“ a magnetická „m“ elektronu s nejvyšší energií atomu železa (Z = 26) jsou:

a) 2, 2, -2
b) 3, 1, 2
c) 1, -3, 2
d) 3, 2, -2

viz odpověď

Správná alternativa: d) 3, 2, -2.

Prvním krokem k zodpovězení této otázky je vytvoření elektronické distribuce atomu železa. Protože jeho atomové číslo je 26, má atom 26 protonů a následně 26 elektronů.

Elektronický rozvod železa: 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶4s²3d⁶

Z toho můžeme odvodit následující postřehy:

• Vezmeme-li v úvahu, že jeho elektron s největší energií je ve slupce 3, pak n = 3;
• Jeho podúroveň je d, tedy l = 2;
• Podúroveň d má 5 orbitalů. Při distribuci elektronů je poslední v orbitalu -2, takže m = -2.

Správná alternativa je tedy d) 3, 2, -2.

otázka 7

Podle počtu subatomárních částic lze klasifikovat atomy chemických prvků

Izotopy: atomy stejného chemického prvku, a proto mají stejné atomové číslo (Z).
Izobary: atomy různých chemických prvků, které mají stejné hmotnostní číslo (A).
Izotony: atomy různých chemických prvků, které mají stejný počet neutronů (n).

Na základě výše uvedených informací posuďte následující alternativy.

já ₁₇³⁷cl a ₂₀⁴⁰Ca jsou izotony
II. ₂₀⁴⁰ca a ₁₈⁴⁰vzduch jsou izobary
III. ₁¹Ruka ₁²H jsou izotopy

Výroky jsou správné.

a) I a II
b) II a III
c) I a III
d) Všechny alternativy

viz odpověď

Správná alternativa: d) Všechny alternativy.

já OPRAVIT. Elementy ₁₇³⁷cl a ₂₀⁴⁰Ca jsou izotony, protože mají stejný počet neutronů a různá hmotnostní a atomová čísla.

Hmotnostní číslo se vypočítá sečtením protonů a neutronů (A= p + n). Z těchto informací můžeme vypočítat počet neutronů takto:

Prvek A: ₁₇³⁷tř

A = p + n
37 = 17 + n
37 - 17 = n
20 = ne

Prvek B: ₂₀⁴⁰Tady

A = p + n
40 = 20 + n
40 - 20 = n
20 = ne

II. OPRAVIT. Elementy ₂₀⁴⁰ca a ₁₈⁴⁰Ar jsou izobary, protože mají stejné hmotnostní číslo a různá atomová čísla;

III. OPRAVIT. Elementy ₁¹Ruka ₁²H jsou izotopy, protože mají stejné atomové číslo a různá hmotnostní čísla.

vědět více o izotopy, izobary a izotopy.

otázka 8

(UFU-MG) Dalton, Thomson, Rutherford a Bohr jsou vědci, kteří významně přispěli k rozvoji atomové teorie.

Pokud jde o atomovou strukturu, označte pomocí (T) pravou alternativu(y) a pomocí (F) nepravdu(y).

1. ( ) Dalton na základě experimentálních důkazů postuloval, že atom je extrémně malá, masivní a nedělitelná „koule“.
2. ( ) Výsledky experimentů s elektrickými výboji ve zředěných plynech umožnily Thomsonovi navrhnout atomový model sestávající ze záporných a kladných nábojů.
3. ( ) Experimenty s ostřelováním zlaté desky alfa částicemi vedly Rutherforda k navrhnout atomový model, ve kterém byl atom tvořen jádrem a elektrosférou stejného typu velikosti.
4. ( ) Interpretace studií se spektry vodíku vedla Bohra k názoru, že atom má oběžné dráhy definované určitými energiemi.
5. ( ) V Bohrově atomovém modelu se různé energetické stavy elektronů nazývaly energetické vrstvy nebo hladiny.

Správné pořadí je:

a) V, V, F, V, V
b) F, V, F, V, V
c) V, V, F, F, F
d) V, F, F, V, V
e) F, V, F, V, F

viz odpověď

Správná odpověď: a) T, T, F, T, T.

Atomové modely byly vyvinuty vědci ve snaze rozluštit složení hmoty a studovat složení atomu.

1. SKUTEČNÝ. Dalton na základě experimentálních důkazů předpokládal, že atom je extrémně malá, masivní, stálá a nedělitelná „koule“. Atomy proto podle vědce nemohly vzniknout ani zničit.

2. SKUTEČNÝ. Výsledky experimentů elektrických výbojů ve zředěných plynech umožnily Thomsonovi navrhnout atomový model sestávající ze záporných a kladných nábojů. Jeho atomový model se stal známým jako "švestkový pudink", protože podle něj byly elektrony fixovány na povrchu kladně nabitého atomu.

3. NEPRAVDIVÉ. Experimenty s bombardováním zlaté desky alfa částicemi vedly Rutherforda k návrhu atomového modelu, ve kterém atom byla tvořena jádrem, kladně nabitým a koncentrovaným v extrémně malém objemu, na rozdíl od elektrosféry.

4. SKUTEČNÝ. Interpretace studií s vodíkovými spektry vedla Bohra k názoru, že atom má oběžné dráhy definované určitými energiemi a elektrony se pohybují v těchto vrstvách kolem jádro.

5. SKUTEČNÝ. V Bohrově atomovém modelu se různé energetické stavy elektronů nazývaly energetické vrstvy nebo úrovně, protože mají specifické energetické hodnoty. Proto, když elektron přejde na úroveň, která je vůči elektronu více externí, musí absorbovat energii. Po návratu do obalu blíže k jádru pak elektron uvolňuje energii.

vědět více o atomové modely.

otázka 9

(UFSC) Slovo atom pochází z řečtiny a znamená nedělitelný, to znamená, že podle řeckých filozofů by atom byl nejmenší částicí hmoty, kterou nelze dále dělit. V současné době již tato myšlenka není akceptována.

Pokud jde o atomy, je pravda, že:

01. nelze rozložit.
02. jsou tvořeny alespoň třemi základními částicemi.
04. mají kladné částice zvané elektrony.
08. mají dvě odlišné oblasti, jádro a elektron.
16. mají elektrony, jejichž elektrický náboj je záporný.
32. obsahují nenabité částice zvané neutrony.

Součet pravdivých tvrzení je:

a) 56
b) 58
c) 62
d) 63

viz odpověď

Správná alternativa: a) 56.

01. NEPRAVDIVÉ. Tuto myšlenku hájili Řekové na počátku studia atomů.

02. NEPRAVDIVÉ. Nejznámější částice atomu jsou: protony, elektrony a neutrony. Dnes je však známo, že protony a neutrony jsou tvořeny ještě menšími částicemi, kvarky.

04. NEPRAVDIVÉ. Protony jsou vybaveny kladným nábojem.

08. SKUTEČNÝ. Jádro je malá centrální oblast atomu, kde jsou umístěny protony a neutrony. V elektrosféře se pohybují elektrony kolem jádra.

16. SKUTEČNÝ. Elektrony mají záporný náboj a jsou umístěny v elektronech atomu.

32. SKUTEČNÝ. Neutrony jsou subatomární částice, které mají hmotnost, ale elektrický náboj je prakticky nulový.

vědět více o atomy.

otázka 10

(Ufscar-SP) Relativně jednoduchý model atomu popisuje, že je tvořen jádrem obsahujícím protony a neutrony a elektrony obíhající kolem jádra.

Jeden z izotopů prvku železa je znázorněn symbolem ₂₆⁵⁶Víra. V některých sloučeninách, jako je krevní hemoglobin, je železo v oxidačním stavu 2+ (Fe²⁺). Pokud vezmeme v úvahu pouze zmíněný izotop, je správné uvést, že v iontu Fe²⁺:

a) počet neutronů je 56, počet protonů je 26 a počet elektronů je 24.
b) počet neutronů + protonů je 56 a počet elektronů je 24.
c) počet neutronů + protonů je 56 a počet elektronů je 26.
d) počet protonů je 26 a počet elektronů je 56.
e) počet neutronů + protonů + elektronů je 56 a počet protonů je 28.

viz odpověď

Správná alternativa: b) počet neutronů + protonů je 56 a počet elektronů je 24.

Oxidační stav +2 znamená, že atom železa, který v základním stavu obsahuje 26 elektronů, ztratil 2 elektrony, a tedy počet elektronů v iontu Fe.²⁺ é 24.

Hmotnostní číslo je součet počtu protonů a neutronů, což je v případě železa 56.

Pokračujte v testování svých znalostí pomocí:

• Cvičení o atomech
• Cvičení na modelech atomů
• Cvičení z elektronické distribuce
• Cvičení s periodickou tabulkou
• Cvičení na organizaci periodické tabulky

Bibliografické odkazy

ATKINS, P.W.; JONESOVÁ, Loretta. Principy chemie: zpochybňování moderního života a životního prostředí. 3.vyd. Porto Alegre: Bookman, 2006.

HNĚDÝ, Theodore; LEMAY, H. Evžen; BURSTEN, Bruce E. Chemie: základní věda. 9 vyd. Prentice Hall, 2005.

USERCO, João; Salvador, Edgard. Obecná chemie. 12. vyd. Sao Paulo: Saraiva, 2006.

• Atom
• Cvičení na modelech atomů
• Cvičení o atomech
• Evoluce atomových modelů
• Atomová struktura
• Kvantová čísla: hlavní, vedlejší, magnetická a rotace
• Cvičení o periodické tabulce
• Radioaktivita: co to je, druhy, zákony a cvičení