Ćwiczenia ze struktury atomowej (z komentowanym szablonem)

Sprawdź swoją wiedzę za pomocą 10 pytań potem o strukturze atomowej. Sprawdź komentarze po opinii, aby rozwiać wątpliwości dotyczące tematu.

Pytanie 1

Atom jest podstawową jednostką materii, a składające się na nią cząstki subatomowe różnią się na przykład masą, ładunkiem elektrycznym i położeniem.

Uzupełnij poniższą tabelę o brakujące informacje.

Cząstka	Symbol	Makaron (w jednostce masa atomowa)	Opłata (w jednostce ładunek elektryczny - c.u.e)	Lokalizacja
Proton		rdzeń
Neutron	nie		0
Elektron	oraz	-1	elektrosfera

Zobacz odpowiedź

Poprawna odpowiedź:

Cząstka	Symbol	Makaron (w jednostce masa atomowa)	Opłata (w jednostce ładunek elektryczny - c.u.e)	Lokalizacja
Proton	P		+1	rdzeń
Neutron	nie		0	rdzeń
Elektron	oraz		-1	elektrosfera

Trzy podstawowe cząstki tworzące atomy to: protony (naładowane dodatnio), neutrony (cząstki neutralne) i elektrony (naładowane ujemnie).

Jądro jest centralną częścią atomu, w której znajdują się protony i neutrony. Wokół tego regionu znajdują się elektrony.

O proton (p) jest cząstką, która ma ładunek dodatni (+1), masę atomową 1 u i znajduje się w jądrze atomowym.

O elektron (e) jest cząstką, która ma ładunek dodatni (-1), praktycznie zerową masę atomową i znajduje się w elektrosferze.

O neutron (n) jest cząstką, która ma zerowy ładunek elektryczny, masę atomową 1 u i znajduje się w jądrze atomowym.

pytanie 2

Najobficiej występującym pierwiastkiem chemicznym na Ziemi jest tlen. Oprócz tego, że jest obecny w powietrzu i jest niezbędny do oddychania żywych istot, stanowi niezbędną dla naszego przetrwania substancję: wodę (H₂O).

Spójrz na poniższą tabelę z głównymi informacjami o atomie tlenu i przeanalizuj następujące stwierdzenia.

Symbol	O
Liczba atomowa	8
Liczba masowa	16
Dystrybucja elektroniczna	1s^2 2s^2 2p^4

I. Atom tlenu ma 8 protonów.
II. Atom tlenu ma 7 neutronów.
III. Atom tlenu ma 7 elektronów.
IV. W powłoce walencyjnej tlenu znajduje się 6 elektronów.

Stwierdzenia są poprawne:

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

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: c) I i IV.

a) PRAWIDŁOWE. Liczba atomowa pierwiastka chemicznego odpowiada liczbie protonów w jego jądrze. Zatem atom tlenu, ponieważ ma Z = 8, ma 8 protonów.

b) ŹLE. Liczba masowa to suma liczby protonów i neutronów, czyli A = Z + n. Ponieważ atom tlenu ma 8 protonów, jego jądro ma również 8 neutronów.

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

c) ŹLE. Atom stanu podstawowego jest elektrycznie obojętny. Oznacza to, że liczba protonów jest równa liczbie elektronów. Ponieważ liczba atomowa tlenu wynosi 8, oznacza to, że jego elektrony również mają 8 elektronów.

d) PRAWIDŁOWE. Powłoka walencyjna jest najbardziej zewnętrzną powłoką elektronów atomu. Ponieważ tlen ma tylko dwie warstwy, więc najbardziej zewnętrzną warstwą jest warstwa 2, która zawiera 6 elektronów: 2 elektrony na podpoziomie s i 4 elektrony na podpoziomie p.

dowiedz się więcej o struktura atomowa.

pytanie 3

Elektrony to cząstki subatomowe, które krążą wokół jądra atomowego na dobrze określonych poziomach energii.

Sód (Na) jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 11, a jego rozkład elektronów wynosi 1s²2s²2p⁶3s¹.

Odnośnie rozmieszczenia elektronów w elektrosferze atomu sodu, słusznie jest stwierdzić, że

a) Jedyna powłoka wypełniona maksymalną liczbą elektronów to pierwsza powłoka.
b) Elektrony atomu sodu są rozłożone na trzech poziomach energetycznych.
c) Elektron używany do tworzenia wiązania chemicznego z innym atomem musi być znajduje się w drugiej powłoce elektronowej atomu sodu, ponieważ ma najwięcej elektronów do dyspozycji.
d) Stabilność atomu sodu uzyskuje się przez odbieranie elektronów do całkowitego wypełnienia ostatniej powłoki elektronowej.

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: b) Elektrony atomu sodu są rozłożone na trzech poziomach energetycznych.

Źle. Pierwsza i druga warstwa w rozkładzie elektronicznym mają maksymalną możliwą liczbę elektronów.

warstwa elektroniczna	maksymalna liczba elektronów	Rozkład elektronów
K	2	1s^2
L	8	2s^2 2p^6

b) PRAWIDŁOWE. W sumie atom może zawierać do 7 poziomów energii, od K do Q. Ponieważ ma 11 elektronów, atom sodu wypełnia trzy powłoki elektronowe: K, L i M.

Poziom energii	warstwa elektroniczna	Rozkład elektronów
1º	K	1s^2
2º	L	2s^2 2p^6
3º	M	3s^1

c) ŹLE. Elektrony używane do wiązania chemicznego znajdują się w najbardziej zewnętrznej powłoce atomu. Dlatego elektron znajdujący się na podpoziomie s powłoki M zostanie użyty do połączenia z innym atomem.

d) ŹLE. Sód jest pierwiastkiem o niskiej elektroujemności i dlatego ma tendencję do oddawania elektronów zamiast ich odbierania. Dlatego, aby stać się stabilnym, atom sodu tworzy wiązanie chemiczne typu jonowego, ponieważ podczas przenoszenia swojego elektronu na atom bardziej elektroujemny powstaje jon Na.⁺, którego dystrybucja elektroniczna to 1s² 2s² 2p⁶.

dowiedz się więcej o dystrybucja elektroniczna.

pytanie 4

Atom azotu ma liczbę atomową 7. W stanie podstawowym, ponieważ atom jest elektrycznie obojętny, elektrosfera tego pierwiastka ma 7 elektronów.

Wiedząc, że rozkład elektronów azotu wynosi 1s²2s²2p³, poprawnie wypełnij położenie elektronów na kolejnych orbitalach.

Zobacz odpowiedź

Poprawna odpowiedź:

Orbitale atomowe odpowiadają obszarom, w których najprawdopodobniej znajdują się elektrony. Każdy orbital zawiera maksymalnie 2 elektrony, a to wypełnienie odbywa się z dystrybucji elektronicznej.

W elektronicznym rozkładzie orbitali początkowo wypełniamy wszystkie orbitale elektronem w tym samym kierunku, który jest skierowany do góry. Gdy wszystkie orbitale zostaną wypełnione elektronem, możemy wrócić do pierwszego orbitali i wstawić pozostałe elektrony, tym razem w przeciwnym kierunku.

Zauważ, że w przypadku azotu 2 orbitale były w pełni wypełnione, a 3 pozostały z niekompletnymi orbitalami, ponieważ mają niesparowane elektrony.

Dzieje się tak, ponieważ podpoziom s ma jeden orbital, który zawiera maksymalnie 2 elektrony, a podpoziom p ma trzy orbitale, które można wypełnić maksymalnie 6 elektronami.

pytanie 5

Liczby kwantowe są jak współrzędne, które pełnią funkcję lokalizowania elektronów w elektronach atomu. Każdy elektron ma określony zestaw liczb kwantowych.

Prawidłowo powiąż liczbę kwantową (kolumna 1) z jej opisem (kolumna 2).

(I) Główna liczba kwantowa
(II) Wtórna liczba kwantowa
(III) Magnetyczna liczba kwantowa
(IV) Spinowa liczba kwantowa

( ) wskazuje podpoziom energii, czyli podpoziom energii, do którego należy elektron.
( ) wskazuje kierunek obrotu elektronu na orbicie.
( ) wskazuje poziom energii, czyli powłokę elektronową, w której znajduje się elektron.
( ) wskazuje orbitę, na której znajduje się elektron, czyli region, w którym z największym prawdopodobieństwem można go znaleźć na podpoziomie energii.

Prawidłowa kolejność to:

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

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: b) II, IV, I i III.

(II) wtórna liczba kwantowa wskazuje podpoziom energetyczny, czyli podpoziom energii, do którego należy elektron.

(IV) spinowa liczba kwantowa wskazuje zmysł rotacji elektron w orbicie.

(I) główna liczba kwantowa wskazuje poziom energii, czyli powłoka elektronowa, w której znajduje się elektron.

(III) magnetyczna liczba kwantowa wskazuje orbitalny gdzie elektron jest, to znaczy region, w którym najprawdopodobniej go znajdzie na podpoziomie energii.

dowiedz się więcej o liczby kwantowe.

pytanie 6

Podstawowe liczby kwantowe „n”, wtórne „l” i magnetyczne „m” najbardziej energetycznego elektronu atomu żelaza (Z = 26) wynoszą odpowiednio:

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

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: d) 3, 2, -2.

Pierwszym krokiem do odpowiedzi na to pytanie jest dokonanie elektronicznej dystrybucji atomu żelaza. Ponieważ jego liczba atomowa wynosi 26, atom ma 26 protonów, a co za tym idzie 26 elektronów.

Elektroniczna dystrybucja żelaza: 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶4s²3d⁶

Z tego możemy wydobyć następujące obserwacje:

• Biorąc pod uwagę, że jego najbardziej energetyczny elektron znajduje się w powłoce 3, to n = 3;
• Jego podpoziom to d, więc l = 2;
• Podpoziom d ma 5 orbitali. Podczas rozmieszczania elektronów, ostatni znajduje się na orbicie -2, więc m = -2.

Dlatego poprawną alternatywą jest d) 3, 2, -2.

pytanie 7

Według liczby cząstek subatomowych atomy pierwiastków chemicznych można podzielić na

Izotopy: atomy tego samego pierwiastka chemicznego, a zatem mają tę samą liczbę atomową (Z).
Izobary: atomy różnych pierwiastków chemicznych, które mają tę samą liczbę masową (A).
Izotony: atomy różnych pierwiastków chemicznych, które mają taką samą liczbę neutronów (n).

Na podstawie powyższych informacji oceń następujące alternatywy.

I. ₁₇³⁷cl i ₂₀⁴⁰Ca są izotonami
II. ₂₀⁴⁰ca i ₁₈⁴⁰powietrze to izobary
III. ₁¹Ręka ₁²H to izotopy

Stwierdzenia są poprawne.

a) I i II
b) II i III
c) I i III
d) Wszystkie alternatywy

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: d) Wszystkie alternatywy.

I. PRAWIDŁOWY. Elementy ₁₇³⁷cl i ₂₀⁴⁰Ca są izotonami, ponieważ mają taką samą liczbę neutronów oraz różne liczby masowe i atomowe.

Liczba masowa jest obliczana przez dodanie protonów i neutronów (A= p + n). Na podstawie tych informacji możemy obliczyć liczbę neutronów w następujący sposób:

Element A: ₁₇³⁷cl

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

Element B: ₂₀⁴⁰Tutaj

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

II. PRAWIDŁOWY. Elementy ₂₀⁴⁰ca i ₁₈⁴⁰Ar są izobarami, ponieważ mają tę samą liczbę masową i różne liczby atomowe;

III. PRAWIDŁOWY. Elementy ₁¹Ręka ₁²H są izotopami, ponieważ mają tę samą liczbę atomową i różne liczby masowe.

dowiedz się więcej o izotopy, izobary i izotopy.

pytanie 8

(UFU-MG) Dalton, Thomson, Rutherford i Bohr to naukowcy, którzy znacząco przyczynili się do rozwoju teorii atomowej.

Jeśli chodzi o strukturę atomową, zaznacz (T) prawdziwą alternatywę(ami), a (F) fałsz(y).

1. ( ) Dalton postulował, opierając się na dowodach doświadczalnych, że atom jest niezwykle małą, masywną i niepodzielną „kulą”.
2. ( ) Wyniki eksperymentów z wyładowaniami elektrycznymi w rozrzedzonych gazach pozwoliły Thomsonowi zaproponować model atomowy składający się z ładunków ujemnych i dodatnich.
3. ( ) Eksperymenty z bombardowaniem złotej płyty cząsteczkami alfa doprowadziły Rutherforda do zaproponować model atomowy, w którym atom składał się z jądra i równej elektrosfery rozmiary.
4. ( ) Interpretacja badań z widmami wodoru doprowadziła Bohra do wniosku, że atom ma orbity określone przez określone energie.
5. ( ) W atomowym modelu Bohra różne stany energetyczne elektronów nazywano warstwami lub poziomami energii.

Prawidłowa kolejność to:

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

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa odpowiedź: a) T, T, F, T, T.

Modele atomowe zostały opracowane przez naukowców w celu wyjaśnienia budowy materii i zbadania składu atomu.

1. PRAWDA. Dalton postulował, w oparciu o dowody doświadczalne, że atom jest niezwykle małą, masywną, trwałą i niepodzielną „kulą”. Dlatego, zdaniem naukowca, atomy nie mogły zostać stworzone ani zniszczone.

2. PRAWDA. Wyniki eksperymentów z wyładowaniami elektrycznymi w rozrzedzonych gazach pozwoliły Thomsonowi zaproponować model atomowy składający się z ładunków ujemnych i dodatnich. Jego model atomowy stał się znany jako „budyń śliwkowy”, ponieważ według niego elektrony były unieruchomione na powierzchni dodatnio naładowanego atomu.

3. FAŁSZYWY. Eksperymenty z bombardowaniem złotej płyty cząsteczkami alfa doprowadziły Rutherforda do zaproponowania modelu atomowego, w którym atom składał się z jądra, naładowanego dodatnio i skoncentrowanego w niezwykle małej objętości, w przeciwieństwie do elektrosfery.

4. PRAWDA. Interpretacja badań z widmami wodoru doprowadziła Bohra do wniosku, że atom ma orbity określone przez określone energie i elektrony poruszają się w tych warstwach wokół rdzeń.

5. PRAWDA. W atomowym modelu Bohra różne stany energetyczne elektronów nazwano warstwami energetycznymi lub poziomami, ponieważ mają one określone wartości energetyczne. Dlatego, gdy elektron przechodzi na poziom bardziej zewnętrzny od elektronu, musi pochłaniać energię. Po powrocie do powłoki bliżej jądra elektron uwalnia energię.

dowiedz się więcej o modele atomowe.

pytanie 9

(UFSC) Słowo atom pochodzi z języka greckiego i oznacza niepodzielny, to znaczy według greckich filozofów atom byłby najmniejszą cząstką materii, której nie można dalej podzielić. Obecnie ten pomysł nie jest już akceptowany.

W odniesieniu do atomów można powiedzieć, że:

01. nie ulega rozkładowi.
02. składają się z co najmniej trzech cząstek podstawowych.
04. mają dodatnie cząstki zwane elektronami.
08. mają dwa różne regiony, jądro i elektron.
16. mają elektrony, których ładunek elektryczny jest ujemny.
32. zawierają nienaładowane cząstki zwane neutronami.

Suma prawdziwych stwierdzeń to:

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

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: a) 56.

01. FAŁSZYWY. Tej idei bronili Grecy na początku badań nad atomami.

02. FAŁSZYWY. Najbardziej znane cząstki atomu to: protony, elektrony i neutrony. Dziś jednak wiadomo, że protony i neutrony tworzą jeszcze mniejsze cząstki, kwarki.

04. FAŁSZYWY. Protony są obdarzone ładunkiem dodatnim.

08. PRAWDA. Jądro to mały, centralny obszar atomu, w którym znajdują się protony i neutrony. W elektrosferze znajdują się elektrony poruszające się wokół jądra.

16. PRAWDA. Elektrony mają ładunek ujemny i znajdują się w elektronach atomu.

32. PRAWDA. Neutrony to cząstki subatomowe, które mają masę, ale ładunek elektryczny jest praktycznie zerowy.

dowiedz się więcej o atomy.

pytanie 10

(Ufscar-SP) Stosunkowo prosty model atomu opisuje go jako jądro zawierające protony i neutrony oraz elektrony krążące wokół jądra.

Jeden z izotopów pierwiastka żelaza jest reprezentowany przez symbol ₂₆⁵⁶Wiara. W niektórych związkach, takich jak hemoglobina we krwi, żelazo znajduje się na stopniu utlenienia 2+ (Fe²⁺). Biorąc pod uwagę tylko wspomniany izotop, słuszne jest stwierdzenie, że w jonie Fe²⁺:

a) liczba neutronów to 56, liczba protonów to 26, a liczba elektronów to 24.
b) liczba neutronów + protonów to 56, a liczba elektronów to 24.
c) liczba neutronów + protonów to 56, a liczba elektronów to 26.
d) liczba protonów to 26, a liczba elektronów to 56.
e) liczba neutronów + protonów + elektronów wynosi 56, a liczba protonów 28.

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: b) liczba neutronów + protonów to 56, a liczba elektronów to 24.

Stopień utlenienia +2 wskazuje, że atom żelaza, który w stanie podstawowym zawiera 26 elektronów, stracił 2 elektrony, a tym samym liczbę elektronów w jonie Fe²⁺ é 24.

Liczba masowa to suma liczby protonów i neutronów, która w przypadku żelaza wynosi 56.

Sprawdzaj swoją wiedzę dzięki:

• Ćwiczenia na atomach
• Ćwiczenia na modelach atomowych
• Ćwiczenia z dystrybucji elektronicznej
• Ćwiczenia w układzie okresowym
• Ćwiczenia z organizacji układu okresowego pierwiastków

Odniesienia bibliograficzne

ATKINS, PW; JONES, Loretta. Zasady chemii: kwestionowanie współczesnego życia i środowiska. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

BRĄZOWY, Teodor; LEMAY, H. Eugeniusz; BURSTEN, Bruce E. Chemia: podstawowa nauka. 9 wyd. Sala Prezydencka, 2005.

USERCO, João; Salvador, Edgard. Chemia ogólna. 12 wyd. Sao Paulo: Saraiva, 2006.

• Atom
• Ćwiczenia na modelach atomowych
• Ćwiczenia na atomach
• Ewolucja modeli atomowych
• Struktura atomowa
• Liczby kwantowe: większe, mniejsze, magnetyczne i spinowe
• Ćwiczenia z układu okresowego pierwiastków
• Radioaktywność: co to jest, rodzaje, prawa i ćwiczenia