Övningar om atomstruktur (med kommenterad mall)

Testa dina kunskaper med 10 frågor sedan på atomstruktur. Kontrollera kommentarerna efter feedbacken för att rensa bort dina tvivel om ämnet.

fråga 1

Atomen är materiens grundläggande enhet och de subatomära partiklarna som utgör den är differentierade, till exempel genom massa, elektrisk laddning och plats.

Fyll i tabellen nedan med den information som saknas.

Partikel	Symbol	Pasta (i enhet av atomisk massa)	Avgift (i enhet av elektrisk laddning - c.u.e.)	Plats
Proton		kärna
Neutron	Nej		0
Elektron	och	-1	elektrosfär

se svaret

Rätt svar:

Partikel	Symbol	Pasta (i enhet av atomisk massa)	Avgift (i enhet av elektrisk laddning - c.u.e.)	Plats
Proton	P		+1	kärna
Neutron	Nej		0	kärna
Elektron	och		-1	elektrosfär

De tre fundamentala partiklarna som utgör atomer är: protoner (positivt laddade), neutroner (neutrala partiklar) och elektroner (negativt laddade).

Kärnan är den centrala delen av atomen, där protonerna och neutronerna finns. Runt denna region finns elektroner.

O proton (p) är en partikel som har en positiv laddning (+1), atommassa 1 u och som finns i atomkärnan.

O elektron (e) är en partikel som har en positiv laddning (-1), praktiskt taget noll atommassa, och som är belägen i elektrosfären.

O neutron (n) är en partikel som har noll elektrisk laddning, atommassa 1 u och som finns i atomkärnan.

fråga 2

Det vanligaste kemiska elementet på planeten jorden är syre. Förutom att vara närvarande i luften och vara livsnödvändig för levande varelsers andning, utgör den en oumbärlig substans för vår överlevnad: vatten (H)₂O).

Titta på följande tabell med huvudinformationen om syreatomen och analysera följande påståenden.

Symbol	O
atomnummer	8
massnummer	16
Elektronisk distribution	1s^2 2s^2 2p^4

jag. Syreatomen har 8 protoner.
II. Syreatomen har 7 neutroner.
III. Syreatomen har 7 elektroner.
IV. I valensskalet av syre finns 6 elektroner.

Påståendena är korrekta:

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

se svaret

Rätt alternativ: c) I och IV.

a) RÄTT. Atomnumret för ett kemiskt element motsvarar antalet protoner i dess kärna. Därför har syreatomen, eftersom den har Z = 8, 8 protoner.

b) FEL. Massantalet är summan av antalet protoner och neutroner, det vill säga A = Z + n. Eftersom syreatomen har 8 protoner, så har dess kärna också 8 neutroner.

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

c) FEL. Grundtillståndsatomen är elektriskt neutral. Det betyder att antalet protoner är lika med antalet elektroner. Eftersom syrets atomnummer är 8 betyder det att dess elektroner också har 8 elektroner.

d) RÄTT. Valensskalet är det yttersta skalet av atomens elektroner. Eftersom syre bara har två lager, så är det yttersta lagret lager 2, som innehåller 6 elektroner: 2 elektroner i s-undernivån och 4 elektroner i p-undernivån.

veta mer om atomstruktur.

fråga 3

Elektroner är subatomära partiklar som kretsar runt atomkärnan på väldefinierade energinivåer.

Natrium (Na) är ett kemiskt grundämne med atomnummer 11 och dess elektronfördelning är 1s²2s²2p⁶3s¹.

När det gäller arrangemanget av elektroner i natriumatomens elektrosfär är det korrekt att konstatera det

a) Det enda skalet som är fyllt med maximalt antal elektroner är det första skalet.
b) Natriumatomens elektroner är fördelade i tre energinivåer.
c) Elektronen som används för att göra en kemisk bindning med en annan atom måste vara belägen i natriumatomens andra elektronskal, eftersom den har flest elektroner tillgängligt.
d) Natriumatomens stabilitet erhålls genom att ta emot elektroner för att helt fylla det sista elektronskalet.

se svaret

Rätt alternativ: b) Natriumatomens elektroner är fördelade i tre energinivåer.

a) FEL. Det första och andra lagret i den elektroniska distributionen har det maximala antalet elektroner som är möjligt.

elektroniskt lager	maximalt antal elektroner	Fördelning av elektroner
K	2	1s^2
L	8	2s^2 2p^6

b) RÄTT. Sammantaget kan en atom innehålla upp till 7 energinivåer, kallade K till Q. Eftersom den har 11 elektroner, fyller natriumatomen tre elektronskal: K, L och M.

Energinivå	elektroniskt lager	Fördelning av elektroner
1º	K	1s^2
2º	L	2s^2 2p^6
3º	M	3s^1

c) FEL. Elektronerna som används för en kemisk bindning finns i atomens yttersta skal. Därför är elektronen som finns i M-skalets undernivå vad som kommer att användas för att göra en association med en annan atom.

d) FEL. Natrium är ett element med låg elektronegativitet och har därför en tendens att donera elektroner istället för att ta emot dem. Därför, för att bli stabil, upprättar natriumatomen en kemisk bindning av jonisk typ, för när den överför sin elektron till en mer elektronegativ atom skapas jonen Na.⁺, vars elektroniska distribution är 1s² 2s² 2p⁶.

veta mer om elektronisk distribution.

fråga 4

Kväveatomen har atomnummer 7. I grundtillståndet, eftersom atomen är elektriskt neutral, har elektrosfären av detta kemiska element 7 elektroner.

Att veta att kvävets elektronfördelning är 1s²2s²2p³, fyll korrekt i platsen för elektronerna i följande orbitaler.

se svaret

Rätt svar:

Atomorbitaler motsvarar de regioner där det är mest sannolikt att elektroner finns. Varje orbital rymmer maximalt 2 elektroner och denna fyllning görs från den elektroniska distributionen.

I den elektroniska distributionen av orbitaler fyller vi initialt alla orbitaler med en elektron i samma riktning, som är vänd uppåt. Efter att alla orbitaler är fyllda med en elektron kan vi gå tillbaka till den första orbitalen och infoga de återstående elektronerna, denna gång i motsatt riktning.

Observera att i fallet med kväve var 2 orbitaler helt fyllda och 3 lämnades med ofullständiga orbitaler, eftersom de har oparade elektroner.

Detta beror på att s-undernivån har en orbital, som rymmer max 2 elektroner, och p-undernivån har tre orbitaler, som kan fyllas med max 6 elektroner.

fråga 5

Kvanttal är som koordinater, som har funktionen att lokalisera elektroner i en atoms elektroner. Varje elektron har en specifik uppsättning kvanttal.

Korrekt relatera kvantnumret (kolumn 1) till dess beskrivning (kolumn 2).

(I) Huvudkvantnummer
(II) Sekundärt kvantnummer
(III) Magnetiskt kvanttal
(IV) Spin kvantnummer

( ) anger energiundernivån, det vill säga energiundernivån som elektronen tillhör.
( ) indikerar rotationsriktningen för elektronen inom en orbital.
( ) anger energinivån, det vill säga det elektroniska skalet som elektronen befinner sig i.
( ) indikerar orbitalen där elektronen är, det vill säga regionen som mest sannolikt kommer att hitta den inom en energisubnivå.

Rätt sekvens är:

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

se svaret

Rätt alternativ: b) II, IV, I och III.

(II) Den sekundärt kvantnummer indikerar energi undernivå, det vill säga den energisubnivå som elektronen tillhör.

(IV) Den spin kvantnummer indikerar rotationskänsla elektron i en orbital.

(I) Den huvudsakliga kvantnummer indikerar energinivå, det vill säga det elektroniska skalet i vilket elektronen finns.

(III) Den magnetiskt kvanttal indikerar orbital där elektronen är, det vill säga den region som mest sannolikt hittar den inom en energisubnivå.

veta mer om kvanttal.

fråga 6

De huvudsakliga "n", sekundära "l" och magnetiska "m" kvanttalen för den mest energirika elektronen i järnatomen (Z = 26) är respektive:

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

se svaret

Rätt alternativ: d) 3, 2, -2.

Det första steget för att besvara denna fråga är att göra den elektroniska distributionen av järnatomen. Eftersom dess atomnummer är 26 har atomen 26 protoner och följaktligen 26 elektroner.

Elektronisk distribution av järn: 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶4s²3d⁶

Ur detta kan vi extrahera följande observationer:

• Med hänsyn till att dess mest energirika elektron finns i skal 3, då är n = 3;
• Dess undernivå är d, så l = 2;
• Undernivån d har 5 orbitaler. När elektronerna fördelas är den sista i -2-omloppsbanan, så m = -2.

Därför är det korrekta alternativet d) 3, 2, -2.

fråga 7

Beroende på antalet subatomära partiklar kan atomer av kemiska element klassificeras i

Isotoper: atomer av samma kemiska grundämne och har därför samma atomnummer (Z).
Isobarer: atomer av olika kemiska grundämnen som har samma massnummer (A).
Isotoner: atomer av olika kemiska grundämnen som har samma antal neutroner (n).

Bedöm följande alternativ utifrån ovanstående information.

jag. ₁₇³⁷cl och ₂₀⁴⁰Ca är isotoner
II. ₂₀⁴⁰ca och ₁₈⁴⁰luft är isobarer
III. ₁¹H och ₁²H är isotoper

Påståendena är korrekta.

a) I och II
b) II och III
c) I och III
d) Alla alternativ

se svaret

Rätt alternativ: d) Alla alternativ.

jag. KORREKT. Elementen ₁₇³⁷cl och ₂₀⁴⁰Ca är isotoner eftersom de har samma antal neutroner och olika massatal och atomnummer.

Massantalet beräknas genom att addera protonerna och neutronerna (A= p + n). Från denna information kan vi beräkna antalet neutroner enligt följande:

Element A: ₁₇³⁷cl

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

Element B: ₂₀⁴⁰Här

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

II. KORREKT. Elementen ₂₀⁴⁰ca och ₁₈⁴⁰Ar är isobarer eftersom de har samma massnummer och olika atomnummer;

III. KORREKT. Elementen ₁¹H och ₁²H är isotoper eftersom de har samma atomnummer och olika massnummer.

veta mer om isotoper, isobarer och isotoper.

fråga 8

(UFU-MG) Dalton, Thomson, Rutherford och Bohr är vetenskapsmän som bidragit väsentligt till utvecklingen av atomteorin.

Angående atomstrukturen, markera med (T) det eller de sanna alternativen och med (F) de falska.

1. ( ) Dalton postulerade, baserat på experimentella bevis, att atomen var en extremt liten, massiv och odelbar "boll".
2. ( ) Resultaten av experiment på elektriska urladdningar i förtärda gaser gjorde det möjligt för Thomson att föreslå en atommodell bestående av negativa och positiva laddningar.
3. ( ) Experiment med att bombardera en guldplatta med alfapartiklar ledde Rutherford till föreslå en atommodell där atomen bestod av en kärna och en elektrosfär av lika storlekar.
4. ( ) Tolkningen av studier med vätespektra fick Bohr att föreslå att atomen har banor som definieras av vissa energier.
5. ( ) I Bohrs atommodell kallades de olika energitillstånden för elektroner energilager eller nivåer.

Rätt sekvens är:

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

se svaret

Rätt svar: a) T, T, F, T, T.

Atommodeller utvecklades av forskare i ett försök att reda ut materiens konstitution och studera atomens sammansättning.

1. SANN. Dalton postulerade, baserat på experimentella bevis, att atomen var en extremt liten, massiv, permanent och odelbar "boll". Därför, enligt vetenskapsmannen, kunde atomer varken skapas eller förstöras.

2. SANN. Resultaten av experiment på elektriska urladdningar i förtärda gaser gjorde det möjligt för Thomson att föreslå en atommodell bestående av negativa och positiva laddningar. Hans atommodell blev känd som "plommonpudding", eftersom elektroner enligt honom fixerades på ytan av den positivt laddade atomen.

3. FALSK. Experiment med att bombardera en guldplatta med alfapartiklar fick Rutherford att föreslå en atommodell där atomen den bestod av en kärna, positivt laddad och koncentrerad i en extremt liten volym, till skillnad från elektrosfären.

4. SANN. Tolkningen av studier med vätespektra fick Bohr att föreslå att atomen har banor som definieras av vissa energier och elektroner rör sig i dessa lager runt kärna.

5. SANN. I Bohrs atommodell kallades de olika energitillstånden för elektroner energilager eller nivåer eftersom de har specifika energivärden. Därför, när en elektron går till en nivå mer utanför elektronen, måste den absorbera energi. När elektronen återvänder till ett skal närmare kärnan frigör elektronen energi.

veta mer om atommodeller.

fråga 9

(UFSC) Ordet atom kommer från grekiskan och betyder odelbar, det vill säga enligt de grekiska filosoferna skulle atomen vara den minsta partikel av materia som inte kunde delas upp ytterligare. För närvarande är denna idé inte längre accepterad.

När det gäller atomer är det sant att säga att:

01. kan inte sönderdelas.
02. består av minst tre fundamentala partiklar.
04. har positiva partiklar som kallas elektroner.
08. har två distinkta regioner, kärnan och elektronen.
16. har elektroner vars elektriska laddning är negativ.
32. innehåller oladdade partiklar som kallas neutroner.

Summan av sanna påståenden är:

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

se svaret

Rätt alternativ: a) 56.

01. FALSK. Denna idé försvarades av grekerna i början av studiet av atomer.

02. FALSK. Atomens mest kända partiklar är: protoner, elektroner och neutroner. Men idag vet man att protoner och neutroner bildas av ännu mindre partiklar, kvarkarna.

04. FALSK. Protoner är utrustade med en positiv laddning.

08. SANN. Kärnan är en liten central del av atomen där protoner och neutroner finns. I elektrosfären rör sig elektroner runt kärnan.

16. SANN. Elektroner har en negativ laddning och finns i atomens elektroner.

32. SANN. Neutroner är subatomära partiklar som har massa, men den elektriska laddningen är praktiskt taget noll.

veta mer om atomer.

fråga 10

(Ufscar-SP) En relativt enkel modell för atomen beskriver den som att den består av en kärna som innehåller protoner och neutroner, och elektroner som kretsar runt kärnan.

En av isotoper av grundämnet järn representeras av symbolen ₂₆⁵⁶Tro. I vissa föreningar, såsom blodhemoglobin, är järn i 2+ oxidationstillståndet (Fe²⁺). Med tanke på endast den nämnda isotopen är det korrekt att ange det i Fe-jonen²⁺:

a) antalet neutroner är 56, antalet protoner är 26 och antalet elektroner är 24.
b) antalet neutroner + protoner är 56 och antalet elektroner är 24.
c) antalet neutroner + protoner är 56 och antalet elektroner är 26.
d) antalet protoner är 26 och antalet elektroner är 56.
e) antalet neutroner + protoner + elektroner är 56 och antalet protoner är 28.

se svaret

Rätt alternativ: b) antalet neutroner + protoner är 56 och antalet elektroner är 24.

Oxidationstillståndet +2 indikerar att järnatomen, som i grundtillståndet innehåller 26 elektroner, har förlorat 2 elektroner och därmed antalet elektroner i Fe-jonen²⁺ é 24.

Massantalet är summan av antalet protoner och neutroner, som för järn är 56.

Fortsätt testa dina kunskaper med:

• Övningar på atomer
• Övningar på atommodeller
• Övningar om elektronisk distribution
• Periodiska övningar
• Övningar om att organisera det periodiska systemet

Bibliografiska referenser

ATKINS, P.W.; JONES, Loretta. Principer för kemi: ifrågasättande av det moderna livet och miljön. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Kemi: kärnvetenskapen. 9 uppl. Prentice Hall, 2005.

USERCO, João; Salvador, Edgard. Allmän kemi. 12:e uppl. Sao Paulo: Saraiva, 2006.

• Atom
• Övningar på atommodeller
• Övningar på atomer
• Evolution av atommodeller
• Atomstruktur
• Kvantnummer: Major, Minor, Magnetic och Spin
• Övningar om det periodiska systemet
• Radioaktivitet: vad det är, typer, lagar och övningar