Изотопы

Ядро атома.

Планетарная модель строения атома (Э.Резерфорд, 1911 г.).

Уравнение Клайперона-Менделеева.

Если записать объединенный газовый закон для любой массы любого газа, то получается уравнение Клайперона-Менделеева:

pV= (m / M) RT

где m - масса газа; M - молекулярная масса; p - давление; V - объем; T - абсолютная температура (К); R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль К) или 0,082 л атм./(моль К)).

Для данной массы конкретного газа отношение m / M постоянно, поэтому из уравнения Клайперона-Менделеева получается объединенный газовый закон.

Пример.

Какой объем займет при температуре 17°C и давлении 250 кПа оксид углерода (II) массой 84 г?

Решение.

Количество моль CO равно:

n (CO) = m(CO) / M(CO) = 84 / 28 = 3 моль.

Объем CO при н.у. составляет 3· 22,4 л = 67,2 л.

Из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

(P V) / T = (P0 V0) / T0

Следует, V(CO) = (P0· T · V0) / (P · T0) = (101,3 · (273 + 17) · 67,2) / (250 · 273) = 28,93 л.

Относительная плотность газов показывает, во сколько раз 1 моль одного газа тяжелее (или легче) 1 моля другого газа.

DA(B) = r(B) / r(A) = M(B) / M(A)

Средняя молекулярная масса смеси газов равна общей массе смеси, деленной на общее число молей:

Mср = (m1 +.... + mn) / (n1 +.... + nn) = (M1 · V1 +.... Mn · Vn) / (n1 +.... + nn)

Пример1.

Плотность некоторого газообразного вещества по водороду равна 17. Чему равна его плотность по воздуху (Мср.=29).

Решение.

DH2= Mв-ва / M(H2)

Мв-ва= 2DH2 = 34

Dвозд = Mв-ва / Mвозд средн = Мв-ва / 29 = 34 / 29 = 1,17

Пример2.

Определите плотность по воздуху смеси азота, аргона и углекислого газа, если массовые доли компонентов составляли 15, 50 и 35% соответственно.

Решение.

Dсмеси(по воздуху) = Mсмеси / Mвозд. = Мсмеси / 29

Mсмеси = (15 · 28 + 50 · 40 + 35 · 44) / 100 = (420 + 2000 + 1540) / 100 = 39,6

Dсмеси(по воздуху) = Mсмеси / 29 = 39,6 / 29 = 1,37

Атомы химических элементов имеют сложное внутреннее строение.

В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома.

Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточена в ядре атома(масса электрона равна 1/1823 а.е.м.).

Вокруг ядра по замкнутым орбиталям движутся электроны. Их число равно заряду ядра. Поэтому атом в целом - электронейтрален.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов (общее название - нуклоны). Число протонов в ядре атома элемента строго определено - равно порядковому номеру элемента в периодической системе - Z. Число нейтронов в ядре атомов одного и того же элемента может быть различным - A - Z (где А - относительная атомная масса элемента; Z - порядковый номер).
Заряд ядра атома определяется числом протонов. Масса ядра определяется суммой протонов и нейтронов.

Изотопы - разновидности атомов определенного химического элемента, имеющие одинаковый атомный номер, но разные массовые числа. Обладают ядрами с одинаковым числом протонов и различным числом нейтронов, имеют одинаковое строение электронных оболочек и занимают одно и то же место в периодической системе химических элементов.

Относительные атомные массы элементов, приводимые в периодической системе - есть средние массовые числа природных смесей изотопов. Поэтому они и отличаются от целочисленных значений.

Пример.

Природный таллий (ат.н.81, ат. масса 204,383) состоит из двух изотопов:

таллий – 203:

203 81

Tl (81

1 1

p; 122

1 0

n) - 29,5%

таллий – 205:

205 81

Tl (81

1 1

p; 122

1 0

n) - 70,5%

Средняя атомная масса таллия равна:

Aср.(Tl) = (0,295 · 203 + 0,705 · 205) / 2 = 204,383

Изотопы водорода имеют специальные символы и названия:

1 1

H - протий;

2 1

D - дейтерий;

3 1

T - тритий.

Химические свойства изотопов одного элемента одинаковы. Изотопы, имеющие одинаковые массовые числа, но различные заряды ядер, называются изобарами:

(

40 18

Ar,

40 19

K и

40 20

Ca;

112 48

Cd и

112 50

Sn).

Дата добавления: 2015-04-23