Проверь себя 1. Каков состав атома? Каков состав ядра? 2. Определите по Периодической системе заряд ядра и число элек- тронов в атомах алюминия, кальция, цинка, йода. 3. Атом химического элемента имеет 14 протонов, 14 нейтронов, 14 электронов. Назовите этот элемент. Каковы атомная масса и заряд ядра этого атома? 4. Сколько протонов и нейтронов входит в состав ядер атомов WAl, WAr, Ca? 5. Как вы думаете, почему атомы 1К и 1Ак проявляют разные свой- ства? 6. Почему дейтериевую воду D,0 называют тяжелой водой? Используя дополнительную литературу, подготовьте сообщение "Сравнение свойств легкой и тяжелой воды".
Ответы
Ответ:
1) Атом состоит из электронов, протонов и нейтронов. Электроны имеют отрицательный заряд, протоны имеют положительный заряд, а нейтроны не имеют заряда (они нейтральны). Электроны находятся в орбиталях вокруг ядра атома.
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протоны имеют положительный заряд, а нейтроны не имеют заряда. Число протонов в ядре определяет химические свойства атома и называется атомным номером. Массовое число атома равно сумме протонов и нейтронов в ядре.
2) Алюминий (Al) имеет заряд ядра 13 и число электронов 13.
Кальций (Ca) имеет заряд ядра 20 и число электронов 20.
Цинк (Zn) имеет заряд ядра 30 и число электронов 30.
Йод (I) имеет заряд ядра 53 и число электронов 53.
3) Элемент с 14 протонами будет атомом кремния (Si).
Атомная масса этого атома будет равна сумме числа протонов и нейтронов, то есть 14 + 14 = 28 единиц атомной массы.
Заряд ядра этого атома будет равен числу протонов минус число электронов, то есть 14 - 14 = 0. Значит, заряд ядра этого атома равен нулю.
4) Ядерный символ атома обычно записывается в виде XZ, где X - символ элемента, а Z - атомное число, указывающее количество протонов в ядре атома.
Для WAl (ядро атома алюминия-27):
Атомный номер алюминия (Аl) равен 13, поэтому в ядре атома WAl будет 13 протонов.
Атом массы алюминия (Аl) равен 27, поэтому в ядре атома WAl также будет 27 нейтронов.
Для WAr (ядро атома аргон-42):
Атомный номер аргон (Ar) равен 18, поэтому в ядре атома WAr будет 18 протонов.
Атом массы аргон (Ar) равен 42, поэтому в ядре атома WAr будет 42 нейтрона.
Для Ca (атом кальция):
Атомный номер кальция (Ca) равен 20, поэтому в ядре атома Ca будет 20 протонов.
В отличие от WAl и WAr, информации об атомной массе Ca нет в вопросе. Обычно нейтронное число кальция равно 20, но точное значение массы ядра кальция может варьироваться в зависимости от изотопа.
5) Атомы 1К (калия) и 1Ак (актиния) принадлежат к разным химическим элементам и имеют разное количество электронов в своих оболочках.
У атома калия (1К) внешняя электронная оболочка содержит один электрон, что делает его активным металлом. Калий легко отдает этот электрон, образуя положительный ион K+, и проявляет характерные для металлов свойства - хорошую электропроводность, мягкость и реактивность с водой.
Атом актиния (1Ак) является атомом актиния - тяжелого радиоактивного металла из группы актиноидов. Актиний имеет сложную электронную конфигурацию и инертные свойства, поскольку внешняя оболочка содержит 14 электронов, а его ядро нестабильно и может распадаться.
Таким образом, разные свойства атомов 1К и 1Ак обусловлены их различной электронной структурой и химической природой.
6) Дейтериевая вода D2O называется "тяжелой водой" из-за наличия в ее структуре изотопа водорода, называемого дейтерием (D), имеющего двукратную массу атома обычного водорода (H). В обычной воде (Н2О) атомы водорода состоят из одного протона и одного электрона, в то время как в тяжелой воде один из атомов водорода замещен дейтерием, состоящим из одного протона и одного нейтрона.
Сравнивая свойства легкой (обычной) и тяжелой воды, можно выделить следующие особенности:
Физические свойства:
Температура плавления и кипения тяжелой воды выше, чем у легкой воды. Так, температура плавления тяжелой воды составляет 3,82°C, а кипения 101,4°C.
Плотность тяжелой воды выше, чем у легкой воды. Плотность тяжелой воды составляет 1,107 г/см³, в то время как у легкой воды 1,0 г/см³.
Химические свойства:
Химические свойства тяжелой воды и легкой воды похожи, так как различаются только атомы водорода. Однако изотопический эффект вызывает некоторые различия. Например, некоторые химические реакции с участием воды могут протекать медленнее в тяжелой воде из-за замедления ионного и молекулярного движения.
Биологическое влияние:
Тяжелая вода имеет отличные от легкой воды эффекты на биологические системы. Это связано с различными химическими и физическими свойствами, что в конечном итоге влияет на ферментативные реакции в организмах.
Таким образом, хотя легкая и тяжелая вода обладают схожими свойствами, замещение атомов водорода дейтерием в тяжелой воде приводит к некоторым физическим и химическим отличиям между ними. Эти различия могут быть использованы в различных сферах науки и техники, включая ядерную энергетику, химию и биологию.