Определение молярной массы. Электронные формулы атомов

Задачи

Задача 1

Вычислите в молях: а) 6,02 молекул С₂Н₂; б) 1,80 атомов азота; в) 3,01 молекул NH₃.

Решение:

а) 6,02 молекул С₂Н₂.

Определим количество вещества (моль)

Ѵ= ==0.1 (моль)

б) 1,80 атомов азота:

Ѵ= =0.3 (моль)

в) 3,01 молекул NH₃:

Ѵ= = (моль)

Задача 2

При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделится 4,03 л водорода (н. у.). Вычислите молярную массу эквивалента, молярную и относительную атомную массы металла.

Решение:

Определим молярную массу эквивалента металла по закону эквивалентов:

где:  - масса вещества 1, г;

молярная масса эквивалента вещества 1, г/моль;

 - объем вещества 2, л;

эквивалентный объем вещества 2, л/моль, в нашем случае = 11,2 г/моль.

где: М - молярная масса вещества, г/моль;

Z - эквивалентное число, в нашем случае это валентность металла.

M =* 3 = 9 * 3 = 27 (г/моль)

Молярная масса металла равна относительной атомной массе металла, т.е. Аr (Ме) = 27.

Ответ: Мэ (Ме) = 9 г/моль; М (Ме) = 27 г/моль; Аr (Ме) = 27.

Задача 3

Какие орбители атома заполняются электронами раньше 4d или 5s; 6s или 5р. Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым № 43.

Решение:

Заполнение электронами орбиталей в атоме происходит по правилу Клечковского: орбитали в атоме заполняются в порядке возрастания суммы (n+l), а при одинаковом значении этой суммы в порядке возрастния n (n - главное квантовое число, l - орбитальное квантовое число).

Для орбитали 4d: n = 4, l = 2; n + l = 6 Для орбитали 5s: n = 5, l = 0; n + l = 5 Значит 5s заполнится раньше, чем 4d.

Для орбитали 6s: n = 6, l = 0; n + l = 6 Для орбитали 5p: n = 5, l = 1; n + l = 6 Значит 5p заполнится раньше, чем 6s.

Элемент № 43 - технеций. Электронная формула: ₄₃Tc 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d⁵5s².

орбиталь = 0, p-орбиталь= 1, d-орбиталь= 2, f-орбиталь= 3

Задача 4

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у первого происходит "провал" одного 4s-электрона на 3-d-подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у атомов первого и p-электронов у атомов второго элементов?

Решение:

Состояние атома с полностью или наполовину заполненным подуровнем (т.е. когда на каждой орбитали имеется по одному неспаренному электрону) является более устойчивым.

Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s 3d5, а не 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4,т.е. происходит "провал" электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень.

Элемент с порядковым номером 33 - это мышьяк (As), его электронная формула выглядит так:

s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3.

ДОРЕШЕНИЕ

Спиновое квантовое число характеризует вращение электрона вокруг своей оси, которое может происходить в двух противоположных направлениях, следовательно, это квантовое число принимает только два значения. Они равны +1/2 и - 1/2.

У хрома на d-орбиталях в устойчивом состоянии 5 неспаренных электронов, т.е. спины: +1/2, +1/2, +1/2, +1/2, +1/2. Сумма = 5/2.

На p-орбиталях мышьяка 3 электронов, число квантовых ячеек = 3, т.е. максимальный спин 1/2 + 1/2 + 1/2 = 3/2.

Спин (от англ. spin - вертеть [-ся], вращение) - собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют также собственный момент импульса атомного ядра или атома; в этом случае спин определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике) спинов элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы.

Спин измеряется в единицах ħ (приведённой постоянной Планка, или постоянной Дирака) и равен где J - характерное для каждого сорта частиц целое (в том числе нулевое) или полуцелое положительное число - так называемое спиновое квантовое число, которое обычно называют просто спином (одно из квантовых чисел).

В связи с этим говорят о целом или полуцелом спине частицы.

Задача 5

Какой из элементов четвертого периода - ванадий или мышьяк обладает более выраженными металлическими свойствами? Какой из элементов образует газообразные соединения с водородом? Ответ мотивируйте, исходя из строения атомов данных элементов.

Решение:(ванадий) и As (мышьяк) находятся в одной группе (V) периодической системы, в одном периоде (IV), но в разных подгруппах.

Число протонов ванадия составляет 23 - элемент, который находится в побочной подгруппе пятой группы. Запишем на основании этого электронную формулу:

+23V 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 3 4s2

V - неметалл, d - элемент.

Электронная формула мышьяка:

+33As 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

- неметалл, p - элемент.