2.E: Atomi, molecule și ioni (exerciții)

2.1: Idei timpurii în teoria atomică

În următorul desen, sferele verzi reprezintă atomii unui anumit element. Sferele albastre reprezintă atomii unui alt element. Dacă sferele diferitelor elemente se ating, ele fac parte dintr-o singură unitate a unui compus. Următoarea modificare chimică reprezentată de aceste sfere poate încălca una dintre ideile teoriei atomice a lui Dalton. Care?

Materialele de pornire constau dintr-o sferă verde și două sfere albastre. Produsele constau din două sfere verzi și două sfere albastre. Acest lucru încalcă postulatul lui Dalton că atomii nu sunt creați în timpul unei schimbări chimice, ci sunt pur și simplu redistribuiți.

Care postulat al teoriei lui Dalton este în concordanță cu următoarea observație cu privire la greutățile reactanților și produselor? Când se încălzesc 100 de grame de carbonat de calciu solid, se produc 44 de grame de dioxid de carbon și 56 de grame de oxid de calciu.

Identificați postulatul teoriei lui Dalton care este încălcat de următoarele observații: 59,95% dintr-o probă de dioxid de titan este titan; 60,10% dintr-o probă diferită de dioxid de titan este titan.

Această afirmație încalcă al patrulea postulat al lui Dalton: într-un compus dat, numărul atomilor de fiecare tip (și, prin urmare, și procentul) au întotdeauna același raport.

Sunt analizate probele de compus X, Y și Z, cu rezultatele prezentate aici.

Compus Descriere Masă de carbon Masă de hidrogen

X	Lichid limpede, incolor, cu miros puternic.	1.776 g	0,148 g
Da	Lichid limpede, incolor, cu miros puternic.	1.974 g	0,329 g
Z	Lichid limpede, incolor, cu miros puternic.	7,812 g	0,651 g

Aceste date oferă exemplul (ele) legii proporțiilor definite, legea proporțiilor multiple, a uneia sau a ambelor? Ce vă spun aceste fapte despre compușii X, Y și Z?

2.2: Evoluția teoriei atomice

Instruire

1. Existența izotopilor încalcă una dintre ideile originale ale teoriei atomice a lui Dalton. Care?
2. Cum sunt electronii și protonii la fel? Care este diferența dintre ele?
3. Cum sunt protonii și neutronii la fel? Care este diferența dintre ele?
4. Preziceți și testați comportamentul particulelor α aruncate împotriva unui atom model de „budincă de prune”.
   1. Preziceți căile parcurse de particulele α care sunt arse spre atomi cu structura modelului de budincă de prune Thomson. Explicați de ce vă așteptați ca particulele α să ia aceste căi.
   2. Dacă particulele α cu energie mai mare decât cele din (a) sunt arse asupra atomilor de budincă de prune, preziceți modul în care traseele lor vor diferi de traseele particulelor α cu energie mai mică. Explicați-vă raționamentul.
   3. Acum testați predicțiile despre (a) și (b). Deschide Simulare de împrăștiere Rutherford și selectați fila „Atom de budincă de prune”. Setați „Energia particulelor alfa” la „min” și selectați „arată urmele”. Faceți clic pe pistol pentru a începe să trageți particule α. Se potrivește acest lucru cu predicția dvs. de la (a)? Dacă nu, explicați de ce ruta reală ar fi cea prezentată în simulare. Apăsați butonul de pauză sau „Resetați toate”. Setați „Energia particulelor alfa” la „max” și începeți să fotografiați particule α. Se potrivește acest lucru cu predicția dvs. de la (b)? Dacă nu, explicați efectul creșterii energiei asupra rutelor reale așa cum se arată în simulare.
5. Preziceți și testați comportamentul particulelor α arse într-un model de atom Rutherford.
   1. (a) Preziceți căile parcurse de particulele α care sunt arse asupra atomilor cu o structură a modelului atomului Rutherford. Explicați de ce vă așteptați ca particulele α să ia aceste căi.
   2. (b) Dacă particulele α de energie mai mare decât cele din (a) sunt arse asupra atomilor de la Rutherford, prezice modul în care traiectoria lor va diferi de traiectoria particulelor α cu energie inferioară. Explicați-vă raționamentul.
   3. (c) Preziceți modul în care vor lua traseele particulelor α dacă atomii Rutherford de elemente, altele decât aurul, sunt arși. Ce factor sperați că va provoca această diferență pe drumuri și de ce?
   4. (d) Acum testați predicțiile despre (a), (b) și (c). Deschide Simulare de împrăștiere Rutherford și selectați fila „Rutherford Atom”. Datorită dimensiunii simulării, cel mai bine este să începeți cu un nucleu mic, așa că selectați „20” pentru protoni și neutroni, „min” pentru energie, arătați urmele și apoi începeți să trageți particule α. Se potrivește acest lucru cu predicția dvs. de la (a)? Dacă nu, explicați de ce ruta reală ar fi cea prezentată în simulare. Întrerupeți sau reporniți, setați energia la „max” și începeți să aruncați particule α. Se potrivește acest lucru cu predicția dvs. de la (b)? Dacă nu, explicați efectul creșterii energiei asupra traseului real așa cum se arată în simulare. Întrerupeți sau reporniți, selectați „40” pentru protoni și neutroni, „min” pentru energie, arătați urmele și trageți. Se potrivește acest lucru cu predicția dvs. de la (c)? Dacă nu, explicați de ce ruta reală ar fi cea prezentată în simulare. Repetați acest lucru cu un număr mai mare de protoni și neutroni. Ce generalizare puteți face despre tipul de atom și efectul asupra traseului particulelor α? Fii clar și specific în răspunsul tău.

Soluții

1 Dalton a crezut inițial că toți atomii unui anumit element au proprietăți identice, inclusiv masa. Prin urmare, conceptul de izotopi, în care un element are mase diferite, a constituit o încălcare a ideii originale. Pentru a explica existența izotopilor, al doilea postulat al teoriei sale atomice a fost modificat pentru a afirma că atomii aceluiași element trebuie să aibă proprietăți chimice identice.

2 Ambele sunt particule subatomice care locuiesc în nucleul unui atom. Amândoi au aproximativ aceeași masă. Protonii sunt încărcați pozitiv, în timp ce neutronii sunt neîncărcați.

3 Ambele sunt particule subatomice care locuiesc în nucleul unui atom. Amândoi au aproximativ aceeași masă. Protonii sunt încărcați pozitiv, în timp ce neutronii sunt neîncărcați.

---