2.E: atomok, molekulák és ionok (gyakorlatok)
2.1: Korai elképzelések az atomelméletben
A következő rajzon a zöld gömbök egy bizonyos elem atomjait képviselik. A kék gömbök egy másik elem atomjait képviselik. Ha a különböző elemek gömbjei összeérnek, akkor a vegyület egyetlen egységének részei. Az e szférák által képviselt következő kémiai változás sértheti Dalton atomelméletének egyik gondolatát. Melyik?
A kiindulási anyagok egy zöld gömbből és két kék gömbből állnak. A termékek két zöld gömbből és két kék gömbből állnak. Ez sérti Dalton azon feltételezését, miszerint az atomok nem egy kémiai változás során jönnek létre, hanem egyszerűen újra eloszlanak.
Dalton elméletének melyik posztulátuma felel meg a reagensek és a termékek tömegére vonatkozó alábbi megfigyelésnek? 100 gramm szilárd kalcium-karbonát melegítésével 44 gramm szén-dioxid és 56 gramm kalcium-oxid keletkezik.
Határozza meg Dalton elméletének azt a posztulátumát, amelyet az alábbi megfigyelések megsértenek: a titán-dioxid-minta 59,95% -a titán; A titán-dioxid különböző mintáinak 60,10% -a titán.
Ez a megállapítás sérti Dalton negyedik posztulátumát: egy adott vegyületben az egyes típusok atomszámának (és ezáltal a százalékának is) mindig ugyanaz az aránya.
Az X, Y és Z vegyület mintákat elemezzük, az eredményeket itt mutatjuk be.
| x | Tiszta folyadék, színtelen, erős szagú. | 1,776 g | 0,148 g |
| Y | Tiszta folyadék, színtelen, erős szagú. | 1,974 g | 0,329 g |
| Z | Tiszta folyadék, színtelen, erős szagú. | 7,812 g | 0,651 g |
Ezek az adatok mutatnak-e példákat a meghatározott arányok törvényére, a többszörös arány törvényére, egyik vagy mindkét törvényre? Mit mondanak ezek a tények az X, Y és Z vegyületekről?
2.2: Az atomelmélet alakulása
Kiképzés
- Az izotópok létezése megsérti Dalton atomelméletének egyik eredeti elképzelését. Melyik?
- Milyenek az elektronok és a protonok? Mi a különbség köztük?
- Milyenek a protonok és a neutronok? Mi a különbség köztük?
- Tippelje meg és tesztelje a "szilva puding" modellatommal szemben kilőtt α részecskék viselkedését.
- Megjósolja azokat az α részecskék útjait, amelyek a Thomson szilva puding modell felépítésével az atomokra lőnek. Magyarázza el, miért várja az α részecskéket ezen az úton.
- Ha az a) pontban leírtaknál nagyobb energiájú α részecskéket a szilva puding atomokra lőnek, akkor jósolják meg, hogy pályájuk hogyan különbözik az alacsonyabb energiájú α részecskék pályáitól. Magyarázza el az érvelését.
- Most tesztelje az (a) és (b) előrejelzéseit. Nyissa meg a Rutherford szórásszimuláció és válassza a "Plum Pudding Atom" fület. Állítsa az "Alfa részecske energia" értéket "min" értékre, és válassza a "nyomok megjelenítése" lehetőséget. Kattintson a fegyverre az α részecskék lövöldözésének megkezdéséhez. Ez megegyezik az (a) alapján tett jóslatával? Ha nem, magyarázza el, miért lenne az a tényleges útvonal, amelyet a szimuláció mutat. Nyomja meg a szünet gombot, vagy az "Összes visszaállítása" gombot. Állítsa az "Alfa részecske energiát" "max" értékre, és kezdje el α részecskék felvételét. Megfelel-e ez a (b) pontról? Ha nem, magyarázza el az energia növekedésének a valós útvonalakra gyakorolt hatását a szimulációban bemutatott módon.
- Tippelje meg és tesztelje a kilőtt α részecskék viselkedését Rutherford atom modellben.
- (a) Megjósolni az α részecskék által megtett utakat, amelyek a Rutherford atommodell szerkezetű atomokra lőnek. Magyarázza el, miért várja az α részecskéket ezen az úton.
- (b) Ha az a) pontban leírtaknál nagyobb energiájú α részecskéket lőnek ki a Rutherford atomokra, akkor jósolják meg, miben különböznek a pályájuk az alacsonyabb energiájú α részecskék pályáitól. Magyarázza el az érvelését.
- (c) Tippelje meg, hogy az α részecskék milyen utakon haladnak, ha az aranytól eltérő elemek Rutherford-atomjaira lőnek. Remélhetőleg mely tényező okozza ezt a különbséget az utakon és miért?
- (d) Most tesztelje az (a), (b) és (c) előrejelzéseit. Nyissa meg a Rutherford szórásszimuláció és válassza a "Rutherford Atom" fület. A szimuláció nagysága miatt a legjobb, ha egy kis maggal kezdjük, ezért a protonok és a neutronok közül válassza a "20" -t, az energia számára a "min" értéket, mutassa meg a nyomokat, majd kezdje el α részecskék lövését. Ez megegyezik az (a) alapján tett jóslatával? Ha nem, magyarázza el, miért lenne a szimulációban bemutatott tényleges útvonal. Szüneteltesse vagy indítsa újra, állítsa az energiát "max" értékre, és kezdje el az α részecskék felvételét. Megfelel-e ez a (b) pontról? Ha nem, magyarázza el az energia növekedésének a valós útra gyakorolt hatását a szimulációban bemutatott módon. Szüneteltetés vagy újrakezdés, válassza a "40" -et protonok és neutronok esetén, a "min" -t az energiáért, mutassa meg a nyomokat és lőjön. Ez megegyezik a (c) alapján tett jóslatával? Ha nem, magyarázza el, miért lenne az a tényleges útvonal, amelyet a szimuláció mutat. Ismételje meg ezt nagyobb számú protonnal és neutronnal. Milyen általánosítást tehet az atom típusáról és az α részecskék útjára gyakorolt hatásról? Legyen egyértelmű és konkrét a válaszában.
Megoldások
1 Dalton eredetileg úgy gondolta, hogy egy adott elem összes atomjának azonos tulajdonságai vannak, beleértve a tömeget is. Ezért az izotópok fogalma, amelyben egy elemnek más a tömege, megsértette az eredeti elképzelést. Az izotópok létezésének magyarázata érdekében az atomelmélet második posztulátumát módosították annak megállapítására, hogy ugyanazon elem atomjainak azonos kémiai tulajdonságokkal kell rendelkezniük.
2 Mindkettő szubatomi részecske, amelyek az atommagban helyezkednek el. Mindkettőjük nagyjából azonos tömegű. A protonok pozitív töltésűek, míg a neutronok töltetlenek.
3 Mindkettő szubatomi részecske, amelyek az atommagban helyezkednek el. Mindkettőjük nagyjából azonos tömegű. A protonok pozitív töltésűek, míg a neutronok töltetlenek.