النظائر، البنية الإلكترونية والأدلة على التأين
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| isotopes/ˈaɪsətəʊps/ | نظائر |
| atomic number/əˈtɒmɪk ˈnʌmbə/ | العدد الذري |
| relative abundance/ˈrelətɪv əˈbʌndəns/ | الوفرة النسبية |
| ionisation energy/ˌaɪənaɪˈzeɪʃn ˈenədʒi/ | طاقة التأين |
لماذا لا تكون كتلة الكلور عدداً صحيحاً؟
- يمكن لذرات الكلور أن يكون لها نفس العدد البروتوني لكن كتل مختلفة. هذه النظائر تختلف في عدد النيوترونات، وليس العدد البروتوني.
- تنبأ بما ستظهره طيف الكتلة لعينة تحتوي على نظيرين قبل حساب متوسط كتلتها.
عِدّ الجسيمات قبل استخدام الكتلة
- العدد الذري Z يعدّ البروتونات؛ العدد الكتلي A يعدّ البروتونات والنيوترونات معاً. بالنسبة لكلور-37، Z = 17، لذا النيوترونات = 37 − 17 = 20.
- أيون الكلوريد Cl⁻ يحتوي على 18 إلكترون. الإلكترون الزائد يغير الشحنة، لا عدد البروتونات أو النيوترونات. الكتلة الذرية النسبية هي متوسط نسبي مقارنة بإحدى عشرة جزء من كتلة ذرة كربون-12.
النظير له Z = 29 و A = 65. كم عدد النيوترونات في نواته؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
عدد النيوترونات = A − Z = 65 − 29 = 36. شحنة الأيون، إن وجدت، تؤثر فقط على عدد الإلكترونات.
وزّن كل نظير بناءً على وفرائه
- الوفرة النسبية تقاس مدى مساهمة كل نظير. بالنسبة لـ 75% كلور-35 و25% كلور-37، المتوسط المرجح هو (35 × 75 + 37 × 25)/100 = 35.5.
- متوسط كتلة قدره 35.5 لا يعني أن ذرة كلور فردية تحتوي على نصف نيوترون. إذا كان للغاليوم-69 والغاليوم-71 متوسط كتلة 69.8، وليكن الكسر الجزئي للغاليوم-71 هو x: 69(1 − x) + 71x = 69.8؛ إذن x = 0.40.
لعنصر غير مألوف له نظيران 63 و65 بوفرة 70% و30% على التوالي، متوسط الكتلة = 63 × 0.70 + 65 × 0.30 = 63.6. تأكد من أن المتوسط يقع بين كتلتي النظيرين وأقرب للنظير الأكثر وفرة.
لدي نظائر كتلتها 10 و11 بكثافة 20% و80%. احسب الكتلة الذرية النسبية.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
المتوسط الموزون = (10 × 20 + 11 × 80)/100 = 10.8. إنه أقرب إلى 11، وهو النظير الأكثر وفرة.
استخدام أدلة التأين لشرح البنية
- طاقة التأين هي الطاقة اللازمة لإزالة إلكترون واحد من كل ذرة في مول واحد من الذرات الغازية، لتكوين مول واحد من أيونات 1+ الغازية: X(g) → X⁺(g) + e⁻. استخدم الأنواع الغازية والشحنة المذكورة.
- قفزة كبيرة بين طاقات التأين المتتالية تشير إلى إزالة من غلاف داخلي. القفزة بعد الإزالة الثانية تدعم وجود إلكترونين خارجيين؛ سبعة قيم للطاقات وحدها لا تحدد الدورة.
أي معادلة تمثل طاقة التأين الأولى؟
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
يبدأ التأين الأول من ذرات متعادلة غازية ويزيل إلكتروناً واحداً. البدء من أيون 1+ يصف التأين الثاني.
يقفز كبير بعد التأين الثاني المتتابع يحدد المجموعة بشكل فريد.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
يدعم القفز وجود إلكترونين خارجيين. يمكن أن تحتوي عدة مجموعات على عناصر ذات إلكترونين خارجيين؛ هناك حاجة لأدلة إضافية.
شرح الاتجاهات بالمنافسة الصحيحة
- عبر الدورة، يرفع الشحنة النووية المتزايدة عادةً أول طاقة تأين. تفسر فرعية ذات طاقة أعلى جديدة الانخفاض من Mg إلى Al؛ التنافر بين إلكترونات 3p المزدوجة يفسر الانخفاض من P إلى S.
- نحو الأسفل في المجموعة، المسافة الأكبر والتظليل عادة ما يتغلبان على زيادة الشحنة النووية. حدد العامل المتغير وكيف يؤثر على التجاذب؛ لا تسمّ تنافر الإلكترونات تظليلاً إضافياً من غلاف داخلي.
كتلة ذرية متوسطة مقدارها 35.5 لا تصف ذرة بنصف نيوترون. بل هي المتوسط المرجح بالتوافر لعينة من النظائر الكاملة.
عد الجسيمات، ووزن النظائر، ثم اشرح إزالة الإلكترون بجذب نووي، ومسافة، وتظليل، وشغل الفرع الفرعي. لا تحدد الأدلة حول الإلكترونات الخارجية تلقائياً كل ملامح الذرة.
لماذا طاقة التأين الأولى للكبريت أقل من الفوسفور رغم شحنته النووية الأكبر؟
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
الفوسفور لديه ثلاث مدارات 3p مشغولة بإلكترون واحد؛ الكبريت يزدوج إلكترونين في مدار 3p واحد. التناظر الإلكتروني المتزايد يفسر الانخفاض.