Совет 1: Как определить заряд химического элемента

Химический элемент состоит из одинаковых атомов, обладающих совокупностью свойств. Эти свойства зависят от многих факторов, прежде всего от строения атома. Сколько электронных уровней в атоме, сколько электронов находится на самом внешнем уровне, как далеко он расположен от ядра - все это напрямую влияет на поведение элемента при вступлении во взаимодействие с другими элементами. В целом атом любого элемента нейтрален, так как суммарный отрицательный заряд электронов уравновешен суммарным зарядом протонов.
Инструкция
1
Знаменитая таблица Менделеева, названная в честь великого русского ученого, первооткрывателя закона о периодичности свойств химических элементов, играет в химии роль своеобразного адресного и справочного бюро. Каждому химическому элементу отведена в ней особая ячейка – «квартира». По местоположению этой ячейки в таблице можно безошибочно предсказать «характер жильца», то есть какими свойствами обладает элемент. И как всякая настоящая квартира, каждая ячейка элемента имеет свой порядковый номер.
2
Для того чтобы определить, чему равен суммарный заряд атома ядра какого-либо элемента, посмотрите на его порядковый номер. Дело в том, что он численно совпадает с количеством протонов, находящихся в ядре его атома. А каждый протон, как уже говорилось, несет единичный положительный заряд. Правда в ядре помимо протонов есть еще частицы, которые называются нейтронами. Но они, как легко можно понять из их названия, вообще не несут никакого заряда.
3
Вот, например, один из самых активных элементов таблицы Менделеева – щелочной металл рубидий. Он находится в первой главной группе шестого периода таблицы. Его порядковый номер 37. Следовательно, суммарный положительный заряд ядра атома рубидия равен +37.
4
Проверьте это. Любой атом нейтрален, следовательно, в атоме рубидия должно быть 37 электронов, чтобы уравновесить заряд протонов ядра. В той ячейке таблицы, которую занимает рубидий, приведен состав электронов на каждом его уровне. Считаем, сколько всего электронов на всех уровнях: 2+8+18+8+1 = 37. Суммарный заряд электронов и протонов = 0.
5
Еще один пример. Самый тугоплавкий из всех существующих, металл вольфрам, находящийся в побочной шестой группе восьмого периода под номером 74. Сколько в его атоме электронов? Посчитайте: 2+8+18+32+12+2 = 74. Следовательно, для того чтобы атом вольфрама был нейтральным, общий положительный заряд его ядра должен быть равен +74. Счет сошелся, все правильно.

Совет 2: Как определить заряд ядра

Атом химического элемента состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро - это центральная часть атома, в котором сосредоточена почти вся его масса. В отличие от электронной оболочки, ядро имеет положительный заряд.
Вам понадобится
  • Атомный номер химического элемента, закон Мозли
Инструкция
1
Ядро атома состоит из двух типов частиц - протонов и нейтронов. Нейтроны являются электронейтральными частицами, то есть их электрический заряд равен нуля. Протоны являются положительно заряженными частицами и их электрический заряд равен +1.
2
Таким образом, заряд ядра равен количеству протонов. В свою очередь, количество протонов в ядре равно атомному номеру химического элемента. К примеру, атомный номер водорода - 1, то есть ядро водорода состоит из одного протона имеет заряд +1. Атомный номер натрия - 11, заряд его ядра равен +11.
3
При альфа-распаде ядра его его атомный номер уменьшается на два за счет испускания альфа-частицы (ядра атома гелия). Таким образом, количество протонов в ядре, испытавшем альфа-распад, также уменьшается на два.
Бета-распад может происходить в трех различных видах. В случае распада «бета-минус» нейтрон превращается в протон при испускании электрона и антинейтрино. Тогда заряд ядра увеличивается на единицу.
В случае распада «бета-плюс» протон превращается в нейтрон, позитрон и нйтрино, заряд ядра уменьшается на единицу.
В случае электронного захвата заряд ядра также уменьшается на единицу.
4
Заряд ядра можно также определить по частоте спектральных линий характеристического излучения атома. Согласно закону Мозли: sqrt(v/R) = (Z-S)/n, где v - спектральная частота характеристического излучения, R - постоянная Ридберга, S - постоянная экранирования, n - главное квантовое число.
Таким образом, Z = n*sqrt(v/r)+s.
Видео по теме
Источники:
  • как изменяется заряд ядра

Совет 3: Как посчитать заряд

Определить заряд можно в том случае, если внести его в электрическое поле с известной напряженностью и измерить силу, которая на него подействует. Можно найти заряд, измерив его силу взаимодействия с известным зарядом. А заряд, прошедший по проводнику, за некоторое время можно найти через значение силы тока.
Вам понадобится
  • - чувствительный динамометр;
  • - электроскоп;
  • - секундомер;
  • - тестер.
Инструкция
1
Внесите заряд в электрическое поле и известной напряженностью. Если напряженность в данной точке неизвестна, измерьте ее с помощью известного заряда или электроскопа. На внесенный неизвестный заряд со стороны поля подействует кулоновская сила, которую измерьте при помощи чувствительного динамометра. Посчитайте величину заряда q, поделив силу, действующую со стороны поля F измеренную в Ньютонах, на его напряженность E, измеренную в вольтах на метра или Ньютонах на Кулон q=F/E. Результат получите в Кулонах.
2
Если неизвестный заряд взаимодействует с известным зарядом, с помощью динамометра измерьте силу их взаимодействия. Учитывайте, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются. Для этого лучше возьмите чувствительный крутильный динамометр. Измерьте расстояние между зарядами, которые взаимодействуют. Силу измеряйте в Ньютонах, а расстояние в метрах. Для того чтобы посчитать неизвестный заряд q, измеренную силу F умножьте на квадрат расстояния между зарядами r. Полученное число поделите на величину известного заряда q0 и коэффициент k=9∙10^9 (q=F∙r²/(q∙k)). Результат получится в Кулонах.
3
Током называется упорядоченное движение зарядов в проводнике. Поэтому через поперечное сечение проводника за определенное время проходит некоторое количество заряда. Чтобы найти его, определите силу тока, присоединив тестер, переключенный в режим амперметра в электрическую цепь. Измерьте силу тока в ней в амперах. Если известно напряжение на проводнике и его сопротивление, то силу тока I, рассчитайте, применяя закон Ома для участка цепи, поделив напряжение U на сопротивление R (I=U/R). Определите время, которое заряд протекал по проводнику с помощью секундомера. Посчитайте величину заряда q, проходящего за время t, через поперечное сечение проводника, при силе тока I, перемножив эти величины (q=I∙t).

Совет 4: Как найти заряд ядра

Атом – мельчайшая частица каждого элемента, которая несет его химические свойства. Как существование, так и строение атома являлось предметом рассуждений и изучений с древних времен. Было установлено, что строение атомов сродни строению Солнечной системы: в центре ядро, занимающее очень мало места, но сосредоточившее в себе почти всю массу; вокруг него вращаются «планеты» - электроны, несущие отрицательные заряды. А как можно найти заряд ядра атома?
Инструкция
1
Любой атом электрически нейтрален. Но, поскольку электроны несут отрицательные заряды, они должны быть уравновешены противоположными зарядами. Так и есть. Положительные заряды несут частицы под названием «протоны», расположенные в ядре атома. Протон гораздо массивнее электрона: он весит столько же, сколько 1836 электронов!
2
Самый простой случай – атом водорода первого элемента Периодической таблицы. Посмотрев в таблицу, вы убедитесь, что он занимает место под первым номером, а его ядро состоит из единственного протона, вокруг которого вращается единственный электрон. Из этого следует, что заряд ядра атома водорода равен +1.
3
Ядра других элементов состоят уже не только из протонов, но и из так называемых «нейтронов». Как вы легко можете понять из самого названия, нейтроны вообще не несут никакого заряда – ни отрицательного, ни положительного. Поэтому запомните: сколько бы нейтронов не входило в состав атомного ядра, они влияют лишь на его массу, но не на заряд.
4
Следовательно, величина положительно заряда ядра атома зависит лишь от того, сколько протонов в нем содержится. Но поскольку, как уже указывалось, атом электрически нейтрален, в его ядре должно содержаться столько же протонов, сколько электронов вращается вокруг ядра. Количество же протонов определяется порядковым номером элемента в Таблице Менделеева.
5
Рассмотрите несколько элементов. Например, известный и жизненно необходимый кислород находится в «ячейке» под номером 8. Следовательно, в его ядре содержатся 8 протонов, и заряд ядра будет +8. Железо занимает «ячейку» с номером 26, и, соответственно, имеет заряд ядра +26. А благородный металл - золото, с порядковым номером 79 - будет иметь точно такой же заряд ядра (79), со знаком +. Соответственно, в атоме кислорода содержится 8 электронов, в атоме железа – 26, а в атоме золота – 79.
Видео по теме

Совет 5: Как определить заряд на электроскопе

Демонстрационные электроскопы, используемые на лекциях по физике, имеют условную градуировку. При осуществлении же вычислений необходимо знать значение заряда на электроскопе, выраженное в кулонах. Чтобы перевести заряд на электроскопе в кулоны, необходимо вначале вычислить специальный коэффициент.
Вам понадобится
  • Электрометр, электроскоп, микроамперметр, мобильный телефон.
Инструкция
1
Возьмите самый чувствительный магнитоэлектрический микроамперметр, какой у вас есть (например, на 30 микроампер). Включите его между выходом источника высокого напряжения (в несколько киловольт и обязательно с ограничением тока до 0,1 мА) и входной клеммой электроскопа в такой полярности, чтобы клемма, присоединенная к источнику, имела тот же знак, что и полярность напряжения, вырабатываемого источником.
2
Попросите помощника, находящегося на безопасном расстоянии от приборов, снимать происходящее на видео при помощи мобильного телефона. На видео должны четко просматриваться показания микроамперметра (показания электроскопа после окончания зарядки останутся неизменными).
3
Включите источник высокого напряжения, подождите, пока его стрелка отклонится ровно до одного из делений, после чего отключите источник. Запомните, на каком делении остановилась стрелка, после чего замыкателем с хорошо изолированной ручкой разрядите электроскоп. Теперь установку можно разобрать.
4
Проследите на видео, какой ток показывал микроамперметр. Используя встроенный в проигрыватель счетчик времени, рассчитайте, сколько секунд был включен источник. Переведите ток из микроампер в амперы, поделив показания микроамперметра на один миллион.
5
Один кулон представляет собой заряд, соответствующий прохождению тока в один ампер в течение одной секунды. Таким образом, чтобы узнать заряд электрометра, поделите ток, показываемый микроамперметров (переведенный в амперы) на продолжительность зарядки электрометра, выраженную в секундах. Получится очень малое число, поэтому его придется перевести в более удобные единицы (в зависимости от размеров электрометра, это могут быть милликулоны, микрокулоны или пикокулоны).
6
Поделите заряд электроскопа на количество делений, на которое отклонилась стрелка после окончания опыта. Так вы узнаете цену деления электрометра.
7
Иногда возникает задача узнать знак заряда на электрометре. Для этого изготовьте приспособление с изолированной ручкой, аналогичное замыкателю, но состоящее из неоновой лампы и резистора на несколько мегаом. Разрядите электрометр на этот прибор - тому электроду неоновой лампы, который при этом засветится, соответствует отрицательный полюс.
Видео по теме

Совет 6: Как определить заряд у элемента

В обычных условиях атом электрически нейтрален. При этом ядро атома, состоящее из протонов и нейтронов, заряжено положительно, а электроны несут отрицательный заряд. При избытке или недостатке электронов атом превращается в ион.
Инструкция
1
Каждый химический элемент имеет свой уникальный заряд ядра. Именно заряд определяет номер элемента в периодической системе. Так, ядро водорода имеет заряд +1, гелия +2, лития +3, бериллия +4 и т.д. Таким образом, если известен элемент, заряд ядра его атома можно определить из таблицы Менделеева.
2
Поскольку при обычных условиях атом электрически нейтрален, число электронов соответствует заряду ядра атома. Отрицательный заряд электронов компенсируется положительным зарядом ядра. Электростатические силы удерживают электронные облака вблизи атома, что обеспечивает его устойчивость.
3
При воздействии определенных условий у атома можно отнимать электроны или присоединять к нему дополнительные. Если отнять электрон от атома, атом превращается в катион – положительно заряженный ион. При избыточном количестве электронов атом становится анионом – отрицательно заряженным ионом.
4
Химические соединения могут иметь молекулярную или ионную природу. Молекулы также электрически нейтральны, а ионы несут в себе некоторый заряд. Так, молекула аммиака NH3 нейтральна, а вот ион аммония NH4+ заряжен положительно. Связи между атомами в молекуле аммиака ковалентные, образованные по обменному типу. Четвертый атом водорода присоединяется по донорно-акцепторному механизму, это тоже ковалентная связь. Аммоний образуется при взаимодействии аммиака с растворами кислот.
5
Важно понимать, что заряд ядра элемента не зависит от химических превращений. Сколько электронов ни добавляй и ни отнимай, заряд ядра останется тем же. К примеру, атом O, анион O- и катион O+ характеризуются одним и тем же зарядом ядра +8. При этом атом имеет 8 электронов, анион 9, катион - 7. Само ядро можно изменить только путем ядерных превращений.
6
Наиболее частый вид ядерных реакций – радиоактивный распад, который может протекать в естественной среде. Атомная масса элементов, подвергающихся в природе такому распаду, заключена в квадратные скобки. Это означает, что массовое число непостоянно, меняется на протяжении времени.

Совет 7: Сколько элементов в таблице Менделеева

Периодический закон, являющийся основой современной химии и объясняющий закономерности изменения свойств химических элементов, был открыт Д.И. Менделеевым в 1869 году. Физический смысл этого закона вскрывается при изучении сложного строения атома.
В XIX веке считалось, что атомная масса является главной характеристикой элемента, поэтому для классификации веществ использовали именно ее. Сейчас атомы определяют и идентифицируют по величине заряда их ядра (числу протонов и порядковому номеру в таблице Менделеева). Впрочем, атомная масса элементов за некоторыми исключениями (например, атомная масса калия меньше атомной массы аргона) увеличивается соразмерно их заряду ядра.

При увеличении атомной массы наблюдается периодическое изменение свойств элементов и их соединений. Это металличность и неметалличность атомов, атомный радиус и объем, потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, степени окисления, физические свойства соединений (температуры кипения, плавления, плотность), их основность, амфотерность или кислотность.

Сколько элементов в современной таблице Менделеева



Таблица Менделеева графически выражает открытый им периодический закон. В современной периодической системе содержится 112 химических элементов (последние – Мейтнерий, Дармштадтий, Рентгений и Коперниций). По последним данным, открыты и следующие 8 элементов (до 120 включительно), но не все из них получили свои названия, и эти элементы пока еще мало в каких печатных изданиях присутствуют.
Каждый элемент занимает определенную клетку в периодической системе и имеет свой порядковый номер, соответствующий заряду ядра его атома.


Как построена периодическая система



Структура периодической системы представлена семью периодами, десятью рядами и восемью группами. Каждый период начинается щелочным металлом и заканчивается благородным газом. Исключения составляют первый период, начинающийся водородом, и седьмой незавершенный период.

Периоды делятся на малые и большие. Малые периоды (первый, второй, третий) состоят из одного горизонтального ряда, большие (четвертый, пятый, шестой) – из двух горизонтальных рядов. Верхние ряды в больших периодах называются четными, нижние – нечетными.

В шестом периоде таблицы после лантана (порядковый номер 57) находятся 14 элементов, похожих по свойствам на лантан, – лантаноидов. Они вынесены в нижнюю часть таблицы отдельной строкой. То же самое относится и к актиноидам, расположенным после актиния (с номером 89) и во многом повторяющим его свойства.
Четные ряды больших периодов (4, 6, 8, 10) заполнены только металлами.


Элементы в группах проявляют одинаковую высшую валентность в оксидах и других соединениях, и эта валентность соответствует номеру группы. Главные подгруппы вмещают в себя элементы малых и больших периодов, побочные – только больших. Сверху вниз металлические свойства усиливаются, неметаллические – ослабевают. Все атомы побочных подгрупп – металлы.
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше