Σημειωσεις ατομικη δομη 2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΑΤΟΜΙΚΗ ΔΟΜΗ...................................................................................................................................................... 2 Τι περιέχει ένα άτομο; http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1360 ................................................. 2 Ατομικός αριθμός http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1361 ......................................................... 2 Μαζικός αριθμός ................................................................................................................................................. 3 Συμβολισμός ατόμου........................................................................................................................................... 3 Ατομική μάζα ....................................................................................................................................................... 3 Ισότοπο ................................................................................................................................................................. 3 Ιόν .......................................................................................................................................................................... 3 Σύγχρονα ατομικά μοντέλα http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/2585 ....................................... 3 Πως γίνεται η κατανομή των ηλεκτρονίων; ................................................................................................... 4 Πως γίνεται η κατανομή των ηλεκτρονίων στις στιβάδες κάθε ατόμου; .................................................. 5 Πως γίνεται η κατανομή των ηλεκτρονίων στα ιόντα; ................................................................................. 5 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ...................................................................................................................................................... 6 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ................................................................................................................................................................. 7 I.

Μονοδομικό – απλό πολυδομικό επίπεδο για όσους μαθητές έχουν βασικές δυσκολίες κατανόησης εννοιών . ................................................................................................................................................... 7

II.

II. Πολυδομικό–συνθετικό επίπεδο για όσους μαθητές έχουν κατανοήσει τις βασικές έννοιες .............. 10

III. III. Επεκτατικό -αναλυτικό επίπεδο για μαθητές με υψηλές απαιτήσεις. ................................................ 11 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΕΙΣ ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΩΝ ΠΟΥ ΒΟΗΘΟΥΝ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΤΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ ................. 12

1

ΑΤΟΜΙΚΗ ΔΟΜΗ Τι περιέχει ένα άτομο; http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1360

Το άτομο περιέχει πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Σωματίδιο

Φορτίο

Θέση στο άτομο

Μάζα

Πρωτόνιο

1+

Στον πυρήνα

~1 a.m.u.

Νετρόνιο

0

Στον πυρήνα

~1 a.m.u.

Ηλεκτρόνιο

1–

Γύρω από τον πυρήνα

~0 a.m.u.

Εικόνα 1. Η δομή του ατόμου Τι είναι το a.m.u; Η μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της μάζας των ατόμων. Ατομικός αριθμός http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1361 

Ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο.



Ο αριθμός του στοιχείου στον περιοδικό πίνακα.



Καθορίζει την ταυτότητα ενός ατόμου.

2



Συμβολίζεται με Ζ.

Μαζικός αριθμός Το σύνολο πρωτονίων και νετρονίων σε ένα άτομο. Συμβολίζεται με Α και ο αριθμός των νετρονίων συμβολίζεται με Ν. Άρα :

Α= Ν + Ζ

Συμβολισμός ατόμου Το άτομο ενός στοιχείου Χ συμβολίζεται με τον εξής τρόπο: ΑΖ Χ Ατομική μάζα Είναι το άθροισμα πρωτονίων και νετρονίων σε ένα άτομο. Αυτό συμβαίνει επειδή η μάζα ενός πρωτονίου είναι περίπου ίση με τη μάζα ενός νετρονίου, που είναι ίση με 1 a.m.u. Ισότοπο Ισότοπο ονομάζεται ένα άτομο ενός στοιχείου με ίδιο ατομικό αριθμό αλλά διαφορετικό μαζικό αριθμό. Δηλαδή, διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Ιόν 

Όταν το άτομο έχει λάβει ή έχει χάσει ηλεκτρόνια.



Όταν έχει παραπάνω ηλεκτρόνια από ότι πρωτόνια ονομάζεται ανιόν.



Όταν έχει λιγότερα ηλεκτρόνια από ότι πρωτόνια ονομάζεται κατιόν.

Σύγχρονα ατομικά μοντέλα http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/2585

Max Plank (1900): Πρότεινε ότι η ενέργεια μπορεί να υπάρχει μόνο σε πακέτα, δηλαδή ότι επιτρέπονται μόνο συγκεκριμένες τιμές ενέργειας. Τα πακέτα αυτά ονομάστηκαν κβάντα.

3

Niels Bohr (1913): Το ηλεκτρόνιο μπορεί να έχει μόνο συγκεκριμένες τιμές ενέργειας, και να βρίσκεται μόνο σε συγκεκριμένες τροχιές γύρω από τον πυρήνα.

Το e– απαγορεύεται να βρίσκεται εδώ

Το e– μπορεί να βρεθεί εδώ Schrödinger, Pauli,

Heisenberg,

Dirac

(μέχρι

το

1940): Σύμφωνα με το μοντέλο κβαντομηχανικών συστημάτων, δεν γνωρίζουμε ποτέ με βεβαιότητα που βρίσκεται ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο, αλλά οι εξισώσεις του Schrödinger μας δίνουν την πιθανότητα να βρούμε ένα ηλεκτρόνιο σε κάποια απόσταση από τον πυρήνα. Πως γίνεται η κατανομή των ηλεκτρονίων; Ο πυρήνας του ατόμου περιέχει τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια και τα ουδέτερα νετρόνια. Στον πυρήνα είναι πρακτικά συγκεντρωμένη η μάζα του ατόμου. Τα ηλεκτρόνια κινούνται σε μεγάλες αποστάσεις και γύρω από τον πυρήνα σε καθορισμένες (επιτρεπτές) τροχιές που ονομάζονται στιβάδες (ή φλοιός ή ενεργειακή στάθμη). Στη θεμελιώδη κατάσταση του ατόμου οι στιβάδες είναι επτά και χαρακτηρίζονται από τα γράμματα του αγγλικού αλφαβήτου Κ, L, Μ, Ν, Q. Κάθε στιβάδα έχει ορισμένη τιμή ενέργειας η οποία ελαττώνεται όσο πιο κοντά βρίσκεται η στιβάδα αυτή στον πυρήνα. Έτσι,

η

ενέργεια

των

στιβάδων αυξάνεται

με

τη

σειρά

K<L<M<N<0<P<Q Κάθε στιβάδα χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό που ονομάζεται κύριος κβαντικός αριθμός συμβολίζεται με n. Εικόνα 2. Η ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου με βάση το πρότυπο του Bohr Τι είναι η ενεργειακή στάθμη; Τα ηλεκτρόνια που κινούνται στην ίδια περίπου απόσταση από τον πυρήνα (δηλαδή έχουν την ίδια ακτίνα κυκλικής τροχιάς) λέμε ότι βρίσκονται στην ίδια στιβάδα ή φλοιό ή ενεργειακή στάθμη.

4

Πως γίνεται η κατανομή των ηλεκτρονίων στις στιβάδες κάθε ατόμου; Προκειμένου να γίνει η κατανομή των e- στις στιβάδες ενός ατόμου ακολουθούμε τους εξής κανόνες: Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να πάρει κάθε μία από τις τέσσερις πρώτες στιβάδες (Κ, L, Μ, Ν.) δίνεται από τον τύπο 2n2 (όπου η=κύριος κβαντικός αριθμός). Έτσι: N

Στιβάδα

Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων

1

Κ

2

2

L

8

3

Μ

18

4

Ν

32

Η εξωτερική στιβάδα οποιουδήποτε ατόμου μπορεί να πάρει μέχρι 8 ηλεκτρόνια εκτός από την Κ που συμπληρώνεται με δύο ηλεκτρόνια. Ο αριθμός e- της προτελευταίας στιβάδας 8 < e- < 18 εκτός αν είναι η Κ οπότε συμπληρώνεται με δυο ηλεκτρόνια. Η κατανομή των ηλεκτρονίων στα άτομα γίνεται με την αρχή της ελάχιστης ενέργειας, οι διάφορες στιβάδες ενός ατόμου συμπληρώνονται ξεκινώντας από τις χαμηλότερες ενεργειακά προς τις υψηλότερες ενεργειακά στιβάδες, δηλαδή πρώτα συμπληρώνεται η Κ μετά η L κτλ. Πως γίνεται η κατανομή των ηλεκτρονίων στα ιόντα; Στα κατιόντα αφαιρούμε από τον ατομικό αριθμό του ατόμου που αντιστοιχούν, τόσα ηλεκτρόνια όσα το φορτίο τους. Κάνουμε κατανομή στα ηλεκτρόνια που απομένουν, σύμφωνα με τους προηγούμενους κανόνες.Στα ανιόντα προσθέτουμε στον ατομικό αριθμό του ατόμου που αντιστοιχούν, τόσα ηλεκτρόνια όσα και το φορτίο τους κατά απόλυτη τιμή. Κάνουμε κατανομή στα ηλεκτρόνια που προκύπτουν, σύμφωνα με τους προηγούμενους κανόνες.

5

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1Ο ΣΥΜΠΛΗΡΩΣΤΕ ΤΑ ΚΕΝΑ ΤΟΥ ΠΙΝΑΚΑ Περιγραφή

Φορτίο

Ατομικός αριθμός

Μαζικός αριθμός

Σύμβολο ιόντος

128

Te2–

15 p+ 16 n0 18 e– 38 p+ 50 n0 36 e–

1+

39

18 e– ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2Ο Συμπλήρωσε τα κενά του εννοιολογικού πίνακα με τους όρους που βρίσκονται μέσα στην παρένθεση (ΠΡΩΤΟΝΙΑ ΑΡΝΗΤΙΚΟ, ΑΤΟΜΑ, ΘΕΤΙΚΟ, ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ, ΑΝΙΟΝΤΑ, ΜΟΡΙΑ ΠΥΡΗΝΑ, ΚΑΤΙΟΝΤΑ, ΝΕΤΡΟΝΙΑ ,ΥΛΙΚΑ, ΙΟΝΤΑ)

6

ΑΣΚΗΣΕΙΣ I.

Μονοδομικό – απλό πολυδομικό επίπεδο για όσους μαθητές έχουν βασικές δυσκολίες κατανόησης εννοιών .

1. Δημιούργησε τον δικό σου εννοιολογικό χάρτη με κάποιες από τις έννοιες που υπάρχουν στην θεωρία :

2. Στον πυρήνα ενός ατόμου υπάρχουν: α. Μόνο πρωτόνια β. Μόνο νετρόνια γ. Πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια δ. Πρωτόνια και νετρόνια. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση Ένα σωματίδιο περιέχει 9 πρωτόνια, 9 νετρόνια και 10 ηλεκτρόνια. Το σωματίδιο αυτό είναι: α. Άτομο β. Θετικό ιόν γ. Αρνητικό ιόν δ. Μόριο

3. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ): α. Μαζικός αριθμός είναι ο αριθμός των νετρονίων ενός ατόμου. β. Τα ισότοπα 0α έχουν ίδιες χημικές ιδιότητες, γιατί έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό. γ. Σε ένα ιόν, ο ατομικός αριθμός δεν θα συμπίπτει με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Δικαιολογήστε την απάντησή σας 7

4. Στο διπλανό σχήμα είναι μια απλουστευμένη παράσταση του ατόμου του λιθίου (Li): α) Βρείτε στο σχήμα τα ακόλουθα: Α) Πυρήνας Β) Ηλεκτρόνια Γ) Πρωτόνια Δ) Νετρόνια β) Πόσο είναι το συνολικό φορτίο: ί) του πυρήνα ii) ολόκληρου του ατόμου; γ) Συμπληρώστε τα κενά που αφορούν τις μάζες των σωματιδίων: δ) Συμβολίστε το στοιχείο λίθιο: = Li .

5. Δίνεται ο παρακάτω πίνακας: Στοιχείο

Ατομικός αριθμός

Μαζικός αριθμός

Άζωτο (Ν)

7

14

Χλώριο (CI)

17

35

Ψευδάργυρος (Ζn)

30

65

Αντιμόνιο (Sb)

51

122

Βολφράμιο (W)

74

184

α) Πόσα πρωτόνια υπάρχουν σε ένα άτομο αζώτου; β) Πόσα νετρόνια υπάρχουν σε ένα άτομο ψευδαργύρου; γ) Πόσα ηλεκτρόνια υπάρχουν σε ένα άτομο αντιμονίου; δ)Ποιο από τα παραπάνω άτομα: i) Περιέχει μεγαλύτερο αριθμό νετρονίων, ii) περιέχει ίσο αριθμό πρωτονίων και νετρονίων;

6. Να υπολογιστεί ο μαζικός αριθμός του Ca αν γνωρίζουμε ότι το κατιόν Ca2+ περιέχει 20 νετρόνια και 18 ηλεκτρόνια.

8

7. Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις: α) Ατομικός αριθμός (Ζ) λέγεται ο αριθμός ……………….. του ατόμου. Μαζικός αριθμός (Α) λέγεται ο αριθμός των ………………………………. του πυρήνα του ατόμου. β) Ισότοπα λέγονται τα που έχουν τον ίδιο ………………… και διαφορετικό……………….. αριθμό.

8. Να κατανεμηθούν τα 19 ηλεκτρόνια του ατόμου του καλίου (Κ) σε στιβάδες.

9.

Ανοίξτε την εφαρμογή του PHEΤ : https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-

atom/latest/build-an-atom_el.html επιλέξτε κατασκευή ατόμου ,παιχνίδι και εξασκηθείτε .

9

II.

Πολυδομικό–συνθετικό επίπεδο για όσους μαθητές έχουν κατανοήσει τις βασικές έννοιες

10. Συμπληρώστε αρχικά τον πίνακα. Κατόπιν κατατάξτε τα στοιχεία από το ελαφρύτερο στο βαρύτερο. Τέλος, παρατηρείτε ότι κάποια από αυτά τα στοιχεία είναι ισότοπα; Στοιχείο Ατομικός Μαζικός Αριθμός Αριθμός Αριθμός αριθμός αριθμός ηλεκτρονίων πρωτονίων νετρονίων

Α

11

Β

23 37

Γ

17 20

Δ

20

17

11. Ποιες από τις παρακάτω ηλεκτρονικές δομές είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ). Διορθώστε τις λανθασμένες: Στοιχείο Α: 2-8-10 Στοιχείο Β: 2 8 18 6 Στοιχείο Γ: 2-8-18-32-184-2 Στοιχείο Δ: 2-8-18-20-5

12. Αντιστοιχίστε τις δομές που δίνονται στην αριστερή στήλη με τα στοιχεία στη δεξιά στήλη: 1. 2-8-18-8

α. Στον πυρήνα του βρίσκονται 31 πρωτόνια.

2. 2-8-1

β. Μετατρέπονται σε ανιόν με φορτίο 2.

3. 2-8-18-3

γ. Είναι ευγενές αέριο.

4. 2-8-18-6

δ. Μετατρέπεται σε κατιόν με φορτίο +1.

13. Στοιχείο Ψ έχει μαζικό αριθμό 75 και τα νετρόνια στον πυρήνα είναι 9 περισσότερα από τα πρωτόνια. Να βρεθεί ο ατομικό αριθμός του στοιχείου και να γραφεί η ηλεκτρονική του δομή.

10

14. Να βρεθεί και να ερμηνευθεί η ηλεκτρονιακή δομή του 17Cl. 15. To άτομο του φωσφόρου έχει 5 ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα, η οποία είναι η Μ. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του φωσφόρου;

16. Να υπολογίσετε τον ατομικό αριθμό ενός χημικού στοιχείου που έχει συμπληρωμένη εξωτερική στιβάδα τη Μ.

17. Ένα στοιχείο Σ έχει μαζικό αριθμό 19 και περιέχει 9 ηλεκτρόνια. Να υπολογίσετε: α. τον ατομικό αριθμό του στοιχείου. β. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή του δομή. γ. Να υπολογίσετε τον ατομικό αριθμό του στοιχείου Χ που το ανιόν του Χ" έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το στοιχείο Σ.

III.

Επεκτατικό -αναλυτικό επίπεδο για μαθητές με υψηλές απαιτήσεις.

18. Ένα μονατομικό ιόν έχει φορτίο +2 . Ο πυρήνας του ιόντος έχει μαζικό αριθμό 45. Ο αριθμός νετρονίων του πυρήνα είναι 1,25 φορές μεγαλύτερος του αριθμού των πρωτονίων . Πόσα ηλεκτρόνια υπάρχουν στο ιόν;

19. Ένα ισότοπο μεταλλικού στοιχείου με μαζικό αριθμό 119 έχει 69 νετρόνια. Ένα ατομικό ιόν του στοιχείου έχει 48 ηλεκτρόνια . Γράψτε το σύμβολο του ιόντος .

11

ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΕΙΣ ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΩΝ ΠΟΥ ΒΟΗΘΟΥΝ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΤΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ  http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1360  http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1361

 http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/2585 

http://lrrpublic.cli.det.nsw.edu.au/lrrsecure/sites/web/skoool/chem/sim/The%20Particle%20Theory/index.ht m

 https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_el.html

12

13