Строение атомов элементов. Свойства атомов. Атомное ядро. Периодический закон

Явление радиоактивности. Ядерные превращения.

Важнейшие понятия. История развития представлений о строе- нии атома. Теория Бора. Волновая теория строения атома. Двойствен- ная природа электрона. Принцип неопределенности.

Понятие об электронном облаке. Электронная плотность. Радиальное распределение электронной плотности около ядра атома водорода в основном и возбужденном состояниях. Понятие о радиусе атома. Квантовые числа как характеристики состояния электрона в атоме. s-, p-, d-, f- электроны. Понятия: энергетический уровень, подуровень, электронный слой, электронная оболочка, атомная орбиталь (АО). Принцип Паули и емкость электронных оболочек. Правило Хунда и порядок заполнения атомных орбиталей. Строение электронных обо- лочек атомов элементов.

Понятие об эффективном заряде ядра атома. Экранирование за- ряда электронами.

Периодический закон. Периодическая система. Особенности эаполне- ния электронами атомных орбиталей и формирования периодов. s-, p-, d-, f-элементы и их расположение в периодической системе. Группы. Периоды. Главные и побочные подгруппы. Границы периодической системы. Различные формы таблиц периодической системы.

Периодичность свойств атомов. Радиусы атомов и ионов. Орби- тальные и эффективные радиусы. Ковалентные, ван-дер-ваальсовые, металлические и ионные радиусы. Изменение атомных и ионных ра- диусов по периодам и группам. Эффекты d- и f- сжатия.

Ионизационные потенциалы. Факторы, определяющие величину ионизационного потенциала. Изменение величин ионизационных по- тенциалов и радиусов по периодам и группам.

Сродство к электрону. Факторы, определяющие величину срод- ства к электрону. Изменение величин сродства к электрону по перио- дам и группам.

Периодичность химических свойств элементов, простых веществ и химических соединений. Изменение валентности по периодам и группам. Изменение свойств элементов по периодам и группам в зави- симости от структуры внешних и предвнешних электронных оболочек и радиусов атомов. Изменение химической активности металлов и не- металлов по периодам и группам. Изменение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов по периодам и группам.

Радиоактивный распад, время полураспада. a-, b- и g- радиоактивность. Ядерные реакции.

Вопросы

2.1.1. Какие явления, открытые в XIX веке, можно считать первыми доказательствами сложной структуры атома? Кратко охарак-

теризуйте технику проведения соответствующих эксперимен- тов. Какие частицы были открыты в ходе этих экспериментов? Дайте их качественную и количественную характеристики.

2.1.2. Кем и когда предложена первая модель атома? Как представ- лялся атом по этой модели?

2.1.3. Радиоактивность - что это за явление? Кем и когда оно было открыто? Каков качественный состав радиоактивного излуче- ния? Дайте характеристику частицам, ответственным за α-, β- и γ- излучение. Радиоактивные элементы и их распад. Что ха- рактеризует период полураспада?

2.1.4. Какие выводы следовали из результатов анализа явления ра- диоактивности (в связи с вопросом о строении атома)?

2.1.5. Кратко опишите схему эксперимента Резерфорда по рассея- нию α - частиц тонкими металлическими пластинками и его результат.

2.1.6. Как изменились представления о строении атома в результате эксперимента по рассеянию α – частиц? Как назвали новую модель атома? Достоинства и недостатки теории Резерфорда?

2.1.7. Что такое ядро атома? Его количественные характеристики (размер, плотность, заряд).

2.1.8. Основные положения протонно-нейтронной теории строения атома. Что такое протоны, нейтроны, нуклоны?

2.1.9. Массовое число – чему оно равно? Тождественны ли понятия

«массовое число» и «атомная масса»? Заряд ядра – как глав- ная характеристика элемента.

2.1.10. Что такое изотопы, изобары и изотоны? Одинаковы ли хими- ческие свойства изотопов одного элемента? Почему изотопы водорода (сколько их, названия, обозначения) составляют в этом отношении исключение?

2.1.11. Почему атомные массы большинства элементов в периодиче- ской системе имеют дробные значения?

2.1.12. Ядерные реакции – что они отражают? Какому правилу под- чиняется написание уравнений таких реакций? Применим ли к ядерным реакциям закон сохранения массы? Что называют

«дефектом масс»?

2.1.13. В чем суть закона смещения при радиоактивном распаде?

2.1.14. Устойчивость ядер атомов. Магические числа.

2.1.15. Распространенность элементов в земной коре, от чего она за- висит, в каких единицах выражается? Кто и почему ввел поня- тие «Кларка»?

2.1.16. Теория Бора как дальнейшее развитие представлений о строе- нии электронных оболочек атомов. Постулаты Бора. Главные недостатки теории Бора.

2.1.17. На чем основаны современные представления о строении ато- ма?

2.1.18. Какие явления доказывают двойственные (корпускулярно- волновые) свойства электрона? Что означает выражение «дуа- лизм свойств электрона»?

2.1.19. Каково содержание понятий «плотность электронного обла- ка», «вероятность нахождения электрона», «электронное об- лако», «орбиталь»? Одинаков ли смысл понятий «орбита» и

«орбиталь» (по отношению к электрону)?

2.1.20. Какие электроны в атомах элементов больших и малых перио- дов называют валентными?

2.1.21. Квантовые числа – что характеризуют? Сколько их? Как они обозначаются? Что значат слова «квант», «квантовые»?

2.1.22. Что характеризует главное квантовое число? Какие значения может принимать?

2.1.23. Что такое энергетический уровень? Какие имеются синонимы этого понятия?

2.1.24. Как изменяется энергия электрона при переходе с одного энергетического уровня на другой в направлении от ядра?

2.1.25. Как определить, на скольких энергетических уровнях нахо- дятся электроны данного атома? По какой формуле можно подсчитать максимальное число электронов на каждом энер- гетическом уровне?

2.1.26. Побочное квантовое число (другие его названия) - что харак- теризует? Какие значения может принимать? Определяет ли побочное квантовое число запас энергии электрона?

2.1.27. Что такое "подуровень"? По какой формуле можно подсчитать число подуровней? Какие обозначения подуровней приняты?

2.1.28. Магнитное квантовое число - что характеризует? Какие значе- ния принимает?

2.1.29. Какова форма s-, p-, d-, f-орбиталей? Какое максимальное ко- личество электронов может быть на каждой из этих орбита- лей?

2.1.30. Каков физический смысл четвертого квантового числа? Его название.

2.1.31. Какими основными правилами следует руководствоваться при составлении электронных и электронно-ячеечных формул атомов элементов?

2.1.32. Приведите формулировки и пояснения принципов (правил) Паули, Хунда, Клечковского.

2.1.33. Что такое провал электрона? Приведите примеры атомов эле- ментов, у которых наблюдается явление провала электронов.

2.1.34. Почему для характеристики размера атома пользуются поня- тием "эффективный радиус атома"? Как его рассчитывают? Каков характер изменения атомного радиуса в периодах и группах?

2.1.35. Энергия ионизации - что характеризует? В каких единицах выражается? Характер изменения энергии ионизации атомов по периодам и группам. Какую (окислительную или восстано- вительную) способность атома характеризует энергия иониза- ции?

2.1.36. Что такое "сродство к электрону"? Характер изменения срод- ства к электрону атомов по периодам и группам. Какое каче- ство атома характеризует эта величина?

2.1.37. Что такое степень окисления? Как можно определить, пользу- ясь периодической системой элементов, положительную и от- рицательную степень окисления элемента?

2.1.38. Что характеризует электроотрицательность атома? Почему введена эта характеристика атома наряду со сродством к элек- трону? Что такое «относительная электроотрицательность»? Мерой какого свойства является электроотрицательность? Ка- кие атомы являются обладателями наибольшей электроотри- цательности?

2.1.39. Периодическая система Д.И.Менделеева – естественная клас- сификация элементов по строению их электронных оболочек. Существуют ли границы периодической системы?

2.1.40. Поясните физический смысл структурных элементов перио- дической системы: порядкового номера, номеров периода и группы, номеров главной и побочной подгрупп.

2.1.41. Приведите современную формулировку периодического зако- на Д.И.Менделеева.

2.1.42. Где в периодической системе расположены s-,p-,d- и f- элементы? Какие элементы называются переходными?

2.1.43. Где в периодической системе расположены элементы, прояв- ляющие наиболее сильно выраженные металлические и неме- таллические свойства? Есть ли элементы, обладающие проме- жуточными свойствами?

2.1.44. Как объяснить вторичную периодичность у элементов в груп- пах и внутреннюю периодичность в периодах?