Isótopos. Nuclidos. número de masa Preguntas para el autocontrol

Las variedades de átomos de un mismo elemento, que tienen la misma carga nuclear, pero diferentes masas, se llaman isótopos (de las palabras "isos" - lo mismo, "topos" - lugar).

La información sobre isótopos nos permite dar una definición precisa del concepto de "elemento químico". Un elemento químico es un tipo de átomo con la misma carga nuclear. Un isótopo es un tipo de átomo con la misma carga nuclear y la misma masa.

Aprendimos que los átomos son divisibles y no eternos. Queda por considerar: ¿los átomos de un mismo elemento son realmente idénticos entre sí en todos los aspectos y, en particular, tienen realmente la misma masa?

Dado que la masa total de electrones que componen un átomo es insignificante comparada con la masa de su núcleo, los pesos atómicos de los elementos deben ser múltiplos de la masa de un protón o neutrón, es decir, múltiplos de la unidad. En otras palabras, los pesos atómicos de todos los elementos deben expresarse en números enteros (más precisamente, cerca de los números enteros). En algunos elementos esta conclusión está justificada. Pero hay muchos elementos cuyos pesos atómicos se expresan en números fraccionarios. Por ejemplo, el peso atómico del cloro es 35,45. De hecho, no existe un solo átomo de cloro en la naturaleza que tenga tal masa. El elemento cloro es una mezcla de dos tipos de átomos: algunos átomos de cloro tienen una masa atómica de 35 y otros 37. La masa atómica del cloro, encontrada por métodos químicos, 35,45, es solo el peso promedio de sus átomos. Hay más átomos ligeros en el cloro que más pesados; Por lo tanto, la masa promedio de los átomos de cloro, 35,45, está más cerca del peso atómico de la variedad ligera: los átomos de cloro.

Como el cloro, la mayoría de los elementos químicos son mezclas de átomos que difieren en peso atómico pero tienen la misma carga nuclear.

El signo químico del cloro, Cl, se refiere a una mezcla natural de ambos isótopos de cloro. Cuando tenemos que hablar de cada isótopo por separado, el valor numérico de la masa del átomo isotópico en cuestión se asigna al signo del cloro, 35 Cl, 37 Cl.

Al igual que el cloro, la mayoría de los elementos químicos son mezclas de isótopos. Los núcleos isotópicos de cada elemento contienen el mismo número de protones, pero un número diferente de neutrones. Por lo tanto, los núcleos de los isótopos 35 Cl y 37 Cl contienen cada uno 17 protones (el número de serie del cloro es 17) y un número diferente de neutrones: los núcleos de 35 Cl contienen 18 neutrones y los núcleos de 37 Cl, 20 neutrones.

La masa atómica de un elemento es menor cuanto más isótopos ligeros contiene el elemento. Si la composición de un elemento con un número atómico más bajo consiste predominantemente en átomos de sus isótopos pesados, y la composición del elemento que le sigue contiene átomos de sus isótopos más ligeros, entonces resulta que la masa promedio de un átomo de un elemento con un número atómico más alto no será mayor, sino menor, que el peso promedio del elemento atómico con un número de serie menor. Esto se observa, por ejemplo, en el argón Ar y el potasio K.

La extrema similitud de las propiedades químicas de los isótopos de un mismo elemento, a pesar de las diferentes masas de sus átomos, confirma la conclusión anterior: las propiedades de los elementos químicos dependen no tanto del peso atómico como de la carga del núcleo atómico.

Y, por tanto, diferente masa atómica.

Los isótopos se denotan con los mismos símbolos que un elemento químico, agregando un número másico en la parte superior izquierda del símbolo; por ejemplo, los isótopos de cloro denotan: 35cl Y 37cl, o el número de masa sigue al nombre o símbolo del elemento, por ejemplo: uranio-233 o Pu-239.

Los isótopos de un elemento químico dado tienen la misma carga en el núcleo atómico, es decir, el mismo número atómico, y ocupan el mismo lugar en la tabla periódica, tienen el mismo número de protones en el núcleo atómico, pero se diferencian entre sí en el número de neutrones. Así, el núcleo atómico del isótopo de cloro 35 Cl contiene 17 protones, ya que el número de serie del cloro es 17 y 18 neutrones (35-17 = 18), y el núcleo del isótopo de cloro 37 Cl contiene 17 protones y 20 neutrones. (37-17 = 20).

Algunos elementos químicos tienen una pequeña cantidad de isótopos estables. Así, se conocen tres isótopos estables del oxígeno: 16 O (el núcleo consta de 8 protones y 8 neutrones), 17 O (el núcleo consta de 8 protones y 9 neutrones) y 18 B (el núcleo consta de 8 protones y 10 neutrones) ). También se conocen tres isótopos del hidrógeno: 1 H (el núcleo consta de un solo protón), 2 H (el núcleo consta de un protón y un neutrón), 3 H (el núcleo consta de un protón y dos neutrones). Algunos elementos químicos constan de una cantidad bastante grande de isótopos. Por ejemplo, el xenón tiene 9 isótopos, el estaño tiene 10, etc.

La gran mayoría de los isótopos no tienen nombres especiales, pero los isótopos de algunos elementos, en particular los isótopos de hidrógeno, tienen nombres especiales e incluso símbolos especiales. Así, el isótopo de hidrógeno 1 H se llama protio, el isótopo 2 H es deuterio y se designa con el símbolo D y el isótopo 3 H es el tritio (símbolo T). Algunos isótopos son bastante comunes en la naturaleza, como el isótopo de oxígeno 16 O y el isótopo de hidrógeno 1 H, mientras que otros isótopos se encuentran en cantidades muy pequeñas, como los isótopos de oxígeno 17 O y 18 O y los isótopos de hidrógeno 2 H y 3 H. .

En términos de propiedades químicas, todos los isótopos de un elemento individual son muy similares, por lo que no existe una diferencia significativa en las reacciones químicas entre ellos. La excepción son los isótopos de hidrógeno, que difieren notablemente entre sí en sus propiedades.

La vida media de los isótopos inestables puede ser muy diferente, desde 1? 10 -24 a valores que superan la edad del Universo. En este último caso, mediante mediciones precisas se puede detectar una radiactividad débil, pero el isótopo se puede considerar prácticamente estable.

DEFINICIÓN

Cloro- el decimoséptimo elemento de la tabla periódica. Designación - Cl del latín "cloro". Ubicado en el tercer período, grupo VIIA. Se refiere a los no metales. La carga nuclear es 17.

El compuesto de cloro natural más importante es el cloruro de sodio (sal de mesa), NaCl. La mayor parte del cloruro de sodio se encuentra en el agua de los mares y océanos. Las aguas de muchos lagos también contienen cantidades importantes de NaCl. También se encuentra en forma sólida, formando en algunos lugares de la corteza terrestre gruesas capas de la llamada sal gema. Otros compuestos de cloro también son comunes en la naturaleza, por ejemplo, el cloruro de potasio en forma de minerales carnalita KCl × MgCl 2 × 6H 2 O y silvita KCl.

En condiciones normales, el cloro es un gas de color amarillo verdoso (Fig. 1), muy soluble en agua. Cuando se enfrían, se liberan hidratos cristalinos de las soluciones acuosas, que son claratos de composición aproximada Cl 2 × 6H 2 O y Cl 2 × 8H 2 O.

Arroz. 1. Cloro en estado líquido. Apariencia.

Masa atómica y molecular del cloro.

La masa atómica relativa de un elemento es la relación entre la masa de un átomo de un elemento dado y 1/12 de la masa de un átomo de carbono. La masa atómica relativa no tiene dimensiones y se denota por A r (el índice "r" es la letra inicial de la palabra inglesa relativa, que significa "relativo"). La masa atómica relativa del cloro atómico es 35,457 uma.

Las masas de las moléculas, así como las masas de los átomos, se expresan en unidades de masa atómica. La masa molecular de una sustancia es la masa de una molécula, expresada en unidades de masa atómica. La masa molecular relativa de una sustancia es la relación entre la masa de una molécula de una sustancia determinada y 1/12 de la masa de un átomo de carbono, cuya masa es 12 uma. Se sabe que la molécula de cloro es diatómica: Cl 2. El peso molecular relativo de una molécula de cloro será igual a:

Señor r (Cl 2) = 35,457 × 2 ≈ 71.

Isótopos de cloro

Se sabe que en la naturaleza el cloro se puede encontrar en forma de dos isótopos estables 35 Cl (75,78%) y 37 Cl (24,22%). Sus números de masa son 35 y 37, respectivamente. El núcleo de un átomo del isótopo de cloro 35 Cl contiene diecisiete protones y dieciocho neutrones, y el isótopo 37 Cl contiene el mismo número de protones y veinte neutrones.

Existen isótopos artificiales de cloro con números másicos de 35 a 43, entre los cuales el más estable es el 36 Cl con una vida media de 301 mil años.

iones de cloro

El nivel de energía exterior del átomo de cloro tiene siete electrones, que son electrones de valencia:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

Como resultado de la interacción química, el cloro puede perder sus electrones de valencia, es decir ser su donante y convertirse en iones cargados positivamente o aceptar electrones de otro átomo, es decir, ser su aceptor y convertirse en iones cargados negativamente:

Cl0-7e → Cl7+;

Cl0-5e → Cl5+;

Cl0-4e → Cl4+;

Cl0-3e → Cl3+;

Cl0-2e → Cl2+;

Cl0-1e → Cl1+;

Cl 0 +1e → Cl 1- .

Molécula y átomo de cloro

La molécula de cloro consta de dos átomos: Cl 2. A continuación se muestran algunas propiedades que caracterizan el átomo y la molécula de cloro:

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

La mayoría de los elementos que se encuentran en la naturaleza están compuestos por varios tipos de átomos, que se diferencian en su masa atómica relativa.

Ejemplo. El cloro se presenta en la naturaleza como una mezcla de dos tipos de átomos, uno que contiene 18 y el otro 20 neutrones en el núcleo.

Cada tipo de átomo, independientemente de pertenecer a un elemento específico, se describe de forma única por el número de nucleones (la suma de protones y neutrones). Por tanto, el número de tipos de átomos supera al número de elementos.

Cada tipo de átomo (tipo de núcleo) se llama nucleido.

Un nucleido es un tipo de átomos y núcleos al que corresponde un número determinado de protones y neutrones.

Nuclidos pertenecientes al mismo elemento y únicamente identificables.
número de protones, pero que difieren en el número de neutrones, se denominan nucleidos isotópicos o simplemente isótopos.

Los isótopos de un elemento son nucleidos que tienen igual carga nuclear (número de protones).

Los isótopos de un elemento se diferencian únicamente en el número de neutrones y, por tanto, en el número total de nucleones.

Por ejemplo: Los núcleos de dos isótopos naturales del cloro contienen 17 protones, pero 18 y 20 neutrones, es decir, 35 y 37 nucleones, respectivamente.

Debido a que es el número de protones en el núcleo lo que determina el número de electrones en la capa de un átomo y las propiedades químicas del elemento, se deduce que los átomos de todos los isótopos de un mismo elemento tienen la misma electrónica. estructura, y los propios isótopos tienen propiedades químicas similares, por lo que no se pueden separar mediante métodos químicos.

Hay elementos en la naturaleza que tienen un solo isótopo. Estos elementos se denominan isotópicamente puros. En la tabla periódica moderna hay 21 elementos isotópicamente puros (se enumeran a continuación en orden ascendente): Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pr. , Tb, Ho, Tm, Au, Bi, Th.

El resto de elementos naturales son una mezcla de dos o más isótopos, cuyos átomos difieren en el número de nucleones. Estos elementos se denominan isotrópicamente mezclados; son mayoritarios en la tabla periódica. Los valores de las masas atómicas relativas de dichos elementos corresponden a la mezcla natural de isótopos y se promedian sobre el contenido de isótopos, por lo que los valores de Ag para muchos elementos se desvían mucho de los valores enteros. Incluso el carbono, que se toma como punto de referencia para las masas atómicas relativas de otros elementos, es un elemento mezclado con isótopos (dos isótopos con A, = 12 y A, = 13), y la medida para determinar la masa atómica relativa es uno de los isótopos naturales del carbono, a saber, el carbono –12. El elemento estaño tiene el mayor número de isótopos (diez).

Para los nucleidos, los valores exactos de las masas atómicas relativas siempre están cerca de valores enteros, por lo que las masas de los nucleidos pueden compararse mediante estos valores de Ar, llamados números de masa.

El número de masa de un nucleido es igual al número de nucleones que contiene (la suma de protones y neutrones).

Para designar un nucleido específico, se utilizan símbolos especiales. A la izquierda del símbolo de un elemento químico, el número de masa se indica mediante el superíndice y la carga del núcleo se indica mediante el índice inferior. Por ejemplo: 6 12 C, 17 35 Cl, etc.

Introducción………………………………………………………………………………………………………………3

1. Símbolo de un elemento, su posición en la tabla periódica de elementos D.I. Mendeleev. Masa atómica…………………………………………………………………………………….4

2. La estructura del núcleo del átomo de cloro. Posibles isótopos. Ejemplos………………………….5

3. Fórmula electrónica del átomo: distribución de electrones en niveles, subniveles, células de Hund. Estado excitado del átomo de cloro……………………………………………………………….6

4. Valencia del átomo de aluminio en estados estacionario y excitado. Posibles estados de oxidación del átomo de cloro. Propiedades redox. Ejemplos de esquemas de movimiento de electrones……………………………………………………………………………….8

5. Equivalentes de cloro y sus compuestos. Ejemplos de cálculos………………………………..11

6. Propiedades químicas del cloro y sus compuestos. Ejemplos de reacciones……………………12

7. Tipos de concentraciones…………………………………………………………………………………….15

8. Disociación electrolítica. Esquema del proceso de disociación de hidróxidos. Constante de disociación…………………………………………………………………………………………17

9. Cálculo del pH, pOH de una solución 0,01 m de hidróxido o sal de un elemento…………………………21

10. Hidrólisis………………………………………………………………………………..23

11. Análisis cualitativo del cloro………………………………………………………………24

12. Métodos para la determinación cuantitativa del átomo de cloro o sus compuestos…………27

12.1. Método gravimétrico para analizar el átomo de cloro…………………………………………………………...27

13. Conclusión……………………………………………………………………………….29

Referencias………………………………………………………………………………32

Introducción

El compuesto con hidrógeno, cloruro de hidrógeno gaseoso, fue obtenido por primera vez por Joseph Priestley en 1772. El cloro fue obtenido en 1774 por el químico sueco Karl Wilhelm Scheele, quien describió su aislamiento al reaccionar con pirolusita y ácido clorhídrico en su tratado sobre pirolusita:

Scheele notó el olor a cloro, similar al olor del agua regia, su capacidad para interactuar con el oro y la canela, así como sus propiedades blanqueadoras. Sin embargo, Scheele, de acuerdo con la teoría del flogisto dominante en la química en ese momento, sugirió que el cloro es ácido márico (clorhídrico) desflogistizado y Bertholley, en el marco de la teoría del oxígeno de los ácidos, fundamentaron que la nueva sustancia debería. ser un óxido de un elemento hipotético muría. Sin embargo, los intentos de aislarlo no tuvieron éxito hasta el trabajo de Davy, quien mediante electrólisis logró descomponer la sal de mesa en cloro sódico, demostrando la naturaleza elemental de este último.

1. Símbolo de un elemento, su posición en la tabla periódica de elementos D.I. Mendeleev. Masa atomica

X lor (del griego χλωρός - "verde") es un elemento del grupo 17 de la tabla periódica de elementos químicos (según la clasificación obsoleta, un elemento del subgrupo principal del grupo VII), el tercer período, con número atómico 17. Denotado por el símbolo Cl (lat. Cloro). No metal químicamente activo. Es parte del grupo de los halógenos (originalmente el químico alemán Schweiger usó el nombre "halógeno" para designar el cloro; literalmente "halógeno" se traduce como óxido de sal), pero no tuvo aceptación y posteriormente se volvió común en el siglo XVII (VIIA ) grupo de elementos, que incluye el cloro).

La sustancia simple cloro (número CAS: 7782-50-5) en condiciones normales es un gas venenoso de color verde amarillento, más pesado que el aire y con un olor acre. La molécula de cloro es diatómica (fórmula Cl2).

Masa atomica

(masa molar)

[comun 1] a. em (g/mol)

2. La estructura del núcleo del átomo de cloro. Posibles isótopos. Ejemplos

En la naturaleza se encuentran 2 isótopos estables de cloro: con un número másico de 35 y 37. Las proporciones de su contenido son respectivamente 75,78% y 24,22%.

3. Fórmula electrónica del átomo: distribución de electrones en niveles, subniveles, células de Hund. Estado excitado del átomo de cloro.

El cloro en la tabla periódica de elementos químicos se encuentra en el período 3, grupo VII, el subgrupo principal (subgrupo halógeno).

Carga del núcleo de un átomo Z = + = + 17

Número de protones N(p+) = 17

Número de electrones N(e-) = 17

En estado de excitación:

1) 3s2 3p5 3d0 + hn --> 3s2 3p4 3d1

3 electrones desapareados (2 electrones en el subnivel 3p y 1 electrón en el subnivel 3d), por lo tanto la valencia es 3

Ejemplo de compuesto: HClO2, Cl2O3

2) 3s2 3p4 3d1 + hn --> 3s2 3p3 3d2

5 electrones desapareados (3 electrones en el subnivel 3p y 2 electrones en el subnivel 3d), por lo tanto la valencia es 5

Ejemplo de compuesto: HClO3, Cl2O5

3) 3s2 3p3 3d2 + hn --> 3s1 3p3 3d3

7 electrones desapareados (1 electrón en el subnivel 3s, 3 electrones en el subnivel 3p y 3 electrones en el subnivel 3d), por lo tanto la valencia es 5

4. Valencia del átomo de aluminio en estados estacionario y excitado. Posibles estados de oxidación del átomo de cloro. Propiedades redox. Ejemplos de esquemas de movimiento de electrones.

Electrones de valencia: 3s2 3p5

En un estado no excitado, un átomo de cloro en el nivel de energía 3 tiene un electrón desapareado, por lo tanto, un átomo de cloro no excitado puede exhibir valencia 1. La valencia 1 aparece en los siguientes compuestos:

Cloro gaseoso Cl2 (o Cl-Cl)

Cloruro de sodio NaCl (o Na+ Cl-)

Cloruro de hidrógeno HCl (o H-Cl)

Ácido hipocloroso HOCl (o H-O-Cl)

Propiedades redox.

HCl - estado de oxidación del cloro -1

HClO3 - estado de oxidación del cloro +5

HClO4 - estado de oxidación del cloro +7

Un estado de oxidación intermedio indica que este elemento puede exhibir propiedades tanto reductoras como oxidantes, este es HClO3

Las propiedades oxidantes las exhiben elementos que tienen un estado de oxidación máximo (es igual al número del grupo en el que se encuentra el elemento). Esto significa que el HClO4 es un agente oxidante.

El elemento con menor grado de oxidación tiene propiedades reductoras, es decir El HCl es un agente reductor.

El cloro es un fuerte agente oxidante. Se pueden utilizar varios compuestos de cloro como agentes oxidantes. Esto es cloro C12), ácido hipocloroso HCIO, sales de ácido hipocloroso: hipoclorito de sodio NaCIO o hipoclorito de calcio Ca(CIO)2 y óxido de cloro CIO2.

La cloración se utiliza para eliminar fenoles, cresoles, cianuros y sulfuro de hidrógeno de las aguas residuales. Para combatir la contaminación biológica de las estructuras se utiliza como biocida. El cloro también se utiliza para desinfectar el agua.

El cloro se suministra a la producción en forma líquida con un contenido de al menos el 99,5%. El cloro es un gas altamente tóxico y tiene la capacidad de acumularse y concentrarse en pequeñas cavidades. Es bastante difícil trabajar con él. Cuando entra en agua, el cloro se hidroliza para formar ácido clorhídrico. Con algunas sustancias orgánicas que están presentes en solución, el C12 puede entrar en reacciones de cloración. Como resultado, se forman productos organoclorados secundarios, que son altamente tóxicos. Por ello, se esfuerzan por limitar el uso de cloro.

El ácido hipocloroso HCJ tiene la misma capacidad oxidante que el cloro. Sin embargo, sus propiedades oxidantes aparecen sólo en un ambiente ácido. Además, el ácido hipocloroso es un producto inestable: se descompone con el tiempo y con la luz.

Se utilizan ampliamente las sales de ácido hipocloroso. El hipoclorito de calcio Ca(Cl)2 está disponible en tres grados con concentraciones de cloro activo del 32 al 35%. En la práctica, también se utiliza la sal dibásica Ca(Cl)2- 2Ca(OH)g 2H20.

La sal de hipoclorito de sodio más estable es NaOCl * 5H20, que se obtiene por reacción química de cloro gaseoso con una solución alcalina o por electrólisis de sal de mesa en un baño sin diafragma.

El óxido de cloroCO2 es un gas de color amarillo verdoso, muy soluble en agua y un fuerte agente oxidante. Se obtiene haciendo reaccionar clorito NaC102 con cloro, ácido clorhídrico u ozono. Cuando el óxido de cloro interactúa con el agua, no se producen reacciones de cloración, lo que excluye la formación de sustancias organocloradas. Recientemente, se han llevado a cabo extensas investigaciones para determinar las condiciones para reemplazar el cloro con óxido de cloro como agente oxidante. Varias fábricas rusas han introducido tecnologías avanzadas que utilizan CO2.