Номер 8, страница 41 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. Сопоставьте состав нуклидов $ ^{40}\text{Ar} $, $ ^{40}\text{K} $, $ ^{40}\text{Ca} $, а также $ ^{3}\text{H} $, $ ^{3}\text{He} $ и $ ^{14}\text{C} $, $ ^{14}\text{N} $. Можно ли однозначно установить принадлежность атома к определённому элементу только на основании величины его массового числа?

Сопоставьте состав нуклидов $^{40}\text{Ar}, ^{40}\text{K}, ^{40}\text{Ca}$

Для определения состава ядра атома (нуклида) используется обозначение ${}^{A}_{Z}X$, где $A$ — массовое число (общее число протонов и нейтронов), $Z$ — зарядовое число (число протонов), а $X$ — символ химического элемента. Число нейтронов $N$ вычисляется по формуле $N = A - Z$. Принадлежность атома к определённому химическому элементу определяется исключительно его зарядовым числом $Z$.

Рассмотрим первую группу нуклидов: аргон-40 (${}^{40}\text{Ar}$), калий-40 (${}^{40}\text{K}$) и кальций-40 (${}^{40}\text{Ca}$). Все эти нуклиды имеют одинаковое массовое число $A = 40$. Определим их состав, найдя зарядовые числа $Z$ (порядковые номера) в периодической таблице химических элементов:

Для аргона (${}^{40}\text{Ar}$): зарядовое число $Z=18$. Состав ядра: 18 протонов и $N = 40 - 18 = 22$ нейтрона.

Для калия (${}^{40}\text{K}$): зарядовое число $Z=19$. Состав ядра: 19 протонов и $N = 40 - 19 = 21$ нейтрон.

Для кальция (${}^{40}\text{Ca}$): зарядовое число $Z=20$. Состав ядра: 20 протонов и $N = 40 - 20 = 20$ нейтронов.

Нуклиды, имеющие одинаковое массовое число, но разное число протонов (а следовательно, являющиеся разными химическими элементами), называются изобарами.

Ответ: Состав нуклидов: ${}^{40}\text{Ar}$ содержит 18 протонов и 22 нейтрона; ${}^{40}\text{K}$ содержит 19 протонов и 21 нейтрон; ${}^{40}\text{Ca}$ содержит 20 протонов и 20 нейтронов.

а также $^{3}\text{H}, ^{3}\text{He}$

Рассмотрим вторую группу нуклидов: тритий (${}^{3}\text{H}$, изотоп водорода) и гелий-3 (${}^{3}\text{He}$). Оба нуклида имеют массовое число $A=3$.

Для трития (${}^{3}\text{H}$): зарядовое число водорода $Z=1$. Состав ядра: 1 протон и $N = 3 - 1 = 2$ нейтрона.

Для гелия-3 (${}^{3}\text{He}$): зарядовое число гелия $Z=2$. Состав ядра: 2 протона и $N = 3 - 2 = 1$ нейтрон.

Ответ: Состав нуклидов: ${}^{3}\text{H}$ содержит 1 протон и 2 нейтрона; ${}^{3}\text{He}$ содержит 2 протона и 1 нейтрон.

и $^{14}\text{C}, ^{14}\text{N}$

Рассмотрим третью группу нуклидов: углерод-14 (${}^{14}\text{C}$) и азот-14 (${}^{14}\text{N}$). Оба нуклида имеют массовое число $A=14$.

Для углерода-14 (${}^{14}\text{C}$): зарядовое число углерода $Z=6$. Состав ядра: 6 протонов и $N = 14 - 6 = 8$ нейтронов.

Для азота-14 (${}^{14}\text{N}$): зарядовое число азота $Z=7$. Состав ядра: 7 протонов и $N = 14 - 7 = 7$ нейтронов.

Ответ: Состав нуклидов: ${}^{14}\text{C}$ содержит 6 протонов и 8 нейтронов; ${}^{14}\text{N}$ содержит 7 протонов и 7 нейтронов.

Можно ли однозначно установить принадлежность атома к определённому элементу только на основании величины его массового числа?

Как показывают рассмотренные примеры, атомы разных химических элементов могут иметь одинаковое массовое число. Например, ${}^{40}\text{Ar}$, ${}^{40}\text{K}$ и ${}^{40}\text{Ca}$ имеют массовое число 40, но являются разными элементами (аргон, калий и кальций), поскольку у них разное количество протонов в ядре (18, 19 и 20 соответственно). Принадлежность атома к химическому элементу определяется не массовым числом ($A$), а зарядовым числом ($Z$), то есть количеством протонов в ядре.

Ответ: Нет, однозначно установить принадлежность атома к определённому химическому элементу только на основании величины его массового числа невозможно. Для идентификации элемента необходимо знать число протонов в ядре (зарядовое число).