Строение атома серы. Электронное строение атома серебра

1640. Во сколько раз размеры атома превышают размеры ядра (10 -15 м)?
Размеры атома превышают размер ядра примерно в 10 -10/10 -15=10 5 раз.

1641. Сколько электронов содержат атомы алюминия, меди, железа, серебра?
Атом алюминия содержит 13 электронов; меди - 29 электронов; железа - 26 электронов; серебра - 47 электронов.

1642. Чему равны заряды ядер атомов азота, золота, кобальта, германия?
Заряд атомного ядра равен номеру элемента в таблице Менделеева.
1) N: 7; 2) Аu: 79; 3) Со: 27; 4) Ge: 32.

1643. Излучает или поглощает энергию атом при переходе из основного состояния в возбужденное?
Поглощает.

1644. Почему при протекании электрического тока вольфрамовая нить лампы накаливания излучает свет?
При столкновениях электронов с ионами решетки ионы начинают колебаться около своих положений равновесия. При достижении определенной частоты этих колебаний они начинают излучать видимый свет.

1645. На сколько уменьшилась энергия атома, если при переходе из одного энергетического состояния в другое атом излучил свет длиной волны 6,56 10-7 м?

1646. Почему при удалении из атома части электронов образовавшийся ион приобретает положительный заряд?
После удаления части электронов число положительно заряженных частиц стало превышать число отрицательно заряженных, и поэтому образовавшийся ион приобрел положительный заряд.

1647. Чему равны заряд однократно ионизованного атома гелия и заряд ядра атома гелия?
Заряд однократно ионизированного атома гелия равен -1.

1648. Сколько электронов потерял атом азота, превратившись в ион с зарядом 3,2 10-19 Кл?

1649. Может ли ион иметь отрицательный заряд?
Может, если атом примет на одну из своих орбиталей электрон.

1650. Для ионизации атома кислорода необходима энергия около 14 эВ. Излучение какой частоты может вызвать ионизацию?

1651. Почему фотоэффект легко обнаруживается на щелочных металлах, например на цезии?
Потому что работа выхода А у таких металлов достаточно мала.

1652. Во сколько раз масса покоя протона больше массы покоя электрона?

1653. Ядром какого элемента является протон?
Протон является ядром водорода.

1654. Сколько процентов составляет разность в массах покоя протона и нейтрона по отношению к массе покоя протона?

1655. Сколько нуклонов содержат ядра лития Li, меди Сu, серебра Ag, свинца Pb? 

1656. Определите нуклонный состав ядер гелия Не, кислорода О, селена Se, ртути Hg, радия Ra, урана U.

1657. Доля каких нуклонов в ядрах элементов возрастает с увеличением зарядового числа?
Нейронов.

1658. Назовите химический элемент, в атомном ядре которого содержатся нуклоны: а) 7р + 7n; б) 18р + 22n; в) 33р + 42n; г) 84р + 126n.
а) азот N; б) аргон Ag; в) мышьяк As; г) полоний Ро.

1659. Определите нуклонный состав изотопов водорода: протия, дейтерия, трития. Ионы какого из этих изотопов медленнее продвигаются к катоду при электролизе воды?

1660. Атомная масса хлора равна 35,5 а.е.м. Хлор имеет два изотопа: 35Cl и 37Cl. Определите их процентное содержание.

1661. Являются ли ядра с индексами 18 и 20 ядрами изотопов одного и того же элемента?
Нет.

Серебро - элемент, который был известен еще за 3000 лет до нашей эры в Египте, Персии, Китае. Основные физические свойства серебра:

Серебро имеет гранецентрированную кубическую кристалличе­скую решетку с параметром a= 4,0772А (при 20° С). По внешне­му виду серебро - красивый металл белого цвета, очень пластич­ный и легко полируется. Из всех металлов серебро имеет наивыс­шую отражательную способность, равную в оранжево-красной части спектра 95%, наивысшую электропроводность и теплопро­водность.

Ионный радиус серебра (Ag +) составляет, по Гольдшмидту и Полингу, 1,13 и 1,26 А соответственно.

Серебро марки Ср999-999.9 должно иметь примесей не более 0.1%. Удельное электрическое сопротивление ρ=0.015 мкОм м. Механические характеристики серебра невысоки: предел прочности при разрыве не более 200МПа, относительное удлинение при разрыве ~50%. По сравнению с золотом и платиной имеет пониженную химическую стойкость. Часто применение серебра ограничивается его способностью диффундировать в материалы подложки.

4. Электронное строение атома серебра

4.1 Электронная формула серебра: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 1

4.2 Серебро принадлежит к главной подгруппе первой группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева и располагается в пятом периоде (большом) между палладием и кадмием. Номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей (валентных электронов). У атома серебра это электроны внешнего электронного уровня. Номер периода равен общему числу энергетических уровней, заполняемых электронами, у атомов элемента – в нашем случае серебра. Порядковый номер серебра 47. Порядковый номер показывает заряд ядра атома, у серебра, следовательно, он будет +47. По своим химическим свойствам и условиям нахождения в при­роде серебро является благородным металлом. Серебро относится к «Б» группе. У серебра возможен эффект провала электрона, т.к. один электрон с 5s 2 подуровня переходит на 4d 9 подуровень.

Атомная масса серебра по углеродной шкале равна 107,868. Элемент представляет естественную смесь двух устойчивых изо­топов с массовыми числами 107 и 109.

4.3 Валентным подуровнем у серебра будет являться 5s 1 подуровень, так как только он в данном случае может участвовать в образовании химических связей (подуровень 5s 1 является незаполненным ему не хватает одного электрона). Серебро относится к типу d – элементов, так как в его атомах происходит заполнение электронами d – подуровень второго снаружи уровня.

4.5 Степени окисления серебра: 0, +1, +2, +3.Серебро в своих соединениях проявляет преимущественно сте­пень окисления +1. Окисление до двухвалентного состояния может быть произведено действием озона или персульфата на соли серебра (I). Серебро (П) устойчиво преимущественно в комп­лексных соединениях. Для серебра известна также степень окис­ления +3. Серебро в степени окисления +3 известно в виде соединений Ag 2 0 3 и KAgF 4 . Первое получается при анодном окислении фто­рида серебра, второе - фторированием смеси КСl и AgCl при высоких температурах. Прямым фторированием смеси 2CsCl + KCl + AgN0 3 получается соединение Cs 2 KagF 6 .

Синтезированы также периодаты серебра, например Na 5 H 2 Ag(JO 6) 2 16Н 2 0. Серебро относится к металлам.

4
.6

Валентный 5S 1 подуровень серебра.

5.1 С водородом:

Ag + H 2 ≠ реакция не идет

Ag 2 O+ H 2 = H 2 O + 2Ag

5.2 С галогеном(Br 2):

2Ag + Br 2 = 2AgBr – бромид серебра

5.3 С серой:

2Ag + S = Ag 2 S – сульфид серебра

5.4 С азотом:

5.5 С углеродом:

5.6 С кислородом

Ag + O 2 = Ag 2 O – Оксид серебра

6.1 Оксиды серебра: Ag 2 O, AgO, Ag 2 O 3, причем более или менее устойчивым является Ag 2 O. В комплексных соединениях оксид серебра более или менее устойчив:

AgNO 3 + KOH + 2NH 3 H2OKNO 3 + OH

6.2 Оксид серебра является амфотерным оксидом, так как серебро является металлом и проявляет ярко выраженные металлические свойства - следовательно, он не может быть кислотным. Щелочным металлом серебро тоже не является. Электроотрицательность серебра по шкале равна 1,9.

6.3 Гидроксиды серебра: AgOH, Ag(OH) 2 , Ag(OH) 3 . Гидроксиды серебра являются слабыми электролитами, так как они легко разлагаются водой.

6.4 AgOH – амфотерный

2AgOH → Ag 2 O + H 2 O

AgOH + NaOH → Na

AgOH + Na + + OH - → Na + + -

AgOH + OH - → -

AgOH + 2HNO 3 → H + H 2 O

AgOH + 2H + + 2NO - 3 → H + + - + H 2 O

AgOH + 2NO - 3 → - + H 2 O

2AgOH + H 2 SO 4 → Ag 2 SO 4 + 2H 2 O

2AgOH + 2H + +SO - 4 → 2Ag + + SO - 4 + 2H 2 O

2AgOH + 2H + → 2Ag + + 2H 2 O

2AgOH → Ag 2 O∙H 2 O

7. С еpебpо обладает склонностью к образованию комплексных соединений.

Многие неpаствоpимые в воде соединения сеpебpа (напpимеp: оксид сеpебpа (I) - Ag 2 O и хлоpид сеpебpа - AgCl), легко pаствоpяются в водном pаствоpе аммиака. Комплексные цианистые соединения сеpебpа пpименяются для гальванического сеpебpения, так как пpи электpолизе pаствоpов этих солей на повеpхности изделий осаждается плотный слой мелкокpисталлического сеpебpа. Все соединения сеpебpа легко восстанавливаются с выделением металлического сеpебpа. Если к аммиачному pаствоpу оксида сеpебpа(I), находящемуся в стеклянной посуде, пpибавить в качестве восстановителя немного глюкозы или фоpмалина, то металлическое сеpебpо выделяется в виде плотного блестящего зеpкального слоя на повеpхности стекла. Этим способом готовят зеркала, а также серебрят внутреннюю поверхность стекла в сосудах для уменьшения потери тепла лучеиспусканием.

Примеры: Na 3

2 SO 4

Na[Аg(SCN) 2 ]; Na 2 ; Na 3 [Аg(SСN) 4 ]

(NН 4) 5 [Аg(SСN) 6 ]

Сs 3 Ba·2Н 2 О

(NН 4) 9 [Аg(S 2 O 3) 4 Cl 2 ]

AgNO 3 + H 2 O ↔ AgOH + HNO 3

Ag + + NO - 3 + H 2 O ↔ AgOH↓ + H + + NO - 3

Ag + + H 2 O ↔ AgOH↓ + H +

1∙10 -14 /

C(AgNO 3) = 0,01 моль/л = 10 -2

pH = 1/2∙lgKн 2 о∙С соли /К дис. =12

Повышение температуры и уменьшение концентрации соли увеличат полноту гидролиза.

При увеличении pH от кислой среды до щелочной увеличиваются окислительные свойства, а восстановительные уменьшаются, так как серебро в ряду напряжений находится правее водорода. Чем меньше алгебраическая величина электродного потенциала металла, тем выше восстановительная способность этого металла и тем ниже окислительная способность его ионов.

φ Ag 2 + / Ag + = 1,980B pH ≤ 7

φ Ag + / Ag = 0,799B

Так как φ Ag 2 + / Ag + > φ Ag + / Ag следовательно восстановительная способность ионов Ag + /Ag выше, чем у Ag 2+ /Ag +

φ AgO/Ag2O = 0,607B pH ≥ 7

φ AgO / Ag 2 O = 1,398B pH ≤ 7 Ионы серебра в AgO/Ag 2 O при pH ≥ 7 проявляют более сильные восстановительные свойства, чем при pH ≤ 7.

0 + +7 -2 + -2 + -2 + +5 -2 + -2

1) 2Ag + K(ClO 4) - + H 2 O  Ag 2 O + K(ClO 3) - + H 2 O

red ox нейтр. pH=7

red 2Ag – 2e +H 2 O  Ag 2 O + 2H + 2 1 окисление

7 -2 + -2 +5 -2

ox (ClO 4) - + 2e + H 2 O  (ClO 3) - + 2OH - 2 1 восстановление

0 +7 -2 + -2 + -2 +5 -2

2Ag + (ClO 4) - + 2H 2 O  Ag 2 O + (ClO 3) - +2H + + 2OH -

0 +7 -2 + -2 +5 -2

2Ag + (ClO 4) -  Ag 2 O + (ClO 3) -

E 0 ,B = φ Ag/Ag2O – φ (ClO4) - /(ClO3) - = 1,173 – 0,360 = 0,813B

2 0 + -2 + 0 + +4 -2 + -2

2) 2Ag 2 O + Ti + 2NaOH  4Ag + Na 2 (TiO 3) 2- + H 2 O

ox red щелочн. pH>7

ox Ag 2 O + 2e + H 2 O  2Ag + 2OH - 4 2 восстановление

red Ti – 4e + 6OH -  (TiO 3) 2- + 3H 2 O 2 1 окисление

2 0 + -2 0 +4 -2 + -2

2Ag 2 O + Ti + 2H 2 O + 6OH -  4Ag + (TiO 3) 2- + 4OH - + 3H 2 O

2 0 0 +4 -2 + -2

2Ag 2 O + Ti + 2OH -  4Ag + (TiO 3) 2- + H 2 O

E 0 ,B = φ Ti/(TiO3)2- - φ Ag2O/Ag = -1,250 – 1,173 = -2,423B

0 + +6 -2 + +5 -2 + -2 +3 +5 -2 + -2

3) 6Ag +K 2 CrO 7 + HNO 3  3Ag 2 O + 2Cr(NO 3) 3 + 4H 2 O

red ox кислотн. pH<7

red 2Ag – 2e + H 2 O  Ag 2 O + 2H + 6 3 окисление

ox (Cr 2 O 7) 2- + 6e + 14H +  2Cr 3+ + 7H 2 O 2 1 восстановление

0 +6 -2 + -2 + -2

0 +6 -2 + -2 + -2

6Ag + (Cr 2 O 7) 2- + 8H +  3Ag 2 O + 2Cr 3+ + 4H 2 O

E 0 ,B = φ Ag / Ag 2 O - φ (Cr 2 O 7)2-/ Cr 3+ = 1,173 - 1,330 = -0,157B

Серебро - малоактивный металл. В атмосфере воздуха оно не окисляется ни при комнатных температурах, ни при нагревании. Часто наблюдаемое почернение сеpебpяных предметов - результат образования на их поверхности черного сульфида сеpебpа - AgS 2 . Это происходит под влиянием содержащегося в воздухе сеpоводоpода, а также пpи соприкосновении

сеpебpяных предметов с пищевыми продуктами, содержащими соединения сеpы.

4Ag + 2H 2 S + O 2 → 2Ag 2 S +2H 2 O

В ряду напряжения серебро расположено значительно дальше водорода. Поэтому в растворах таких кислот, как НСl, Н 2 SO 4 и т. п., при отсутствии окислителей не растворяется. В кислотах, одновременно являющихся окислителями (НNО 3 , горячая концентрированная Н 2 SO 4 и т. п.) серебро растворяется легко. С водородом, азотом и углеродом Аg не реагирует даже при высоких температурах. Под нормальным давлением кислорода серебро не только с ним практически не реагирует, но и крайне мало его растворяет. Напротив, жидкое серебро растворяет кислород довольно хорошо. Поэтому при затвердевании Аg происходит выделение из него газообразного кислорода, иногда сопровождающееся разбрызгиванием металла.

При нагревании металлического серебра в атмосфере и хлористого водорода имеет место обратимая реакция:

2 Аg + 2 НСl = 2 АgСl + Н 2 + 71 кДж

Равновесие быстро устанавливается уже при 200 С. Если проводить процесс в замкнутом сосуде под атмосферным давлением, то при 600 С газовая смесь содержит по объему 92,8 % НСl и 7,2 % Н 2 , а при 700 С соответственно 95 % и 5 %.

3Ag + 4HNO 3 = 3AgNO 3 + NO + 2H 2 O

2Ag + NaOH + 2H 2 O = Na + H 2

2Ag + 2NaOH → 2NaAgO + H 2

Непосредственно измерить потенциал отдельного электрода (в частности серебра) невозможно. Обычно применяют так называемый стандартный водородный электрод, значение потенциала которого условно принимают за 0. Пластину серебра погружают в раствор его соли (например: AgNO 3), содержащей 1 моль ионов Ag в 1000г воды, соединяют с водородным электродом и измеряют ЭДС при 25°с. Эта ЭДС и есть стандартный электродный потенциал.

Ag + + 1e → Ag

ΔE = - ΔC 1 /nF = +0,799

F – постоянная Фарадея = 96493

n – число электронов

Ag + /Ag ; Zn 2+ /Zn

c| Ag + /Ag || Zn 2+ /Zn|c

ЭДС = Е 0 Ag + /Ag - Е 0 AgZn 2+ /Zn = 0,799 – (-0,763) = 1,562

Гальванические элементы – устройства, применяемые для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую энергию. Действие гальванического элемента основано на протекании в нём окислительно - восстановительных процессов. В простейшем случае гальванический элемент состоит из двух пластин или стержней (электродов), изготовленных из различных металлов (в данном случае Ag и Zn) и погружённых в раствор электролита. Такая система позволяет пространственно разделить окислительно – восстановительные реакции: окисление происходит на одном электроде, а восстановление на другом (при этом электроны передаются от окислителя к восстановителю по внешней цепи).

Эта гальваническая пара состоит из серебряной пластины, опущенной в раствор сульфата серебра (Ag 2 SO 4) – серебряный электрод и сульфата цинка (ZnSO 4) – цинковый электрод и. Растворы соприкасаются друг с другом, но для предупреждения смешивания разделены пористой перегородкой.

При замкнутой внешней цепи серебро окисляется и переходит в раствор Ag 2 SO 4.

Ag – 1e → Ag +

Электрод на котором происходит окисление называется анодом.

На цинковом катоде происходит восстановление ионов цинка и раствора ZnSO 4 за счёт электронов, приходящих от серебряного электрода

Zn – 2e → Zn 2+

Образующиеся атомы цинка выделяются в виде металла на цинковом электроде. Электрод на котором происходит восстановление называется катодом. При работе гальванического элемента электроны от восстановителя переходят к окислителю по внешней цепи, на электродах идут электрохимические процессы в растворе происходит движение ионов.

Чем меньше алгебраическая величина электродного потенциала металла, тем выше восстановительная способность этого металла и тем ниже окислительная способность его ионов.

E 0 Ag =+0,799 ; E 0 Zn =-0,763

Из этого следует, что Zn более сильный восстановитель, чем Ag.

Электрохимическая коррозия:

В паре Ag/Sn катодом будет серебро, а анодом олово, так как потенциал серебра значительно выше, чем у олова.

Sn – 2e → Sn 4 2

O 2 + 4e + 2H 2 O → 4OH - 2 1

0 0 + -2 +4 -2 +

2Sn + O2 + 2H 2 O → 2Sn(OH) 2

Ag + + 1e → Ag 2

2H+ +2e → H 2 1

2Ag + 2H + → 2Ag + + H 2

E кор. = 1,23 – 0,059pH + η O 2/ Ag – φ 0 Sn (OH)2 = 1,23 – 0,059∙7 + 0,97 + 0,900 = 2,687

При электрохимической коррозии поток электронов направлен от более активного металла к менее активному и более активный металл коррозирует. Металл с более отрицательным потенциалом разрушается – его ионы переходят в раствор, а электроны переходят к менее активному металлу, на котором происходит восстановление водорода или восстановлённого в воде кислорода. Электроны переходят от олова к серебру. Будет происходить разрушение олова, а на серебре, как на менее активном металле выделятся водород.

10.5 A-C ; K-C

AgF (р - в) = Ag + + F - pH=7

2Ag + + 2e → 2Ag 2F - - 2e → F 2

восстановление окисление

2AgF= 2 Ag + F 2

2H 2 O ↔ 2H + + 2OH - 2F - - 2e → F 2

2H + + 2e → 2H

2AgF + 2H 2 O = H 2 + 2Ag(OH) + F 2

Сера (S) - неметалл, относящийся к группе халькогенов. Строение атома серы легко определить, обратившись к периодической таблице Менделеева.

Строение

Сера в периодической таблице находится под 16 номером в третьем периоде, VI группе. Относительная атомная масса элемента - 32.

Рис. 1. Положение в периодической таблице.

Природная сера имеет несколько изотопов:

• 32 S;
• 33 S;
• 34 S;
• 36 S.

Кроме этого, искусственно получено 20 радиоактивных изотопов.

Сера - элемент р-семейства. Атом серы включает ядро с положительным зарядом +16 (16 протонов, 16 нейронов) и 16 электронов, расположенных на трёх электронных оболочках. На внешнем энергетическом уровне находится 6 электронов, которые определяют валентность элемента. До завершения внешнего р-уровня не хватает двух электронов, что определяет степень окисления серы как -2.

Атом серы может переходить в возбуждённое состояние за счёт вакантных 3d-орбиталей (всего пять d-орбиталей). Поэтому атом может проявлять степень окисления +4 и +6.

Рис. 2. Строение атома.

Отрицательную степень окисления сера проявляет в составе солей - Al 2 S 3 , SiS 2 , Na 2 S. Четвёртая степень окисления проявляется в реакциях с галогенами (SCl 4 , SBr 4 , SF 4) и при взаимодействии с кислородом (SO 2). Наивысшая степень окисления (+6) проявляется с наиболее электроотрицательными элементами - H 2 SO 4 , SF 6 , SO 3 .

Электронное строение атома серы - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 или +16 S) 2) 8) 6 .

Физические свойства

Сера - кристаллическое соединение, которое при нагревании приобретает пластичную форму. Цвет неметалла варьирует от ярко-жёлтого до коричневого. Модификации серы зависят от количества атомов серы в молекуле.

Рис. 3. Сера.

Сера - слабый проводник тепла и электрического тока. Не взаимодействует с водой, но хорошо растворяется в органических растворителях - феноле, бензоле, аммиаке, сероуглероде.

В природе сера встречается в виде самородков и в составе руд, минералов, горных пород. Сера находится в сульфидах, сульфатах, каменном угле, нефти, газе. Серу накапливают бактерии, перерабатывающие сероводород.

Химические свойства

Сера - активный элемент, реагирующий при нагревании практически со всеми элементами, кроме инертных газов и N 2 , I 2 , Au, Pt. Сера не взаимодействует с соляной кислотой. Основные реакции серы с элементами описаны в таблице.

Сера входит в состав белков. Большое количество серы накапливается в волосах.

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 182.