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第一章 原子结构与元素周期律(二)
作者:胡圣才    文章来源:《化学必修2》教学与探索    点击数:    更新时间:2008-3-8

【过渡】生物体在生命存续期间保留一种14 6C原子, 14C会在生物体死亡后发生衰变,考古工作中,测量考古遗址中发现的遗物里碳-14的数量,可以推断出生物体的存在年代。试分析12C(计算原子相对质量的标准)14 6C两种碳原子在原子结构上有何异同?

二.同位素:质子数相同、而中子数不同的同一元素的不同核素,互为同位素。质子数和中子数共同决定同位素的种类数。

1913年英国科学家索笛(18771956)首先提出同位素概念。许多元素都存在同位素现象,在目前已发现的112种元素中,稳定的同位素有300多种,而放射性同位素达1500多种,其中大多数是人工合成的。

【分析】 12C14C都可以用元素符号C表示,质子数都是6,都是碳元素,但它们的中子数和质量数不同,分别称为碳元素的一种核素,二者互为同位素。

【明确】

1.同:质子数相同—→核电荷数、原子结构、核外电排布、元素符号完全相同,化学性质基本相同;由于中子数、质量数不同,故物理性质存在差异。

同位素强调两同:质子数相同、同一元素;

两不同:中子数不同、原子种类不同。

2.同位:核电荷数(原子序数)相同,在周期表中占据同一位置。

3.同位素是同一元素不同核素之间的互称,并不指具体的原子;元素和核素只论种类,不论个数(如同学是张三、李四之间的相互称谓,并不指具体的人),如11H是一种核素、21H是一种核素、31H也是一种核素,它们都是氢元素的核素,彼此互称同位素。

4.一种元素可能有多种不同的核素,在天然存在的元素中,许多都有同位素,因而发现的原子种类数多于元素的种类数。如氙就有30多种核素;某元素的核素有几种,该元素就有几种核素;由于同一种元素可能存在多种核素,故原子种类数远远多于元素种类数;不特别指出时,所指元素的原子一律指常见、普通的原子。

5.并非所有元素都有同位素,如钠、铝、氟就没有同位素;

6.同一元素的不同天然核素不论以游离态还是化合态形式存在,其在自然界的丰度(质量分数)一般是不变的。各同位素原子的质子数相等,核外电子层结构相同,其原子、单质及其构成化合物的化学性质基本相同。

【问题1】如何理解“在天然存在的元素中,无论是游离态还是化合态,同位素原子所占的百分比一般是不变的”?

答:原子是化学变化中的最小微粒,对于能稳定存在的天然同位素,通过化学反应,其原子不会发生变化。

判断方法:同位素反映的是同种元素、不同原子间的关系。故单质、化合物不可能是同位素,如H2D2H2OD2O之间不存在同位素关系。只有质子数相同、而中子数不同的原子才是同位素,如OO;而质量数相同,质子数不同的,不能称为同位素。

7.不同核素组成的单质是不相同的单质(如H2D2T2

不同核素组成的化合物是不相同的化合物(如H2OD2OT2O

由此可见:只含一种元素的物质不一定是纯净物,如H2D2,只含一种元素一种原子的物质也不一定是纯净物,如O2O3(同素异形体)

【例1已知35Cl在自然界含量的个数百分比为75.77%,相对原子质量是34.96937Cl在自然界含量的个数百分比为24.23%,相对原子质量是36.966,求氯元素的平均相对原子质量;

答:元素的相对原子质量:=M1×a1%+M2×a2%+……

M表示某元素的相对原子质量

M1M2……为同位素的相对原子质量

a1%a2%……为同位素的原子质量分数或同位素原子的物质的量分数

=M1×a1%+M2×a2% ==34.969×75.77%+36.966×24.23==35.453

【例2168O178O188O三种原子,它们之间的关系是:

      1mol单质中,它们的质子数之比是_______________

1g单质中,它们的中子数之比是_______________

③在标准状况下,它们单质的密度之比是_______________

解:①1:1:1②1/16 ×8:1/17 ×9:1/18 ×10==1/2:9/17:5/9

32:34:36==16:17:18

【迁移与应用】1.请你描述构成原子的各种微粒与元素、核素间的关系。

2.请你描述元素、核素、同位素间的关系.

【媒体显示】元素、核素、同位素三者之间的关系:

【拓展与提高】

1.下列说法正确的是:

A.同种元素的质子数必定相同;B.不同元素原子的质量数必定不同;

C.原子核都是由质子和中子构成的;

D.凡是核外电子数相同的微粒必定属于同一元素;

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