Сколько протонов в ртути

Сколько протонов в ртути

КВАНТОВАЯ ОПТИКА И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Сколько протонов, нейтронов и электронов содержит атом ?

Дано:

Решение:

Число протонов равно числу электронов и равно зарядовому число

Число нейтронов равно

Ответ: ,

Ртуть Hg

Порядок заполнения оболочек атома ртути (Hg) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Ртуть имеет 80 электронов, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

10 электронов на 3d-подуровне

6 электронов на 4p-подуровне

2 электрона на 5s-подуровне

10 электронов на 4d-подуровне

6 электронов на 5p-подуровне

2 электрона на 6s-подуровне

14 электронов на 4f-подуровне

10 электронов на 5d-подуровне

Степень окисления ртути

Атомы ртути в соединениях имеют степени окисления 2, 1.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Ионы ртути

Валентность Hg

Атомы ртути в соединениях проявляют валентность II, I.

Валентность ртути характеризует способность атома Hg к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Hg

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома Hg эти числа имеют значение N = 5, L = 2, M_l = 2, M_s = -½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

Результат:

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома — тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать. Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается E_o. Если не указано иное, то энергия ионизации — это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии ионизации для каждого последующего электрона.

Место ртути в таблице Менделеева и ее роль в природе

Ртуть входит в первую семерку металлов, которые освоил человек, и при этом продолжает интересовать химиков и физиков. Несмотря на высокую токсичность, редкий на планете элемент востребован во многих областях человеческой жизнедеятельности – начиная от медицины и заканчивая технической промышленностью.

История открытия

К открывателям ртути относят народы, населявшие территории нынешнего Китая и Индии порядка 4 тыс. лет назад. Об известности свойств этого металла в Древнем Египте свидетельствует найденный при раскопках сосуд, по происхождению отнесенный к XV-XVI векам до н. э.

Первое применение нашла самородная ртуть, представленная жидкими каплями на склонах вулканов. Позже ее стали добывать искусственным путем, используя в качестве первоисточника красноватый минерал (киноварь), на который воздействовали медью и уксусом. Помимо китайцев, индийцев, египтян и жителей Месопотамии, такой способ получил распространение у древних греков и римлян.

Поначалу целью получения жидкого металла было красящее вещество. Киноварь стали применять в медицине и косметике. В VII веке до н. э. ассирийцы стали золотить ртутью металлические поверхности, что также было взято на вооружение ремесленниками других стран.

Работая со ртутью и ее соединениями, древние ученые узнали об ее опасности для здоровья. Однако высокая токсичность не помешала дальнейшим изысканиям.

Интересно! В испанском дворце короля Мавритании Абд ар-Рахмана III во внутреннем дворе находился фонтан, из которого беспрерывно лилась ртуть. Еще один самодержец, с забытым историей именем, любил проводить время на матрасе, плавающем в бассейне с «живым» металлом.

Особое место занимала ртуть в деятельности алхимиков, которые с ее помощью пытались получить золото. По их представлениям, для получения такого результата, достаточно было придать ей твердое состояние. Именно благодаря алхимикам символом этого элемента стала планета, наименованная в честь бога Меркурия.

В 1735 году шведский химик Георг Брандт научно обосновал получение чистой ртути, а в 1759 году Ломоносов и Браун придали металлу твердость. Заморозка привела к открытию новых физических свойств.

Ртути присуща масса наименований. Греки назвали ее hydrargyros – «жидкое серебро». У немцев и англичан она зовется «быстрым серебром» (quecksilber и quicksilver соответственно). В русском варианте название металла тождественно прибалтийскому – rьtǫtь, что означает «катиться».

Ртуть в таблице Менделеева

Согласно периодической системе Менделеева, в таблице ртуть (Hg) расположена между золотом и таллием под номером 80. Hydrargyrum относят к химическим элементам подгруппы цинка и 2-й группе по новой классификации (устаревший вариант – подгруппа IIB).

Относительная атомная масса металла составляет 200,59 а. е. м., электронная конфигурация выражена формулой 4f145d106s2.

Строение атома ртути

В состав атома ртути, радиусом 157 пм, входит положительно заряженное ядро (+80), содержащее 80 протонов и 120 нейтронов, а также 80 электронов, которые вращаются относительно центра по 6-ти орбитам.

На орбиталях электроны располагаются в следующем порядке: +80Hg)2)8)18)32)18)2. Визуальное представление о строении атома ртути дает рисунок.

Физические свойства

Ртуть входит в число переходных металлов. В нормальных условиях (комнатная температура) она представлена тяжелой серебристо-белой жидкостью, выделяющей токсичные испарения. Металл плавится при -38 ⁰C, а закипает при 357,25 ⁰C. При затвердевании решетка химического элемента приобретает ромбическую форму.

Плотность ртути зависит от состояния. В твердом она равна 14,193 г/см³, а в жидком – 13,52 г/см³. Из остальных физических свойств следует отметить:

• высокую электропроводность, вплоть до состояния сверхпроводника (при 4155 К);
• диамагнетизм;
• образование с другими металлами жидких и твердых сплавов – амальгам (исключая ванадий, молибден, железо, ниобий, тантал, кобальт, вольфрам).

Температура ртути отражается на удельной теплоемкости –0,139 кДж/(кг•К) при 0 °С и 0,133 кДж/(кг•К) при 200 °С.

Химические свойства

Подобно благородным металлам, ртуть выделяется малой активностью. В нормальных условиях она не утрачивает блеска на протяжении длительного времени. Для вступления в реакцию с кислородом Hydrargyrum необходимо нагреть до 300 ⁰C, что приведет к образованию оксида ртути (HgO). Нагрев оксида до 340 ⁰C повлечет обратное выделение кислорода.

Нагревание ртути с серой приводит к образованию сульфида ртути.

Химический элемент стойкий к кислотам, с ограниченными окислительными свойствами. Однако подвержен воздействию азотной и нагретой концентрированной серной кислоты с последующим образованием слаборастворимых в воде солей.

Ртуть в природе

По содержанию в земной коре ртуть относится к редким элементам. Ее основными источниками являются изверженные горные породы. Значительная часть мигрирует по планете в газообразном состоянии, а также посредством водных растворов, которые после осаждения образуют ртутные руды. Среди 35 минералов – “поставщиков” ртути, главный киноварь (HgS).

В незначительном количестве Hydrargyrum содержится в глинах, иле и морских водах.

На распространении ртути в природе отразилась человеческая деятельность. По выбросам этого химического элемента в атмосферу промышленность не уступает вулканам.

На заметку! Техногенная катастрофа 1956 года в городе Минамата (Япония), сопровождавшаяся ртутным загрязнением окружающей среды, привела к заболеваниям и гибели более трех тысяч человек.

Применение

Опасность ртути для человека и экологии нисколько не умаляет ее ценности. С 60-хх годов прошлого столетия «жидкое серебро» и его производные практически не применяется в медицине и постепенно вытесняется из других сфер, однако востребовано в:

• технических целях (термометры, люминесцентные лампы, химические источники тока, полупроводники, выключатели, детонаторы и пр.);
• металлургии (получение сплавов, переработка алюминия, золотодобыча);
• химической промышленности (катализаторы, производство хлора и едких щелочей);
• сельском хозяйстве (протравливание семенных зерен, производство пестицидов).

На фоне постепенного отказа от ртути, ей находят новые области применения. В частности, с помощью этого химического элемента при взаимодействии с цезием планируют создать высокоэффективное рабочее тело для ионного двигателя.

Среди массы уникальных физико-химических свойств «живого металла» особого внимания заслуживает токсичность. Наибольший вред здоровью человека и окружающей среде несет ртуть в жидком состоянии, источающая ядовитые испарения.

Ртуть – опасный металл, который может нанести вред здоровью человека, если использовать его неправильно. Но при этом его применяют во многих сферах деятельности. Она полезна, но требует осторожного обращения.

А вы знаете, где еще применяется этот жидкий металл? Напишите в комментариях. Поделитесь статьей в социальных сетях, если она была вам полезной. Сохраните ее в закладки, чтобы не потерять полезную информацию.

Рекомендуем посмотреть интересный и познавательный видеоролик о жидком металле:

Строение атома ртути

Относится к элементам d-семейства. Металл. Обозначение – Hg. Порядковый номер – 80. Относительная атомная масса – 200,592 а.е.м.

Электронное строение атома ртути

Атом ртути состоит из положительно заряженного ядра (+80), внутри которого есть 80 протонов и 120 нейтронов, а вокруг, по шести орбитам движутся 80 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома ртути.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

Валентными электронами атома золота считаются электроны, расположенные на 5d— и 6s— подуровнях. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Валентные электроны атома золота можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m_l (магнитное) и s (спиновое):

Примеры решения задач

Задание	По электронной формуле внешнего энергетического слоя атома определите, какой это элемент: …4s 2 4p 4 .
Ответ	Атом содержит четыре энергетических уровня, следовательно, элемент находится в четвертом периоде.

Последним заполняется p-подуровень, следовательно, элемент находится в главной подгруппе.

На внешнем уровне 6 электронов, следовательно, это элемент VI группы.

Данный элемент селен. Его полная конфигурация: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4p 4 . Общее число электронов 34, значит и порядковый номер – 34.

Задание	Назовите элементы, в атомах которых распределение электронов по энергетическим уровням в основном состоянии соответствует рядам чисел: а) 2,8,7; б) 2,8,8,1; в) 2,8,13,1; г)2,8,18,1. Какие из них относятся к одной группе? Какие находятся в одном периоде?
Ответ	Определить положение химического элемента в Периодической таблице можно сложив все электроны, имеющиеся в атоме, не учитывая их распределения по энергетическим уровням:

а) 2+8+7 =17. Это хлор.

б) 2+8+8+1 =19. Это калий.

в) 2+8+13+1 = 24. Это хром.

г) 2+8+18+1 = 29. Это медь.

В одной группе –первой, но разных подгруппах расположены калий и медь. Калий и хром находятся в одном периоде – четвертом.