آزمایشگاه کوچک جدول تناوبی
چهار فعالیت آموزشی فارسی، همراه با پرسش و راهنمای پاسخ. تمام فعالیتها بدون مواد شیمیایی و درون مرورگر انجام میشوند.
درس ۱ · همسایهها چه شباهتی دارند؟
زمان: ۱۵ دقیقه · هدف: تشخیص گروه، دوره و روند شعاع اتمی
- عناصر لیتیم، سدیم و پتاسیم را پیدا کنید و گروه و دورهٔ هرکدام را یادداشت کنید.
- ویژگی «شعاع اتمی تجربی» را انتخاب کنید و مقادیرشان را مقایسه کنید.
- همین بررسی را برای سدیم، منیزیم و آلومینیم انجام دهید.
- با توجه به لایههای الکترونی، یک توضیح برای تفاوت دو روند پیشنهاد کنید.
راهنمای پاسخ
لیتیم، سدیم و پتاسیم همگروهاند و با پایین رفتن در گروه، تعداد لایهها بیشتر میشود. در یک دوره، افزایش بار مؤثر هسته معمولاً شعاع را کاهش میدهد. روندها کلیاند و مقدار دقیق به تعریف شعاع وابسته است.
درس ۲ · از جعبه تا ابر الکترونی
زمان: ۲۰ دقیقه · هدف: آرایش الکترونی و قاعدهٔ هوند
- در تب الکترونها، نیتروژن را انتخاب و تعداد الکترونهای زیرلایهٔ ۲p را بشمارید.
- همین کار را برای اکسیژن انجام دهید. کدام الکترونها جفت شدهاند؟
- مؤلفههای اوربیتال p را انتخاب کنید و جهتگیری آنها را مقایسه کنید.
- آرایش کروم و مس را با الگوی سادهٔ پرشدن مقایسه کنید.
راهنمای پاسخ
اتم نیتروژن در زیرلایهٔ ۲p سه الکترون دارد که در مدل جعبهای، پیش از جفت شدن در سه اوربیتال جدا مینشینند. اکسیژن چهار الکترون در این زیرلایه دارد و یک جفت تشکیل میشود. آرایش پایهٔ کروم و مس بهترتیب [Ar] 3d⁵ 4s¹ و [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ است.
درس ۳ · کربن همیشه کربن است
زمان: ۱۵ دقیقه · هدف: تفاوت عدد اتمی، عدد جرمی و نیمهعمر
- کربن ۱۲، ۱۳ و ۱۴ را در تب ایزوتوپها پیدا کنید.
- تعداد پروتون و نوترون هرکدام را در جدولی بنویسید.
- پایداری، فراوانی و نیمهعمر را مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا تغییر تعداد نوترون، نماد عنصر را تغییر نمیدهد.
راهنمای پاسخ
هر سه ایزوتوپ شش پروتون دارند؛ نوترونهایشان بهترتیب شش، هفت و هشت است. کربن ۱۲ و ۱۳ پایدارند؛ کربن ۱۴ پرتوزاست. هویت عنصر با تعداد پروتون مشخص میشود. نیمهعمر زمان کاهش تعداد هستههای پرتوزا به نصف مقدار آغازین در یک نمونهٔ بزرگ است.
درس ۴ · سهم هر عنصر در یک ترکیب
زمان: ۲۰ دقیقه · هدف: محاسبهٔ جرم مولی و درصد جرمی
- جرم مولی آب را ابتدا دستی و سپس با ابزار محاسبه کنید.
- درصد جرمی هیدروژن و اکسیژن را به دست آورید.
- فرمول Ca(OH)2 را وارد کنید و تعداد اتمهای هر عنصر را بررسی کنید.
- جرم نمونه را ۱۸٫۰۱۵ گرم آب بگذارید و مقدار ماده را بخوانید.
- فرمول آبتبلور CuSO4·5H2O را بررسی و توضیح دهید چرا تعداد هیدروژن ده است.
راهنمای پاسخ
با جرمهای اتمی این پایگاه، جرم مولی آب حدود ۱۸٫۰۱۵ گرم بر مول است. سهم اکسیژن حدود ۸۸٫۸۱٪ و سهم هیدروژن حدود ۱۱٫۱۹٪ میشود. در کلسیم هیدروکسید، یک کلسیم، دو اکسیژن و دو هیدروژن داریم. پنج مولکول آبتبلور ده اتم هیدروژن به واحد فرمولی اضافه میکنند.