염소의 동위원소는 어떻게 다릅니까? 핵종

소개..........................................................................................................................................3

1. 원소의 상징, 원소 주기율표에서의 위치 D.I. 멘델레예프. 원자 질량..........................................................................................................4

2. 염소 원자 핵의 구조. 가능한 동위원소. 예...........................5

3. 원자의 전자 공식: 준위, 하위 준위, Hund 셀에 걸친 전자 분포. 염소 원자의 들뜬 상태 ..............................................................................6

4. 정지 상태와 들뜬 상태에서 알루미늄 원자의 원자가. 염소 원자의 가능한 산화 상태. 산화환원 특성. 전자 이동 방식의 예..........................................................................................8

5. 염소 및 그 화합물의 등가물. 계산 예............................................11

6. 염소 및 그 화합물의 화학적 성질. 반응의 예..........................12

7. 농도의 종류..........................................................................................................15

8. 전해질 해리. 수산화물 해리 과정의 계획. 해리 상수..........................................................................................................17

9. 원소의 수산화물 또는 염 0.01m 용액의 pH, pOH 계산..................................21

10. 가수분해..........................................................................................23

11. 염소의 정성분석 ···················24

12. 염소원자 또는 그 화합물의 정량측정방법 ..............27

12.1. 염소 원자 분석을 위한 중량 분석법 ..............................................................................27

13. 결론..........................................................................................................29

참고문헌..........................................................................................................32

소개

수소가 포함된 화합물(기체 염화수소)은 1772년 Joseph Priestley에 의해 처음으로 얻어졌습니다. 염소는 1774년 스웨덴 화학자 Karl Wilhelm Scheele에 의해 얻어졌습니다. 그는 피로루사이트에 관한 논문에서 피로루사이트 및 염산과 반응할 때 염소의 분리를 설명했습니다.

Scheele는 왕수 냄새와 유사한 염소 냄새, 금 및 계피와 상호 작용하는 능력 및 표백 특성에 주목했습니다. 그러나 Scheele는 당시 화학에서 지배적이었던 플로지스톤 이론에 따라 염소가 탈플로지스틱화된 뮤릭산(염산)임을 제안했고, Bertholley와 Lavoisieve는 산의 산소 이론의 틀 안에서 새로운 물질이 다음과 같은 물질임을 입증했습니다. 가상 원소의 산화물이다 무리아. 그러나 그것을 분리하려는 시도는 전기 분해를 통해 식염을 염소 나트륨으로 분해하여 후자의 기본 특성을 입증 한 Davy의 작업까지 성공하지 못했습니다.

1. 원소의 상징, 원소 주기율표에서의 위치 D.I. 멘델레예프. 원자 질량

엑스 lor(그리스어 χλΩρός - "녹색")는 화학 원소 주기율표의 17번째 그룹(오래된 분류에 따라 - 그룹 VII의 주요 하위 그룹의 요소), 세 번째 기간의 원자 번호를 갖는 요소입니다. 17. 기호 Cl (lat. Chlorum)로 표시됩니다. 화학적으로 활성이 있는 비금속. 이것은 할로겐 그룹의 일부입니다(원래 "할로겐"이라는 이름은 독일 화학자 Schweiger가 염소를 가리키는 데 사용했습니다. 문자 그대로 "할로겐"은 염산화물로 번역됨). 그러나 인기를 끌지 못했고 이후 17세기에 일반화되었습니다(VIIA ) 염소를 포함하는 원소 그룹).

일반적인 조건에서 염소 단체(CAS 번호: 7782-50-5)는 황록색의 유독 가스로, 공기보다 무겁고 자극적인 냄새가 납니다. 염소 분자는 이원자(화학식 Cl2)입니다.

원자 질량

(몰질량)

[커뮤니케이션 1] 가. 오전 (g/mol)

2. 염소 원자 핵의 구조. 가능한 동위원소. 예

자연에서 발견되는 염소의 안정 동위원소는 질량수가 35와 37입니다. 함량 비율은 각각 75.78%와 24.22%입니다.

동위 원소	상대 질량, a.m.u.	반감기	부패 유형	핵스핀
		안정적인
			36 Ar의 β-붕괴
		안정적인
		37.2분	38 Ar에서의 β 붕괴
		55.6분	β는 39Ar로 붕괴
		1분 38초	40 Ar에서 β 붕괴

3. 원자의 전자 공식: 준위, 하위 준위, Hund 셀에 걸친 전자 분포. 염소 원자의 들뜬 상태

화학 원소 주기율표의 염소는 주 하위 그룹(할로겐 하위 그룹)인 3주기, VII족에 속합니다.

원자핵의 전하 Z = + = + 17

양성자 수 N(p+) = 17

전자 수 N(e-) = 17

흥분된 상태에서:

1) 3s2 3p5 3d0 + hn --> 3s2 3p4 3d1

짝을 이루지 않은 전자 3개(3p 하위 준위의 전자 2개, 3d 하위 준위의 전자 1개), 따라서 원자가는 3입니다.

화합물 예: HClO2, Cl2O3

2) 3s2 3p4 3d1 + hn --> 3s2 3p3 3d2

짝을 이루지 않은 전자 5개(3p 하위 준위에 3개 전자, 3d 하위 준위에 2개 전자), 따라서 원자가는 5입니다.

화합물 예: HClO3, Cl2O5

3) 3s2 3p3 3d2 + hn --> 3s1 3p3 3d3

짝을 이루지 않은 전자 7개(3s 하위 준위에 전자 1개, 3p 하위 준위에 전자 3개, 3d 하위 준위에 전자 3개), 따라서 원자가는 5입니다.

4. 정지 상태와 들뜬 상태에서 알루미늄 원자의 원자가. 염소 원자의 가능한 산화 상태. 산화환원 특성. 전자 이동 방식의 예

원자가 전자: 3s2 3p5

여기되지 않은 상태에서 에너지 준위 3의 염소 원자는 하나의 짝을 이루지 않은 전자를 가지므로 여기되지 않은 염소 원자는 원자가 1을 나타낼 수 있습니다. 원자가 1은 다음 화합물에 나타납니다.

염소 가스 Cl2(또는 Cl-Cl)

염화나트륨 NaCl(또는 Na+ Cl-)

염화수소 HCl(또는 H-Cl)

차아염소산 HOCl(또는 H-O-Cl)

산화환원 특성.

HCl - 염소의 산화 상태 -1

HClO3 - 염소의 산화 상태 +5

HClO4 - 염소의 산화 상태 +7

중간 산화 상태는 이 원소가 환원 특성과 산화 특성을 모두 나타낼 수 있음을 나타냅니다. 이는 HClO3입니다.

산화 특성은 최대 산화 상태(원소가 위치한 그룹의 수와 동일)를 갖는 원소에 의해 나타납니다. 이는 HClO4가 산화제임을 의미합니다.

산화도가 가장 낮은 원소는 환원 특성을 갖습니다. HCl은 환원제입니다.

염소는 강력한 산화제입니다. 다양한 염소 화합물을 산화제로 사용할 수 있습니다. 이것은 염소 C12), 차아염소산 HCIO, 차아염소산 염 - 차아염소산나트륨 NaCIO 또는 차아염소산칼슘 Ca(CIO)2 및 산화염소 CIO2입니다.

염소화는 폐수에서 페놀, 크레졸, 시안화물 및 황화수소를 제거하는 데 사용됩니다. 구조물의 생물학적 오염을 방지하기 위해 살생물제로 사용됩니다. 염소는 물을 소독하는데도 사용됩니다.

염소는 최소 99.5% 함량의 액체 형태로 생산에 공급됩니다. 염소는 매우 독성이 강한 가스이며 작은 구멍에 축적되고 농축되는 능력이 있습니다. 그 사람은 함께 일하기가 꽤 어렵습니다. 염소가 물에 들어가면 가수분해되어 염산을 형성합니다. 용액에 존재하는 일부 유기 물질의 경우 C12가 염소화 반응을 일으킬 수 있습니다. 결과적으로 독성이 강한 2차 유기염소 생성물이 형성됩니다. 따라서 그들은 염소 사용을 제한하려고 노력합니다.

차아염소산 HCJ는 염소와 동일한 산화능력을 가지고 있습니다. 그러나 산화 특성은 산성 환경에서만 나타납니다. 또한 차아염소산은 불안정한 제품으로 시간이 지남에 따라 빛에 분해됩니다.

차아염소산 염이 널리 사용됩니다. 차아염소산 칼슘 Ca(Cl)2는 활성 염소 농도가 32~35%인 세 가지 등급으로 제공됩니다. 실제로는 이염기염 Ca(Cl)2-2Ca(OH)g2H20도 사용됩니다.

가장 안정적인 차아염소산나트륨 염은 NaOCl*5H20이며, 이는 염소 가스와 알칼리 용액의 화학 반응 또는 격막이 없는 욕조에서 식염을 전기 분해하여 얻습니다.

염소산화물CO2는 녹황색 가스로 물에 잘 녹으며 강력한 산화제입니다. 이는 염소산염 NaC102를 염소, 염산 또는 오존과 반응시켜 얻습니다. 산화염소가 물과 상호작용하면 염소화 반응이 일어나지 않아 유기염소 물질의 생성이 제거됩니다. 최근에는 산화제로서 염소를 산화염소로 대체하기 위한 조건을 결정하기 위한 광범위한 연구가 수행되었습니다. 다수의 러시아 공장에서 CO2를 사용하는 첨단 기술을 도입했습니다.

정의

염소- 주기율표의 17번째 원소. 명칭 - 라틴어 "클로럼"에서 유래한 Cl. 세 번째 기간인 VIIA 그룹에 위치합니다. 비금속을 말합니다. 핵전하는 17이다.

가장 중요한 천연 염소 화합물은 염화나트륨(식용염) NaCl입니다. 염화나트륨의 주요 질량은 바다와 바다의 물에서 발견됩니다. 많은 호수의 물에도 상당한 양의 NaCl이 포함되어 있습니다. 이는 또한 고체 형태로 발견되며, 지각의 두꺼운 소위 암염층을 형성합니다. 다른 염소 화합물도 자연에서 흔히 발견됩니다. 예를 들어 카르날라이트 KCl × MgCl 2 × 6H 2 O 및 실바이트 KCl 형태의 염화칼륨이 있습니다.

정상적인 조건에서 염소는 황록색 가스(그림 1)이며 물에 잘 녹습니다. 냉각되면 결정성 수화물이 수용액에서 방출되는데, 이는 대략적인 조성 Cl 2 × 6H 2 O 및 Cl 2 × 8H 2 O의 청명산염입니다.

쌀. 1. 액체 상태의 염소. 모습.

염소의 원자 및 분자 질량

원소의 상대 원자 질량은 주어진 원소의 원자 질량과 탄소 원자 질량의 1/12의 비율입니다. 상대 원자 질량은 무차원이며 Ar로 표시됩니다(지수 "r"은 "상대적"을 의미하는 영어 단어 상대의 첫 글자입니다). 염소 원자의 상대 원자 질량은 35.457 amu입니다.

원자의 질량뿐만 아니라 분자의 질량도 원자 질량 단위로 표현됩니다. 물질의 분자 질량은 원자 질량 단위로 표현되는 분자의 질량입니다. 물질의 상대 분자 질량은 주어진 물질의 분자 질량과 탄소 원자 질량의 1/12의 비율이며, 그 질량은 12 amu입니다. 염소 분자는 이원자(Cl 2)인 것으로 알려져 있습니다. 염소 분자의 상대 분자량은 다음과 같습니다.

Mr(Cl2) = 35.457 × 2 ≒ 71.

염소 동위원소

자연에서 염소는 두 가지 안정 동위원소인 35 Cl(75.78%)과 37 Cl(24.22%)의 형태로 발견될 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 그들의 질량수는 각각 35와 37이다. 염소 동위원소 35 Cl의 원자핵은 17개의 양성자와 18개의 중성자를 포함하고, 동위원소 37 Cl은 같은 수의 양성자와 20개의 중성자를 포함합니다.

질량수가 35에서 43까지인 인공 염소 동위원소가 있으며, 그 중 가장 안정한 것은 반감기가 301,000년인 36 Cl입니다.

염소 이온

염소 원자의 외부 에너지 준위에는 원자가 전자인 7개의 전자가 있습니다.

1초 2 2초 2 2p 6 3초 2 3p 5 .

화학적 상호작용의 결과로 염소는 원자가 전자를 잃을 수 있습니다. 기증자가 되어 양전하를 띤 이온으로 변하거나 다른 원자로부터 전자를 받아들입니다. 수용체가 되어 음전하 이온으로 변합니다.

Cl 0 -7e → Cl 7+ ;

Cl 0 -5e → Cl 5+ ;

Cl 0 -4e → Cl 4+ ;

Cl 0 -3e → Cl 3+ ;

Cl 0 -2e → Cl 2+ ;

Cl 0 -1e → Cl 1+ ;

Cl 0 +1e → Cl 1- .

염소 분자와 원자

염소 분자는 Cl 2라는 두 개의 원자로 구성됩니다. 염소 원자와 분자를 특징짓는 몇 가지 특성은 다음과 같습니다.

문제 해결의 예

실시예 1

운동	10리터의 수소와 반응하려면 얼마만큼의 염소가 필요합니까? 가스도 동일한 조건에 있습니다.
해결책	염소와 수소 사이의 반응식을 작성해 보겠습니다. Cl 2 + H 2 = 2HCl. 반응한 수소 물질의 양을 계산해 보겠습니다. n(H2) = V(H2) / Vm; n(H2) = 10 / 22.4 = 0.45몰. 방정식에 따르면, n(H 2) = n(Cl 2) = 0.45 mol. 그러면 수소와 반응한 염소의 부피는 다음과 같습니다.

자연에서 발견되는 대부분의 원소는 상대 원자 질량이 다른 여러 유형의 원자로 구성됩니다.

예. 염소는 자연에서 두 가지 유형의 원자가 혼합되어 존재합니다. 하나는 핵에 18개의 중성자를 포함하고 다른 하나는 20개의 중성자를 포함합니다.

각 유형의 원자는 특정 원소에 속하든 관계없이 핵자 수(양성자와 중성자의 합)로 고유하게 설명됩니다. 따라서 원자 유형의 수가 원소 수를 초과합니다.

각 유형의 원자(핵 유형)를 핵종이라고 합니다.

핵종은 특정 수의 양성자와 중성자에 해당하는 원자 및 핵의 유형입니다.

동일한 원소에 속하며 고유하게 식별 가능한 핵종
양성자 수는 있으나 중성자 수가 다른 것을 동위원소 핵종 또는 간단히 동위원소라고 합니다.

원소의 동위원소는 동일한 핵전하(양성자 수)를 갖는 핵종입니다.

원소의 동위원소는 중성자 수, 즉 총 핵자 수만 다릅니다.

예를 들어, 염소의 두 천연 동위원소 핵에는 양성자가 17개 있지만 중성자는 18개와 20개, 즉 각각 35개와 37개의 핵이 있습니다.

원자 껍질의 전자 수와 원소의 화학적 특성을 결정하는 것은 핵의 양성자 수이기 때문에 동일한 원소의 모든 동위 원소 원자는 동일한 전자를 갖습니다. 구조와 동위원소 자체는 화학적 성질이 비슷하기 때문에 화학적 방법으로는 분리할 수 없습니다.

자연에는 동위원소가 하나만 있는 원소가 있습니다. 이러한 원소를 동위원소 순수라고 합니다. 현대 주기율표에는 21개의 동위원소 순수 원소가 있습니다(아래에 오름차순으로 나열되어 있음): Be, F, Na, Al, P, Sc, Mn, Co, As, Y, Nb, Rh, I, Cs, Pr , Tb, Ho, Tm, Au, Bi, Th.

나머지 천연 원소는 두 개 이상의 동위원소의 혼합물이며, 그 원자의 핵자 수는 다릅니다. 이러한 원소를 등방성 혼합이라고 하며 주기율표에서 대부분을 차지합니다. 이러한 원소의 상대 원자 질량 값은 동위원소의 자연 혼합물에 해당하며 동위원소 함량에 대한 평균이므로 많은 원소의 Ag 값은 정수 값에서 크게 벗어납니다. 다른 원소의 상대원자질량의 기준점으로 사용되는 탄소조차도 동위원소혼합원소(A=12, A=13인 두 동위원소)이며, 상대원자질량을 결정하는 척도는 다음과 같다. 탄소의 천연 동위원소 중 하나, 즉 탄소 –12. 주석 원소는 가장 많은 수의 동위원소(10개)를 가지고 있습니다.

핵종의 경우 상대 원자 질량의 정확한 값은 항상 정수 값에 가깝기 때문에 핵종의 질량은 질량수라고 불리는 Ar의 값으로 비교할 수 있습니다.

핵종의 질량수는 핵종에 포함된 핵자의 수(양성자와 중성자의 합)와 같습니다.

특정 핵종을 지정하기 위해서는 특수기호를 사용하며, 화학원소기호 왼쪽에는 위첨자로 질량수를 나타내고, 낮은 지수로 핵의 전하를 나타낸다. 예: 6 12 C, 17 35 Cl 등

따라서 원자 질량이 다릅니다.

동위원소는 화학 원소와 동일한 기호로 표시되며 기호의 왼쪽 상단에 질량수를 추가합니다. 예를 들어 염소 동위원소는 다음을 나타냅니다. 35Cl그리고 37Cl,또는 질량수는 원소의 이름이나 기호 뒤에 나옵니다(예: 우라늄-233 또는 Pu-239).

주어진 화학 원소의 동위 원소는 원자핵에서 동일한 전하, 즉 동일한 원자 번호를 가지며 주기율표에서 동일한 위치를 차지하고 원자핵에서 동일한 수의 양성자를 갖지만 서로 다릅니다. 중성자의 수. 따라서 염소 동위원소 35 Cl의 원자핵은 염소의 일련 번호가 17이고 18개의 중성자(35-17 = 18)이므로 17개의 양성자를 포함하고 염소 동위원소 37 Cl의 핵은 17개의 양성자와 20개의 중성자를 포함합니다. (37-17 = 20) .

일부 화학 원소에는 소수의 안정 동위원소가 있습니다. 따라서 산소에 대해 세 가지 안정 동위원소가 알려져 있습니다: 16 O(핵은 8개의 양성자와 8개의 중성자로 구성됨), 17O(핵은 8개의 양성자와 9개의 중성자로 구성됨), 18B(핵은 8개의 양성자와 10개의 중성자로 구성됨) ). 수소에 대해서도 세 가지 동위원소가 알려져 있습니다. 1H(핵은 단 하나의 양성자로 구성됨), 2H(핵은 하나의 양성자와 하나의 중성자로 구성됨), 3H(핵은 하나의 양성자와 두 개의 중성자로 구성됨)입니다. 일부 화학 원소는 상당히 많은 수의 동위원소로 구성됩니다. 예를 들어 크세논에는 9개의 동위원소가 있고, 주석에는 10개의 동위원소가 있습니다.

대부분의 동위원소에는 특별한 이름이 없지만 일부 원소의 동위원소, 특히 수소 동위원소에는 특별한 이름과 특수 기호가 있습니다. 따라서 수소 1H의 동위원소는 프로튬, 동위원소 2H는 중수소로 표시됩니다. 디동위원소 3 H는 삼중수소(기호 티).산소 동위원소 16 O 및 수소 동위원소 1 H와 같은 일부 동위원소는 자연에서 매우 흔한 반면, 산소 동위원소 17 O 및 18 O 및 수소 동위원소 2 H 및 3 H와 같은 다른 동위원소는 매우 미세한 양으로 발생합니다. .

화학적 성질의 측면에서 보면, 개별 원소의 모든 동위원소는 매우 유사하므로 이들 간의 화학 반응에는 큰 차이가 없습니다. 예외는 수소 동위원소이며, 이는 그 특성이 서로 현저하게 다릅니다.

불안정한 동위원소의 반감기는 1? 10 -24 우주의 나이를 초과하는 값. 후자의 경우 정밀한 측정으로 약한 방사능을 검출할 수 있지만 동위원소는 실질적으로 안정하다고 볼 수 있다.

동일한 핵 전하를 갖지만 질량이 다른 동일한 원소의 다양한 원자를 동위 원소라고합니다 ( "isos"-동일한 "topos"-장소라는 단어에서 유래).

동위원소에 대한 정보를 통해 우리는 "화학 원소" 개념을 정확하게 정의할 수 있습니다. 화학 원소는 동일한 핵 전하를 가진 원자 유형입니다. 동위원소는 동일한 핵전하와 동일한 질량을 갖는 원자 유형입니다.

우리는 원자가 분할될 수 있고 영원하지 않다는 것을 배웠습니다. 고려해야 할 질문은 남아 있습니다. 동일한 원소의 원자가 모든 측면에서 실제로 서로 동일합니까, 특히 실제로 동일한 질량을 가지고 있습니까?

원자를 구성하는 전자의 전체 질량은 핵의 질량에 비해 미미하므로 원소의 원자량은 양성자나 중성자 질량의 배수, 즉 1의 배수여야 합니다. 즉, 모든 원소의 원자량은 정수(더 정확하게는 정수에 가까운)로 표현되어야 한다. 일부 요소에서는 이러한 결론이 정당화됩니다. 그러나 원자량이 분수로 표시되는 원소가 많이 있습니다. 예를 들어, 염소의 원자량은 35.45입니다. 실제로 자연계에는 그러한 질량을 가진 단일 염소 원자가 없습니다. 염소 원소는 두 가지 유형의 원자가 혼합된 것입니다. 일부 염소 원자의 원자 질량은 35이고 다른 원자의 원자 질량은 37입니다. 화학적 방법으로 구한 염소의 원자 질량은 35.45이며 원자의 평균 무게에 불과합니다. 염소에는 무거운 원자보다 가벼운 원자가 더 많습니다. 따라서 염소 원자의 평균 질량인 35.45는 가벼운 품종인 염소 원자의 원자량에 더 가깝습니다.

염소와 마찬가지로 대부분의 화학 원소는 원자량은 다르지만 핵 전하는 동일한 원자의 혼합물입니다.

염소의 화학 기호 Cl은 두 염소 동위원소의 천연 혼합물을 나타냅니다. 각 동위원소에 대해 별도로 이야기해야 할 때 문제의 동위원소 원자 질량의 수치는 염소 기호 35 Cl, 37 Cl에 할당됩니다.

염소와 마찬가지로 대부분의 화학 원소는 동위원소의 혼합물입니다. 각 원소의 동위원소 핵에는 양성자 수는 같지만 중성자 수는 다릅니다. 따라서 동위원소 35 Cl과 37 Cl의 핵은 각각 17개의 양성자(염소의 일련 번호는 17)와 다른 수의 중성자를 포함합니다. 35 Cl 핵은 18개의 중성자를 포함하고 37 Cl 핵은 20개의 중성자를 포함합니다.

원소의 원자 질량이 작을수록 원소에 더 많은 광동위원소가 포함됩니다. 원자 번호가 더 낮은 원소의 구성이 주로 무거운 동위 원소의 원자로 구성되고 그 뒤의 원소의 구성이 더 가벼운 동위 원소의 원자를 포함하는 경우 원소 원자의 평균 질량은 다음과 같습니다. 원자 번호가 높을수록 일련 번호가 낮은 원자 원소의 평균 무게보다 크지는 않지만 작습니다. 예를 들어 이는 아르곤 Ar과 칼륨 K에서 관찰됩니다.

원자의 질량이 다름에도 불구하고 동일한 원소의 동위원소 화학적 특성의 극도의 유사성은 이전에 내린 결론을 확인시켜 줍니다. 화학 원소의 특성은 원자량보다는 원자핵의 전하에 달려 있습니다.