Struttura atomica della materia - Esercitazione

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esercitazione
Struttura atomica della materia - Esercitazione
Tipo di risorsa Tipo: esercitazione
Materia di appartenenza Materia: Chimica
Avanzamento Avanzamento: esercitazione completa al 25%.

Argomenti dell'esercitazione[modifica]

Modello atomico di E. Rutherford - Dimensioni degli atomi e delle particelle subatomiche - Atomo nucleare: nucleo atomico, nucleoni (protoni e neutroni) e elettroni extranucleari - Carica nucleare, carica elettronica e carica ionica - Calcolo del numero delle particelle elementari negli atomi: numero atomico e numero di massa - Nuclidi isotopi, isobari, isòtoni e isoelettronici - Massa atomica teorica e sperimentale - Difetto di massa ed energia di legame nucleare - Calcolo del difetto di massa e dell’energia di legame nucleare associata al difetto di massa - Massa atomica apparente (sperimentale e teorica) - Calcolo della massa atomica apparente di una miscela isotopica - Calcolo dell’abbondanza percentuale dei due isotopi di una miscela isotopica - Calcolo del numero di particelle subatomiche contenute in una certa massa di nuclide - Calcolo della massa complessiva dei protoni, dei neutroni e degli elettroni contenuti in una certa massa di nuclide (non tenendo conto del difetto di massa) – Calcolo dell’energia specifica di legame nucleare per unità di nucleoni - Grafico dell'energia specifica di legame nucleare per unità di nucleoni in funzione del numero di massa.

Avvertenze per lo svolgimento degli esercizi[modifica]

  • Arrotondare opportunamente i risultati dei calcoli.
  • Usare esclusivamente ed opportunamente le unità di misura definite nel Sistema Internazionale (S.I.)
  • Usare solo ed esclusivamente la notazione esponenziale.
  • Utilizzare i seguenti valori:
Particella subatomica massa (in Kg) massa (in u)
Massa sperimentale elettrone (msperimentale e-) 9,109534 · 10-31 kg elettrone-1 5,4860 · 10-4 u elettrone-1
Massa sperimentale protone (msperimentale p+) 1,6726485 · 10-27 kg protone-1 1,0072764 u protone-1
Massa sperimentale neutrone (msperimentale n°) 1,6749543 · 10-27 kg neutrone-1 1,008665 u neutrone-1
dati/costanti simbolo valore
conversione u/kg m 1u(kg) 1,6605402 · 10-27 kg
velocità della luce c 2,9979 · 108 m s-1
numero di Avogadro N 6,0221367 · 1023 particelle mol-1

Esercizio n. 1[modifica]

Completare la tabella, relativa alla struttura atomica di atomi e di ioni, (da indicare genericamente con i simboli: A, B, C....) e riportare gli eventuali nuclidi isotopi, isobari, isotoni e isoelettronici.

Simboli dei nuclidi (A, B, C....)
Numero atomico (Z) 73 61
Numero di massa (A) 238 223 145 152
Numero di protoni (np+) 87
Numero di neutroni (N) 187 152 157 156 185
Numero di elettroni (ne-) 103 103 64
Numero di nucleoni (nnu) 260 257
Carica nucleare (Q+) 99+ 100+ 99+ 68+
Carica elettronica (Q-) 98- 98- 64-
Carica ionica (Qi) 4+ 3- 4- 2- 2- 3+

(a) Nuclidi isotopi:
(b) Nuclidi isobari:
(c) Nuclidi isotoni:
(d) Nuclidi isoelettronici:

Risposte
Simboli dei nuclidi (A, B, C....) 2A4+ 2B4- 2C3- 2D4- 2E2+ 2B2- 2F2- 2A3+ 2G3- 2H4+
Numero atomico (Z) 73 99 95 87 100 99 101 73 61 68
Numero di massa (A) 260 251 238 223 257 255 257 258 145 152
Numero di protoni (np+) 73 99 95 87 100 99 101 73 61 68
Numero di neutroni (N) 187 152 143 136 157 156 156 185 84 84
Numero di elettroni (ne-) 69 103 98 91 98 101 103 70 64 64
Numero di nucleoni (nnu) 260 251 238 223 257 255 257 258 145 152
Carica nucleare (Q+) 73+ 99+ 95+ 87+ 100+ 99+ 101+ 73+ 61+ 68+
Carica elettronica (Q-) 69- 103- 98- 91- 98- 101- 103- 70- 64- 64-
Carica ionica (Qi) 4+ 4- 3- 4- 2+ 2- 2- 3+ 3- 4+

(a) Nuclidi isotopi: 2A4+ e 2A3+; 2B4- e 2B2-
(b) Nuclidi isobari: 2E2+ e 2F2-
(c) Nuclidi isotoni: 2E2+ e 2B2-; 1G3- e 1H4+
(d) Nuclidi isoelettronici: 2C3- e 2E2+; 1G3- e 1H4+; 2B4- e 2F2-

Esercizio n. 2[modifica]

Completare la tabella, relativa alla struttura atomica di atomi e di ioni, e riportare gli eventuali nuclidi isotopi, isobari, isotoni e isoelettronici.

Simboli dei nuclidi Ca2+ 2Pu5- Se2- 2Np5+ 1Dy2- Sr2+ Ti4+ 2Lr4+ 1In4+ 1In2+
Numero atomico (Z)
Numero di massa (A)
Numero di protoni (np+)
Numero di neutroni (N)
Numero di elettroni (ne-)
Numero di nucleoni (nnu)
Carica nucleare (Q+)
Carica elettronica (Q-)
Carica ionica (Qi)

(a) Nuclidi isotopi:
(b) Nuclidi isobari:
(c) Nuclidi isotoni:
(d) Nuclidi isoelettronici:

Risposte


Simboli dei nuclidi Ca2+ 2Pu5- Se2- 2Np5+ 1Dy2- Sr2+ Ti4+ 2Lr4+ 1In4+ 1In2+
Numero atomico (Z) 20 94 34 93 55 38 22 103 49 49
Numero di massa (A) 45 244 79 244 163 88 47 260 115 117
Numero di protoni (np+) 20 94 34 93 55 38 22 103 49 49
Numero di neutroni (N) 25 150 45 151 108 50 25 157 66 68
Numero di elettroni (ne-) 18 99 36 88 57 36 18 99 45 47
Numero di nucleoni (nnu) 45 244 79 244 163 88 47 260 115 117
Carica nucleare (Q+) 20+ 94+ 34+ 93+ 55+ 38+ 22+ 103+ 49+ 49+
Carica elettronica (Q-) 18- 99- 36- 88- 57- 36- 18- 99- 45- 47-
Carica ionica (Qi) 2+ 5- 2- 5+ 2- 2+ 4+ 4+ 4+ 2+

(a) Nuclidi isotopi: 1In4+ e 1In2+.
(b) Nuclidi isobari: 2Pu5- e 2Np5+.
(c) Nuclidi isotoni: Ca2+ e Ti4+.
(d) Nuclidi isoelettronici: Ca2+ e Ti4+; 2Pu5- e 2Lr4+; Se2- e Sr2+.

Esercizio n. 3[modifica]

Determinare la composizione percentuale della miscela isotopica naturale del cloro (A% Cl; A% Cl), costituita dagli isotopi cloro-35 e cloro-37. [m atomica sperimentale Cl = 34,969 u atomo-1; m atomica sperimentale Cl = 36,966 u atomo-1; m atomica apparente sperimentale Cl = 35,453 u atomo-1]

Risposte

A% Cl = 75,764% e A% Cl = 24,236%.

Esercizio n. 4[modifica]

Sappiamo che la miscela isotopica naturale dello zolfo (S) è costituita per il 94,93% da zolfo-32, per lo 0,7600% da zolfo-33, per il 4,290% da zolfo-34 e per lo 0,02000% da zolfo-35.
(a) Scrivere il simbolo di ciascun nuclide.
(b) Calcolare la massa atomica teorica (in u) di ciascun nuclide (m atomica teorica).
(c) Calcolare la massa atomica apparente teorica (in u) dello zolfo (m atomica apparente teorica S).
(d) Calcolare il difetto di massa (Δm) (in u) dello zolfo. [m atomica apparente sperimentale S = 32,06 u atomo-1].
(e) Calcolare l'energia di legame nucleare (ΔE) di 1,20 moli di atomi di zolfo.

Risposte


(a) S; S; S; S.
(b) m atomica teorica S = 32,264 u atomo-1; m atomica teorica S = 33,273 u atomo-1; m atomica teorica S = 34,281 u atomo-1; m atomica teorica S = 35,290 u atomo-1.
(c) m atomica apparente teorica S = 32,359 u atomo-1.
(d) △m = 2,99 · 10-1 u atomo-1.
(e) △m = 3,22 · 1013 J.

Esercizio n. 5[modifica]

Sappiamo che due diversi isotopi dell'uranio (U) hanno masse atomiche sperimentali (in g) rispettivamente uguali a 3,9026 · 10-22 g atomo-1 e 3,9526 · 10-22 g atomo-1.
(a) Individuare il probabile numero di massa (A ) di ciascuno dei due isotopi e scrivere il simbolo di ciascun isotopo.
(b) Calcolare la massa atomica teorica (matomica teorica) di ciascuno dei due isotopi.
(c) Calcolare il difetto di massa (△m) (in u) di ciascuno dei due isotopi.

Risposte

(a) 2U e 2U.
(b) matomica teorica uranio-235 = 236,96 u atomo-1 e matomica teorica uranio-238 = 239,98 u atomo-1.
(c) △muranio-235 = 1,93 u atomo-1 e △muranio-235 = 1,95 u atomo-1.

Risorse[modifica]

Esercitazioni di chimica generale ed inorganica[modifica]

Quiz di chimica generale ed inorganica[modifica]

Bibliografia[modifica]

  • Peter William Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman, Fondamenti di chimica generale, Bologna, Zanichelli, 2018, ISBN 97-888-0867-012-0.

Collegamenti esterni[modifica]

  • Rodomontano, Chimica generale, rodomontano.altervista.org. URL consultato il 4 gennaio 2020.

Feedback[modifica]

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