Atomul și radiația electromagnetică
Particulele subatomice fundamentale
| Particulă | Simbol | Încărcare | Masă | |
| electron | e- | -1 | 0.0005486 amu | |
| proton | p + | +1 | 1.007276 amu | |
| neutron | nu | 0 | 1.008665 amu | |
Numărul de protoni, neutronii și electronii dintr-un atom pot fi determinați dintr-un set de reguli simple.
- Numărul de protoni din nucleul atomului este egal cu numărul atomic (Z).
- Numărul de electroni dintr-un atom neutru este egal cu numărul de protoni.
- Numărul de masă al atomului (M) este egal cu suma numărului de protoni și neutroni din nucleu.
- Numărul de neutroni este egal cu diferența dintre numărul de masă al atomului (M) și numărul atomic (Z).
Exemple: Să determinați numărul de protoni, neutroni și electroni din următorii izotopi.
| 12C | 13C | 14C | 14N |
Diferitele izotopi ale unui element sunt identificat prin scrierea numărului de masă al atomului în colțul din stânga sus al simbolului pentru element. 12C, 13C și 14Care izotopi de carbon (Z = 6) și, prin urmare, conțin șase protoni. Dacă atomii sunt neutri, aceștia trebuie să conțină și șase electroni. Singura diferență dintre acești izotopi este numărul de neutroni din nucleu.
12C: 6 electroni, 6 protoni și 6neutroni
13C: 6 electroni, 6 protoni și 7neutroni
14C: 6 electroni, 6 protoni și 8 neutri rons
Problema de practică 1:
Calculați numărul de electroni din ionii Cl- și Fe3 +.
Faceți clic aici pentru a verifica răspunsul la problema 1 de practică
Radiația electromagnetică
O mare parte din ceea ce se știe despre structura electronilor într-un atom a fost obținut prin studierea interacțiunii dintre materie și diferite forme de radiații electromagnetice. are unele dintre proprietățile atât ale particulei, cât și ale undei.
Particulele au o masă definită și ocupă spațiu. Undele nu au masă și totuși transportă energie în timp ce călătoresc prin spațiu. Pe lângă capacitatea lor de a transporta energie, undele au patru alte proprietăți caracteristice: viteza, frecvența, lungimea de undă și amplitudinea. Frecvența (v) este apoi numărul de unde (sau cicluri) pe unitate de timp. Frecvența de așteptare este raportată în unități de cicluri pe secundă (s-1) sau hertz (Hz).
Desenul idealizat al unei unde din figura de mai jos ilustrează definițiile amplitudinii și lungimii de undă. Lungimea de undă (l) este cea mai mică distanță dintre punctele repetate ale undei. Amplitudinea undei este distanța dintre cel mai înalt (sau cel mai mic) punct al undei și centrul de greutate al undei.
Dacă măsurăm frecvența (v) a unei unde în cicluri de secunde și lungimea de undă (l) în metri, produsul acestor două numere are unitățile de metri pe secundă. Produsul frecvenței (v) ori lungimea de undă (l) a awave este, prin urmare, viteza (viteza) la care se deplasează unda prin spațiu.
vl = s
Problema de practică 2:
Care este viteza unei unde care are o lungime de undă de 1 metru și o frecvență de 60 de cicluri pe secundă?
Faceți clic aici pentru a verifica răspunsul la problema de practică 2
Problema practică 3:
Orchestrele din Statele Unite își acordă instrumentele la un „A” care are o frecvență de 440 de cicluri pe secundă, sau 440 Hz. Dacă viteza sunetului este de 1116 picioare pe secundă, care este lungimea de undă a acestei note?
Faceți clic aici pentru a verifica răspunsul la Problema 3 de practică
Faceți clic aici pentru a vedea o soluție la Problema 3 de practică
Lumina și alte forme de radiații electromagnetice
Lumina este o undă atât electrică, cât și componente magnetice. Prin urmare, este o formă de radiație electromagnetică.
Lumina vizibilă conține banda îngustă de frecvențe și lungimi de undă din porțiunea spectrului electromagnetic pe care ochii noștri o pot detecta. Include radiații cu lungimi de undă între aproximativ 400 nm (violet) și 700 nm (roșu). Deoarece este așteptată, lumina este îndoită când intră într-o prismă de sticlă. Când lumina albă este concentrată pe o prismă, razele de lumină de diferite lungimi de undă sunt îndoite de cantități diferite, iar lumina se transformă într-un spectru de culori. Începând din partea spectrului în care lumina este îndoită cu cel mai mic unghi, culorile sunt roșu, portocaliu, galben, verde, albastru și violet.
După cum putem vedea din următoarea diagramă, energia transportată de lumină crește pe măsură ce trecem de la roșu la albastru prin spectrul vizibil.
Deoarece lungimea de undă a radiației electromagnetice poate fi de până la 40 m sau scurtă de 10-5 nm, spectrul vizibil este doar o mică parte din gama totală de radiații electromagnetice.
Spectrul electromagnetic include unde radio și TV, microunde, infraroșu, lumină vizibilă, ultraviolete, raze X, g- și razele cosmice, așa cum se arată în figura de mai sus. Aceste forme diferite de radiații se deplasează cu viteza luminii (c), însă diferă în ceea ce privește frecvența și lungimea de undă. Produsul frecvenței de câte ori lungimea de undă a radiației electromagnetice este întotdeauna egală cu viteza luminii. iar radiațiile cu o frecvență înaltă au o lungime de undă scurtă.
Problema practică 4:
Calculați frecvența luminii roșii care are o lungime de undă de 700,0 nm dacă viteza luminii este de 2,998 x 108 m / s.
Faceți clic aici pentru a verifica răspunsul la Problema de practică 4
Faceți clic aici pentru a vedea o soluție la Problema de practică 4