Страница 50 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Дано:

Порядковый номер элемента в таблице Д.И. Менделеева $Z = 35$.

Найти:

1. Какой это элемент?

2. Заряд ядра его атома $q_{ядра}$ - ?

3. Число протонов $N_p$, электронов $N_e$ и нейтронов $N_n$ в его атоме - ?

Решение:

Какой это элемент?

Порядковый номер химического элемента в периодической таблице соответствует количеству протонов в ядре его атома. Находим в таблице Д. И. Менделеева элемент с порядковым номером 35. Это Бром, химический символ $Br$. Бром относится к группе галогенов и расположен в 4-м периоде и VIIA группе таблицы.

Ответ: Элемент с порядковым номером 35 — это Бром ($Br$).

Чему равен заряд ядра его атома?

Заряд ядра атома является положительным и определяется общим зарядом всех протонов в ядре. Поскольку число протонов равно порядковому номеру $Z$, а заряд одного протона равен элементарному электрическому заряду $e$, заряд ядра $q_{ядра}$ можно выразить как $q_{ядра} = +Z \cdot e$.

В единицах элементарного заряда, заряд ядра брома ($Z=35$) равен $+35$.

В Международной системе единиц (СИ) заряд ядра можно рассчитать, зная значение элементарного заряда $e \approx 1.602 \times 10^{-19}$ Кл: $q_{ядра} = 35 \cdot 1.602 \times 10^{-19} \text{ Кл} \approx 5.61 \times 10^{-18} \text{ Кл}$.

Ответ: Заряд ядра атома брома равен $+35$ элементарным зарядам, что составляет приблизительно $5.61 \times 10^{-18}$ Кл.

Сколько протонов, электронов и нейтронов в его атоме?

Число протонов ($N_p$) в ядре всегда равно порядковому номеру элемента $Z$. $N_p = Z = 35$.

Число электронов ($N_e$) в электрически нейтральном атоме равно числу протонов, так как положительный заряд ядра должен компенсироваться отрицательным зарядом электронной оболочки. $N_e = N_p = 35$.

Число нейтронов ($N_n$) в ядре можно найти по формуле $N_n = A - Z$, где $A$ — это массовое число (общее число протонов и нейтронов). Массовое число зависит от конкретного изотопа. Так как изотоп не указан, для расчета возьмем относительную атомную массу брома из периодической таблицы ($Ar(Br) \approx 79.904$) и округлим ее до ближайшего целого числа: $A \approx 80$. $N_n = 80 - 35 = 45$.

Ответ: В атоме брома содержится 35 протонов, 35 электронов и 45 нейтронов (для наиболее распространенного изотопа с массовым числом 80).

Принцип действия светового микроскопа основан на законах геометрической оптики, в частности на свойстве собирающих линз преломлять световые лучи и создавать увеличенные изображения объектов. Микроскоп является сложным оптическим прибором, ключевыми элементами которого являются две линзовые системы: объектив и окуляр.

Процесс получения изображения можно описать пошагово:

1. Свет от источника (зеркала или электрической лампы) проходит через исследуемый объект (препарат), который размещен на предметном столике. Для наблюдения объект должен быть достаточно тонким и прозрачным.

2. Объектив, который представляет собой короткофокусную систему линз и располагается близко к объекту, собирает прошедшие через препарат световые лучи. Он формирует первое изображение — увеличенное, действительное и перевернутое. Это промежуточное изображение создается внутри тубуса микроскопа.

3. Окуляр, в который смотрит наблюдатель, действует как лупа. Он "перехватывает" действительное изображение, созданное объективом, и формирует второе, еще более увеличенное, мнимое и перевернутое (относительно исходного объекта) изображение. Именно это финальное мнимое изображение и видит глаз человека.

Таким образом, световой микроскоп создает сильно увеличенное изображение за счет двухступенчатого увеличения: сначала объективом, а затем окуляром. Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличений его объектива и окуляра.

Ответ: Принцип действия светового микроскопа заключается в получении увеличенного изображения объекта при помощи оптической системы, состоящей из объектива и окуляра. Объектив создает увеличенное, действительное и перевернутое промежуточное изображение объекта. Окуляр, работая по принципу лупы, создает из этого промежуточного изображения окончательное, еще более увеличенное, мнимое изображение, которое и рассматривает наблюдатель.

Что выступает в роли аналога света в сканирующем микроскопе

В сканирующем электронном микроскопе (СЭМ), который является наиболее распространенным типом сканирующего микроскопа, роль, аналогичную световым лучам в оптическом микроскопе, выполняет узконаправленный пучок электронов. В отличие от света, который состоит из фотонов, здесь для «освещения» образца используется поток заряженных частиц. Длина волны де Бройля для ускоренных электронов значительно короче длины волны видимого света, что позволяет достигать гораздо более высокого разрешения и, соответственно, больших увеличений, недоступных для световых микроскопов.

Ответ: В роли аналога света в сканирующем микроскопе выступает пучок электронов.

Каков принцип действия этого микроскопа

Принцип действия сканирующего электронного микроскопа основан на сканировании поверхности исследуемого образца сфокусированным пучком электронов и построении изображения путем регистрации сигналов, возникающих в результате их взаимодействия. Процесс происходит следующим образом.

Сначала электронная пушка генерирует пучок электронов. Затем система электромагнитных линз, работающих подобно оптическим линзам для света, фокусирует этот пучок в очень тонкий зонд на поверхности образца.

Далее, с помощью отклоняющих электромагнитных полей, этот зонд последовательно перемещается по поверхности образца, сканируя её точка за точкой по определённой траектории (растру).

В каждой точке сканирования первичные электроны зонда взаимодействуют с веществом образца, что приводит к возникновению различных сигналов. Наиболее важными для получения изображения являются вторичные электроны (выбитые из атомов образца) и обратнорассеянные электроны (отражённые от образца). Количество этих электронов сильно зависит от рельефа и химического состава поверхности.

Специальные детекторы улавливают эти вторичные сигналы. Интенсивность зарегистрированного сигнала преобразуется в электрический сигнал, который определяет яркость соответствующего пикселя на экране монитора. Поскольку движение луча по образцу и формирование изображения на экране синхронизированы, на мониторе строится увеличенное изображение рельефа поверхности исследуемого объекта.

Ответ: Принцип действия сканирующего микроскопа заключается в сканировании поверхности образца сфокусированным пучком электронов и построении изображения на основе регистрации вторичных сигналов (например, вторичных или обратнорассеянных электронов), возникающих в результате этого взаимодействия.

Что такое нанотехнологии?

Нанотехнологии — это междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, которая занимается изучением, проектированием, созданием и использованием материалов, устройств и систем, функционирующих на нанометровом уровне. Ключевой особенностью нанотехнологий является работа с объектами, размеры которых хотя бы в одном измерении находятся в диапазоне от 1 до 100 нанометров.

В этом масштабе, сопоставимом с размерами отдельных атомов и молекул, привычные нам физические и химические свойства веществ могут кардинально меняться. Например, материалы, которые в обычном состоянии являются непрозрачными, могут становиться прозрачными; инертные вещества могут приобретать высокую каталитическую активность; а непроводящие материалы — становиться проводниками. Эти изменения обусловлены квантовыми эффектами и значительным увеличением отношения площади поверхности к объему.

Нанотехнологии находят применение в самых разных сферах:

• Медицина: адресная доставка лекарств к раковым клеткам, создание биосовместимых имплантатов, разработка новых методов диагностики.
• Электроника: производство более мощных и компактных процессоров, создание гибких дисплеев и элементов памяти нового поколения.
• Материаловедение: разработка сверхпрочных и легких композитных материалов (например, с использованием углеродных нанотрубок), создание самоочищающихся покрытий.
• Энергетика: повышение эффективности солнечных батарей и аккумуляторов.

Ответ: Нанотехнологии — это область науки и производства, занимающаяся созданием и применением материалов и устройств на атомном и молекулярном уровне, где размеры объектов составляют от 1 до 100 нанометров, что позволяет получать вещества с уникальными, заранее заданными свойствами.

Почему эта отрасль науки и производства получила такое название?

Название "нанотехнологии" происходит от сочетания двух слов: приставки "нано-" и слова "технология".

Приставка "нано-" (от греческого слова νᾶνος — "нанос", что означает "карлик") в Международной системе единиц (СИ) используется для обозначения одной миллиардной доли ($10^{-9}$) какой-либо величины. Соответственно, 1 нанометр (нм) — это одна миллиардная часть метра ($1 \text{ нм} = 10^{-9} \text{ м}$).

Поскольку эта отрасль науки и производства оперирует объектами, размеры которых измеряются в нанометрах (например, толщина человеческого волоса составляет около 80 000 – 100 000 нм, а диаметр атома — десятые доли нанометра), название "нанотехнологии" точно отражает масштаб, на котором происходят все процессы. Это технологии, работающие в мире чрезвычайно малых размеров.

Сам термин "нанотехнология" был впервые предложен японским физиком Норио Танигути в 1974 году для описания процессов создания изделий с нанометровой точностью.

Ответ: Название "нанотехнологии" отражает масштаб, в котором работает эта отрасль. Приставка "нано-" означает одну миллиардную долю ($10^{-9}$), а нанометр ($10^{-9}$ м) является основной единицей измерения для объектов, с которыми работают нанотехнологии. Таким образом, название буквально означает "технологии нанометрового масштаба".