Midterm questions

Question 1

Why Au and not Al? 🌸

Answer 1

Άλλα μέταλλα δεν είναι τόσο ελατά όσο ο χρυσός, είναι δύσκολο να μετατραπούν σε τόσο λεπτά φύλλα. Το αλουμίνιο έχει μικρότερο ατομικό αριθμό, είναι ελαφρύτερο. R. Η απώθηση μεταξύ των σωματιδίων άλφα και των βαρέων πυρήνων (μεγάλο θετικό φορτίο)είναι πολύ μεγαλύτερη από την απώθηση με τους ελαφρείς πυρήνες. Έτσι, εάν χρησιμοποιηθεί ένα ελαφρύτερο στοιχείο, όπως το αλουμίνιο, ο αριθμός των σωματιδίων άλφα που εκτρέπονται θα είναι πολύ μικρότερος από του χρυσού. Τα σωματίδια α θα παρουσιάσουν μικρότερη διασπορά όταν περνούν. Πολύ λίγα θα διασκορπίζονταν και η γωνία σκέδασης θα ήταν διαφορετική. Το πάχος και η πυκνότητα παίζουν ρόλο. Οι παρατηρήσεις στο πείραμα Geiger-Marsden βασίστηκαν στην υπόθεση ενός πυκνού, θετικα φορτισμένου πυρήνα. Οι διαφορές αυτές μπορούν να οδηγήσουν σε διακυμάνσεις στα μοτίβα σκέδασης με τα σωματίδια α. Δε θα είχαμε τις παρατηρήσεις.

Question 2

Ισχυρή πυρηνική 🌸

Answer 2

Είναι η ισχυρότερη από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης, υπευθυνη για την απελευθερωση ενεργειας κατα την πυρηνικη συντηξη και τη σχαση. Δεσμεύει τα quarks σε πρωτόνια, νετρόνια -(σχηματισμός πυρήνα)-, συγκρατώντας τα στον ατομικό πυρήνα. Κρατάει τον πυρήνα ενωμένο απέναντι στις απωθητικές δυνάμεις των πρωτονίων. Ειναι ελκτική αλλα, σε αποστάσεις μικροτερες απο 0.7fm, γινεται απωστικη.Έχει πολύ μικρό εύρος (10-15 m), δρα μονο σε πολυ μικρες αποστασεις στο επιπεδο των πυρηνων των ατομων. Δεν ακολουθει το νομο του αντιστροφου τετραγωνου όπως η ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Ειναι πολυ μεγαλυτερη απο την απωστικη ηλ/τικη δυναμη μεταξυ (+?) φορτισμενων σωματιδιων γι’αυτο δεν διασπουνται οι πυρήνες απ’αυτη(ηλ/τικη). Σωματίδιο φορέας της δύναμης το gluon το οποίο δρα πάνω στα quarks(αλληλεπίδραση μεταξύ των κουάρκ και των γκλουονίων)προς σχηματισμό μεγαλύτερων-βαρύτερων δομών.

Question 3

Ηλεκτρομαγνητισμός 🌸

Answer 3

Ο ηλεκτρομαγνητισμός έχει απεριόριστο εύρος(μικροσκοπικές έως μακροσκοπικές κλίμακες), η ισχύς του όμως, μειώνεται με το τετράγωνο της απόστασης (υπακούει στον νόμο του αντίστροφου τετραγώνου). Θεωρείται μέσο των δυνάμεων μεταξύ φορτίων (νόμος του Coulomb) και της μαγνητικής δύναμης. Η μαγνητική και οι ηλεκτρικές δυνάμεις, είναι δυνάμεις ανταλλαγής και περιλαμβάνουν την ανταλλαγή φωτονίων(σωματίδιο φορέας). Η δύναμη συγκρατεί τα άτομα και τα μόρια ενωμένα. Ένα από τα σημαντικά ευρήματα στον ηλεκτρομαγνητισμό είναι οι εξισώσεις του Maxwell, που περιγράφουν τη συμπεριφορά των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων και την αλληλεπίδρασή τους με τα φορτισμένα σωματίδια. Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις (κ ηλεκτρομαγνητικές-) συμβαίνουν μεταξύ ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων. Είναι ελκτική ή απωστική δύναμη αναλόγως(φορτία + -). Οι ελκτικές και απωθητικές ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ των φορτίων είναι τόσο κυρίαρχες απέναντι στις άλλες τρεις θεμελιώδεις δυνάμεις, έτσι ώστε οι 3 αυτές να θεωρείται ότι έχουν αμελητέα συνεισφορά στην διαμόρφωση των ατομικών και μοριακών δομών.

Question 4

Η βαρύτητα είναι η … των τεσσάρων δυνάμεων.

Answer 4

ασθενέστερη (επόμενη η ασθενής πυρηνική)

Question 5

ΦΧ? ΕΝΕΚ? Σημείο εξάχνωσης

Answer 5

Φυσική ιδιότητα, Εντατική ιδιότητα
Είναι η φυσική κατάσταση μιας ουσίας, δεν αλλάζει η χημική της σύνθεση, ούτε σχετίζεται με αυτή. Έπειτα δεν εξαρτάται από την ποσότητα της ουσίας.

Question 6

ΦΧ? ΕΝΕΚ? Σκληρότητα

Answer 6

Φυσική ιδιότητα, Εντατική ιδιότητα
Σχετίζεται με τη συμπεριφορά υλικού υπό εφαρμογή εξωτερικής δύναμης,δηλ. την ικανότητα να αντιστέκεται. Δεν σχετίζεται με χημικούς δεσμούς, είναι ανεξάρτητη μεγέθους και ποσότητας δείγματος. -ανεξαρτήτως διαστάσεωντηρεί τις προαναφερθείσες έννοιες..

Question 7

Ατομική ακτίνα

Answer 7

Φυσική ιδιότητα, Εντατική ιδιότητα
Μπορεί να μετρηθεί/υπολογιστεί χωρίς να αλλάξει η ταυτότητα(χημική σύνθεση)του στοιχείου. Αναφέρεται στην απόσταση μεταξύ του πυρήνα ενός ατόμου και του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων. Δεν εξαρτάται από την ποσότητα ή το μέγεθος του στοιχείου.

Question 8

Γραμμομοριακή μάζα

Answer 8

Φυσική ιδιότητα, Εντατική ιδιότητα
Είναι χαρακτηριστικό μιας ουσίας που μπορεί να μετρηθεί/υπολογιστεί χωρίς να αλλάξει η ταυτότητα της. Ορίζεταιως η μάζα ενός mol μιας ουσίας (g/mol) και (υπολογισμός μέσου όρου ατομικών μαζών).
Είναι μια εντατική ιδιότητα γιατί ανεξάρτητα από την ποσότητα μιας ουσίας, θα παραμείνει η ίδια.

Question 9

Τοξικότητα

Answer 9

Χημική ιδιότητα
Τοξικότητα είναι ο βαθμός με τον οποίο μια χημική ουσία(τοξίνη ή δηλητήριο) μπορεί να βλάψει το περιβάλλον(ανθρώπους, ζώα..)

Question 10

Ραδιοενεργότητα

Answer 10

Χημική
Είναι ένα πυρηνικό φαινόμενο που περιλαμβάνει τη διάσπαση ή αποσύνθεση ασταθών ατομικών πυρήνων, με αποτέλεσμα την (;αυθόρμητη) εκπομπή διαφόρων τύπων ακτινοβολίας από τον πυρήνα. Οφείλεται σε αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στον ατομικό πυρήνα, σχετίζεται με τη σύνθεση.

Question 11

Ηλεκτρικό φορτίο

Answer 11

Φυσική, Εκτατική
Φυσική ιδιότητα της ύλης. Είναι το φορτίο ενός σωματιδίου που του επιτρέπει να βιώσει μια δύναμη σε ένα μαγνητικό ή ηλεκτρικό πεδίο.
Ο αριθμός των σωματιδίων καθορίζει την ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που έχει το αντικείμενο.

Question 12

Ευφλεκτικότητα

Answer 12

Χημική
Είναι το μέτρο!! του πόσο εύκολα ένα δείγμα αναφλέγεται ή πόσο καλά μπορεί να διατηρήσει μια αντίδραση καύσης.
Aντιπροσωπεύει μια χημική αντίδραση μεταξύ κάποιας ουσίας και τ οξυγόνου, με αποτέλεσμα το σχηματισμό νέας χημικής ουσίας.

Question 13

Θέρμανση

Answer 13

Φυσική μεταβολή
Η εφαρμογή θερμότητας προκαλεί μόνο φυσικές αλλαγές στις οποίες δεν σχηματίζεται νέα(-χημική-) ουσία ή ουσίες

Question 14

Μοριακότητα κατά όγκο

Answer 14

Φυσική ιδιότητα, Εντατική
Ενα χαρακτηριστικό μέτρο της συγκέντρωσης. ανεξάρτητη, δεν αλλαζει, παραμένει ίδια.

Question 15

Κανόνας του Hund-Ερμηνεία

Answer 15

Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα εκφυλισμένα τροχιακά μεμονωμένα, με παράλληλες περιστροφές, πριν συζευχθούν. Αυτό σημαίνει ότι όταν υπάρχουν πολλά εκφυλισμένα τροχιακά διαθέσιμα (-στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο), τα ηλεκτρόνια θα τα γεμίσουν πρώτα μεμονωμένα με το ίδιο σπιν πριν ζευγαρώσουν με αντίθετα σπιν. Καταλαμβάνοντας τα εκφυλισμένα τροχιακά μεμονωμένα, τα ηλεκτρόνια ελαχιστοποιούν την απώθηση ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου και μεγιστοποιείται η συνολική σταθερότητα του ατόμου(χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση). Σχετίζεται στενά με την αρχή αποκλεισμού Pauli, η οποία δηλώνει ότι κανένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο δεν μπορεί να έχει το ίδιο σύνολο κβαντικών αριθμών. Γεμίζοντας τα τροχιακά μεμονωμένα πριν από τη σύζευξη, τηρείται η αρχή. Ο κανόνας επηρεάζει τις μαγνητικές ιδιότητες των στοιχείων. Τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια δημιουργούν μαγνητικές ροπές, οι οποίες μπορεί να είναι σημαντικές για την κατανόηση της μαγνητικής συμπεριφοράς των ουσιών. Χημική αντιδραστικότητα. Η διάταξη των e- βοηθά στη κατανόηση του τρόπου κατανομής των ηλεκτρονίων άρα στην πρόβλεψη του τρόπου σχηματισμού ενώσεων. σχέδιο

Question 16

Όγκος πυρήνα(συμβολή ταυτότητα κ μέγεθος ατόμου) 🌸

Answer 16

Ο όγκος πυρήνα αναφέρεται στον όγκο που καταλαμβάνει ο πυρήνας ενός ατόμου. Ενώ ο πυρήνας συμβάλλει στην ταυτότητα ενός στοιχείου, που καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων, έχει αμελητέα επίδραση στο μέγεθος του ατόμου

Question 17

Όγκος χώρου που καταλαμβάνουν τα ηλεκτρόνια 🌸

Answer 17

Καθορίζει το μέγεθος ενός ατόμου. Αντιπροσωπεύει την περιοχή όπου είναι πιο πιθανό να βρεθούν ηλεκτρόνια. Το μέγεθος ενός ατόμου καθορίζεται κυρίως από το νέφος ηλεκτρονίων, το οποίο εκτείνεται πέρα από τον πυρήνα. Άρα, επηρεάζει το συνολικό μέγεθος του ατόμου. (Το μεγαλύτερο γεμάτο τροχιακό δηλώνει το μέγεθος του ατόμου)

Question 18

Γινόμενο του όγκου του ηλεκτρονίου επί του συνολικού αριθμού ηλεκτρονίων 🌸

Answer 18

Αφορά ένα πολύ μικρό μέρος του όγκου του ατόμου, ο περισσότερος όγκος του ατόμου είναι κενός.

Question 19

Hund, Για ένα άτομο ή ιόν ενός ηλεκτρονίου όλα τα τροχιακά του ίδιου κύριου κβαντικού αριθμού έχουν την ίδια ενέργεια. Δηλαδή είναι εκφυλισμένα. Ερμηνεία.
🌸

Answer 19

Όταν λέμε ότι όλα τα τροχιακά έχουν τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό, σημαίνει ότι όλα τα τροχιακά ηλεκτρονίων σε αυτό το σύστημα ανήκουν στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο. Θεμελιώδης αρχή της κβαντικής μηχανικής γνωστή ως “εκφυλισμός των ενεργειακών επιπέδων” ή “εκφυλισμός των τροχιακών”. Σημαίνει ότι σε ένα άτομο ή ιόν ενός ηλεκτρονίου, η ενέργεια τρ. προσδιορίζεται αποκλειστικά από τον κύριο κβαντικό του αριθμό (n) και είναι ανεξάρτητη από άλλους κβαντικούς αριθμούς όπως ο αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός (l) και ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός (ml), που καθορίζουν το σχήμα και τον προσανατολισμό του τροχιακού αντίστοιχα.

Question 20

Θερμοκρασία

Answer 20

Φυσική ιδιότητα, Εντατική ιδιότητα
Περιγράφει τη φυσική κατάσταση της ύλης.
Δεν εξαρτάται από την ποσότητα της, μετριέται με τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων σε μια ουσία ή ένα σύστημα.
(-Θερμόμετρα-κλίμακες θερμοκρασίας-)

Question 21

(Α)Ποιοί κβαντικοί αριθμοί είναι απαραίτητοι για την πληρη ταυτοποίηση ενος ατομικού τροχιακού?Τι δηλώνει ο καθένας?Εξηγήστε. 🌸

Answer 21

Κύριος κβαντικός αριθμός (n): Η ενέργεια ενός ατομικού τροχιακού εξαρτάται (μόνο) από τον κύριο κβαντικό αριθμό (n). Καθορίζει το κύριο ενεργειακό επίπεδο του τροχιακού και δηλώνει την απόσταση του e- από τον πυρήνα. ~Με άλλα λόγια, αναφέρεται στο μέγεθος του τροχιακού και το ενεργειακό επίπεδο στο οποίο τοποθετείται e-. Όσο αυξάνεται το ενεργειακό επίπεδο, τόσο μεγαλώνει ο αριθμός n.
Αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός (l): Καθορίζει τη τροχιακή του γωνιακή ορμή και το σχήμα του τροχιακού.
Μαγνητικός κβαντικός αριθμός (ml): Περιγράφει τον προσανατολισμό του τροχιακού στον χώρο και διαιρεί το υποκέλυφος σε μεμονωμένα τροχιακά που συγκρατούν τα ηλεκτρόνια.
2l+1 τροχιακά σε κάθε υποκέλυφος. πινακάκι

Question 22

(Β)Εξηγήστε τον λόγο για τον οποίο τα 2p ατομικά τροχιακά είναι υψηλότερα ενεργειακά από το 2s ατομικό τροχιακό. 🌸

Answer 22

Το πυρηνικό φορτίο(θετικό φορτίο πυρήνα που βιώνει ένα e-) που βιώνουν τα e- στο τροχιακό 2p είναι μικρότερο από αυτό που βιώνουν τα e- στο τροχιακό 2s. Το τροχιακό 2p έχει μεγαλύτερο νέφος κατανομής για το ηλεκτρόνιο, είναι πιο μακριά από τον + φορτισμένο πυρήνα σε σύγκριση με το τροχιακό 2s μειώνοντας την ελξη/ελκτικές δυνάμεις(ισχυρη πυρηνικη*) προς αυτόν. Έτσι, τα e- στο 2p τροχιακό, είναι δεσμευμένα λιγότερο σφιχτά(στον πυρήνα), χάνονται ευκολότερα και υπάρχει αστάθεια. Με άλλα λόγια, τα 2p e- έχουν ισχυρότερη ταση για σχηματισμό νέας ένωσης, καλύπτονται από περισσότερα εσωτερικά e- (χαμηλότερο ενεργό πυρηνικό φορτίο), ενώ τα 2s e- το αντίθετο. (=>2p e- θωρακίζονται κ από τα 2s e-)

Question 23

(Γ)Εξηγήστε τον λόγο για τον οποίο τα τρία 2p ατομικά τροχιακά είναι ισοενεργειακά(εκφυλισμένα). 🌸

Answer 23

(n):κύριο ενεργειακό επίπεδο(τοποθέτηση e-), αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός (l):σχήμα τροχιακού
Στην περίπτωση των τροχιακών 2p n=2, l = 1 (για τα τροχιακά 2px, 2py και 2pz)
Εκφυλισμός των τροχιακών 2p: έχουν τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό (n = 2) κ τον ίδιο αζιμουθιακό κβαντικό αριθμό (l = 1)
Η ενέργεια εξαρταται αποκλειστικα απο τον κυριο κβαντικό αριθμό.
Η μονη τους διαφορα εν ο προσανατολισμος(μαγνητικός ml).

Question 24

Το κανονικό σημείο κατάθεσης του CO2 είναι στους 195Κ. Σε συνθήκες 190Κ και 1atm, ποιός όρος είναι μεγαλύτερος σε μέγεθος για την εξάχνωση του CO2, ο όρος ΔΗ ή TΔS? Ερμηνεία προσήμων των όρων ΔΗsublimation και ΔSsublimation. Εξηγήστε αναλυτικά 🌸

Answer 24

Εξάχνωση του CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) solid->gas μπορεί να περιγραφεί από την εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs:
ΔG = ΔH - TΔS.
Εξάχνωση: τα μόρια CO2 πρέπει να σπάσουν τους δεσμούς που τα συγκρατούν στη στερεά φάση και στη συνέχεια να σχηματίσουν αέρια μόρια CO2.
Τα στερεά εχουν τις ισχυρότερες διαμοριακές αλληλεπιδράσεις, ενώ τα αέρια, έχουν τις πιο αδύναμες(άνω βέλος, disordered). Είναι μια ενδόθερμη διαδικασία, αφού, απορροφά θερμική ενέργεια από το περιβάλλον => θετική(+) τιμή ΔΗ => ΔΗ>0
Σε μοριακό επίπεδο, η αέρια φάση (τα μόρια CO2 κινούνται ελεύθερα) έχει μεγαλύτερη αταξία(μορια απεχουν μεταξυ τους) από τη στερεα φάση (μόρια CO2 σε κρυσταλλικό πλέγμα)=>είναι αυθόρμητη->ΔS>0.
Σε αυτή τη χαμηλή θερμοκρασία (190K), τόσο το ΔH όσο και το TΔS είναι μικρότερα σε μέγεθος σε σύγκριση με το αν η εξάχνωση συνέβαινε σε υψηλότερη θερμοκρασία.
Άρα αφου αυξάνονται κ οι δύο αναμένω -> ΤΔS>ΔH καθώς πολ/ται κ με τη θερμοκρασια

Question 25

Rutherford παρατηρήσεις κι ερμηνείες. 🌸

Answer 25

Παρατήρηση 01: Τα περισσότερα σωματίδια α
διαπερνούν το φύλλο χρυσού ανεπηρέαστα.
Ερμηνεία 01: Το άτομο είναι κυρίως ένας κενός χώρος

Παρατήρηση 02: Κάποια σωματίδια α αποκλίνουν της
πορείας τους κατά μικρές γωνίες.
Ερμηνεία 02: Ο πυρήνας είναι θετικά φορτισμένος και απωθεί τα επίσης θετικά φορτισμένα σωματίδια α (πυρήνες ηλίου, 42He2+).

Παρατήρηση 03: Σποραδικά (1/8000) ένα σωματίδιο α επιστρέφει προς τα πίσω.
Ερμηνεία 03: Ο πυρήνας περιέχει την περισσότερη μάζα του ατόμου.

Question 26

Η ενεργειακη σταθεροτητα του πυρηνα αυξανεται με την αυξηση του ατομικου αριθμού μεχρι τον πυρηνα του ατομου του σιδηρου. Στην συνεχεια, η σταθεροτητα του πυρηνα, μειωνεται μεχρι τον πυρηνα του μολυβδου, ο οποιος ειναι ο τελευταιος σταθερος πυρηνας. Oι επομενοι πυρηνες (Ζ>83), ειναι ασταθεις. Με βαση τις δυο ισχυροτερες αλληλεπιδρασεις της φυσης, εξηγηστε αναλυτικα τα παραπανω δεδομενα,στο επιπεδο δομης του πυρηνα (σωματιδια π αλληλεπιδρουν, φυση των αλληλεπιδρασεων, δραστικο ευρος και ισχυς) 🌸

Answer 26

ΙΣΧΥΡΗ Κ ΗΛΤΙΚΗ
Η ισχυρή πυρηνική δύναμη εξουδετερώνει αποτελεσματικά την ηλεκτρομαγνητική απώθηση.
Μείωση σταθερότητας: ο αριθμός των πρωτονίων συνεχίζει να αυξάνεται(με αύξηση Z) -> Η ηλεκτρομαγνητική απώθηση μεταξύ των (+)πρωτονίων γίνεται ολοένα και πιο κυρίαρχη έναντι της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, η οποια δρα στο επίπεδο των πυρήνων, με αποτέλεσμα ο πυρήνας να είναι λιγότερο σταθερός.
(Pb) επειδή έχει σχετικά υψηλό αριθμό νετρονίων σε σύγκριση με τα πρωτόνια - η περίσσεια νετρονίων βοηθά στη σταθεροποίηση του πυρήνα - coulomb
Z>83: Αυτοί οι πυρήνες τείνουν να είναι εξαιρετικά ασταθείς κ ραδιενεργοί. n&laquo_space;ξεπέρ.