የምዕራፍ ማስታወሻዎችና የመልመጃ ጥያቄዎች

የ11ኛ ክፍል ኬሚስትሪ ምዕራፍ 1፦ የአቶም መዋቅር እና የንጥረ ነገሮች ፒሪዮዲክ ባህሪያት

በዚህ ገጽ ያለው ሁሉ ለ11ኛ ክፍል የኬሚስትሪ መፅሐፍ ምዕራፍ 1 ነው፦ ምዕራፉ የሚሸፍነው፣ አጭር ማስታወሻዎቹ፣ የመልመጃ ጥያቄዎች ከመልሶቻቸው ጋር፣ እና ቪዲዮ ባለበት የትምህርቱ ቪዲዮ።

8
ካርዶች: 10
የምዕራፍ 1 የመልመጃ ጥያቄዎች: 1–66
የምዕራፍ 1 የመፅሐፍ ገጾች

ምዕራፍ 1 የሚሸፍነው

1.Dalton's Atomic Theory and the Modern Atomic Theory
2.Postulates of Dalton's Atomic Theory
3.Postulates of Modern Atomic Theory
4.Early Experiments to Characterize the Atom
5.The Discovery of the Electron
6.Radioactivity and the Discovery of the Nucleus
7.Discovery of the Neutron
8.Make-up of the Nucleus
9.Subatomic Particles
10.Atomic Mass and Isotopes
11.Electromagnetic Radiation and Atomic Spectra
12.Electromagnetic Radiation
13.The Quantum Theory and Photon
14.Atomic Spectra
15.The Bohr Model of the Hydrogen Atom
16.Limitations of the Bohr Model
17.The Wave-Particle Duality of Matter and Energy
18.The Quantum Mechanical Model of the Atom
19.The Heisenberg's Principle
20.Quantum Numbers

የምዕራፍ 1 አጭር ማስታወሻዎች

በ11ኛ ክፍል የኬሚስትሪ ገጽ ላይ በዚህ ምዕራፍ ሥር የተመዘገቡት ካርዶች። አንድ በአንድ ይክፈቱ።

de Broglie Wavelengthቀመር

\lambda = \frac{h}{m v}

\lambda = \frac{h}{m v}

$\lambda$: የ de Broglie የሞገድ ርዝመት $\text{m}$
$h$: የፕላንክ ቋሚ $\text{J}\,\text{s}$
$m$: የቁሱ Mass $\text{kg}$
$v$: የቁሱ Velocity $\text{m}\,\text{s}^{-1}$

መቼ እንደሚጠቀሙበት

እንደ electron ወይም atom ያሉ የሚንቀሳቀሱ ቅንጣቶች ያላቸውን ሞገዳዊ Wavelength ለማስላት ይጠቀሙ።

ይጠንቀቁ

ከ Planck's constant ዩኒት ጋር በትክክል እንዲጣጣም Mass ሁልጊዜ በ kilograms መሆን አለበት፤ በ grams መሆን የለበትም።

ከGrade 11 Chemistry፣ ገጽ 2-66 የተዘጋጀ፤ ከመውጣቱ በፊት ሁለት ጊዜ ተረጋግጧል

የ Hydrogen Electron ሽግግር Energyቀመር

\Delta E = -2.18 \times 10^{-18} \left(\frac{1}{n_f^2} - \frac{1}{n_i^2}\right)

\Delta E = -2.18 \times 10^{-18} \left(\frac{1}{n_f^2} - \frac{1}{n_i^2}\right)

$\Delta E$: የሽግግር Energy ለውጥ $\text{J}$
$n_i$: የመጀመሪያ principal quantum number $\text{dimensionless}$
$n_f$: የመጨረሻ principal quantum number $\text{dimensionless}$

መቼ እንደሚጠቀሙበት

በሃይድሮጂን አተም ውስጥ ያለ electron በሁለት orbits መካከል ሲዘል የሚወስደውን ወይም የሚለቀውን Energy ለማስላት ይጠቀሙ።

ይጠንቀቁ

አሉታዊ የ Energy ለውጥ የ photon መልቀቅን (emission) ሲያሳይ አዎንታዊ ለውጥ ደግሞ መውሰድን (absorption) ያሳያል።

ከGrade 11 Chemistry፣ ገጽ 2-66 የተዘጋጀ፤ ከመውጣቱ በፊት ሁለት ጊዜ ተረጋግጧል

የሃይድሮጂን Emission Seriesየማጣቀሻ ሠንጠረዥLyman · Balmer · Paschen · +1

Series	የመጨረሻ ደረጃ ($n_f$)	የመጀመሪያ ደረጃ ($n_i$)	Spectral region
Lyman	$1$	$2, 3, 4, \dots$	Ultraviolet
Balmer	$2$	$3, 4, 5, \dots$	Visible እና ultraviolet
Paschen	$3$	$4, 5, 6, \dots$	Infrared
Brackett	$4$	$5, 6, 7, \dots$	Infrared

መቼ እንደሚጠቀሙበት

በሃይድሮጂን አተም ውስጥ የ electron ሽግግሮች የትኛው spectral series እና wavelength ክልል ውስጥ እንደሚወድቁ ለመለየት ይጠቀሙ።

ይጠንቀቁ

ወደ n = 2 የሚደረጉ ሽግግሮች ብቻ የሚታዩ (visible) መስመሮችን ይሰጣሉ። ወደ n = 1 የሚደረጉ ሽግግሮች ሙሉ በሙሉ ultraviolet ናቸው።

ከGrade 11 Chemistry፣ ገጽ 2-66 የተዘጋጀ፤ ከመውጣቱ በፊት ሁለት ጊዜ ተረጋግጧል

የ Photoelectric Effect ቀመርቀመር

\text{KE}_e = h\nu - h\nu_0

\text{KE}_e = h\nu - h\nu_0

$\text{KE}_e$: የተፈናጠቀው electron ያለው Kinetic energy $\text{J}$
$h$: የፕላንክ ቋሚ $\text{J}\,\text{s}$
$\nu$: የወደቀው ጨረር Frequency $\text{s}^{-1}$
$\nu_0$: የብረቱ Threshold frequency $\text{s}^{-1}$

መቼ እንደሚጠቀሙበት

ከ threshold frequency በላይ በሆነ ብርሃን የተመታ ብረት የሚያመነጫቸውን electrons Kinetic energy ለማስላት ይጠቀሙ።

ይጠንቀቁ

የወደቀው ብርሃን frequency ከ threshold frequency በታች ከሆነ የብርሃኑ intensity ምንም ያህል ቢጨምር electrons አይፈናጠቁም።

ከGrade 11 Chemistry፣ ገጽ 2-66 የተዘጋጀ፤ ከመውጣቱ በፊት ሁለት ጊዜ ተረጋግጧል

Photon Energy እና Wavelengthቀመር

E = \frac{h c}{\lambda}

E = \frac{h c}{\lambda}

$E$: የ photon Energy $\text{J}$
$h$: የፕላንክ ቋሚ $\text{J}\,\text{s}$
$c$: የብርሃን ፍጥነት $\text{m}\,\text{s}^{-1}$
$\lambda$: የሞገድ ርዝመት $\text{m}$

መቼ እንደሚጠቀሙበት

የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር Wavelength ወደ አንድ photon Energy ለመቀየር ወይም በተቃራኒው ለማስላት ይጠቀሙ።

ይጠንቀቁ

Energy በ joules ከማስላትዎ በፊት Wavelength ከ nanometer ወይም micrometer ወደ meter መቀየርዎን ያረጋግጡ።

ከGrade 11 Chemistry፣ ገጽ 2-66 የተዘጋጀ፤ ከመውጣቱ በፊት ሁለት ጊዜ ተረጋግጧል

ንዑስ ሼሎች የሚሞሉበት ቅደም ተከተልሕግ

\mathrm{1s\;2s\;2p\;3s\;3p\;4s\;3d\;4p\;5s\;4d\;5p\;6s\;4f\;5d\;6p\;7s\;5f\;6d\;7p}

\mathrm{1s\;2s\;2p\;3s\;3p\;4s\;3d\;4p\;5s\;4d\;5p\;6s\;4f\;5d\;6p\;7s\;5f\;6d\;7p}

$\mathrm{s}$: አንድ orbital፤ ስለዚህ subshell ኡ 2 ኤሌክትሮን ይይዛል
$\mathrm{p}$: ሦስት orbital፤ ስለዚህ subshell ኡ 6 ኤሌክትሮን ይይዛል
$\mathrm{d}$: አምስት orbital፤ ስለዚህ subshell ኡ 10 ኤሌክትሮን ይይዛል
$\mathrm{f}$: ሰባት orbital፤ ስለዚህ subshell ኡ 14 ኤሌክትሮን ይይዛል
$2(2l+1)$: አንድ subshell ስንት ኤሌክትሮን እንደሚይዝ ከራሱ quantum number የሚሰላበት

መቼ እንደሚጠቀሙበት

ማንኛውንም የ ground state electron configuration ሲጽፉ ይጠቀሙ። ኤሌክትሮኖች መጀመሪያ ዝቅተኛ ኃይል ወዳለው subshell ይገባሉ (Aufbau)፤ አንድ orbital ቢበዛ ሁለት ኤሌክትሮን ብቻ ይይዛል፣ ሁለቱም ተቃራኒ spin አላቸው (Pauli)፤ እኩል ኃይል ባላቸው orbital መካከል ደግሞ አንዳቸውም ሁለተኛ ኤሌክትሮን ከመቀበላቸው በፊት እያንዳንዳቸው አንድ አንድ ይይዛሉ (Hund)።

ይጠንቀቁ

ከ $\mathrm{3p}$ በኋላ ቀጣዩ ኤሌክትሮን የሚገባው ወደ $\mathrm{4s}$ እንጂ ወደ $\mathrm{3d}$ አይደለም፤ ስለዚህ potassium $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}\,4s^{1}$ ነው። ወጥመዱ ግን ያው መጽሐፍ scandium ን $[\mathrm{Ar}]\,3d^{1}\,4s^{2}$ ብሎ መጻፉ ነው፤ ምክንያቱም የተጠናቀቀ configuration የሚጻፈው በሞላበት ቅደም ተከተል ሳይሆን በሼል ቁጥር ነው። በላይኛው ቅደም ተከተል ይሙሉ፣ መልሱን ግን በሼል ቅደም ተከተል ይጻፉ፤ አቶሙ ion ሲሆንም ኤሌክትሮኖቹን መጀመሪያ ከ $\mathrm{4s}$ ያውጡ፦ $\mathrm{Fe^{2+}}$ $[\mathrm{Ar}]\,3d^{6}$ ነው እንጂ ፈጽሞ $[\mathrm{Ar}]\,3d^{4}\,4s^{2}$ አይደለም።

Chromium፣ copper እና ግማሽ የሞላው d subshellየተለመደ ስህተትChromium, Z = 24 · Copper, Z = 29 · Molybdenum, Z = 42 · +2

ንጥረ ነገር	Ground state	ልብ የሚባለው
Chromium, $Z = 24$	$[\mathrm{Ar}]\,3d^{5}\,4s^{1}$	የመሙያው ቅደም ተከተል $[\mathrm{Ar}]\,3d^{4}\,4s^{2}$ ይተነብያል
Copper, $Z = 29$	$[\mathrm{Ar}]\,3d^{10}\,4s^{1}$	የመሙያው ቅደም ተከተል $[\mathrm{Ar}]\,3d^{9}\,4s^{2}$ ይተነብያል
Molybdenum, $Z = 42$	$[\mathrm{Kr}]\,4d^{5}\,5s^{1}$	ከላዩ ካለው chromium ጋር ተመሳሳይ ንድፍ
Silver, $Z = 47$	$[\mathrm{Kr}]\,4d^{10}\,5s^{1}$	ከላዩ ካለው copper ጋር ተመሳሳይ ንድፍ
Niobium, $Z = 41$	$[\mathrm{Kr}]\,4d^{4}\,5s^{1}$	አንዱም subshell ግማሽ ወይም ሙሉ ሆኖ አልተጠናቀቀም

መቼ እንደሚጠቀሙበት

የአንድ d-block ንጥረ ነገር ground state ከተራው የመሙያ ቅደም ተከተል ጋር ሲጣላ ይጠቀሙ፦ አንድ s ኤሌክትሮን ወደ d subshell ይሸጋገራል፣ ምክንያቱም ግማሽ የሞላ ( $d^{5}$ ) ወይም ሙሉ በሙሉ የሞላ ( $d^{10}$ ) ስብስብ የበለጠ የተረጋጋ ነው። የጻፉትን ማንኛውንም configuration ኤሌክትሮኖቹን ደምረው ያረጋግጡ፤ ድምራቸው የአቶሚክ ቁጥሩን መስጠት አለበት።

ይጠንቀቁ

ተማሪዎች "ግማሽ መሙላት የተረጋጋ ነው" የሚለውን ወደ አጠቃላይ ፈቃድ ቀይረው d subshell ወደ አምስት ወይም አሥር በተጠጋ ቁጥር አንድ s ኤሌክትሮን ያሸጋግራሉ። Manganese $[\mathrm{Ar}]\,3d^{5}\,4s^{2}$ ነው፣ iron ደግሞ $[\mathrm{Ar}]\,3d^{6}\,4s^{2}$ ነው፦ ኤሌክትሮኖቹን ይቁጠሩ፤ የተፈጠረው ስሪት ከአቶሚክ ቁጥሩ በአንድ ያንሳል። የስህተቱ ሁለተኛ ግማሽ ደግሞ በ ion ላይ ይታያል። አቶሙ ion ሲሆን መጀመሪያ የሚወጣው የ $4s$ ኤሌክትሮን ስለሆነ $\mathrm{Cu^{2+}}$ $[\mathrm{Ar}]\,3d^{9}$ ነው፣ $\mathrm{Cr^{3+}}$ ደግሞ $[\mathrm{Ar}]\,3d^{3}$ ነው፤ ፈጽሞ $[\mathrm{Ar}]\,3d^{8}\,4s^{1}$ ወይም $[\mathrm{Ar}]\,3d^{2}\,4s^{1}$ አይሆኑም።

የ s፣ p፣ d እና f ብሎኮችየማጣቀሻ ሠንጠረዥs · p · d · +1

ብሎክ	የውጪው configuration	የሚገኝበት ቦታና ባህሪው
s	$ns^{1-2}$	ግሩፕ 1 እና 2፣ ከዚያም hydrogen እና helium። ከእነዚህ ሁለቱ በስተቀር ሁሉም ብረቶች ናቸው፤ ጠንካራ electropositive ሆነው ዝቅተኛ ionization energy አላቸው፤ ውህዶቻቸውም በአብዛኛው ionic ናቸው። beryllium ግን የተለየ ነው፤ $\mathrm{BeCl_2}$ covalent ሲሆን $\mathrm{BeO}$ ደግሞ amphoteric ነው።
p	$ns^{2}\,np^{1-6}$	ግሩፕ 13 እስከ 18። ብረቶችን፣ ብረት ያልሆኑትንና metalloid ዎችን በአንድነት የያዘ ብቸኛው ብሎክ ነው፤ ከ3 እስከ 8 valence ኤሌክትሮን አለው፤ oxidation state ዎቹም ይለያያሉ። ብረት ያልሆነ ባህሪ በ period ውስጥ እየጨመረ በ group ውስጥ እየቀነሰ ይሄዳል።
d	$(n-1)d^{1-10}\,ns^{0-2}$	ግሩፕ 3 እስከ 12። ሁሉም ብረቶች ናቸው፤ በአብዛኛው ጠንካራና ከፍተኛ የማቅለጫ ነጥብ ያላቸው፣ የተለያዩ oxidation state ያሏቸው፣ ቀለም ያላቸው ውህዶችና ብዙ catalyst የሚሰጡ ናቸው። zinc፣ cadmium እና mercury በዚህ ብሎክ ውስጥ ቢሆኑም transition element አይደሉም፤ ምክንያቱም አቶማቸውም ሆነ የተለመደው ion ኡ በከፊል የሞላ d subshell የለውም።
f	$(n-2)f^{1-14}\,(n-1)d^{0-1}\,ns^{2}$	ከዋናው ሰንጠረዥ በታች የሚታተሙት ሁለት ረድፎች፦ ከ La እስከ Lu ያሉት lanthanoid ዎችና ከ Ac እስከ Lr ያሉት actinoid ዎች፣ እያንዳንዳቸው አሥራ አምስት። ሁሉም ብረቶች ናቸው፤ ጥግግታቸውና የማቅለጫ ነጥባቸው ከፍተኛ ነው። ሁሉም actinoid ራዲዮአክቲቭ ናቸው፤ ከ lanthanoid ዎች ግን promethium ብቻ ነው።

መቼ እንደሚጠቀሙበት

አንድ ንጥረ ነገር የየትኛው ብሎክ አባል እንደሆነ ሲጠየቁ፣ ወይም በ periodic table ውስጥ ካለው ቦታ ተነስተው የውጪውን configuration ሲጽፉ ይጠቀሙ። ብሎክ የሚሰየመው መጨረሻ የተጨመረውን ኤሌክትሮን በተቀበለው subshell ስም ስለሆነ ንጥረ ነገሩ በታተመው ሰንጠረዥ ላይ ካረፈበት ቦታ ሳይሆን ከ configuration ኡ ያንብቡት።

ይጠንቀቁ

ተማሪዎች በ $(n-1)d$ እና $(n-2)f$ ውስጥ ያለውን n የ d ወይም የ f subshell ቁጥር አድርገው ያነቡታል። n ግን የውጪኛው ሼል ማለት ነው፤ ይኸውም የ period ቁጥር ነው። Iron በ Period 4 ውስጥ ስለሆነ $n = 4$ ነው፤ configuration ኡም $(n-1)d^{6}\,ns^{2} = 3d^{6}\,4s^{2}$ ነው እንጂ ፈጽሞ $4d^{6}\,4s^{2}$ አይደለም። Cerium በ Period 6 ውስጥ ስለሆነ $(n-2)f$ ማለት $4f$ ነው። መጀመሪያ ንጥረ ነገሩ በየትኛው period ውስጥ እንዳለ ይጠይቁ፤ ከዚያ ይቀንሱ። ሁለተኛው ወጥመድ helium ነው፦ በግሩፕ 18 ውስጥ ከ neon በላይ ስለሚታተም p-block ተብሎ ይጻፋል፤ ነገር ግን $1s^{2}$ ምንም p ኤሌክትሮን የለውም፤ ስለዚህ helium የ s-block ንጥረ ነገር ነው።

የምዕራፍ 1 የመልመጃ ጥያቄዎች

በዚህ ምዕራፍ ላይ የተጻፉ 10 የምርጫ ጥያቄዎች፣ እያንዳንዳቸው መልሱና ምክንያቱ አላቸው። መልሱን ከመክፈትዎ በፊት ይሞክሩ። ጥያቄዎቹ በእንግሊዝኛ ናቸው።

ጥያቄ 1

The Greek philosopher Democritus called his tiny particles atomos. What does this word mean?

A.Indivisible
B.Empty
C.Heavy
D.Continuous

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ A Indivisible

ምክንያቱ

The word atomos means "indivisible". Democritus believed that if you divided matter into smaller and smaller pieces, you would eventually reach tiny particles that could not be divided any further.

ጥያቄ 2

In Thomson's cathode ray tube, the beam of cathode rays bends away from one plate and toward the other. What charge do the cathode rays carry?

A.Negative
B.Positive
C.No charge
D.Both positive and negative

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ A Negative

ምክንያቱ

The beam bends away from the negatively charged plate and toward the positively charged plate. So the rays are negatively charged. Thomson concluded that a cathode ray is a beam of negatively charged particles, which we now call electrons.

ጥያቄ 3

Which type of radioactive emission has no electric charge and is not affected by an electric or magnetic field?

A.Alpha particles
B.Beta particles
C.Gamma rays
D.Cathode rays

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ C Gamma rays

ምክንያቱ

Gamma (γ) rays are high-energy rays with no charge. They are not affected by an external electric or magnetic field. Alpha particles and beta particles are both deflected by charged plates.

ጥያቄ 4

Carbon has an atomic number of 6. Naturally occurring carbon-13 (¹³C) has a mass number of 13. How many neutrons are in the nucleus of one carbon-13 atom?

A.6
B.7
C.13
D.19

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ B 7

ምክንያቱ

The mass number is the number of protons plus neutrons. Carbon has 6 protons, so neutrons = 13 − 6 = 7. Carbon-13 has seven neutrons, as the chapter states.

ጥያቄ 5

Water is always 11.2% hydrogen by mass. What mass of hydrogen is in 18.0 g of water?

A.2.02 g
B.15.98 g
C.0.112 g
D.0.888 g

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ A 2.02 g

ምክንያቱ

Mass of hydrogen = 0.112 × 18.0 g = 2.02 g. Option B is the mass of oxygen, and options C and D are the answers for 1.00 g of water, not 18.0 g.

ጥያቄ 6

Ethiopian National Radio, Addis Ababa station, broadcasts its AM signal at a frequency of 2400 kHz. Using c = 3.00 × 10⁸ m/s, what is the wavelength of this radio wave in metres?

A.125.0 m
B.0.125 m
C.12.5 m
D.1250 m

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ A 125.0 m

ምክንያቱ

Use λ = c / ν. The frequency is 2400 kHz = 2.4 × 10⁶ s^-1. So λ = (3.00 × 10⁸ m/s) / (2.4 × 10⁶ s^-1) = 125.0 m, as in Example 1.3.

ጥያቄ 7

According to the quantum mechanical model, how many orbitals are there in the principal energy level n = 3?

A.3
B.6
C.9
D.18

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ C 9

ምክንያቱ

The number of orbitals in an energy level is n². For n = 3, that is 3² = 9. These are one 3s orbital, three 3p orbitals and five 3d orbitals (1 + 3 + 5 = 9).

ጥያቄ 8

Silver has two naturally occurring isotopes. ¹⁰⁷Ag has a mass of 106.90509 amu and 51.84% abundance. ¹⁰⁹Ag has a mass of 108.90476 amu and 48.16% abundance. What is the atomic mass of silver?

A.106.91 amu
B.107.87 amu
C.108.90 amu
D.107.00 amu

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ B 107.87 amu

ምክንያቱ

Multiply each isotope mass by its fractional abundance and add the results. 106.90509 × 0.5184 = 55.42 amu. 108.90476 × 0.4816 = 52.45 amu. The total is 55.42 + 52.45 = 107.87 amu.

ጥያቄ 9

Copper(I) chloride emits blue light with a wavelength of 600 nm. Using h = 6.63 × 10^-34 J·s and c = 3.0 × 10⁸ m/s, what is the energy of one quantum (photon) of this light?

A.3.32 × 10-19 J
B.3.32 × 10-34 J
C.6.63 × 10-19 J
D.5.00 × 1014 J

መልሱንና ምክንያቱን ያሳዩ

መልስ፦ A 3.32 × 10-19 J

ምክንያቱ

First find the frequency: ν = c / λ = 3.0 × 10⁸ / 6.0 × 10^-7 = 0.50 × 10¹⁵ s^-1. Then E = hν = 6.63 × 10^-34 × 0.50 × 10¹⁵ = 3.32 × 10^-19 J, as in Example 1.4.

ጥያቄ 10

In a hydrogen atom, the electron falls from n = 3 to n = 2. The energy emitted is 3.03 × 10^-19 J. What is the wavelength of the emitted light?