Chemia

Blok energetyczny to zbiór pierwiastków o tym samym typie podpowłoki podlegający zmienności w trakcie reakcji chemicznych. Wyróżniamy bloki:

blok s – dwie pierwsze grupy układu okresowego 1 i 2 grupa, elektrony walencyjne znajdują się wyłącznie na orbitalu s. Do tej grupy zaliczamy również 2He – hel. Pierwiastki tworzące blok s, to metale (oprócz helu)

blok p – sześć ostatnich grup układu, tzn. grupy 13-18, elektrony walencyjne wypełniają orbitale typu ns np. Blok p tworzą zarówna metale, niemetale, półmetale i gazy szlachetne: metale to: glin 13Al, gal 31Ga, ind 49In, cyna 50Sn, tal 81Tl, ołów 82Pb, bizmut 83Bi, polon 84Po.

półmetale: bor 5B, krzem 14Si, german 32Ge, arsen 33As, antymon 51Sb, tellur 52Te, astat 85At.

niemetale: pozostałe pierwiastki tworzące blok p, poza gazami szlachetnymi gazy szlachetne, mają całkowicie zapełnioną ośmioma elektronami powłokę walencyjną i są to: neon 10Ne, argon 18Ar, krypton 36Kr, ksenon 54Xe, radon 86Rn.

blok d – elektrony walencyjne pierwiastków tego bloku to elektrony orbitalu s powłoki zewnętrznej i orbitali d powłoki poprzedniej: (n-1)d1-10 ns. Orbital s zawiera najwyżej dwa elektrony, czasem jeden w wyniku tzw. promocji elektronów (permutacji), a pallad (46Pd) nie zawiera w ogóle elektronów s na skutek dwukrotnej permutacji. Blok d tworzą wyłącznie metale.

blok f - tworzą lantanowce i aktynowce o konfiguracji elektronów walencyjnych (n-2)f (n-1)d ns.

Atomy tego samego pierwiastka mogą różnić się między sobą np. liczbą neutronów. Takie odmiany nazwano izotopami, np. 16 O , 17 O .

Izobary to atomy różnych pierwiastków o tej samej liczbie nukleonów w jądrze, np. 14 C , 14 N .

Izotony to atomy różnych pierwiastków o tej samej liczbie neutronów w jądrze, np. 13 C , 14 N .

Stan podstawowy, to stan elektronów o najniższej energii. Atom można wzbudzić poprzez kwant energii E=hν w wyniku, którego następuje wzbudzenie czyli przeskok elektronu z niższego na wyższy poziom energetyczny.

Stan podstawowy:

6C:

1s2 2s2 2p2

↑↓

↑

Stan wzbudzony:

6C*:

1s2 2s1 2p3

↑↓

↑

Przejście jednego elektronu z poziomu s na wolny podpoziom p, powoduje, że tworzą się cztery niesparowane elektrony.

W nawiasach podano liczby atomowe.

Symbol (U) po numerze zadania, oznacza, iż to zadanie należy rozwiązać przy pomocy układu okresowego.

1. Podać liczbę cząstek elementarnych w atomie 56 E .

2. Określić liczbę elektronów w:

a. pierwszej

b. drugiej

c. trzeciej

d. czwartej

e. piątej powłoce.

Ile podpowłok zawierają podane powłoki?

3. Określić liczbę elektronów w podpowłoce

a) s

b) p

c) d

d) f

e) g

f) h

g) i

Które powłoki zawierają podane podpowłoki?

4. Określić, w postaci funkcji głównej liczby kwantowej n i pobocznej liczby kwantowej l, następujące wielkości:

a) liczbę elektronów w powłoce

b) liczbę elektronów w podpowłoce

c) liczbę elektronów w poziomie orbitalnym d) liczbę poziomów orbitalnych w powłoce

e) liczbę poziomów orbitalnych w podpowłoce

f) liczbę podpowłok w powłoce

Odp. a) 2n2, b) 4l+2, c) 2, d) n2, e) 2l+1, f) n

5. Jakie

wartości liczbowe mają liczby kwantowe n, l i m dla orbitali 3d, 4d, 5f, 7s?

orbital 3d

n=3

l=2

m=-2, -1, 0, 1, 2

orbital 3d

n=4

l=2

m=-2, -1, 0, 1, 2

orbital 5f

n=5

l=3

m=-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

orbital 72

n=7

l=0

m=0

6. (U) Który pierwiastek 5 grupy ma 2, a który 6 powłok elektronowych? N, Bi 7. (U) Który z pierwiastków piątego okresu ma 3, a który 5 elektronów na ostatniej powłoce? In, Sb 8. (U) Który pierwiastek tworzy wodorek typu EH3, a jego atom na powłoce L ma pięć elektronów. N, Które pierwiastki tworzą wodorki typu EH3, a ich atomy mają trzy powłoki? Podać wzory tlenków tych pierwiastków. Al2O3, P2O5

9. Który zestaw liczb kwantowych opisuje stan kwantowy elektronów walencyjnych atomu wapnia (20)?

jeden elektron

drugi elektron

l m

ms n l m ms

A. 4 1 1 -½

4 3 1 ½

B. 4 0 1 -½

4 0 0 ½

C. 4 1 0 -½

4 2 0 ½

D 4 0 0 -½

4 0 0 ½

10. (U) Odnaleźć w układzie okresowym pierwiastek grupy głównej, którego atom ma 4 powłoki elektronowe, a tlenek (w którym pierwiastek ten wykazuje maksymalną wartościowość) ma wzór typu E2O5.

11. (U) Jaka jest konfiguracja elektronowa powłoki walencyjnej atomu, jeżeli w skład rdzenia atomowego wchodzi 35 protonów, 45 neutronów a chmurę elektronową stanowi 28 elektronów?

12. (U) Które pierwiastki grup głównych spełniają równocześnie następujące warunki: a) na

powłoce N znajduje się co najmniej 18 elektronów

b) mogą tworzyć tlenek typu EO2.

13. Podaj rozmieszczenie elektronów atomów fosforu (15), strontu (38), wapnia (20), cezu (55), kryptonu (36), ołowiu (82), radu (88), molibdenu (42), srebra (47), złota (79), astatu (85), arsenu (33) i cyny (50) na:

a) powłokach

b) podpowłokach, stosując:

a. zapis konfiguracji zgodnie z rosnącą energią

b. rozmieszczenie

elektronów

walencyjnych w zapisie kratkowym.

14. Nie korzystając z układu okresowego, podać numer grupy, numer okresu pierwiastków o podanych konfiguracjach:

10X:

1s2 2s2 2p6

↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓

b) [10Ne] 3s2 3p4

c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2

e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2

f) [18Ar] 3d10 4s2 4p2

g) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f2

h) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

i) [18Ar] 3d5 4s1.

Określić liczbę atomową, liczbę elektronów, liczbę elektronów walencyjnych, maksymalny (dodatni) stopień utlenienia, minimalny (ujemny) stopień utlenienia, wzór typowych tlenków i wodorków.

15. Które opisy poziomów orbitalnych są zgodne z zakazem Pauliego, ale sprzeczne z regułą Hunda?

↑↓

↑

↓

↑

↓

↑↓

↑

c, e, f

16. Uzupełnij tabelę:

Ilość

elektronów, elektronów, Gaz szlachetny, którego konfigurację Konfiguracja

które atom które atom

Atom / jon

uzyskuje jon po przyjęciu lub utracie

elektronowa

może

odpowiedniej liczby elektronów

przyjąć

oddać

1s2 2s2 2p6 3s1

S2–

17. Które z niżej podanych konfiguracji dotyczą stanu wzbudzonego: a) 4Be: 1s2 2s12p1

b) 12Mg: 1s2 2s2 2p6 3s1

c) 5B: 1s2 2s12p2.

18. (U) Podaj konfigurację elektronową pierwiastka o liczbie atomowej 19 (powłokową lub podpowłokową). Na podstawie konfiguracji określ przynależność do odpowiedniej grupy i okresu w układzie okresowym pierwiastków. Czy jest to metal czy niemetal? Czy może utworzyć kation czy anion? Podaj stopień utlenienia tego jonu? Czy może utworzyć związek z niemetalem np. Cl2 (jeżeli tak, jaki jest wzór tego związku)?

19. Przeanalizuj położenie a) selenu, b) siarki w układzie okresowym i określ podstawowe właściwości tego pierwiastka.

a) konfiguracja elektronów walencyjnych atomu selenu w stanie podstawowym (z uwzględnieniem podpowłok)

b) najniższy stopień utlenienia selenu w związkach chemicznych c) najwyższy stopień utlenienia selenu w związkach chemicznych d) wzór

związku selenu z wodorem

e) wzór tlenku, w którym selen przyjmuje najwyższy stopień utlenienia f) przewidywany charakter chemiczny (zasadowy, amfoteryczny, kwasowy, obojętny) tlenku selenu, o którym jest mowa w punkcie e.

20. Uzupełnij poniższą tabelę, określając stopień utlenienia manganu w tlenkach, których wzory podano w tabeli konfigurację elektronową kationów

Stopień utlenienia

Wzór tlenku

Konfiguracja elektronowa kationu

manganu

MnO

MnO2

Mn2O7

21. Jakie atomy i jony mogą mieć następującą konfigurację elektronów 1s22s22p63s23p6?

22. Poniżej przedstawiono atomy i jony różnych pierwiastków pogrupowane w zbiory a) - d). Zaznacz zbiór, którego wszystkie elementy mają jednakową konfigurację elektronową.

a) (20)

Ca2+, (19) K+, (17) Cl.

b) (11)

Na+, (17) Cl–, (18) Ar.

c) (U)

Ca2+, S2–, K.

d) (U)

Mg2+, Na+, Ne.

23. Podaj zapis konfiguracji elektronowej atomu żelaza (Fe) oraz jonów Fe2+ i Fe3+ i wzory tlenków. Czy mogą przyjmować elektrony? Jeśli tak, to ile?

24. Uzupełnij poniższą tabelę, wpisując dane na temat położenia w układzie okresowym pierwiastków o podanej konfiguracji elektronowej atomów w stanie podstawowym.

Konfiguracja elektronowa

Numer okresu

Numer grupy

Symbol bloku

1s22s22p63s23p64s1

1s22s22p63s23p63d54s1

1s22s22p63s23p63d104s24p5

25. Porównując położenie glinu(13), magnezu(12), potasu(19) i sodu(11) w układzie okresowym (na podstawie konfiguracji elektronowej), wybierz spośród nich metal najbardziej aktywny i napisz równanie reakcji tego metalu z wodą. W nawiasach podano liczbę atomową.

26. Rozpatrzyć parami pierwiastki o liczbach atomowych a) 19 i 31 oraz b) 17 i 34 i, nie posługując się układem okresowym, określić charakter chemiczny jednej i drugiej pary. Czy pierwiastki te mogą reagować ze sobą?

27. Przedstawić strukturę elektronową pierwiastków o liczba atomowych 38 i 52. Nie patrząc na układ okresowy określić:

a) ich

położenie w okresie, w grupie

b) wartościowość tych pierwiastków

c) wzory ich tlenków, wodorków oraz charakter chemiczny tlenków.

28. Przedstawić strukturę elektronową pierwiastków o liczbach atomowych 15 oraz 51. Nie patrząc na układ okresowy określić:

a) ich

położenie w okresie, w grupie

b) wartościowość tych pierwiastków

c) wzory ich tlenków, wodorków (oraz chlorków)

d) czy jest to metal, niemetal, półmetal czy gaz szlachetny?

29. Podać ile protonów, neutronów i elektronów wchodzi w skład podanych nuklidów: 33 E , 38 E , 36 E , 16

32 E , 40 E , 34 E , 35 E . Jak zbudowane jest jądro każdego z nuklidów? Które nuklidy, to izotopy, 16

izobary, a które izotony?

Na następnych zajęciach: ciąg dalszy konfiguracji. Proszę nauczyć się wykładów dotyczących konfiguracji i wiązań chemicznych. Kolokwium nie będzie póki co.

Każdy ma mieć swój WŁASNY układ okresowy (warunek konieczny uczestnictwa w zajęciach)