3 o. Περιοδικός πίνακας Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 59.

Transcript

1 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων o Περιοδικός πίνακας Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων Α. ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Περιοδικός πίνακας: Σύµφωνα µε τον νόµο περιοδικότητας του Moseley, η χηµική συµπεριφορά (οι ιδιότητες ) των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού. Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων είναι µια ταξινόµηση των στοιχείων κατ αύξοντα ατοµικό αριθµό, έτσι ώστε να βρίσκονται στην ίδια στήλη (το ένα κάτω από το άλλο) τα στοιχεία που έχουν παρόµοιες ιδιότητες. Περιλαµβάνει 7 οριζόντιες γραµµές που ονοµάζονται περίοδοι, και 18 κατακόρυφες στήλες, που ονοµάζονται οµάδες. Τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια περίοδο έχουν τον ίδιο αριθµό στιβάδων που έχουν χρησιµοποιηθεί για τη ηλεκτρονιακή δόµηση του ατόµου του στοιχείου. ηλαδή, ο αριθµός της περιόδου συµπίπτει µε τον κύριο κβαντικό αριθµό της εξωτερικής στιβάδας. Η οµάδα στην οποία ανήκει ένα στοιχείο, καθορίζεται από τον αριθµό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας (ηλεκτρόνια σθένους). Τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια κύρια οµάδα του περιοδικού πίνακα έχουν τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονίων στην εξωτερική τους στιβάδα. Τοµείς του περιοδικού πίνακα: Τοµέας του περιοδικού πίνακα ονοµάζεται το σύνολο στοιχείων των οποίων τα άτοµα έχουν τα τελευταία τους ηλεκτρόνια (µε τη µέγιστη ενέργεια, σύµφωνα µε την αρχή ηλεκτρονιακής δόµησης) στον ίδιο τύπο υποστιβάδας π.χ. s, p, d, f. Ο περιοδικός πίνακας διαιρείται σε 4 τοµείς, s, p, d, f. Τοµέας s: Περιλαµβάνει τα στοιχεία των οµάδων, τα άτοµα των οποίων έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns x όπου x = 1, 2. O τοµέας s περιλαµβάνει δύο κύριες οµάδες του περιοδικού πίνακα: τα αλκάλια (Li, Νa, K,...) και τις αλκαλικές γαίες (Βe, Mg, Ca,...). Τα στοιχεία αυτά αποτελούν τα δραστικά µέταλλα και µετατρέπονται σε κατιόντα, µε φορτίο 1+ και 2+ αντίστοιχα. Οι οµάδες αυτές ονοµάζονται:

2 60. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα Με βάση τους τοµείς: s 1 s 2 Με την κλασική αρίθµηση: IA IIA Με τη νέα αρίθµηση: 1 2 Παρατήρηση: α. Τα αλκάλια έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 1 ενώ οι αλκαλικές γαίες ns 2. β. Το υδρογόνο ανήκει στον τοµέα s και στην ΙΑ οµάδα, αλλά δεν είναι αλκάλιο ούτε µέταλλο, είναι αµέταλλο. Τοµέας p: Περιλαµβάνει τα στοιχεία, τα άτοµα των οποίων έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 np x. Οι οµάδες αυτές είναι η οµάδα του βορίου, του άνθρακα, του αζώτου, του θείου, των αλογόνων και των ευγενών αερίων όπου x = 1, 2, 3, 4, 5, 6. Στον τοµέα αυτό υπάρχουν, από αριστερά πρός τα δεξιά, µέταλλα, ηµιµέταλλα και αµέταλλα. Οι οµάδες αυτές είναι συνολικά 6 και ονοµάζονται: Με βάση τους τοµείς: p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 p 6 Με την κλασική αρίθµηση: IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA Με τη νέα αρίθµηση: Παρατήρηση: α. Το He που έχει δοµή 1s 2, δεν ανήκει στον τοµέα s, αλλά στον τοµέα p. β. Τα ευγενή αέρια έχουν συµπληρωµένη την εξωτερική τους στιβάδα. Οι τοµείς s, p περιέχουν όλες τις κύριες οµάδες του περιοδικού πίνακα στις οποίες ο λατινικός αριθµός της οµάδας (σύµφωνα µε την κλασική αρίθµιση) ταυτίζεται µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας. Τοµέας d: Περιλαµβάνει τα στοιχεία των οµάδων από 3 µέχρι 12 (IB µέχρι VIIIB), τα άτοµα των οποίων συµπληρώνουν σταδιακά µε ηλεκτρόνια τροχιακά d της προτελευταίας στιβάδας τους. ηλαδή, έχουν ηλεκτρονιακή δοµή... (n - 1)d x ns 2, µε x = 1,..., 10 και ανήκουν στις περιόδους 4 έως 7 του περιοδικού πίνακα. Παρατήρηση: Όταν x = 5 ή 10, είναι σταθερότερη η ηλεκτρονιακή δοµή (n - 1)d 5 ή 10 ns 1 ή ns 2. Τα στοιχεία αυτά είναι µέταλλα και οι ιδιότητες τους µεταπίπτουν οµαλά (από αριστερά προς τα δεξιά σε µία περίοδο) από τις ιδιότητες του τοµέα s προς αυτές του τοµέα p.

3 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 61. Τα στοιχεία αυτά χαρακτηρίζονται ως στοιχεία µεταπτώσεως ή µεταβατικά στοιχεία. Οι οµάδες αυτές είναι συνολικά 10 και ονοµάζονται: Με βάση τους τοµείς: d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 8 d 9 d 10 Με την κλασική αρίθµηση: IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB Με τη νέα αρίθµηση: Τοµέας f: Περιλαµβάνει στοιχεία των οποίων το τελευταίο ηλεκτρόνιο ανήκει σε f υποστιβάδα. Τα άτοµα τους συµπληρώνουν σταδιακά (από αριστερά προς τα δεξιά σε µία περίοδο) µε ηλεκτρόνια τροχιακά f της προ-προτελευταίας στιβάδας, οπότε είναι της µορφής: (n - 2)f x ns 2, όπου x = 1, 2,..., 14 και περιλαµβάνει 28 στοιχεία, τα οποία βρίσκονται από 14, στην 6η και 7η περίοδο του περιοδικού πίνακα. Στον τοµέα αυτό ανήκουν οι λανθανίδες οι οποίες έχουν πολύ όµοιες ιδιότητες µε το λανθάνιο (La), και τις ακτινίδες, που έχουν πολύ όµοιες ιδιότητες µε το ακτίνιο (Ac) και βρίσκονται στην 6η και 7η περίοδο αντίστοιχα. Τα στοιχεία αυτά χαρακτηρίζονται ως εσωτερικά στοιχεία µεταπτώσεως. Παρατήρηση: α. Όλα τα στοιχεία του τοµέα f ανήκουν στην 3η ή στην ΙΙΙB οµάδα του περιοδικού πίνακα. β. Οι λανθανίδες περιλαµβάνουν στοιχεία µε ατοµικούς αριθµούς 58 έως 71, ενώ οι ακτινίδες στοιχεία µε ατοµικούς αριθµούς 90 έως 103. Οι τοµείς d, f περιέχουν όλες τις δευτερεύουσες οµάδες του περιοδικού πίνακα. Παράδειγµα: α. Το 11 Νa έχει ηλεκτρονιακή δοµή: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 ή Κ(2), L(8), M(1). Συνεπώς βρίσκεται: Στην 3η περίοδο: (γιατί ο µέγιστος κύριος αριθµός είναι n = 3 ή τα ηλεκτρόνια κατανέµονται σε τρείς στιβάδες.) Στον s τοµέα: (γιατί το τελευταίο ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε s υποστιβάδα.) Στην s 1 ή ΙΑ ή 1η οµάδα: (γιατί η ηλεκτρονιακή του δοµή είναι της µορφής:... ns 1.) β. Το 9 F έχει ηλεκτρονιακή δοµή: 1s 2, 2s 2, 2p 5 ή Κ(2), L(7). Συνεπώς βρίσκεται: Στην 2η περίοδο: (γιατί ο µέγιστος κύριος αριθµός είναι n = 2 ή τα ηλεκτρόνια κατανέµονται σε δύο στιβάδες.) Στον p τοµέα: (γιατί το τελευταίο ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε p υποστιβάδα.) Στην p 5 ή VIΙΑ ή 17η οµάδα: (γιατί η ηλεκτρονιακή του δοµή είναι της µορφής:... np 5.) γ. Το 21 Sc έχει ηλεκτρονιακή δοµή: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 1, 4s 2 ή Κ(2), L(8), M(9), N(2).

4 62. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα Συνεπώς βρίσκεται: Στην 4η περίοδο: Στον d τοµέα: Στην d 1 ή IIIV ή 3η οµάδα: (γιατί ο µέγιστος κύριος αριθµός είναι n = 4 ή τα ηλεκτρόνια κατανέµονται σε τέσσερις στιβάδες.) (γιατί το τελευταίο ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε d υποστιβάδα, σύµφωνα µε τους κανόνες ηλεκτρονιακής δόµησης, τελευταίο τοποθετείται το ηλεκτρόνιο της 3d υποστιβάδας και όχι της 4s.) (γιατί η ηλεκτρονιακή του δοµή είναι της µορφής:... (n - 1)d 1 ns 2.) Περιοδικός πίνακας των στοιχείων Η ηλεκτρονιακή δοµή των στοιχείων πολλές φορές δίνεται και µε τη µορφή: [προηγούµενο ευγενές αέριο] - εξωτερικές υποστιβάδες π. χ.: Η ηλεκτρονιακή δοµή του Na είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 ή [Νe]3s 1. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Br είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 5 ή [Ar]4s 2, 4p 5.

5 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 63. Στοιχεία µετάπτωσης: Στοιχεία µετάπτωσης ονοµάζονται τα στοιχεία που καταλαµβάνουν τον τοµέα d του περιοδικού πίνακα. Κατά την ηλεκτρονιακή δόµηση των στοιχείων αυτών, το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην προτελευταία υποστιβάδα, δηλαδή στην (n - 1)d υποστιβάδα, ενώ η ns υποστιβάδα είναι συµπληρωµένη σχεδόν σε όλα αυτά τα στοιχεία. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα στοιχεία µετάπτωσης που βρίσκονται στις τρείς πρώτες περιόδους του d τοµέα. Τα στοιχεία αυτά δηµιουργούν τις τρείς σειρές των στοιχείων µετάπτωσης. 1η σειρά: Είναι τα στοιχεία της 4ης περιόδου. Στα στοιχεία αυτά γίνεται πλήρωση της 3d υποστιβάδας, ενώ η 4s είναι είδη συµπληρωµένη γιατί έχει µικρότερη ενέργεια. 2η σειρά: Είναι τα στοιχεία της 5ης περιόδου. Στα στοιχεία αυτά γίνεται πλήρωση της 4d υποστιβάδας, ενώ η 5s είναι είδη συµπληρωµένη γιατί έχει µικρότερη ενέργεια. 3η σειρά: Είναι τα στοιχεία της 6ης περιόδου. Στα στοιχεία αυτά γίνεται πλήρωση της 5d υποστιβάδας, ενώ η 6s είναι είδη συµπληρωµένη γιατί έχει µικρότερη ενέργεια. Οι βασικές χαρακτηριστικές ιδιότητες των στοιχείων µεταπτώσεως είναι: 1. έχουν µεταλλικό χαρακτήρα 2. έχουν πολλούς αριθµούς οξείδωσης 3. είναι παραµαγνητικά 4. σχηµατίζουν σύµπλοκα ιόντα 5. σχηµατίζουν έγχρωµες ενώσεις 6. έχουν την ικανότητα να καταλύουν αντιδράσεις. Παραµαγνητικές είναι οι ουσίες που έλκονται από το µαγνητικό πεδίο. Τα άτοµα ή τα ιόντα αυτών ων ουσιών περιέχουν ένα ή περισσότερα µονήρη ηλεκτρόνια. Παρατήρηση: Το 24 Cr και ο 29 Cu παρουσιάζουν µια ιδιοµορφία στην ηλεκτρονιακή τους δοµή, δηλαδή έχουν στην τελευταία s υποστιβάδα ένα ηλεκτρονίο ώστε η τελευταία d υποστιβάδα να είναι ηµισυµπληρωµένη ή συµπληρωµένη αντίστοιχα. 24 Cr: 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 5, 4s 1 29 Cu: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 1 Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων: Η χηµική συµπεριφορά ενός στοιχείου εξαρτάται άµεσα από την ηλεκτρονιακή του δοµή και κυρίως τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας (ηλεκτρόνια σθένους). Η ηλεκτρονιακή δοµή των ατόµων όµως, µεταβάλεται περιοδικά σε σχέση µε τον ατοµικό τους αριθµό. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα ορισµένες ιδιότητες των στοιχείων που συνδέονται άµεσα µε τη φυσική και τη χηµική συµπεριφορά τους να συσχετίζονται µε τη θέση του ατόµου στον περιοδικό πίνακα. Τέτοιες ιδιότητες είναι: α. Η ατοµική ακτίνα β. Η ενέργεια ιοντισµού γ. Η ηλεκτρονιοσυγγένεια

6 64. Πρώτο Κεφάλαιο - 3ο Μάθηµα Η ατοµική ακτίνα: Ορίζεται ως το µισό της απόστασης µεταξύ των πυρήνων δυο γειτονικών ατόµων, όπως αυτά διατάσσονται στο κρυσταλλικό πλέγµα του στοιχείου. Η ατοµική ακτίνα είναι µία χαρακτηριστική περιοδική ιδιότητα για την οποία ισχύουν τα παρακάτω: Κατά µήκος µιας περιόδου η ατοµική ακτίνα ελλατώνεται από τα αριστερά προς τα δεξιά. Αυτό συµβαίνει γιατί όσο πηγαίνουµε προς τα δεξιά του περιοδικού πίνακα αυξάνεται ο ατοµικός αριθµός (Ζ), προσθέτονται ηλεκτρόνια στην ίδια εξωτερική στιβάδα και συγχρόνως προσθέτονται πρωτόνια στον πυρήνα. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα να έλκονται ισχυρότερα τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας από το αυξανόµενο δραστικό πυρηνικό φορτίο του ατόµου και να µειώνεται η ατοµική ακτίνα. Παρατήρηση: ραστικό πυρηνικό φορτίο είναι κατά προσέγγιση το φορτίο του πυρήνα µειωµένο κατά το φορτίο των ηλεκτρονίων των εσωτερικών στιβάδων. Σε µια οµάδα του περιοδικού πίνακα η ατοµική ακτίνα αυξάνεται καθώς προχωρούµε από πάνω προς τα κάτω. Αυτό συµβαίνει γιατί καθώς αυξάνεται ο ατοµικός αριθµός, προστίθενται στιβάδες στο άτοµο, µεγαλώνει η απόσταση των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας - πυρήνα, οπότε η έλξη των ηλεκτρονίων εξωτερικής στιβάδας - πυρήνα µειώνεται και συνεπώς η ατοµική ακτίνα αυξάνεται.

7 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 65. Αποτέλεσµα των παραπάνω είναι η ατοµική ακτίνα να αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά και από πάνω προς τα κάτω στο περιοδικό πίνακα. Στα στοιχεία µεταπτώσεως, η αύξηση του ατοµικού αριθµού συνοδεύται από µικρή ελλάτωση της ατοµικής ακτίνας, γιατί τα επιπλέον ηλεκτρόνια που προστίθενται συµπληρώνουν εσωτερικές υποστιβάδες d, που ελάχιστα επηρεάζουν την ατοµική ακτίνα. Παρατήρηση: Για τις ακτίνες των ιόντων ισχύουν τα παρακάτω: α. Οι ακτίνες των θετικών ιόντων είναι µικρότερες από τις ακτίνες των αντίστοιχων ατόµων. Αυτό συµβαίνει γιατί λιγότερα ηλεκτρόνια αντιστοιχούν στο θετικό φορτίο του πυρήνα, µε αποτέλεσµα το ηλεκτρονιακό νέφος να συστέλλεται. π.χ. 11 Νa > 11 Na+ β. Οι ακτίνες των αρνητικών ιόντων είναι µεγαλύτερες από τις ακτίνες των αντίστοιχων ατόµων. Αυτό συµβαίνει γιατί όταν προστίθενται ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα ενός ατόµου, στο αρνητικό ιόν αυξάνεται η άπωση µεταξύ των οµώνυµων φορτίων και το ηλεκτρονιακό νέφος διαστέλλεται. π.χ. 17 Cl < 17 Cl γ. Σε µια σειρά ιόντων µε τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονίων η ατοµική ακτίνα των ιόντων ελαττώνεται καθώς αυξάνεται ο ατοµικός αριθµός άρα και το φορτίο του πυρήνα. π.χ. 8 Ο2 > 9 F Ενέργεια ιοντισµού (E i ): Ενέργεια πρώτου ιοντισµού ορίζεται η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την πλήρη αποµάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ελεύθερο άτοµο, που βρίσκεται στη θεµελιώδη κατάσταση και σε αέρια φάση και συµβολίζεται E i1. ηλαδή: Σ (g) Σ + (g) + e, E i1 = Η 1 > 0 Κάθε αντίδραση απόσπασης ηλεκτρονίων είναι ενδόθερµη, γιατί για την αποµάκρυνση του ηλεκτρονίου από τον πυρήνα το ηλεκτρόνιο πρέπει να απορροφήσει ενέργεια. Η ενέργεια ιοντισµού εκφράζεται σε KJ mol 1. Η ενέργεια ιοντισµού δείχνει την τάση που έχει το άτοµο ενός στοιχείου να χάσει ηλεκτρόνια µετατρεπόµενο σε κατιόν. Ενέργεια δευτέρου ιοντισµού (E i2 )είναι η απαιτούµενη ενέργεια για την απόσπαση και δευτέρου ηλεκτρονίου από το ιόν Σ + (g). ηλαδή: Σ + (g) Σ2+ (g) + e, E i2 = Η 2 > 0 Είναι αναµενόµενο πως η δεύτερη ενέργεια ιοντισµού έχει µεγαλύτερη τιµή από την πρώτη,

8 66. Πρώτο Κεφάλαιο - 3ο Μάθηµα καθώς πιο εύκολα φεύγει το ηλεκτρόνιο από το ουδέτερο άτοµο από ότι από φορτισµένο ιόν, Η1 < Η2. Η τιµή της ενέργειας ιοντισµού καθορίζεται από τις παρακάτω παραµέτρους: α. Η ατοµική ακτίνα: Όσο µεγαλύτερη είναι η ατοµική ακτίνα, τόσο µεγαλώνει η απόσταση των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας από τον πυρήνα µε αποτέλεσµα να ελαττώνεται η έλξη του θετικά φορτισµένου πυρήνα στο ηλεκτρόνιο και συνεπώς η ενέργεια ιοντισµού ελαττώνεται. β. Το φορτίο του πυρήνα: Όσο αυξάνεται ο ατοµικός αριθµός, τόσο αυξάνεται το θετικό φορτίο του πυρήνα καθώς και η έλξη του πυρήνα στο τελευταίο ηλεκτρόνιο µε αποτέλεσµα να αυξάνεται και η ενέργεια ιοντισµού. γ. Τα ενδιάµεσα ηλεκτρόνια: Την έλξη πυρήνα - τελευταίου ηλεκτρονίου επηρεάζουν τα ενδιάµεσα ηλεκτρόνια, τα οποία απωθούν το εξωτερικό ηλεκτρόνιο, µε αποτέλεσµα η ενέργεια ιοντισµού να ελαττώνεται. Το φορτίο του πυρήνα σε συνδυασµό µε τα ενδιάµεσα ηλεκτρόνια καθορίζουν το δραστικό πυρηνικό φορτίο. Αποτέλεσµα των παραπάνω είναι η ενέργεια πρώτου ιοντισµού να αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά και από κάτω προς τα πάνω στο περιοδικό πίνακα. Ηλεκτροθετικά στοιχεία: Τα µέταλλα έχουν σχετικά χαµηλές ενέργειες ιοντισµού γι αυτό αποβάλλουν εύκολα ηλεκτρόνια και µετατρέπονται σε ηλεκτροθετικά ιόντα. Για το λόγο αυτό χαρακτηρίζονται ως

9 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 67. ηλεκτροθετικά στοιχεία. Η τάση που έχουν τα άτοµα να αποβάλλουν ηλεκτρόνια ονοµάζεται ηλεκτροθετικότητα. Η ηλεκτροθετικότητα µεταβάλλεται όπως και η ατοµική ακτίνα, δηλαδή αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά και από πάνω προς τα κάτω στο περιοδικό πίνακα. Ηλεκτρονιοσυγγένεια (Ε ea ): Ηλεκτρονιοσυγγένεια στοιχείου ονοµάζεται η µεταβολή της ενέργειας που παρατηρείται κατά την πρόσληψη ενός ηλεκτρονίου από άτοµο του στοιχείου που βρίσκεται στη θεµελιώδη του κατάσταση και σε αέρια φάση. ηλαδή: Σ (g) + e Σ (g), Ε ea = Η < 0 Η πρόσληψη ηλεκτρονίου είναι συνήθως εξώθερµο φαινόµενο, για αυτό: Ε ea < 0. Εξαίρεση αποτελούν τα ευγενή αέρια, στα οποία η πρόσληψη ηλεκτρονίου είναι ενδόθερµο φαινόµενο και για αυτό στα ευγενή αέρια: Ε ea > 0. Παρατήρηση: Η δεύτερη ηλεκτροσυγγένεια που περιγράφεται από τη χηµική εξίσωση: Σ (g) + e Σ 2 (g), Η > 0 έχει θετική τιµή γιατί η πρόσληψη του δευτέρου ηλεκτρονίου είναι ενδόθερµο φαινόµενο. Η ηλεκτρονιοσυγγένεια εκφράζεται σε KJ mol 1. Ηλεκτραρνητικά στοιχεία Τα αµέταλλα έχουν την τάση να προσλαµβάνουν ηλεκτρόνια και να µεταρέπονται σε ηλεκτραρνητικά ιόντα. Για το λόγο αυτό χαρακτηρίζονται ως ηλεκτραρνητικά στοιχεία. Η τάση που έχουν να προσλαµβάνουν ηλεκτρόνια ονοµάζεται ηλεκτραρνητικότητα. Η ηλεκτραρνητικότητα µεταβάλλεται όπως και η ενέργεια πρώτου ιοντισµού, δηλαδή αυξάνεται απο αριστερά προς τα δεξιά και από τα κάτω προς τα πάνω στον περιοδικό πίνακα. Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται η µεταβολή της ατοµικής ακτίνας, της πρώτης ενέργειας ιοντισµού, της ηλεκτροθετικότητας καθως και της ηλεκτραρνητικότητας στο περιοδικό πίνακα:

10 68. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα Θέση µετάλλων - αµετάλλων στον περιοδικό πίνακα: Τα αµέταλλα βρίσκονται στο πάνω δεξιό κοµµάτι του περιοδικού πίνακα και κατέχουν περίπου το 1/4 της συναλικής του έκτασης και όσο προχωρούµε προς τα δεξιά και προς τα πάνω, γίνεται εντονότερος ο αµεταλλικός χαρακτήρας. Τα µέταλλα καταλαµβάνουν σχεδόν όλο το υπόλοιπο τµήµα του (3/4) και όσο προχωρούµε προς τα αριστερά και προς τα κάτω, γίνεται εντονότερος ο µεταλλικός χαρακτήρας. Τα ηµιµέταλλα ή µεταλλοειδή που έχουν ιδιότητες µεταξύ µετάλλων και αµετάλλων, βρίσκονται στη διαχωριστική γραµµή µεταξύ αυτών. Παρατήρηση: α. Το υδρογόνο είναι αµέταλλο, αν και βρίσκεται στην ΙΑ οµάδα του περιοδικού πίνακα. β. Σε µία περίοδο του περιοδικού πίνακα, αριστερά βρίσκονται τα δραστικά µέταλλα και όσο κινούµαστε προς τα δεξιά, έχουµε ελάττωση του µεταλλικού χαρακτήρα. Παράδειγµα: Μελέτη της µεταβολής των ιδιοτήτων των στοιχείων της 3ης περιόδου του περιοδικού πίνακα. Τα στοιχεία της 3ης περιόδου είναι: 11 Νa, 12 Mg, 13 Al, 14 Si, 15 P, 16 S, 17 Cl. Όσο αυξάνεται ο ατοµικός αριθµός, δηλαδή από το Νa προς το Cl, παρατηρείται: α. Ελάττωση της ατοµικής ακτίνας. β. Ελάττωση της ηλεκτροθετικότητας. γ. Ελάττωση του µεταλλικού χαρακτήρα. δ. Αύξηση της ηλεκτραρνητικότητας. ε. Αύξηση του αµεταλλικού χαρακτήρα. Τα οξείδια των στοιχείων αυτών: Νa 2 O, MgO, Al 2 O 3, SiO 2, P 2 O 5, SO 3, Cl 2 O 7 έχουν τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Νa 2 O, MgO: α. Είναι ιοντικές ενώσεις, γιατί τα Na, Mg έχουν µεγάλη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας από το Ο και σχηµατίζουν ιοντικό δεσµό µε αυτό.

11 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 69. β. Είναι βασικά οξείδια, δηλαδή αντιδρούν µε το νερό και δίνουν βάσεις και αντιδρούν µε τα οξέα. Al 2 O 3 : α. Είναι ιοντική ένωση. β. Είναι επαµφοτερίζον οξείδιο, δηλαδή συµπεριφάρεται άλλοτε ως όξινο και άλλωτε ως βασικό οξύ. SiO 2, P 2 O 5, SO 3, Cl 2 O 7 : α. Είναι οµοιοπολικές ενώσεις. β. Είναι όξινα οξείδια, δηλαδή αντιδρούν µε το νερό και δίνουν οξέα και αντιδρούν και µε βάσεις. Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται η µεταβολή της ενέργειας πρώτου ιοντισµού, της ατοµικής ακτίνας και του σηµείου τήξεως, για τα 20 πρώτα στοιχεία του περιοδικού πίνακα:

12 70. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα Β. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Κατηγορία Μέθοδος 1 Ασκήσεις όπου πρέπει να βρούµε τη θέση ενός χηµικού στοιχείου στον περιοδικό πίνακα: Αρχικά, γράφουµε την ηλεκτρονιακή δοµή του ατόµου του στοιχείου. α. Η περίοδος του χηµικού στοιχείου ταυτίζεται µε τον αριθµό των στιβάδων στην ηλεκτρονιακή δοµή του ατόµου ή µε τη µεγαλύτερη τιµή του κύριου κβαντικού αριθµού. β. Ο τοµέας του χηµικού στοιχείου ταυτίζεται µε τον τύπο της υποστιβάδας που τοποθετήται το τελευταίο ηλεκτρόνιο κατά την ηλεκτρονιακή δόµηση του ατόµου. Ειδικότερα: Στοιχεία του τοµέα s έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns x. Στοιχεία του τοµέα p έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 np x. Στοιχεία του τοµέα d έχουν ηλεκτρονιακή δοµή...(n - 1)d x ns 2. Στοιχεία του τοµέα f έχουν ηλεκτρονιακή δοµή...(n - 2)f x ns 2. γ. Η οµάδα του χηµικού στοιχείου υπολογίζεται σύµφωνα µε τα παρακάτω: Στα στοιχεία των τοµέων s, p, ο αριθµός της οµάδας σύµφωνα µε την κλασική αρίθµηση, ταυτίζεται µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα του στοιχείου. Στα στοιχεία του τοµέα d, ο αριθµός της οµάδας σύµφωνα µε τη νέα αρίθµηση, ταυτίζεται µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων στις υποστιβάδες (n - 1)d x ns 2. Τα στοιχεία του τοµέα f ανήκουν όλα στην 3η ή ΙΙΙΒ οµάδα του περιοδικού πίνακα. Παράδειγµα 1: Σε ποια περίοδο, τοµέα και οµάδα του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα παρακάτω στοιχεία; α. 12 Mg β. 36 Kr γ. 40 Ζr δ. 59 Pr Λύση: α. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Mg είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2 ή [Νe]3s 2. Με βάση την ηλεκτρονιακή δοµή έχουµε: Η εξωτερική στιβάδα έχει n = 3. Άρα το Μg ανήκει στην 3η περίοδο. Το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην 3s υποστιβάδα, άρα το Mg ανήκει στον τοµέα s. H εξωτερική στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2, άρα το Mg ανήκει στην IIA ή 2 οµάδα. β. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Κr είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 6. Με βάση την ηλεκτρονιακή δοµή έχουµε: Η εξωτερική στιβάδα έχει n = 4. Άρα το Kr ανήκει στην 4η περίοδο. Το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην 4p υποστιβάδα, άρα το Kr ανήκει στον τοµέα p. H εξωτερική στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή 4s 2, 4p 6, άρα το Kr ανήκει στην VIIIA ή 18 οµάδα. γ. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Ζr είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 6, 4d 2, 5s 2, ή [Κr]4d 2, 5s 2. Με βάση την ηλεκτρονιακή δοµή έχουµε:

13 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 71. Η εξωτερική στιβάδα έχει n = 5. Άρα το Zr ανήκει στην 5η περίοδο. Το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην 4d υποστιβάδα, άρα το Zr ανήκει στον τοµέα d. O συνολικός αριθµός των ηλεκτρονίων στις 4d και 5s υποστιβάδες είναι τέσσερα, άρα το Zr ανήκει στην 4 ή ΙVB οµάδα. δ. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Pr είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 6, 4d 10, 5s 2, 5p 6, 4f 3, 6s 2 ή [Xe]4f 3, 6s 2. Με βάση την ηλεκτρονιακή δοµή έχουµε: Η εξωτερική στιβάδα έχει n = 6. Άρα το Pr ανήκει στην 6η περίοδο. Το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην 4f υποστιβάδα, άρα το Pr ανήκει στον τοµέα f. To Pr, όπως και όλα τα στοιχεία του τοµέα f, ανήκει στην 3 ή ΙΙΙV οµάδα. Κατηγορία Μέθοδος 2 Ασκήσεις όπου πρέπει να συγκρίνουµε το µέγεθος ατόµων ή ιόντων: α. Για να συγκρίνουµε την ατοµική ακτίνα ατόµων ή ιόντων, εργαζόµαστε ως εξής: Γράφουµε την ηλεκτρονιακή δοµή των ατόµων. Συγκρίνουµε τον αριθµό των στιβάδων. Το άτοµο µε τις περισσότερες στιβάδες έχει µεγαλύτερη ακτίνα. Όταν ο αριθµός των στιβάδων είναι ο ίδιος, συγκρίνουµε τα δραστικά πυρηνικά φορτία. Το άτοµο µε το µικρότερο δραστικό πυρηνικό φορτίο έχει τη µεγαλύτερη ακτίνα. Γενικά ισχύει: Σε µία περίοδο του περιοδικού πίνακα, η ατοµική ακτίνα αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά. Σε µία οµάδα του περιοδικού πίνακα, η ατοµική ακτίνα αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω. β. Για το µέγεθος των ιόντων ισχύουν τα παρακάτω: Οι ακτίνες των θετικών ιόντων είναι µικρότερες από τις ακτίνες των αντίστοιχων ατόµων. Οι ακτίνες των αρνητικών ιόντων είναι µεγαλύτερες από τις ακτίνες των αντίστοιχων ατόµων. Σε µια σειρά ιόντων µε τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονίων η ατοµική ακτίνα των ιόντων ελαττώνεται καθώς αυξάνεται ο ατοµικός αριθµός άρα και το φορτίο του πυρήνα. Παράδειγµα 2: Να διατάξετε µε βάση το µέγεθός τους τα α. 3 Li, 6 C, 11 Na β. 17 Cl, 17 Cl γ. 7 N 3, 9 F Λύση: α. Γράφουµε τις ηλεκτρονιακές δοµές των ατόµων και βρίσκουµε την οµάδα και την περίοδο στην οποία ανήκουν: 3 Li: 1s2, 2s 1 ανήκει: 1η οµάδα, 2η περίοδος 6 C: 1s2, 2s 2, 2p 2 ανήκει: 14η οµάδα, 2η περίοδος 11 Na: 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 ανήκει: 1η οµάδα, 3η περίοδος

14 72. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα Το Li και ο C ανήκουν στην ίδια περίοδο του περιοδικού πίνακα. Μεγαλύτερη ατοµική ακτίνα έχει το Li γιατί έχει µικρότερο δραστικό πυρηνικό φορτίο από τον C (µικρότερος ατοµικός αριθµός ή βρίσκεται πιο αριστερά από τον C). Το Li και το Νa ανήκουν στην ίδια οµάδα του περιοδικού πίνακα. Μεγαλύτερη ατοµική ακτίνα έχει το Νa γιατί έχει µεγαλύτερο αριθµό στιβάδων (µεγαλύτερος ατοµικός αριθµός ή βρίσκεται πιο κάτω από το Li). Με βάση τα παραπάνω, η διάταξη των στοιχείων µε αυξανόµενο µέγεθος είναι: C < Li < Na β. Οι ηλεκτρονιακές δοµές του ατόµου και του ιόντος είναι: 17 Cl: 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 5 ή Κ(2), L(8), M(7) 17 Cl : 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6 ή Κ(2), L(8), M(8) Παρατηρούµε ότι και τα δύο σωµατίδια έχουν τον ίδιο αριθµό στιβάδων και ίδιο δραστικό πυρηνικό φορτίο. Όµως το ανιόν Cl έχει ένα ηλεκτρόνιο περισσότερο στην εξωτερική στιβάδα, µε αποτέλεσµα να υπάρχουν µεγαλύτερες απώσεις µεταξύ των ηλεκτρονίων και να έχει µεγαλύτερο µέγεθος από το Cl. ηλαδή, 17 Cl < 17 Cl γ. Οι ηλεκτρονιακές δοµές των ιόντων είναι: 7 Ν3 : 1s 2, 2s 2, 2p 6 ή Κ(2), L(8) 9 F : 1s 2, 2s 2, 2p 6 ή Κ(2), L(8) Παρατηρούµε ότι και τα δύο ιόντα έχουν τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονίων και στιβάδων. Όµως το ανιόν F έχει περισσότερα πρωτόνια στον πυρήνα του, άρα µεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο µε συνέπεια ο πυρήνας του να έλκει ισχυρότερα τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας και η ακτίνα του να είναι µικρότερη. ηλαδή, 9 F < 7 Ν 3 Κατηγορία Μέθοδος 3 Ασκήσεις όπου πρέπει να συγκρίνουµε την ενέργεια πρώτου ιοντισµού ή την ηλεκτροθετικότητα µεταξύ στοιχείων: Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας εργαζόµαστε ως εξής: Γράφουµε την ηλεκτρονιακή δοµή των στοιχείων. Βρίσκουµε τη θέση των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα. α. Για την ενέργεια πρώτου ιοντισµού ισχύει: Όσο µεγαλύτερη είναι η ατοµική ακτίνα, τοσο µικρότερη είναι η ενέργεια πρώτου ιοντισµού. Όσο µεγαλύτερο είναι το δραστικό πυρηνικό φορτίο, τόσο µεγαλύτερη είναι η ενέργεια πρώτου ιοντισµού. Γενικά ισχύει: Σε µία περίοδο του περιοδικού πίνακα, η ενέργεια πρώτου ιοντισµού αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά. Σε µία οµάδα του περιοδικού πίνακα, η ενέργεια πρώτου ιοντισµού αυξάνεται από κάτω προς τα πάνω. β. Για την ηλεκτροθετικότητα ισχύει: Όσο µεγαλύτερη είναι η ενέργεια πρώτου ιοντισµού, τοσο µικρότερη είναι η ηλεκτροθετικότητα του στοιχείου, δηλαδή η τάση του να µετατραπεί σε κατιόν. Συνεπώς, η ηλεκτροθετικότητα µεταβάλλεται αντίθετα από την ενέργεια πρώτου ιοντισµού.

15 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 73. Παράδειγµα 3: α. Ποιο ηλεκτρόνιο αποσπάται κατά τον πρώτο ιοντισµό των ατόµων 11 Νa, 20 Ca; β. Να συγκρίνετε τα 11 Νa και 20Ca ως προς την ενέργεια πρώτου ιοντισµού. γ. Να συγκρίνετε τα 11 Νa και 20Ca ως προς την ηλεκτροθετικότητα. Λύση: Γράφουµε τις ηλεκτρονιακές δοµές των ατόµων: 11 Na: 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 ή Κ(2), L(8), M(1) 20 Ca: 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2 ή Κ(2), L(8), M(8), Ν(2) α. Το πρώτο ηλεκτρόνιο που αποσπάται είναι αυτό µε τη µεγαλύτερη ενέργεια. Άρα: Στο Νa αποσπάται το ηλεκτρόνιο της 3s υποστιβάδας. Στο Ca αποσπάται 1 από τα 2 ηλεκτρόνια της 4s υποστιβάδας. β. Από τις ηλεκτρονιακές δοµές παρατηρούµε ότι το Ca έχει περισσότερες συµπληρωµένες στιβάδες από το Na, συνεπώς µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα. Επειδή το Ca έχει µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα, αποβάλλει ευκολότερα ένα από τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας του, σε σύγκριση µε το Νa. Άρα το Ca έχει µικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού από το Na. γ. Επειδή το Ca έχει µικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού από το Na, µετατρέπεται ευκολότερα σε θετικό ιόν. Άρα, το Ca είναι ηλεκτροθετικότερο του Na.

16 74. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα Γ. ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Να βρείτε πόσα στοιχεία περιέχει κάθε περίοδος του περιοδικού πίνακα. Λύση: Στην 1η περίοδο συµπληρώνεται η 1s υποστιβάδα, η οποία παίρνει 2 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 2 χηµικά στοιχεία. Στην 2η περίοδο συµπληρώνονται οι 2s, 2p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά = 8 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 8 χηµικά στοιχεία. Στην 3η περίοδο συµπληρώνονται οι 3s, 3p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά = 8 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 8 χηµικά στοιχεία. Στην 4η περίοδο συµπληρώνονται οι 4s, 3d, 4p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά = 18 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 18 χηµικά στοιχεία. Στην 5η περίοδο συµπληρώνονται οι 5s, 4d, 5p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά = 18 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 18 χηµικά στοιχεία. Στην 6η περίοδο συµπληρώνονται οι 6s, 4f, 5d, 6p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά = 32 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 32 χηµικά στοιχεία. Στην 7η περίοδο συµπληρώνονται οι 7s, 5f, 6d, 7p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά = 32 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 32 χηµικά στοιχεία. H τιµή 32 για την 7η περίοδο είναι θεωρητική, γιατί δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόµη όλα τα χηµικά στοιχεία. 2. Να βρείτε την ηλεκτρονιακή δοµή: α. Της 3ης αλκαλικής γαίας β. Του 2ου αλογόνου γ. Του 1ου στοιχείου της 15ης οµάδας δ. Του 1ου στοιχείου της d 1 οµάδας Λύση: α. Οι αλκαλικές γαίες βρίσκονται στον τοµέα s του περιοδικού πίνακα και έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 µε n > 1, γιατί για n = 1 έχουµε το ευγενές αέριο ηλιο. Συνεπώς, η τρίτη αλκαλική γαία θα έχει ηλεκτρονιακή δοµή εξωτερικής στιβάδας 4s 2. Με βάση τα παραπάνω, η ηλεκτρονιακή δοµή της 3ης αλκαλικής γαίας είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2 ή [Αr]4s 2. β. Τα αλογόνα βρίσκονται στον τοµέα p του περιοδικού πίνακα και έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 np 5 µε n > 1, γιατί για n = 1 δεν υπάρχει p υποστιβάδα. Συνεπώς, το 2ο αλογόνο θα έχει ηλεκτρονιακή δοµή εξωτερικής στιβάδας 3s 2,3p 5. Με βάση τα παραπάνω, η ηλεκτρονιακή δοµή του 2ου αλογόνου είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 5 ή [Νe]3s 2, 3p 5. γ. Η 15η ή VΑ οµάδα βρίσκεται στον τοµέα p του περιοδικού πίνακα και τα στοιχεία της έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 np 3 µε n > 1, γιατί για n = 1 δεν υπάρχει p υποστιβάδα. Με βάση τα παραπάνω, η ηλεκτρονιακή δοµή του 1ου στοιχείου της 15ης οµάδας είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 3 ή [Ηe]2s 2, 2p 3

17 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 75. δ. Τα στοιχεία της d 1 οµάδας του περιοδικού πίνακα έχουν ηλεκτρονιακή δοµή:...(n - 1)d 1 ns 2 µε n > 3, γιατί αν n < 3 τότε n - 1 < 2, µε αποτέλεσµα να µην υπάρχει d υποστιβάδα. Συνεπώς, το 1ο στοιχείο της d 1 οµάδας θα είναι, για n = 4 µε ηλεκτρονιακή δοµή: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 1, 4s 2 ή [Ar]3d 1, 4s Nα βρείτε την ηλεκτρονιακή δοµή και τον ατοµικό αριθµό του χηµικού στοιχείου που: α. Βρίσκεται κάτω από το 15 P στον περιοδικό πίνακα. β. Είναι αλκάλιο και βρίσκεται στην ίδια περίοδο µε το 36 Κr. Λύση: α. Πρώτα θα βρούµε τη θέση του 15 P στον περιοδικό πίνακα. Η ηλεκτρονιακή δοµή του είναι: 15 P: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 3. Η εξωτερική του στιβάδα έχει n = 3. Άρα ο P ανήκει στην 3η περίοδο. Η εξωτερική του στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2, 3p 3, άρα ο P ανήκει στην VA ή 15η οµάδα. Το στοιχείο που βρίσκεται κάτω από τον P στον περιοδικό πίνακα ανήκει στην 4η περίοδο και στην VA ή 15η οµάδα. Άρα, η εξωτερική του στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή 4s 2, 4p 3. Με βάση τα παραπάνω η ηλεκτρονιακή δοµή του στοιχείου αυτού είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 3 O ατοµικός του αριθµός είναι Ζ = 33 β. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Κr είναι: 36 Κr: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 6. To αλκάλιο που βρισκεται στην ίδια περίοδο µε το Kr θα έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή: 4s 1. Άρα η ηλεκτρονιακή δοµή του αλκαλίου είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 1 και ο ατοµικός του αριθµός είναι Ζ = Τα στοιχεία Α, Β, Γ και έχουν διαδοχικούς ατοµικούς αριθµούς, ανήκουν ανά δύο στον ίδιο τοµέα του περιοδικού πίνακα και το σύνολο των ηλεκτρονίων του καθενός από αυτά κατανέµονται σε τρεις στιβάδες. α. Εξετάστε σε ποια περίοδο και σε ποια οµάδα του περιοδικού πίνακα ανήκει καθένα από τα στοιχεία Α, Β, Γ και. β. Κάντε τις ηλεκτρονιακές δοµές των στοιχείων,υπολογίστε τους ατοµικούς αριθµούς των Α, Β, Γ, και όλων των στοιχείων που ανήκουν στην ίδια οµάδα του περιοδικού πίνακα µε το στοιχείο. Λύση: α. Τα ηλεκτρόνια των Α, Β, Γ και κατανέµονται σε 3 στιβάδες, άρα σε όλα, εξωτερική στιβάδα είναι η Μ, συνεπώς και τα 4 στοιχεία ανήκουν στη 3η περίοδο. Είναι γνωστό ότι στη 3η περίοδο ανήκουν στοιχεία των τοµέων s, p. Επειδή τα στοιχεία έχουν διαδοχικούς ατοµικούς αριθµούς, τα Α, Β θα ανήκουν στον τοµέα s και πιο συγκεκρι- µένα στην 1η και 2η οµάδα αντίστοιχα, ενώ τα Γ και θα ανήκουν στον τοµέα p και πιο συγκεκριµένα στη 13η και 14η οµάδα αντίστοιχα.

18 76. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα β. Το στοιχείο Α έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή 3s 1. Άρα, η ηλεκτρονιακή δοµή του είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1. To στοιχείο έχει 11 ηλεκτρόνια, συνεπώς και 11 πρωτόνια, άρα Ζ = 11. Το στοιχείο Β έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2. Άρα, η ηλεκτρονιακή δοµή του είναι: 1s 2, 2s 2, 3p 6, 3s 2. To στοιχείο έχει 12 ηλεκτρόνια, συνεπώς και 12 πρωτόνια, άρα Ζ = 12. Το στοιχείο Γ έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2, 3p 1. Άρα, η ηλεκτρονιακή δοµή του είναι: 1s 2, 2s 2, 3p 6, 3s 2, 3p 1. To στοιχείο έχει 13 ηλεκτρόνια, συνεπώς και 13 πρωτόνια, άρα Ζ = 13. Το στοιχείο έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2, 3p 2. Άρα, η ηλεκτρονιακή δοµή του είναι: 1s 2, 2s 2, 3p 6, 3s 2, 3p 2. To στοιχείο έχει 14 ηλεκτρόνια, συνεπώς και 14 πρωτόνια, άρα Ζ = 14. Στη 14η οµάδα ανήκουν στοιχεία µε ηλεκτρονιακή δοµή εξωτερικής στιβάδας ns 2, np 2 µε n > 1, γιατί για n = 1 δεν υπάρχει p υποστιβάδα. Για n = 2, η ηλεκτρονιακή δοµή του στοιχείου είναι 1s 2, 2s 2, 2p 2, άρα Ζ = 6. Εργαζόµαστε αντίστοιχα και έχουµε: Για n = 4, Ζ = 32 Για n = 5, Z = 50 Για n = 6, Z = 82 To στοιχείο της 7ης περιόδου της 14ης οµάδας του περιοδικού πίνακα, δεν έχει βρεθεί ακόµη. 5. Για το στοιχείο Α υπάρχουν τα εξής δεδοµένα: Ανήκει στην 3η περίοδο και στον τοµέα s του περιοδικού πίνακα. Το άτοµό του στη θεµελιώδη κατάσταση, έχει συνολικό άθροισµα κβαντικών αριθµών του spin ίσο µε µηδέν. α. Ποιος ο ατοµικός αριθµός (Z) του στοιχείου Α; β. Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις του οξειδίου του Α (Α Ο) µε Η 2 Ο, ΗCl και µε NaOH. Λύση: α. Το στοιχείο Α ανήκει στη 3η περίοδο του περιοδικού πίνακα και στον τοµέα s. Συνεπώς, η εξωτερική του στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή: 3s x. Το συνολικό άθροισµα των κβαντικών αριθµών του spin είναι µηδεν, συνεπώς η 3s υποστιβάδα θα είναι συµπληρωµένη, δηλαδή θα περιέχει 2 ηλεκτρόνια. Με βάση τα παραπάνω η ηλεκτρονιακή δοµή του Α είναι: 1s 2, 2s 2, 3p 6, 3s 2. To άτοµο περιέχει 12 ηλεκτρόνια, άρα και 12 πρωτόνια. Συνεπώς ο ατοµικός αριθµός του στοιχείου είναι: Ζ = 12. β. Το στοιχείο Α ανήκει στη 2η οµάδα του περιοδικού πίνακα, δηλαδή είναι αλκαλική γαία και µετατρέπεται σε κατιόν, αποβάλλοντας 2 ηλεκτρόνια. Άρα το οξείδιο ΑΟ είναι βασικό. Το ΑΟ αντιδρά µε το Η 2 Ο και δίνει το υδροξείδιο του Α: ΑΟ + Η 2 Ο Α(ΟΗ) 2 Το ΑΟ αντιδρά µε ΗCl σύµφωνα µε τη χηµική εξίσωση: ΑΟ + 2ΗCl ACl 2 + H 2 O To AO δεν αντιδρά µε το ΝaOH γιατί είναι βάση.

19 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων ίνονται τα στοιχεία: 3 Li, 4 Be. Nα συγκρίνετε: α. Τις ενέργειες πρώτου ιοντισµού των στοιχείων. β. Τις ενέργειες δεύτερου ιοντισµού των στοιχείων. Λύση: Οι ηλεκτρονιακές δοµές των στοιχείων είναι: 3Li: 1s 2, 2s 1 και 4Be: 1s 2, 2s 2. Άρα, το Li ανήκει στη 1η οµάδα και 2η περίοδο του περιοδικού πίνακα. Το Βe ανήκει στη 2η οµάδα και 2η περίοδο του περιοδικού πίνακα. α. Τα 2 στοιχεία ανήκουν στην ίδια περίοδο, όµως το Be βρίσκεται πιο δεξιά. Η E i1 αυξάνει από αριστερά προς τα δεξιά σε µία περίοδο, συνεπώς το Be θα έχει µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού. ηλαδή, E i1βe > E i1li O πρώτος ιοντισµός των στοιχείων περιγράφεται από τις εξισώσεις: Li (g) (1s 2, 2s 1 ) Li + (g) (1s 2 ) + e Be (g) (1s 2, 2s 2 ) Be + (g) (1s 2, 2s 1 ) + e β. O δεύτερος ιοντισµός των στοιχείων περιγράφεται από τις εξισώσεις: Li + (g) (1s 2 ) Li 2+ (g) (1s 1 ) + e Be + (g) (1s 2, 2s 1 ) Be 2+ (g) (1s 2 ) + e Για τις ενέργειες δεύτερου ιοντισµού ισχύει: E i2βe < E i2li. Αυτό συµβαίνει γιατί: 1. Στο δεύτερο ιοντισµό το ηλεκτρόνιο του Li + φεύγει από την Κ στιβάδα ενώ του Be + από την L. Άρα το ηλεκτρόνιο του Li + έλκεται ισχυρότερα από τον πυρήνα και η απόσπαση γίνεται δυσκολότερα. 2. Το Li µετά τον πρώτο ιοντισµό αποκτά δοµή ευγενούς αερίου, η οποία είναι ενεργειακά σταθερότερη, συνεπώς είναι δύσκολος ο παραπέρα ιοντισµός του. 3. Το ηλεκτρόνιο του Li + φεύγει από ζεύγος ηλεκτρονίων, ενώ το ηλεκτρόνιο του Be + που φεύγει είναι µονήρες. Στο ζεύγος ηλεκτρονίων τα δύο ηλεκτρόνια έλκονται µε ηλεκτρο- µαγνητική δύναµη, άρα δυσκολεύεται η απόσπαση και αυξάνεται η ενέργεια ιοντισµού. 7. Για ένα άγνωστο στοιχείο κύριας οµάδας του περιοδικού πίνακα, βρέθηκε ότι: E i1 = 590 ΚJ/mol, E i2 = 1144 KJ/mol, E i3 = 4905 KJ/mol και E i4 = 6460 KJ/mol. Σε ποια οµάδα του περιοδικού πίνακα µπορεί να ανήκει το παραπάνω στοιχείο; Λύση: Παρατηρούµε ότι η ενέργεια τρίτου ιοντισµού του στοιχείου έχει πολύ µεγάλη διαφορά από την ενέργεια δεύτερου ιοντισµού του στοιχείου. Αυτό µας οδηγεί στο συµπέρασµα ότι µετά τον δεύτερο ιοντισµό, οι στιβάδες ελαττώνονται και το στοιχείο αποκτά δοµή ευγενούς αερίου. Συνεπώς, έχει 2 ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα. Επειδή στις κύριες οµάδες του περιοδικού πίνακα ο αριθµός των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας ταυτίζεται µε το λατινικό αριθµό της οµάδας, το στοιχείο πιθανότατα ανήκει στην ΙΙΑ ή 2η οµάδα. 8. ίνονται τα χηµικά στοιχεία: 10 Α, 17 Β, 19 Γ, 23 και 59 Ε. α. Να επιλέξετε το στοιχείο που έχει τη µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα στην περίοδό του. β. Να επιλέξετε το στοιχείο που σχηµατίζει σύµπλοκα ιόντα.

20 78. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα γ. Να επιλέξετε το στοιχείο που είναι ευγενές αέριο δ. Να επιλέξετε το στοιχείο που έχει τον εντονότερο αµεταλλικό χαρακτήρα στην περίοδό του. ε. Να επιλέξετε το στοιχείο που ανήκει στον τοµέα f. Λύση: Γράφουµε τις ηλεκτρονιακές δοµές και βρίσκουµε τη θέση στον περιοδικό πίνακα των Α, Β, Γ, και Ε: 10 Α: 1s2, 2s 2, 2p 6 Τοµέας p, 2η περίοδος, 18η οµάδα. 17 Β: 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 5 Τοµέας p, 3η περίοδος, 17η οµάδα. 19 Γ: 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 1 Τοµέας s, 4η περίοδος, 1η οµάδα. 23 : 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6,3d 3, 4s 2 Τοµέας d, 4η περίοδος, 5η οµάδα. 59 E: 1s2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 6, 4d 10, 5s 2, 5p 6, 4f 3, 6s 2 Τοµέας f, 6η περίοδος, 3η οµάδα. α. Το στοιχείο µε τη µεγαλύτερη ακτίνα σε κάθε περίοδο, είναι αυτό που βρίσκεται στην 1η οµάδα (αλκάλιο). Άρα, το στοιχείο µε τη µεγαλύτερη ακτίνα στη περίοδό του είναι το Γ. β. Σύµπλοκα ιόντα σχηµατίζουν τα στοιχεία µετάπτωσης, δηλαδή τα στοιχεία του τοµέα d. Άρα, το στοιχείο που σχηµατίζει σύµπλοκα ιόντα είναι το. γ. Τα ευγενή αέρια βρίσκονται στην 18η ή VIIIA οµάδα του περιοδικού πίνακα. Άρα το στοιχείο που είναι ευγενές αέριο είναι το Α. δ. Τα στοιχεία µε τον εντονότερο αµεταλλικό χαρακτήρα σε κάθε περίοδο του περιοδικού πίνακα είναι αυτά της 17ης οµάδας (αλογόνα). Άρα, το στοιχείο µε τον εντονότερο αµεταλλικό χαρακτήρα στην περίοδό του είναι το Β. ε. Το στοιχείο που ανήκει στον τοµέα f είναι το Ε.

21 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 79.. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ Ερωτήσεις Σύντοµης απάντησης: 1. Να διατυπώσετε το νόµο περιοδικότητας του Μοseley. 2. Tι είναι η οµάδα και τι η περίοδος του περιοδικού πίνακα; 3. Τι κοινό έχουν τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια περίοδο του περιοδικού πίνακα; 4. Τι ονοµάζουµε τοµέα του περιοδικού πίνακα; 5. Ποια στοιχεία περιλαµβάνει ο τοµέας s του περιοδικού πίνακα; 6. Ποια στοιχεία περιλαµβάνει ο τοµέας p του περιοδικού πίνακα; 7. α. Ποια στοιχεία περιλαµβάνει ο τοµέας d του περιοδικού πίνακα; β. Ποιες είναι οι βασικές χαρακτηριστικές ιδιότητες των στοιχείων µετάπτωσης; 8. α. Ποια στοιχεία περιλαµβάνει ο τοµέας f του περιοδικού πίνακα; β. Ποια στοιχεία ονοµάζουµε λανθανίδες και ποια ακτινίδες; 9. α. Πως ορίζεται η ατοµική ακτίνα; β. Πως µεταβάλεται η ατοµική ακτίνα των στοιχείων σε συνάρτηση µε τον ατοµικό αριθ- µό σε µία οµάδα και σε µία περίοδο του περιοδικού πίνακα; 10. α. Πως ορίζεται η ενέργεια πρώτου ιοντισµού; β. Πως ορίζεται η ενέργεια δεύτερου ιοντισµού; γ. Από ποιες παραµέτρους καθορίζεται η τιµή της ενέργειας πρώτου ιοντισµού; δ. Πως µεταβάλεται η ενέργεια πρώτου ιοντισµού των στοιχείων σε συνάρτηση µε τον ατοµικό αριθµό σε µία οµάδα και µία περίοδο του περιοδικού πίνακα; 11. Ποια χηµικά στοιχεία χαρακτηρίζονται ηλεκτροθετικά και ποια ηλεκτραρνητικά; Συµπλήρωσης κενών: 1. O τοµέας s περιλαµβάνει... οµάδες του περιοδικού πίνακα. Τα αλκάλια έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή... και οι αλκαλικές γαίες... Το... αν και ανήκει στον τοµέα s και στην... οµάδα, δεν είναι αλκάλιο. 2. Τα στοιχεία τα άτοµα των οποίων έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 2, np x, ανήκουν στον τοµέα... του περιοδικού πίνακα. Η 18η οµάδα του περιοδικού πίνακα περιλαµβάνει συνολικά... στοιχεία, τα οποία ονοµάζονται και ανήκουν στον τοµέα... Η ηλεκτρονιακή δοµή της εξωτερικής τους στιβάδας είναι..., εκτός από το... για το οποίο είναι Τα στοιχεία του τοµέα d του περιοδικού πίνακα ονοµάζονται και Κατά την ηλεκτρονιακή δόµηση των στοιχείων αυτών το τελευταίο

22 80. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα ηλεκτρονιο τοποθετήται σε d υποστιβάδα, η οποία είναι η προτελευταία υποστιβάδα. 4. Ο τοµέας f του περιοδικού πίνακα περιλαµβάνει συνολικά... στοιχεία, τα οποία είναι τοποθετηµένα σε... περιόδους. Τα στοιχεία του τοµέα f της... περιόδου ανήκουν στις..., ενώ αυτά που βρίσκονται στην... περίοδο ανήκουν στις Κατά µήκος µίας περιόδου, η ατοµική ακτίνα... από αριστερά προς τα δεξιά και σε µία οµάδα του περιοδικού πίνακα, η ατοµική ακτίνα αυξάνεται από... προς τα Η τιµή της ενέργειας πρώτου ιοντισµού ενός στοιχείου καθορίζεται από τις παρακάτω παραµέτρους: α β γ Ηλεκτροθετικά χαρακτηρίζονται τα στοιχεία που έχουν σχετικά... ενέργειες ιοντισµού, για αυτό... εύκολα ηλεκτρόνια και µετατρέπονται σε... ιόντα. Η τάση που έχουν τα άτοµα να... ηλεκτρόνια ονοµάζεται Συµπληρώστε τα κενά στον παρακάτω πίνακα: Σωστό - Λάθος: Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ); 1. Όλα τα στοιχεία του τοµέα s του περιοδικού πίνακα έχουν δοµή εξωτερικής στιβάδας ns x. ( ) 2. Όλα τα χηµικά στοιχεία µε δοµή εξωτερικής στιβάδας ns 1 είναι αλκάλια. ( ) 3. Τα στοιχεία του τοµέα p του περιοδικού πίνακα έχουν συµπληρωµένη τουλάχιστον µία p υποστιβάδα. ( ) 4. Όλα τα ευγενή αέρια έχουν δοµή εξωτερικής στιβάδας ns 2, np 6. ( ) 5. O τοµέας p περιέχει συνολικά έξι οµάδες. ( ) 6. Στον τοµέα p περιέχονται µόνο αµέταλλα. ( )

23 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων Τα στοιχεία του τοµέα d έχουν εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή nd x. ( ) 8. Οι τοµείς s, p περιέχουν όλες τις κύριες οµάδες του περιοδικού πίνακα. ( ) 9. Κατά την ηλεκτρονιακή δόµηση των στοιχείων µετάπτωσης, το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην προτελευταία (n - 1)d υποστιβάδα, ενώ η ns υποστιβάδα είναι σχεδόν σε όλα συµπληρωµένη. ( ) 10. Στην 1η σειρά µεταβατικών στοιχείων γίνεται πλήρωση της 3d υποστιβάδας. ( ) 11. Το 24 Cr ανήκει στον τοµέα d του περιοδικού πίνακα και έχει 6 µονήρη ηλεκτρόνια. ( ) 12. Στοιχείο µε ηλεκτρονιακή δοµή...3d 2 4s 2 ανήκει στη δεύτερη οµάδα. ( ) 13. Τα άτοµα των στοιχείων της 14ης οµάδας του περιοδικού πίνακα στη θεµελιώδη κατάσταση έχουν συνολικό άθροισµα κβαντικών αριθµών του spin, ίσο µε µηδέν. ( ) 14. Ο τοµέας f του περιοδικού πίνακα περιλαµβάνει στοιχεία των οποίων το τελευταίο ηλεκτρόνιο κατά την ηλεκτρονιακή δόµηση τοποθετείται σε f υποστιβάδα. ( ) 15. Όλα τα στοιχεία του τοµέα f ανήκουν στην 3η οµάδα του περιοδικού πίνακα. ( ) 16. Το 19 Κ έχει µικρότερη ατοµική ακτίνα από το 20 Ca. ( ) 17. Το 17 Cl έχει µικρότερη ατοµική ακτίνα από το 35 Br. ( ) 18. Σε µία οµάδα του περιοδικού πίνακα, η ατοµική ακτίνα αυξάνεται καθώς προχωράµε απο πάνω προς τα κάτω. ( ) 19. Οι ακτίνες των θετικών ιόντων είναι µικρότερες από τις ακτίνες των αντίστοιχων ατόµων. ( ) 20. Όσο µεγαλύτερη είναι η ατοµική ακτίνα, τόσο µεγαλύτερη είναι και η ενέργεια πρώτου ιοντισµού. ( ) 21. Σε κάθε περίοδο του περιοδικού πίνακα, τη µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού έχει το ευγενές αέριο. ( ) 22. Η ενέργεια πρώτου ιοντισµού του 19 Κ είναι µικρότερη από αυτή του 3 Li. ( ) 23. Η ενέργεια δεύτερου ιοντισµού του 12 Μg είναι µεγαλύτερη από αυτή του 11 Νa. ( ) 24. H ηλεκτροθετικότητα µεταβάλεται όπως και η ατοµική ακτίνα, δηλαδή αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά και από πάνω προς τα κάτω στον περιοδικό πίνακα. ( ) 25. Σε µία περίοδο του περιοδικού πίνακα, όσο κινούµαστε από αριστερά προς τα δεξιά, έχουµε ελάττωση του µεταλλικού χαρακτήρα. ( ) 26. Τα ηµιµέταλλα ή µεταλλοειδή, βρίσκονται στον περιοδικό πίνακα, στην διαχωριστική γραµµή µεταξύ µετάλλων και αµετάλλων. ( )

24 82. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα Πολλαπλής επιλογής: 1. Το χηµικό στοιχείο 14 Si ανήκει: α. Στην 3η περίοδο και στην ΙVB οµάδα του περιοδικού πίνακα. β. Στην 2η περίοδο και στην 14η οµάδα του περιοδικού πίνακα. γ. Στην 3η περίοδο και στην 14η οµάδα του περιοδικού πίνακα. δ. Στην 3η περίοδο και στην 4η οµάδα του περιοδικού πίνακα. 2. Η 1η οµάδα του περιοδικού πίνακα περιλαµβάνει: α. 4 στοιχεία β. 5 στοιχεία γ. 6 στοιχεία δ. 7 στοιχεία 3. Ο τοµέας s του περιοδικού πίνακα περιλαµβάνει: α. 8 στοιχεία β. 13 στοιχεία γ. 2 στοιχεία δ. 14 στοιχεία 4. Ο τοµέας p του περιοδικού πίνακα αποτελείται από: α. 6 οµάδες β. 7 οµάδες γ. 10 οµάδες δ. 12 οµάδες 5. Οι κύριες οµάδες του περιοδικού πίνακα βρίσκονται: α. Στον τοµέα s β. Στον τοµέα p γ. Στους τοµείς s, d δ. Στους τοµείς s, p 6. Tα στοιχεία µε δοµή εξωτερικής στιβάδας ns 2, np 5 ανήκουν: α. Στα αλκάλια β. Στις αλκαλικές γαίες γ. Στα αλογόνα δ. Στις λανθανίδες 7. Τα στοιχεία µετάπτωσης βρίσκονται σε: α. 3 περιόδους β. 4 περιόδους γ. 5 περιόδους δ. 6 περιόδους 8. Το στοιχείο µε το µικρότερο ατοµικό αριθµό του τοµέα d του περιοδικού πίνακα είναι το: α. 20 Ca β. 21 Sc γ. 39 Y δ. 48 Cd 9. Από τα παρακάτω χηµικά στοιχεία, σύµπλοκα ιόντα σχηµατίζει το: α. 12 Μg β. 26 Fe γ. 33 As δ. 37 Rb 10. Aπό τα στοιχεία 19 Κ, 22 Τi, 29 Cu και 33 As, ανήκουν στα στοιχεία µετάπτωσης τα: α. Τi, Cu, As β. Cu, As γ. Ti, Cu δ. όλα 11. Τα στοιχεία του f τοµέα του περιοδικού πίνακα ανήκουν στην: α. 3η οµάδα β. ΙΙΙΑ οµάδα γ. 5η οµάδα δ. ΙΒ οµάδα 12. Τα στοιχεία των ευγενών αερίων, εκτός από το Ηe, έχουν στην εξωτερική τους στιβάδα: α. 6 ηλεκτρόνια β. 7 ηλεκτρόνια γ. 8 ηλεκτρόνια δ. 18 ηλεκτρόνια 13. Χηµικό στοιχείο µε ηλεκτρονιακή δοµή [Ar]4s 2, ανήκει: α. Στα αλκάλια β. Στις αλκαλικές γαίες γ. Στα αλογόνα δ. Στις λανθανίδες 14. Ποιο από τα ακόλουθα σύνολα είναι γραµµένο κατά αύξουσα ατοµική ακτίνα; α. 37 Rb, 55 Cs, 19 K β. 7 N, 8 O, 9 F γ. Al3+, Al 2+, Al + δ. 20 Ca, 12 Mg, 4 Be 15. To στοιχείο της 3ης περιόδου που έχει τη µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα είναι: α. αλκάλιο β. αλκαλική γαία γ. αλογόνο δ. ευγενές αέριο 16. Σε κάθε περίοδο του περιοδικού πίνακα, το στοιχείο µε την υψηλότερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού είναι: α. αλκάλιο β. αλκαλική γαία γ. αλογόνο δ. ευγενές αέριο

25 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων 83. Αντιστοίχισης: 1. Αντιστοιχίστε τα χηµικά στοιχεία της στήλης Α µε τον τοµέα του περιοδικού πίνακα στον οποίο ανήκουν (στήλη Β): Στήλη Α Στήλη Β 1. 6 C Sc Rb La α. τοµέας s β. τοµέας p γ. τοµέας d δ. τοµέας f 2. Αντιστοιχίστε τα χηµικά στοιχεία της στήλης Α µε την οµάδα του περιοδικού πίνακα στην οποία ανήκουν (στήλη Β): Στήλη Α Στήλη Β 1. 9 F Na Mn As Kr α. 1η ή IA β. 7η ή VIIB γ. 15η ή VA δ. 17η ή VIIA ε. 18η ή VIIIA 3. Αντιστοιχίστε τα χηµικά στοιχεία της στήλης Α µε µία από τις πληροφορίες που αναφέρονται σε αυτά, στη στήλη Β: Στήλη Α Στήλη Β Mg Cl Cr Rb α. Eίναι αλογόνο β. Έχει τη µεγαλύτερη ακτίνα στην περίοδό του γ. Είναι δραστικό µέταλλο δ. Είναι παραµαγνητικό 4. Αντιστοιχίστε το κάθε στοιχείο της στήλης Α για το οποίο δίνεται στην παρένθεση µία πληροφορία, µε µία από τις ηλεκτρονιακές δοµές στη στήλη Β: Στήλη Α Στήλη Β 1. Κ (αλκάλιο) 2. Αr (ευγενές αέριο) 3. Ζr (ανήκει στον τοµέα d) 4. Ga (ανήκει στη 13η οµάδα) 5. Ra (ανήκει στη 2η οµάδα) α. [Rh]7s 2 β. 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 1 γ. [Kr]4d 2, 5s 2 δ. 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6 ε. [Ar]3d 10, 4s 2, 4p 1

26 84. Πρώτο Κεφάλαιο - 3 ο Μάθηµα Ασκήσεις - Προβλήµατα 1. Σε ποια περίοδο, ποιο τοµέα και ποια οµάδα του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα στοιχεία: α. 12 Μg β. 18 Ar γ. 26 Fe δ. 33 As ε. 37 Rb (Απ. α. 3η περ., 2η οµ. β. 3η περ., 18η οµ. γ. 4η περ., 8η οµ. δ. 4η περ., 15η οµ. ε. 5η περ., 1η οµ.) 2. Να γίνει η ηλεκτρονιακή κατανοµή των ατόµων: α. 6 C β. 35 Βr γ. 20 Ca δ. 22 X. Βρείτε σε ποια οµάδα, περίοδο και τοµέα του περιοδικού πίνακα ανήκει κάθε στοιχείο και γράψτε τον ατοµικό αριθµό ενός ακόµα στοιχείου της ίδιας οµάδας, εξηγώντας πως τον υπολογίσατε. 3. Να υπολογίσετε τους ατοµικούς αριθµούς των παρακάτω στοιχείων: α. Του 3ου µέλους της οµάδας των ευγενών αερίων. β. Του 3ου µέλους της οµάδας των αλκαλικών γαιών. γ. Του 4ου µέλους της οµάδας των αλκαλίων. (Απ. α. 18 β. 20 γ. 19) 4. ύο στοιχεία Σ 1 και Σ 2 των οποίων οι ατοµικοί αριθµοί Ζ 1 και Ζ 2 (Ζ 2 > Ζ 1 ) διαφέρουν κατά 1 βρίσκονται σε διαφορετικές περιόδους του περιοδικού πίνακα. α. Βρείτε τις οµάδες του περιοδικού πίνακα στις οποίες ανήκουν τα στοιχεία Σ 1 και Σ 2. β. Αν το στοιχείο Σ 3 µε ατοµικό αριθµό Ζ 3 = Ζ ανήκει στην ίδια οµάδα του περιοδικού πίνακα µε το Σ 2, βρείτε τους ατοµικούς αριθµούς Ζ 1, Ζ 2 και Ζ 3 των στοιχείων Σ 1, Σ 2 και Σ 3. (Απ. α. 18η οµ., 1η οµ. β. Ζ 1 = 2, Ζ 2 = 3, Ζ 3 = 19) 5. Η στιβάδα σθένους των ατόµων ενός στοιχείου Σ είναι ηµισυµπληρωµένη, ενώ το άθροισµα των τιµών του κβαντικού αριθµού του spin για το σύνολο των ηλεκτρονίων στο άτοµο αυτού του στοιχείου είναι ίσο µε 1. α. Υπολογίστε τον ατοµικό αριθµό του στοιχείου Σ. β. Γράψτε την ηλεκτρονιακή δοµή του ευγενούς αερίου που έχει τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονιακών στιβάδων. (Απ. α. Ζ = 6 β. 1s 2, 2s 2, 2p 6 ) 6. Πόσα ηλεκτρόνια έχουν στη στιβάδα σθένους τα στοιχεία της 2ης, της 13ης και της 18ης οµάδας του περιοδικού πίνακα και πώς κατανέµονται αυτά τα ηλεκτρόνια σε υποστιβάδες; Βρείτε τους ατοµικούς αριθµούς των στοιχείων που ανήκουν στις τρεις παραπάνω οµάδες και στην 3η περίοδο του περιοδικού πίνακα. (Απ. 2, 3, 8, ns 2, ns 2 np 1, ns 2 np 6, Z = 12, Z = 13, Z = 18) 7. α. Οι ενέργειες ιοντισµού του 12 Μg είναι : Ε 1 = 738 ΚJ/mol, Ε 2 = 1450 ΚJ/mol και Ε 3 = 7730 ΚJ/mol. Εξηγείστε την διαφορά στις τιµές αυτές. β. Γιατί η Ε 1 του Η είναι πολύ µεγαλύτερη τις Ε 1 των υπόλοιπων στοιχείων της 1ης Οµάδας; (Απ. α. To Mg µετά το δεύτερο ιοντισµό αποκτά δοµή ευγενούς αερίου και οι στιβάδες του ελαττώνονται β. Το Η µετά τον πρώτο ιοντισµό δεν αποκτά δοµή ευγενούς αερίου)

27 Περιοδικός πίνακας - Μεταβολή ορισµένων περιοδικών ιδιοτήτων α. Ποιος είναι ο µικρότερος δυνατός ατοµικός αριθµός των στοιχείων Α, Β, Γ που περιέχουν αντίστοιχα: 3 ηλεκτρόνια s 4 ηλεκτρόνια p και 5 ηλεκτρόνια d. β. Βρείτε σε ποια οµάδα, περίοδο και τοµέα του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα Α, Β και Γ γ. Γράψτε την ηλεκτρονιακή δοµή και υπολογίστε τον ατοµικό αριθµό ενός στοιχείου που ανήκει στην ίδια οµάδα µε το Β. (Απ. α. Ζ A = 3, Z B = 8, Z Γ = 24 β. Α: 1η οµ., 2η περ., s τοµ. Β: 16 οµ., 2η περ., p τοµ. Γ: 6η οµ, 4η περ., d τοµ. γ. 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 4, Ζ = 16) 9. Ποια από τα επόµενα οξείδια είναι βασικό; α. Na 2 O β. CO 2 γ. Cl 2 O 7 δ. P 2 O 5 ίνονται οι ατοµικοί αριθµοί Νa: 11, C: 6, Cl: 17, P: 15. (Απ. α. βασικό β. όξινο γ. όξινο δ. όξινο) 10. Να συγκρίνετε το µέγεθος (ατοµική ακτίνα) στα παρακάτω ζεύγη: α. 26 Fe 2+, 26 Fe 3+ β. 9 F, 9 F γ. 19 K +, 20 Ca 2+ δ. 16 S 2, 17 Cl (Απ. α. 26 Fe 2+ > 26 Fe 3+ β. 9 F < 9 F γ. 19 K + > 20 Ca 2+ δ. 16 S 2 > 17 Cl ) 11. Ποιο από τα στοιχεία: 19 K, 11 Na, 12 Mg, έχει: α. µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα β. µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού γ. µικρότερη ηλεκτροθετικότητα (Απ. α. 19 Κ β. 12 Μg γ. 12 Μg) 12. Για τα στοιχεία Α και Β σε θεµελιώδη κατάσταση η ηλεκτρονιακή διαµόρφωση είναι A: [Ar]4s 2 B: [Ar]3d 10, 4s 2, 4p 5 α. Τα στοιχεία Α, Β είναι µέταλλα, αµέταλλά ή µεταλοειδή; β. Σε ποια οµάδα, περίοδο και τοµέα ανήκουν τα Α, Β; γ. Ποιο από τα Α, Β έχει µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού; δ. Ποιο από τα Α, Β έχει µικρότερο µέγεθος; (Απ. α. A: µέταλλο, Β: αµέταλλο β. Α: 2η οµ., 4η περ. s τοµ. Β: 17η οµ., 4η περ., p τοµ. γ. Β δ. Β) 13. Τα άτοµα των στοιχείων Σ 1, Σ 2, Σ 3, Σ 4 και Σ 5 έχουν στη θεµελιώδη κατάσταση αντίστοιχα 13, 5, 2, 6 και 14 ηλεκτρόνια των οποίων η τιµή του κύριου κβαντικού αριθµού n είναι 3. α. Υπολογίστε τους ατοµικούς αριθµούς των στοιχείων Σ 1, Σ 2, Σ 3, Σ 4 και Σ 5. β. Βρείτε την περίοδο και την οµάδα του Π. Π. στην οποία ανήκει καθένα από τα στοιχεία αυτά. γ. Ταξινοµήστε τα στοιχεία αυτά σε µέταλλα, αµέταλλα. Ποια απ αυτά ανήκουν στα στοιχεία µετάπτωσης; (Απ. α. Σ 1 : 24, Σ 2 : 15, Σ 3 : 12, Σ 4 : 16, Σ 5 : 26 β. Σ 1 : 4η περ., 6η οµ., Σ 2 : 3η περ., 15η οµ., Σ 3 : 3η περ., 2η οµ., Σ 4 : 3η περ., 16η οµ., Σ 5 : 4η περ., 8η οµ. γ. µέταλλα: Σ 1, Σ 3, Σ 5, αµέταλλα: Σ 2, Σ 4 )