5.1.4 Íá áíáöýñåôå äéáöïñýò ðïõ åìöáíßæïõí ç èåùñßá ôïõ Arrhenius êáé ç

Transcript

1 ÊÅÖÁËÁÉÏ 5 ÅñùôÞóåéò 2ïõ èýìáôïò ìå áéôéïëüãçóç Íá áíáöýñåôå äéáöïñýò ðïõ åìöáíßæïõí ç èåùñßá ôïõ Arrhenius êáé ç èåùñßá ôùí Brnsted-Lowry ãéá ôá ïîýá êáé ôéò âüóåéò. Ç èåùñßá ôùí Brnsted êáé Lowry ãéá ôá ïîýá êáé ôéò âüóåéò áðïôåëåß ãåíßêåõóç ôùí áðüøåùí ôïõ Arrhenius. EðïìÝíùò, Ýíá ïîý êáé ìßá âüóç êáôü Arrhenius åßíáé áíôßóôïé á ïîý êáé âüóç êáôü Brnsted-Lowry, åíþ ôï áíôßóôñïöï äåí éó ýåé ðüíôá. Ïé äéáöïñýò ìåôáîý ôùí äýï áðüøåùí åßíáé ïé åîþò: Èåùñßá Brnsted-Lowry Èåùñßá Arrhenius 1. Ç óõìðåñéöïñü åíüò ïîýïò êáé ìßáò âüóçò åêäçëþíåôáé óå ïðïéïäþðïôå ðåñéâüëëïí. 2. Ãéá íá äñüóåé Ýíá óþìá ùò ïîý ðñýðåé íá õðüñ åé âüóç êáé áíôßóôñïöá. 3. Ôá ïîýá êáé ïé âüóåéò ìðïñåß íá åßíáé ïõäýôåñá ìüñéá Þ éüíôá. 4. Ïé âüóåéò åßíáé ìüñéá Þ éüíôá ðïõ ìðïñïýí íá äå ôïýí ðñùôüíéï. 5. ÅîïõäåôÝñùóç åßíáé ç ðñùôïëõôéêþ áíôßäñáóç ðïõ åßíáé ìåôáôïðéóìýíç ðñïò ôá äåîéü: ïîý (1) + âüóç (2) âüóç (1) + ïîý (2) 1. Ç óõìðåñéöïñü åíüò ïîýïò êáé ìßáò âüóçò åêäçëþíåôáé ìüíï óå õäáôéêü äéáëýìáôá. 2. Ç óõìðåñéöïñü åíüò ïîýïò êáé ìßáò âüóçò ìðïñåß íá åêäçëùèåß êáé áíåîüñôçôá áðü ôçí ðáñïõóßá âüóçò êáé ïîýïò áíôßóôïé á. 3. Ôá ïîýá êáé ïé âüóåéò åßíáé ïõäýôåñá ìüñéá. 4. Ïé âüóåéò åßíáé åíþóåéò ðïõ ðáñý ïõí óôï íåñü áíéüíôá õäñïîåéäßïõ (ÏÇ ). 5. ÅîïõäåôÝñùóç åßíáé ç áíôßäñáóç: Ç + +ÏÇ Ç 2Ï Ôé áñáêôçñéóôéêü Ý ïõí: á. ôá ïîýá êáé â. ïé âüóåéò êáôü Brnsted-Lowry. Óýìöùíá ìå ôéò áðüøåéò ôùí Brnsted êáé Lowry: á. íá ïîý ðåñéý åé ïðùóäþðïôå Üôïìï Þ Üôïìá õäñïãüíïõ ðïõ ìðïñïýí íá äïèïýí ìå ôç ìïñöþ ðñùôïíßïõ (Ç ), üðùò HCN, NH 4 ê.ü. ÐáñÜäåéãìá Ôï ÇCN áíôéäñü ìå ôï Ç2Ï óôï ïðïßï äßíåé Ýíá Ç + óýìöùíá ìå ôçí áíôßäñáóç éïíôéóìïý: 24

2 5.1 ÏÎÅÁ ÂÁÓÅÉÓ HCN + H2O CN + H3O + ÅðéóÞìáíóç ÏðïéïäÞðïôå óþìá ðåñéý åé õäñïãüíï óôï ìüñéü ôïõ, äå äñá áðáñáßôçôá ùò ïîý. Ð.. ôï ìåèüíéï (CH 4), åíþ Ý åé Üôïìá õäñïãüíïõ, äåí ìðïñåß íá äþóåé õäñïãüíï ìå ôç ìïñöþ Ç +. â. Ìéá âüóç ãéá íá äñüóåé ùò äýêôçò ðñùôïíßïõ (Ç ) ðåñéý åé ïðùóäþðïôå Üôïìï ðïõ Ý åé áóýæåõêôï æåýãïò çëåêôñïíßùí, ôï ïðïßï ìðïñåß íá äåóìåýóåé ðñùôüíéï (Ç ) ìå çìéðïëéêü äåóìü. Ðáñáäåßãìáôá 1. Ôï Ç2Ï êáéçíç3 Ý ïõí äïìþ: Ο O 2 Ν 3 N ìå áóýæåõêôï æåýãïò çëåêôñïíßùí ãéá ôï ïîõãüíï êáé ôï Üæùôï, ôï ïðïßï ìðïñåß íá äïèåß óôï Ç + êáé íá äçìéïõñãçèåß çìéðïëéêüò äåóìüò. ÅðïìÝíùò äñïõí ùò ðñùôïíéïäýêôåò, Üñá âüóåéò. 2. ÇÍÇ 3 áíôéäñü ìå ôï Ç2Ï óýìöùíá ìå ôçí áíôßäñáóç éïíôéóìïý: ÇÍÇ 3 äåóìåýåé ôï Ç + áðü ôï ïîý Ç2Ï ìå ôï áóýæåõêôï æåýãïò çëåêôñïíßùí ðïõ ðåñéý åé ôï Üæùôï. Óõíåðþò óõìðåñéöýñèçêå ùò âüóç. ÅðéóÞìáíóç N + + O N + O Ôï êáôéüí NH 4 åßíáé ïîý êáé ôï áíéüí CN åßíáé âüóç, óýìöùíá ìå ôç èåùñßá ôùí Brnsted êáé Lowry, áëëü ü é êáôü Arrhenius. Ç èåùñßá ôùí Brnsted êáé Lowry åßíáé ãåíßêåõóç ôçò èåùñßáò ôïõ Arrhenius. ÏôéäÞðïôå åßíáé ïîý êáé âüóç êáôü Arrhenius åßíáé êáé êáôü Brnsted-Lowry, áëëü äåí éó ýåé ôï áíôßóôñïöï. ¼ìïéá ç èåùñßá ôïõ Lewis ãéá ôá ïîýá êáé ôéò âüóåéò áðïôåëåß ãåíßêåõóç ôçò èåùñßáò ôùí Brnsted-Lowry. 25

3 ÊÅÖÁËÁÉÏ 5 ÅñùôÞóåéò 2ïõ èýìáôïò ìå áéôéïëüãçóç ÅðéóÞìáíóç Ç âáóéêþ åñãáóôçñéáêþ èåñìïêñáóßá åßíáé 25 C êáé èåùñåßôáé äåäïìýíç óôéò áóêþóåéò. ¼ìùò óôéò åñùôþóåéò èåùñßáò ç èåñìïêñáóßá åíüò äéáëýìáôïò èåùñåßôáé è C, åêôüò áí äßíåôáé óõãêåêñéìýíç ôéìþ áðü ôçí åêöþíçóç ¼îéíï, ïõäýôåñï Þ âáóéêü äéüëõìá Ðüôå Ýíá äéüëõìá áñáêôçñßæåôáé ùò üîéíï, ïõäýôåñï Þ âáóéêü; Ï áñáêôçñéóìüò åíüò äéáëýìáôïò ùò üîéíïõ, ùò ïõäýôåñïõ Þ ùò âáóéêïý ãßíåôáé ìå ôïõò ðáñáêüôù ôñüðïõò: á. ÌÝóù óýãêñéóçò ôçò óõãêýíôñùóçò [H 3O + ] ïë. ìå ôç óõãêýíôñùóç [ÏÇ ] ïë. ôïõ äéáëýìáôïò óå äåäïìýíç èåñìïêñáóßá (è C). ¼îéíï äéüëõìá ÏõäÝôåñï äéüëõìá Âáóéêü äéüëõìá [H 3O + ]ïë. >[OH ]ïë. [H 3O + ] ïë. =[OH ] ïë. = K w mol/l [H3O + ]ïë. <[OH ]ïë. ÅéäéêÜ óôïõò 25 C, üðïõ K w =10 14, Ý ïõìå: ¼îéíï äéüëõìá ÏõäÝôåñï äéüëõìá Âáóéêü äéüëõìá [H3O + ] ïë. >10 7 Ì Þ [OH ] ïë. <10 7 Ì [H3O + ] ïë. =[OH ] ïë. =10 7 Ì [H3O + ] ïë. <10 7 Ì Þ [OH ] ïë. >10 7 Ì â. ÌÝóù óýãêñéóçò ôéìþí ph ìå ôéò ôéìýò pïç ôïõ äéáëýìáôïò óå äåäïìýíç èåñìïêñáóßá (è C). ¼îéíï äéüëõìá ÏõäÝôåñï äéüëõìá Âáóéêü äéüëõìá ph < poh ph = poh = 1 pkw ph > poh 2 ÐñáêôéêÜ ìå êñéôþñéï ôçí ôéìþ ph ãéá ôï ïõäýôåñï äéüëõìá (ph = poh = 0,5pKw = x), óôïõò è C, Ý ïõìå: ph ph < x ph = poh = 1 pk = x ph > x 2 w Όξινο Ουδέτερο Βασικό 66

4 5.3 IONTIÓÌÏÓ ÏÎÅÙÍ, ÂÁÓÅÙÍ ÊÁÉ ÍÅÑÏÕ ph ÅéäéêÜ óôïõò 25 C, üðïõ K w =10 14, Ý ïõìå: ¼îéíï äéüëõìá ÏõäÝôåñï äéüëõìá Âáóéêü äéüëõìá ph<7 Þ poh>7 ph=poh=7 ph>7 Þ poh<7 Ï áñáêôçñéóìüò åíüò äéáëýìáôïò ìýóù ôùí ôéìþí pç ìðïñåß íá ãßíåé óôçí ðåñßðôùóç ðïõ ôï äéüëõìá åßíáé áñáéü (c 1M), åðåéäþ ìüíï ôüôå éó ýåé ç ó Ýóç ph = log[h3o + ]ìåéêáíïðïéçôéêþ áêñßâåéá. ôóé, óôïõò 25 C, ç êëßìáêá ôïõ ph ñçóéìïðïéåßôáé ìüíï ãéá ôéìýò áðü 0 Ýùò 14: ph 0 ph<7 ph = poh = 7 ph>7 14 Όξινο Ουδέτερο Βασικό ¼îéíï, ïõäýôåñï Þ âáóéêü äéüëõìá êáé èåñìïêñáóßá á. Ðïéá åßíáé ç ôéìþ ph åíüò ïõäýôåñïõ äéáëýìáôïò; â. Íá áñáêôçñéóôïýí ïé ðáñáêüôù ðñïôüóåéò ùò óùóôýò Þ ëáíèáóìýíåò: i. Õäáôéêü äéüëõìá NaCl Ý åé ôéìþ pç ìåãáëýôåñç áðü 7 óôïõò 15C. ii. Áñáéü õäáôéêü äéüëõìá çëåêôñïëýôç ìå pç = 6,2 åßíáé üîéíï. iii. Õäáôéêü äéüëõìá çëåêôñïëýôç ðïõ éïíôßæåôáé Ý åé ph = 7 óôïõò 30 C, Üñá åßíáé âáóéêü. á. Õäáôéêü äéüëõìá áñáêôçñßæåôáé ùò ïõäýôåñï üôáí: [H 3O + ] ïë. =[OH ] ïë. = K w mol/l Þ ph = poh = 1 2 pkw Óõíåðþò ç ôéìþ ôïõ ph ãéá ïõäýôåñï äéüëõìá êáèïñßæåôáé áðü ôçí ôéìþ ôçò K w, ç ïðïßá åîáñôüôáé, üðùò åßäáìå, ìüíï áðü ôç èåñìïêñáóßá. Áöïý ëüâïõìå õðüøç üôé ç ôéìþ ôçò K w áõîüíåôáé ìå ôçí áýîçóç ôçò èåñìïêñáóßáò, êáôáëþãïõìå: áí ç èåñìïêñáóßá åßíáé ìéêñüôåñç áðü ôïõò 25 C, üðïõ K w <10 14, éó ýåé: [H 3O + ] ïë. = K w <10 7 Ì, Üñá ph=x>7(è<25 C) áí ç èåñìïêñáóßá åßíáé ßóç ìå 25 C, üðïõ Ê w =10 14, éó ýåé: [H3O + ]ïë. = K w =10 7 Ì, åðïìýíùò ph = 7 (è = 25 C) áí ç èåñìïêñáóßá åßíáé ìåãáëýôåñç áðü ôïõò 25 C, üðïõ K w >10 14, éó ýåé: 67

5 ÊÅÖÁËÁÉÏ 5 [H 3O + ] ïë. = K w >10 7 Ì, óõíåðþò ph=y<7(è>25 C) â. i. Ôï õäáôéêü äéüëõìá ôïõ NaCl åßíáé ïõäýôåñï, åöüóïí äåí éïíôßæåôáé êáíýíá éüí ðïõ ðñïêýðôåé áðü ôç äéüóôáóþ ôïõ (NaCl Na + +Cl ). ÅðïìÝíùò éó ýåé: [H3O + ]=[OH ]= K w mol/l Óôïõò 15C, üðùò åßäáìå, Ê w <10 14, Üñá [H 3O + ]= K w <10 7 mol/l. Ïðüôå: ph = x > 7. EðïìÝíùò, ç ðñüôáóç åßíáé óùóôþ. ii. Ç ðñüôáóç åßíáé ëáíèáóìýíç, åöüóïí äåí ðñïóäéïñßæåôáé ç èåñìïêñáóßá ôïõ äéáëýìáôïò. Éó ýïõí: áí pç = 6,2 < pïç, ôï äéüëõìá åßíáé üîéíï. áí pç = pïç = 6,2, ôï äéüëõìá åßíáé ïõäýôåñï. áí pç = 6,2 > pïç, ôï äéüëõìá åßíáé âáóéêü. áí ôï äéüëõìá âñßóêåôáé óôïõò 25C åßíáé üîéíï. iii. Ãéá ôï ïõäýôåñï äéüëõìá óôïõò 30 C (Kw >10 14 ) éó ýåé: [H 3O + ] ïë. =[OH ] ïë. = K w >10 7 mol/l Þ ph=x<7 Óõíåðþò ôï äéüëõìá Ý åé ôéìþ ph ìåãáëýôåñç áðü ôïõ ïõäýôåñïõ (ph = 7 > x) êáé åßíáé âáóéêü. ÅðïìÝíùò ç ðñüôáóç åßíáé óùóôþ. ÓõìðåñÜóìáôá 1. Ôï ïõäýôåñï äéüëõìá Ý åé: ph=x>7üôáí è < 25 C ph = 7 üôáí è = 25 C ph=y<7üôáí è > 25 C 2. Ôï äéüëõìá ðïõ Ý åé ph ìéêñüôåñï áðü ôïõ ïõäýôåñïõ åßíáé üîéíï. ¼îéíï äéüëõìá: phäéáëýìáôïò <phïõäýôåñïõ 3. Ôï äéüëõìá ðïõ Ý åé ph ìåãáëýôåñï áðü ôïõ ïõäýôåñïõ åßíáé âáóéêü. Âáóéêü äéüëõìá: ph äéáëýìáôïò >ph ïõäýôåñïõ Óýãêñéóç áóèåíþí ìïíïðñùôéêþí ïîýùí Þ âüóåùí ùò ðñïò ôçí éó ý Ðþò ìðïñåßôå íá óõãêñßíåôå ùò ðñïò ôçí éó ý äýï áóèåíþ ìïíïðñùôéêü ïîýá ÇÁ êáé ÇÂ Þ äýï áóèåíåßò ìïíïðñùôéêýò âüóåéò  êáé Ä ìýóù ôéìþí: á. âáèìþí éïíôéóìïý, â. óôáèåñþí éïíôéóìïý êáé ã. ph; 68

6 5.3 IONTIÓÌÏÓ ÏÎÅÙÍ, ÂÁÓÅÙÍ ÊÁÉ ÍÅÑÏÕ ph á. Ió ýåé: üôáí á ÇÁ >á Ç ôüôå ÇÁ éó õñüôåñï ôïõ Ç ÐñïûðïèÝóåéò: ïé ôéìýò ôùí âáèìþí éïíôéóìïý á ÇÁ êáé á Ç ðñýðåé íá Ý ïõí õðïëïãéóôåß: óôçí ßäéá èåñìïêñáóßá (è C), óôçí ßäéá áñ éêþ óõãêýíôñùóç (c ÇÁ =c ÇÂ) ôïõ äéáëýìáôïò, ùñßò ôçí ðáñïõóßá êïéíïý éüíôïò. ÁíÜëïãá éó ýåé êáé ãéá äýï áóèåíåßò ìïíïðñùôéêýò âüóåéò  êáé Ä. â. Éó ýåé: üôáí Ê a(çá) >K a(çâ) ôüôå ÇÁ éó õñüôåñï ôïõ Ç Ðñïûðüèåóç: ïé ôéìýò ôùí óôáèåñþí éïíôéóìïý Ê a(çá) êáé K a(çâ) ðñýðåé íá Ý ïõí õðïëïãéóôåß óôçí ßäéá èåñìïêñáóßá (è C). ÁíÜëïãá éó ýåé êáé ãéá äýï áóèåíåßò ìïíïðñùôéêýò âüóåéò  êáé Ä. ã. Óå äéüëõìá áóèåíïýò ìïíïðñùôéêïý ïîýïò ÇÄ åðéêñáôåß ç éóïññïðßá éïíôéóìïý: ÇÄ + H 2Ï Ä + H 3O + ÊáôÜóôáóç éóïññïðßáò: c xm xì xì Ãéá ôç [Ç 3Ï + ] ôïõ äéáëýìáôïò éó ýåé x=[h 3O + ] K a c mol/l. Óõìðåñáßíïõìå üôé üóï ðéï ìåãüëç ç ôéìþ ôçò K a ôüóï ðéï ìåãüëç åßíáé ç [Ç 3Ï + ] ôïõ äéáëýìáôïò, êáé åðïìýíùò ðéï ìéêñþ ç ôéìþ ph. ñá éó ýåé: üôáí ph ÇÁ <ph Ç ôüôå ÇÁ éó õñüôåñï ôïõ Ç ÐñïûðïèÝóåéò: ïé ôéìýò ph ÇÁ êáé ph Ç ðñýðåé íá Ý ïõí õðïëïãéóôåß: óôçí ßäéá èåñìïêñáóßá (è C), óôçí ßäéá áñ éêþ óõãêýíôñùóç (c ÇÁ =c ÇÂ) ôïõ äéáëýìáôïò, ùñßò ôçí ðáñïõóßá êïéíïý éüíôïò. ÁíÜëïãá, óå äéüëõìá áóèåíïýò ìïíïðñùôéêþò âüóçò åðéêñáôåß ç éóïññïðßá éïíôéóìïý: + H2Ï Ç + +ÏH ÊáôÜóôáóç éóïññïðßáò: c xm xì xì Ãéá ôç [ÏÇ ] ôïõ äéáëýìáôïò éó ýåé x = [ÏH ] Kb c mol/l. Óõìðåñáßíïõìå üôé üóï ðéï ìåãüëç ç ôéìþ ôçò K b ôüóï ðéï ìåãüëç åßíáé ç [OÇ ] ôïõ äéáëýìáôïò, Üñá ðéï ìéêñþ ç ôéìþ poh êáé åðïìýíùò ìåãáëýôåñç ç ôéìþ ph. ñá éó ýåé: üôáí ph  >ph Ä ôüôå Âéó õñüôåñçôçòä 69

7 ÊÅÖÁËÁÉÏ 5 Óçìåßùóç: êáëýôåñïò åßíáé ï ôñüðïò óýãêñéóçò ìýóù ôùv ôéìþv ôçò óôáèåñüò éïíôéóìïý, áöïý áðáéôåßôáé ìüíï ßäéá èåñìïêñáóßá. ÓõìðåñÜóìáôá 1. Ãéá Ýíá áóèåíýò ìïíïðñùôéêü ïîý éó ýïõí: üóï ðéï ìåãüëç åßíáé ç ôéìþ ôïõ âáèìïý éïíôéóìïý (á), üóï ðéï ìåãüëç åßíáé ç ôéìþ ôçò óôáèåñüò éïíôéóìïý (K a), üóï ðéï ìéêñþ åßíáé ç ôéìþ ph, ôüóï éó õñüôåñï åßíáé ôï ïîý, ìå ôçí ðñïûðüèåóç üôé éó ýïõí üëá ôá êñéôþñéá. 2. Ãéá ìéá áóèåíþ ìïíïðñùôéêþ âüóç éó ýïõí: üóï ðéï ìåãüëç åßíáé ç ôéìþ ôïõ âáèìïý éïíôéóìïý (á), üóï ðéï ìåãüëç åßíáé ç ôéìþ ôçò óôáèåñüò éïíôéóìïý (Kb), üóï ðéï ìåãüëç åßíáé ç ôéìþ ph, ôüóï éó õñüôåñç åßíáé ç âüóç, ìå ôçí ðñïûðüèåóç üôé éó ýïõí üëá ôá êñéôþñéá Ðñïóäéïñéóìüò ôçò êáôåýèõíóçò ðïõ åßíáé ìåôáôïðéóìýíç ìéá ðñùôïëõôéêþ áíôßäñáóç á. Íá ðñïâëýøåôå ðñïò ðïéá êáôåýèõíóç åßíáé ìåôáôïðéóìýíç ç éóïññïðßá: ÇÍÏ3 + CN NO 3 + HCN â. Äßíoíôáé ïé óôáèåñýò éïíôéóìïý: K a(ch 3COOH) = 10 5,K b(nh 3)=10 5 Íá ðñïâëýøåôå ðñïò ðïéá êáôåýèõíóç åßíáé ìåôáôïðéóìýíç ç éóïññïðßá: CH 3COOH (aq) + NH 3(aq) CH 3COO (aq) + NH 4(aq) ã. Íá ðñïâëýøåôå áí ç ìåèáíüëç (CH3OH) éïíôßæåôáé óôï íåñü êáé äßíåé êáôéüíôá ïîùíßïõ. Äßíåôáé ç óôáèåñü K a(ch 3OH)=3, Íá áéôéïëïãþóåôå ôéò áðáíôþóåéò óáò. Ç èåñìïêñáóßá ðïõ åðéêñáôåß åßíáé 25 C, üðïõ K w = Ìåèïäïëïãßá óôù ç ðñùôïëõôéêþ áíôßäñáóç: HA + B A + HB + ïîý(1) âüóç(2) âüóç(1) ïîý(2) 70

8 ÊÅÖÁËÁÉÏ 6 ÅñùôÞóåéò 2ïõ èýìáôïò ìå áéôéïëüãçóç Óýãêñéóç óôïé åßùí ùò ðñïò ôéò éäéüôçôåò ðïõ åîåôüæïíôáé óôç èåùñßá Íá óõãêñßíåôå ùò ðñïò ôçí åíýñãåéá ðñþôïõ éïíôéóìïý ôá óôïé åßá: á. ïîõãüíï (8Ï), â. áóâýóôéï (20Ca), ã. óåëþíéï ( 34Se) êáé ä. âüñéï ( 56Ba). ÁðÜíôçóç Ìåèïäïëïãßá 1. Ðñïóäéïñßæïõìå ôç èýóç êüèå óôïé åßïõ óôïí ðåñéïäéêü ðßíáêá ìå êñéôþñéï ôçí çëåêôñïíéáêþ ôïõ äïìþ. 2. Ôáîéíïìïýìå ôá óôïé åßá ðïõ Ý ïõìå óå áýîïõóá Þ öèßíïõóá óåéñü ìå êñéôþñéï ôçí áíôßóôïé ç èåùñßá. 3. Áéôéïëïãïýìå ôçí ôáîéíüìçóç óýìöùíá ìå ôç èåùñßá ùò ðñïò ôç ìåôáâïëþ ôçò éäéüôçôáò óå ìéá ïìüäá Þ óå ìéá ðåñßïäï. Âñßóêïõìå ôç èýóç êüèå óôïé åßïõ óôïí ðåñéïäéêü ðßíáêá ìå êñéôþñéï ôçí çëåêôñïíéáêþ ôïõ äïìþ. á. Ôï ïîõãüíï ( 8Ï) Ý åé çëåêôñïíéáêþ äïìþ 1s 2 2s 2 2p 4. ÅîùôåñéêÞ óôéâüäá åßíáé ç n = 2, åðïìýíùò áíþêåé óôç 2ç ðåñßïäï. åé Ýîé çëåêôñüíéá óôçí åîùôåñéêþ óôéâüäá, Üñá áíþêåé óôç VIA (16ç) ïìüäá. â. Ôï áóâýóôéï ( 20Ca) Ý åé çëåêôñïíéáêþ äïìþ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2. ÅîùôåñéêÞ óôéâüäá åßíáé ç n = 4, óõíåðþò áíþêåé óôçí 4ç ðåñßïäï. åé äýï çëåêôñüíéá óôçí åîùôåñéêþ óôéâüäá, Üñá áíþêåé óôç IIA (2ç) ïìüäá. ã. Ôï óåëþíéï ( 34Se) Ý åé çëåêôñïíéáêþ äïìþ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4. ÅîùôåñéêÞ óôéâüäá åßíáé ç n = 4, êáôü óõíýðåéá áíþêåé óôçí 4ç ðåñßïäï. åé Ýîé çëåêôñüíéá óôçí åîùôåñéêþ óôéâüäá, Üñá áíþêåé óôç VIA (16ç) ïìüäá. ä. Ôï âüñéï ( 56Ba) Ý åé çëåêôñïíéáêþ äïìþ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 6s 2. ÅîùôåñéêÞ óôéâüäá åßíáé ç n = 6, åðïìýíùò áíþêåé óôçí 6ç ðåñßïäï. åé äýï çëåêôñüíéá óôçí åîùôåñéêþ óôéâüäá, Üñá áíþêåé óôç IIA (2ç) ïìüäá. Ôïðïèåôïýìå ôá óôïé åßá óôéò ïìüäåò êáé ðåñéüäïõò ðïõ ðñïóäéïñßóôçêáí. Âñßóêïõìå ôç óåéñü ôáîéíüìçóþò ôïõò óå ó Ýóç ìå ôçí åíýñãåéá ðñþôïõ éïíôéóìïý, óýìöùíá ìå ôç èåùñßá. Ãíùñßæïõìå áðü ôç èåùñßá üôé ç åíýñãåéá ðñþôïõ éïíôéóìïý ôùí óôïé åßùí áõîüíåôáé, óå ìéá ïìüäá áðü êüôù ðñïò ôá ðüíù, êáé óå ìéá ðåñßïäï áðü áñéóôåñü ðñïò ôá äåîéü. Óýìöùíá ìå ôá ðñïçãïýìåíá âþìáôá, êáôáëþãïõìå: 458

9 6.4 ÌÅÔÁÂÏËÇ ÏÑÉÓÌÅÍÙÍ ÐÅÑÉÏÄÉÊÙÍ ÉÄÉÏÔÇÔÙÍ IIA VIA 2η O 4η Ca αύξηση Ε i1 Se 6η Ba ñá ç æçôïýìåíç ôáîéíüìçóç óå óåéñü áõîáíüìåíçò åíýñãåéáò ðñþôïõ éïíôéóìïý (E i1) åßíáé: Ba < Ca < Se < O Äßíoíôáé ôá çìéêü óôïé åßá 11Na êáé 17Cl. á. Ðïéåò åßíáé ïé çëåêôñïíéáêýò äïìýò ôùí ðáñáðüíù óôïé åßùí óôç èåìåëéþäç êáôüóôáóç; â. Ðïéï áðü ôá äýï óôïé åßá Ý åé ôç ìéêñüôåñç áôïìéêþ áêôßíá; Íá áéôéïëïãþóåôå ôçí áðüíôçóþ óáò (åîåôüóåéò). á. Ôï íüôñéï ( 11Ía) Ý åé çëåêôñïíéáêþ äïìþ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1. ÅîùôåñéêÞ óôéâüäá åßíáé ç n = 3, óõíåðþò áíþêåé óôçí 3ç ðåñßïäï. åé Ýíá çëåêôñüíéï óôçí åîùôåñéêþ óôéâüäá, Üñá áíþêåé óôçí IA (1ç) ïìüäá. Ôï ëþñéï ( 17Cl) Ý åé çëåêôñïíéáêþ äïìþ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5. ÅîùôåñéêÞ óôéâüäá åßíáé ç n = 3, åðïìýíùò áíþêåé óôçí 3ç ðåñßïäï. åé åðôü çëåêôñüíéá óôçí åîùôåñéêþ óôéâüäá, Üñá áíþêåé óôç VIIA (17ç) ïìüäá. â. Ôá óôïé åßá áíþêïõí óôçí ßäéá ðåñßïäï ôïõ ðåñéïäéêïý ðßíáêá. Óýìöùíá ìå ôç èåùñßá Ý ïõìå ôç ìåôáâïëþ: IA VΙIA 3η Na αύξηση ατομικής ακτίνας Cl ÊáôÜ óõíýðåéá, èá åßíáé r Na >rcl. ÅðïìÝíùò ôï ëþñéï (Cl) Ý åé ôç ìéêñüôåñç áôïìéêþ áêôßíá. Áéôéïëüãçóç Óå ìéá ðåñßïäï, ï áôïìéêüò áñéèìüò áõîüíåôáé áðü áñéóôåñü ðñïò ôá äåîéü, Üñá áíáëüãùò áõîüíåôáé ôï äñáóôéêü ðõñçíéêü öïñôßï, êáé åðïìýíùò áõîüíåôáé ç Ýëîç ôïõ ðõñþíá óôá çëåêôñüíéá ôçò åîùôåñéêþò óôéâüäáò, ìå óõíýðåéá íá åëáôôþíåôáé ç áôïìéêþ áêôßíá ôùí óôïé åßùí Óýãêñéóç óôïé åßùí ùò ðñïò éäéüôçôåò ðïõ äåí åîåôüæïíôáé óôç èåùñßá 459

10 ÊÅÖÁËÁÉÏ 6 Íá óõãêñßíåôå ùò ðñïò ôçí áôïìéêþ ôïõò áêôßíá ôï êáôéüí ôïõ íáôñßïõ ( 11Na + ) êáé ôï êáôéüí ôïõ ìáãíçóßïõ (12Mg 2+ ). ÁðÜíôçóç Ìåèïäïëïãßá Ðñïóäéïñßæïõìå ôçí çëåêôñïíéáêþ èýóç ôùí áôüìùí-éüíôùí ðïõ èýëïõìå íá óõãêñßíïõìå. Ðñïóï Þ: ç óýãêñéóç óôçñßæåôáé óôçí çëåêôñïíéáêþ äïìþ, êáé ü é óôïí ðåñéïäéêü ðßíáêá. Ðñïóäéïñßæïõìå ôçí çëåêôñïíéáêþ äïìþ ôùí áôüìùí, êáé âáóéæüìåíïé óå áõôþ ôç äïìþ ðñïóäéïñßæïõìå ôçí çëåêôñïíéáêþ äïìþ ôùí áíôßóôïé ùí éüíôùí. ïõìå: 11Na:1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 êáé Ía + :1s 2 2s 2 2p 6 12Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 êáé Mg 2+ :1s 2 2s 2 2p 6 Ôá äýï êáôéüíôá Ý ïõí ôçí ßäéá çëåêôñïíéáêþ äïìþ (1s 2 2s 2 2p 6 ), åíþ ï ðõñþíáò ôïõ Mg ìå Ýíá åðéðëýïí ðñùôüíéï (ìåãáëýôåñï èåôéêü öïñôßï) èá Ýëêåé ðåñéóóüôåñï ôá åîùôåñéêü çëåêôñüíéá, ìå óõíýðåéá íá Ý åé ìéêñüôåñç áôïìéêþ áêôßíá. ÅðïìÝíùò: r(na + ) > r(mg 2+ ) ÓõìðåñÜóìáôá 1. Ìåôáîý éóïçëåêôñïíéáêþí èåôéêþí éüíôùí (ð..: 11Ía + êáé 12Mg 2+ ), ìéêñüôåñç áêôßíá Ý åé åêåßíï ìå ôïí ìåãáëýôåñï áôïìéêü áñéèìü, áöïý Ýëêåé éó õñüôåñá ôá çëåêôñüíéá ôçò åîùôåñéêþò óôéâüäáò. 2. Ìåôáîý éóïçëåêôñïíéáêþí áñíçôéêþí éüíôùí (ð..: 8Ï 2 êáé 9F ), ìéêñüôåñç áêôßíá Ý åé åêåßíï ìå ôïí ìåãáëýôåñï áôïìéêü áñéèìü, áöïý Ýëêåé éó õñüôåñá ôá çëåêôñüíéá ôçò åîùôåñéêþò óôéâüäáò. 3. Ìåôáîý éóïçëåêôñïíéáêþí èåôéêþí êáé áñíçôéêþí éüíôùí (ð..: 17Cl êáé 19Ê + ), ìéêñüôåñç áêôßíá Ý åé ôï êáôéüí (Ý åé ìåãáëýôåñï áôïìéêü áñéèìü), áöïý Ýëêåé éó õñüôåñá ôá çëåêôñüíéá ôçò åîùôåñéêþò óôéâüäáò Íá áéôéïëïãþóåôå ãéáôß ç äåýôåñç åíýñãåéá éïíôéóìïý ôïõ ëéèßïõ (3Li) åßíáé ðïëý ìåãáëýôåñç ôçò áíôßóôïé çò ôïõ âçñõëëßïõ ( 4Be). Ïé åíýñãåéåò äåýôåñïõ éïíôéóìïý áíáöýñïíôáé óôéò áíôéäñüóåéò: Li (g) Li 2 (g) + e,e i2 êáé Âe (g) Be 2 (g) + e,e i2 Âñßóêïõìå ôéò áíôßóôïé åò çëåêôñïíéáêýò äïìýò ôùí êáôéüíôùí Li + êáé Be +, üôáí áðü ôá êá- 460

11 ÊÅÖÁËÁÉÏ 7 ÅñùôÞóåéò 2ïõ èýìáôïò ìå áéôéïëüãçóç Åýñåóç ôïõ áñéèìïý ôùí ó êáé ð äåóìþí óå ìéá çìéêþ Ýíùóç. Íá õðïëïãßóåôå ôïí áñéèìü ôùí ó êáé ð äåóìþí óôçí áéèáíüëç. ÁðÜíôçóç Ìåèïäïëïãßá 1. Ãéá ìéá ïñãáíéêþ Ýíùóç Ý ïõìå ôïí ôýðï ôçò Ýíùóçò óýìöùíá ìå ôïõò êáíüíåò ôçò ïíïìáôïëïãßáò êáé óôç óõíý åéá ãñüöïõìå ôïí áíáëõôéêü óõíôáêôéêü ôýðï. Ãéá ìéá áíüñãáíç Ýíùóç ðñýðåé íá äßíåôáé ï çëåêôñïíéáêüò Þ ï óõíôáêôéêüò ôýðïò. 2. Õðïëïãßæïõìå ôïí áñéèìü ôùí ó êáé ð äåóìþí ùò åîþò: ãéá êüèå áðëü äåóìü Ý ïõìå Ýíáí ó äåóìü, ãéá êüèå äéðëü äåóìü Ý ïõìå Ýíáí ó êáé Ýíáí ð äåóìü, åíþ ãéá êüèå ôñéðëü äåóìü Ý ïõìå Ýíáí ó êáé äýï ð äåóìïýò. ÐñïóèÝôïõìå ôïõò áñéèìïýò ãéá êüèå åßäïò äåóìïý êáé ðñïêýðôåé ç áðüíôçóç. ïõìå ôçí áéèáíüëç, Üñá: CÇ 3CH 2ÏÇ. Ï áíáëõôéêüò óõíôáêôéêüò ôýðïò åßíáé: CCO ïõìå ïêôþ áðëïýò äåóìïýò, Üñá ïêôþ ó äåóìïýò Åýñåóç ôïõ åßäïõò áôïìéêþí ôñï éáêþí áðü ôá ïðïßá Ý ïõí ðñïêýøåé ïé ó êáé ð äåóìïß óå ìéá áíüñãáíç Ýíùóç. Óôï ìüñéï ôïõ íéôñþäïõò ïîýïò (ÇÍÏ2: Ç Ï Í = Ï) íá ðñïóäéïñßóåôå ôá áôïìéêü ôñï éáêü áðü ôá ïðïßá Ý ïõí ðñïêýøåé ïé ó êáé ð äåóìïß. ÁðÜíôçóç Ìåèïäïëïãßá 1. Âñßóêïõìå ôçí çëåêôñïíéáêþ äïìþ êüèå áôüìïõ óå áôïìéêü ôñï éáêü êáé ðñïóäéïñßæïõìå ôá ìïíþñç çëåêôñüíéá ðïõ äéáèýôåé êüèå óôïé åßï. 2. Âáóéæüìåíïé óôïí äåäïìýíï óõíôáêôéêü ôýðï ðñïóäéïñßæïõìå ôá áôïìéêü ôñï éáêü ðïõ Ý ïõí ñçóéìïðïéçèåß ãéá ôïí ó çìáôéóìü êüèå äåóìïý. Âñßóêïõìå ôçí çëåêôñïíéáêþ äïìþ ôïõ Ç, ôïõ Ï êáé ôïõ Í óå áôïìéêü ôñï éáêü, óýìöùíá ìå ôéò áñ Ýò ôçò çëåêôñïíéáêþò äüìçóçò. 508

12 7.1 ÄÏÌÇ ÏÑÃÁÍÉÊÙÍ ÅÍÙÓÅÙÍ ÄÉÐËÏÓ ÊÁÉ ÔÑÉÐËÏÓ ÄÅÓÌÏÓ 1 1s 1s 2s 2px2py2pz 1s H N O 1 } 7 } 8 } s 2 1 x2py2pz ïõìå ôïí óõíôáêôéêü ôýðï: Ç Ï Í=Ï. Âáóéæüìåíïé óôçí êáôáíïìþ ôùí çëåêôñïíßùí óå áôïìéêü ôñï éáêü êáé ôïí óõíôáêôéêü ôýðï, êáôáëþãïõìå üôé óôï ìüñéï ôïõ íéôñþäïõò ïîýïò (ÇÍÏ 2) Ý ïõìå: íáí áðëü äåóìü Ç Ï, Üñá ó äåóìü. Ï ó äåóìüò Ý åé ðñïêýøåé áðü åðéêüëõøç ôïõ 1s áôïìéêïý ôñï éáêïý óôï õäñïãüíï ìå ôï 2p áôïìéêü ôñï éáêü óôï ïîõãüíï. íáí áðëü äåóìü Ï Í, Üñá ó äåóìü. Ï ó äåóìüò Ý åé ðñïêýøåé áðü ïñéæüíôéá åðéêüëõøç ôïõ Üëëïõ 2p ôñï éáêïý óôï ïîõãüíï ìå Ýíá 2p ôñï éáêü óôï Üæùôï. íáí äéðëü äåóìü Í=Ï,ÜñáÝíáí ó êáé Ýíáí ð äåóìü. Ï ó äåóìüò Ý åé ðñïêýøåé áðü ïñéæüíôéá åðéêüëõøç åíüò 2p ôñï éáêïý óôï Üæùôï ìå Ýíá 2p ôñï éáêü óôï ïîõãüíï. Ï ð äåóìüò Ý åé ðñïêýøåé áðü ðëüãéá åðéêüëõøç åíüò 2p ôñï éáêïý óôï Üæùôï ìå Ýíá 2p ôñï éáêü óôï ïîõãüíï. 2p Åýñåóç ôïõ åßäïõò áôïìéêþí ôñï éáêþí áðü ôá ïðïßá Ý ïõí ðñïêýøåé ïé ó êáé ð äåóìïß óå ìéá ïñãáíéêþ Ýíùóç. Äßíåôáé ç ïñãáíéêþ Ýíùóç CH2 =CHCCH. á. Ðüóïé ó êáé ðüóïé ð äåóìïß õðüñ ïõí óôçí Ýíùóç; â. Måôáîý ðïéùí áôüìùí ó çìáôßæïíôáé ð äåóìïß; ã. Íá ðñïóäéïñßóåôå ôá áôïìéêü ôñï éáêü áðü ôá ïðïßá Ý ïõí ðñïêýøåé ïé ó êáé ð äåóìïß óôçí Ýíùóç. ÁðÜíôçóç Ìåèïäïëïãßá 1. Ãéá ìéá ïñãáíéêþ Ýíùóç Ý ïõìå ôïí ôýðï ôçò Ýíùóçò, óýìöùíá ìå ôïõò êáíüíåò ôçò ïíïìáôïëïãßáò, êáé óôç óõíý åéá ãñüöïõìå ôïí áíáëõôéêü óõíôáêôéêü ôýðï. 2. Âñßóêïõìå ôçí çëåêôñïíéáêþ äïìþ ôùí áôüìùí, åêôüò ôïõ áôüìïõ ôïõ Üíèñáêá, óå áôïìéêü ôñï éáêü. Ãéá ôá Üôïìá ôïõ Üíèñáêá ðñïóäéïñßæïõìå ôï åßäïò ôïõ õâñéäéóìïý, óýìöùíá ìå ôï ðëþèïò ôùí ó äåóìþí ðïõ ó çìáôßæåé. Ï Üíèñáêáò ó çìáôßæåé ó äåóìïýò ìå õâñéäéêü ôñï éáêü. ÓõãêåêñéìÝíá: ôåôñáåäñéêü sp 3 õâñéäéóìü, üôáí ó çìáôßæåé ôýóóåñéò ó äåóìïýò, ôñéãùíéêü sp 2 õâñéäéóìü, üôáí ó çìáôßæåé ôñåéò ó äåóìïýò, ãñáììéêü sp õâñéäéóìü, üôáí ó çìáôßæåé äýï ó äåóìïýò. 509

13 ÊÅÖÁËÁÉÏ 7 Ï Üíèñáêáò ó çìáôßæåé ð äåóìïýò ìå ðëüãéá åðéêüëõøç 2p áôïìéêïý ôñï éáêïý. 3. Ðñïóäéïñßæïõìå ôá åßäç ôùí áôïìéêþí ôñï éáêþí ðïõ ó çìáôßæïõí ôïí êüèå äåóìü óôï ìüñéï ôçò ïñãáíéêþò Ýíùóçò ïõìå ôçí Ýíùóç CH2 CH C CH (âïõôåíßíéï Þ âéíõëáêåôõëýíéï). ÃñÜöïõìå ôïí áíáëõôéêü óõíôáêôéêü ôýðï ôçò Ýíùóçò: H H 4 3 H C = C 2 C 1 C H á. YðÜñ ïõí ðýíôå áðëïß äåóìïß (Üñá 5ó äåóìïß), Ýíáò äéðëüò äåóìüò (äçëáäþ 1ó êáé 1ð äåóìïß) êáé Ýíáò ôñéðëüò äåóìüò (óõíåðþò 1ó êáé 2ð äåóìïß). ÓõíïëéêÜ õðüñ ïõí 7ó êáé 3ð äåóìïß óôï ìüñéï ôçò Ýíùóçò. 4 3 â. ÕðÜñ åé Ýíáò ð äåóìüò óôïí äéðëü äåóìü ìåôáîý C C êáé äýï ð äåóìïß óôïí ôñéðëü 2 1 äåóìü ìåôáîý C C. ã. Ôï Üôïìï ôïõ Üíèñáêá 4 Ý åé äýï áðëïýò êáé Ýíáí äéðëü äåóìü (óõíïëéêü ôñåéò ó äåóìïýò), Üñá Ý åé ôñßá sp 2 õâñéäéêü ôñï éáêü ìå ôá ïðïßá Ý åé äçìéïõñãþóåé ôïõò ôñåéò ó äåóìïýò. Ôï Üôïìï ôïõ Üíèñáêá 3 Ý åé äýï áðëïýò êáé Ýíáí äéðëü äåóìü (óõíïëéêü ôñåéò ó äåóìïýò), êáôü óõíýðåéá Ý åé ôñßá sp 2 õâñéäéêü ôñï éáêü ìå ôá ïðïßá Ý åé äçìéïõñãþóåé ôïõò ôñåéò ó äåóìïýò. Ôï Üôïìï ôïõ Üíèñáêá 2 Ý åé Ýíáí áðëü êáé Ýíáí ôñéðëü äåóìü (óõíïëéêü äýï ó äåóìïýò), óõíåðþò Ý åé äýï sp õâñéäéêü ôñï éáêü ìå ôá ïðïßá Ý åé äçìéïõñãþóåé ôïõò äýï ó äåóìïýò. Ôï Üôïìï ôïõ Üíèñáêá 1 Ý åé Ýíáí ôñéðëü êáé Ýíáí áðëü äåóìü (óõíïëéêü äýï ó äåóìïýò), Üñá Ý åé äýï sp õâñéäéêü ôñï éáêü ìå ôá ïðïßá Ý åé äçìéïõñãþóåé ôïõò äýï ó äåóìïýò. Ïé ð äåóìïß ìåôáîý ôùí áôüìùí Üíèñáêá Ý ïõí ðñïêýøåé ìå ôçí ðëüãéá åðéêüëõøç 2p áôïìéêþí ôñï éáêþí áðü ôï êüèå Üôïìï Åýñåóç ôùí ãùíéþí ôùí äåóìþí âüóåé ôïõ õâñéäéóìïý. Óôï ìüñéï ôïõ ðñïðåíßïõ (CH2 =CHCÇ 3), íá ðñïóäéïñßóåôå: á. ôá áôïìéêü ôñï éáêü áðü ôá ïðïßá Ý ïõí ðñïêýøåé ïé ó êáé ð äåóìïß, â. ôéò ãùíßåò ôùí äåóìþí óôï ìüñéï. á. ÃñÜöïõìå ôïí áíáëõôéêü óõíôáêôéêü ôýðï ôïõ ðñïðåíßïõ: 510