ΧΗΜΕΙΑ θετικής κατεύθυνσης

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΧΗΜΕΙΑ θετικής κατεύθυνσης"

Πάνδαρος Βλαβιανός
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ Οκτώβριος 014 ΧΗΜΕΙΑ θετικής κατεύθυνσης Α1. β Α. δ Α3. δ Α4. γ Α5. γ ΘΕΜΑ Α ΘΕΜΑ Β Β1α) Λάθος Η πιθανότητα εύρεσης του ηλεκτρονίου είναι μέγιστη κοντά στον πυρήνα άρα στο 1s τροχιακό του ατόμου του υδρογόνου. Θεωρητικά όμως η πιθανότητα να βρεθεί το ηλεκτρόνιο σε μεγάλη απόσταση από τον πυρήνα δεν είναι ποτέ μηδέν. Β1β) Λάθος Κατά μήκος μιας περιόδου όταν αυξάνεται ο ατομικός αριθμός η ατομική ακτίνα ελαττώνεται. Αυτό συμβαίνει γιατί όσο πηγαίνουμε προς τα δεξιά του περιοδικού πίνακα, αυξάνεται ο ατομικός αριθμός και κατά συνέπεια αυξάνεται το δραστικό πυρηνικό φορτίο του ατόμου (κατά προσέγγιση το φορτίο του πυρήνα μειωμένο κατά το φορτίο των ηλεκτρονίων των εσωτερικών στιβάδων). Έτσι, λόγω μεγαλύτερης έλξης των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας από τον πυρήνα, η ατομική ακτίνα μειώνεται. Σε μια ομάδα του περιοδικού πίνακα η ατομική ακτίνα αυξάνεται καθώς αυξάνεται ο ατομικός αριθμός. Αυτό συμβαίνει γιατί καθώς διασχίζουμε προς τα κάτω τον περιοδικό πίνακα (προστίθενται στιβάδες στο άτομο), μεγαλώνει η απόσταση των ηλεκτρονίων εξωτερικής στιβάδας πυρήνα, οπότε η έλξη των ηλεκτρονίων εξωτερικής στιβάδας πυρήνα μειώνεται και συνεπώς η ατομική ακτίνα αυξάνεται. Β1γ) Λάθος Η ηλεκτρονιακή δομή για το άτομο του λανθανίου σύμφωνα με όσα γνωρίζουμε από το σχολικό βιβλίο είναι: Κ() L(8) M(18) N(19) O(8) P() 57Lα: 1s s p 6 3s 3p 6 3d 10 4s 4p 6 4d 10 4f 1 5s 5p 6 6s. Με την δοθείσα ηλεκτρονιακή δομή παρατηρούμε ότι σε κάθε τροχιακό περιέχονται δύο ηλεκτρόνια με διαφορετική τετράδα κβαντικών αριθμών, συνεπώς δεν παραβιάζεται η απαγορευτική αρχή του Pauli. sygchronoedu.gr 1

2 ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ Οκτώβριος 014 Βεβαίως πληροφοριακά (εκτός ύλης) στην περίπτωση του Lα συμβαίνει μια μικρή ανωμαλία που παρατηρείται στην εφαρμογή της αρχής ανοικοδόμησης του περιοδικού συστήματος, όπου δεν τηρείται η παραπάνω διαδοχή των τροχιακών. Το ηλεκτρόνιο για την ανοικοδόμηση του Lα μπαίνει στα τροχιακά 5d αντί του 4f και γι αυτό το Lα ανήκει στην ΙΙΙΒ ομάδα του Περιοδικού Πίνακα. 57Lα: 1s s p 6 3s 3p 6 3d 10 4s 4p 6 4d 10 5s 5p 6 5d 1 6s. Βα) Σύμφωνα με την αρχή της ελάχιστης ενέργειας, κατά την ηλεκτρονιακή δόμηση ενός πολυηλεκτρονικού ατόμου, τα ηλεκτρόνια οφείλουν να καταλάβουν τροχιακά με τη μικρότερη ενέργεια, ώστε να αποκτήσουν τη μεγίστη σταθερότητα στη θεμελιώδη κατάσταση. Ββ) Σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Pauli είναι αδύνατο να υπάρχουν στο ίδιο άτομο δύο ηλεκτρόνια με ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών (n, l, ml, ms). Συνεπώς, δεν μπορεί ένα τροχιακό να χωρέσει πάνω από δύο ηλεκτρόνια Βγ) Η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ελεύθερο άτομο, που βρίσκεται στη θεμελιώδη του κατάσταση και σε αέρια φάση, ονομάζεται ενέργεια πρώτου ιοντισμού και συμβολίζεται Εi 1. Δηλαδή έχουμε, Σ Σ + + e με Ei 1 = ΔΗ > 0 Β3α) 8 B 0 Γ 4 9 Δ 53 Ε 1s s p 4 1s s p 3s 3p 4s 6 6 1s s p 3s 3p 3d 4s s s p 3s 3p 3d 4s s s p 3s 3p 3d 4s p 4d 5s p 5 Β3β) Α: 16 η Ομάδα και η Περίοδο. Β: η Ομάδα και 4 η Περίοδο. sygchronoedu.gr

3 ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ Οκτώβριος 014 Γ: 6 η Ομάδα και 4 η Περίοδο. Δ: 11 η Ομάδα και 4 η Περίοδο. Ε: 17 η Ομάδα και 5 η Περίοδο (,1,1, ) (,1,0,+ ) (,1,+1,+ ) ή : s (,0,0, ) p (,1,1,+ ) (,1,0, ) (,1,+1,+ ) ή (,1,1,+ ) (,1,0,+ ) (,1,+1, ) Β3γ) B : 4s (4,0,0, ) Γ : 4s (4,0,0,+ ) Δ : 4s (4,0,0,+ ) (5,1,1, ) (5,1,0, ) (5,1,+1,+ ) ή Ε : 5s (5,0,0, ) 5p ( 5,1,1, + ) (5,1, 0, ) (5,1, +1, ) ή (5,1,1, ) (5,1,0,+ ) (5,1, +1, ) Γ1α) Γ1β) Γ1γ) 11 Χ 1 9 Χ 4 Χ 3 p 6 1 1s s 3s = 5e 1s s p 5 5 = 5e ΘΕΜΑ Γ 1s s p 3 s 3 p 3d 4s = 5e Γ1δ) Το ηλεκτρόνιο με κβαντικούς αριθμούς (3,,+1,+½) βρίσκεται σε τροχιακό 3d και άρα σε υποστιβάδα 3d, οπότε το ένα ηλεκτρόνιο με μεγαλύτερη ενέργεια από το συγκεκριμένο θα πρέπει να βρίσκεται στην αμέσως υψηλότερη ενεργειακή υποστιβάδα, δηλαδή στην 4s (γνωρίζουμε ότι η 3d υποστιβάδα μόλις πάρει ηλεκτρόνιο πέφτει ενεργειακά σε σχέση με την 4s), οπότε: 4 Χ 4 1s s p 3 s 3 p 3d 4s Γ1ε) Το ηλεκτρόνιο με κβαντικούς αριθμούς (4,1,0,+½) βρίσκεται σε τροχιακό 4p και άρα σε υποστιβάδα 4p, οπότε τα τρία ηλεκτρόνια με μεγαλύτερη ενέργεια από το συγκεκριμένο θα sygchronoedu.gr 3

4 ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ Οκτώβριος 014 πρέπει να βρίσκονται στις αμέσως υψηλότερες ενεργειακές υποστιβάδες, δηλαδή στην 5s που μπορεί να πάρει ηλεκτρόνια και στην επόμενη υψηλότερη ενεργειακή υποστιβάδα που είναι η 4d που θα έχει 1 ηλεκτρόνιο (γνωρίζουμε ότι η 4d υποστιβάδα μόλις πάρει ηλεκτρόνιο πέφτει ενεργειακά σε σχέση με την 5s), οπότε: 39 Χ 5 1s s p 3 s 3 p 3d 4 s 4p 4d 5s Γ. Παρατηρούμε ότι η 3 η Ενέργεια Ιοντισμού είναι πολύ μεγαλύτερη της η Ενέργεια Ιοντισμού και αυτή η απότομη αύξηση της ενέργεια ιοντισμού Εi, δικαιολογείται με απόσπαση ηλεκτρονίου από μία ιδιαίτερα σταθερή δομή δηλαδή τη δομή ευγενούς αερίου. + + e Ei 1 = 590kJ/mol ns np (n + 1)s ns np (n + 1)s e Ei = 1145kJ/mol ns np (n + 1)s ns np e Ei 3 = 6900kJ/mol 6 5 ns np ns np e Ei 4 = 8300kJ/mol 5 4 ns np ns np α) Οπότε το στοιχείο Α έχει στην εξωτερική του στιβάδα ηλεκτρόνια και ανήκει στην η ή ΙΙΑ ομάδα του Περιοδικού Πίνακα β) Αφού το στοιχείο Α ανήκει στην 4 η Περίοδο του Περιοδικού Πίνακα, ο ατομικός αριθμός θα είναι: 0Α: 1s s p 6 3s 3p 6 4s Ζ=0 γ) Ο μοριακός τύπος του οξειδίου του στοιχείου Α είναι: Α + Ο ΑΟ Γ3α) Η ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου Cα και του ιόντος Cα + είναι αντίστοιχα: 0Cα: 1s s p 6 3s 3p 6 4s και 0Cα + : 1s s p 6 3s 3p 6 Στο άτομο Cα η εξωτερική του στιβάδα έχει n = 4, ενώ στο ιόν Cα + η εξωτερική στιβάδα έχει n = 3. Άρα το ιόν Cα + έχει μια στιβάδα λιγότερη από το άτομο Cα. Δηλαδή R 0 Cα > R 0 Cα +. Γ3β) Η ηλεκτρονιακή δομή του Βr και του ιόντος Br είναι αντίστοιχα: 35Br: 1s s p 6 3s 3p 6 3d 10 4s 4p 5 και 35Br : 1s s p 6 3s 3p 6 3d 10 4s 4p 6 sygchronoedu.gr 4

5 ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ Οκτώβριος 014 Στο άτομο Βr και στο ιόν Br η εξωτερική στιβάδα έχει n = 4, δηλαδή έχουν ίδιο αριθμό στιβάδων. Υπολογίζουμε το Δραστικό Πυρηνικό Φορτίο. Επειδή η εξωτερική στιβάδα και για τα δύο άτομα είναι η N, έπεται ότι τα ηλεκτρόνια εσωτερικών στιβάδων είναι τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στην K, L και Μ. Άρα Z* 35 Br = Z 35 Br s Z* 35 Br = 35 8 = 7 Z* 35 Br = Z 35 Br s Z* 35 Br = 35 8 = 7 Οπότε το άτομο Br και το ιόν Br έχουν το ίδιο δραστικό πυρηνικό φορτίο. Επειδή όμως το ιόν Br έχει μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα, οπότε η απώσεις μεταξύ των ηλεκτρονίων είναι αυξημένες, έπεται ότι έχει μεγαλύτερο μέγεθος από το ουδέτερο άτομο. Δηλαδή R 35 Br > R 35 Br. Γ3γ) Η ηλεκτρονιακή δομή του ιόντος 16S και του ιόντος 17Cl είναι αντίστοιχα: 16S : 1s s p 6 3s 3p 6 και 17Cl : 1s s p 6 3s 3p 6 Στα δύο ιόντα 16S και 17Cl η εξωτερική στιβάδα έχει n = 3, δηλαδή έχουν ίδιο αριθμό στιβάδων. Υπολογίζουμε το Δραστικό Πυρηνικό Φορτίο. Επειδή η εξωτερική στιβάδα και για τα δύο άτομα είναι η M, έπεται ότι τα ηλεκτρόνια εσωτερικών στιβάδων είναι τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στην K και L. Άρα Z* 16 S = Z 16 S s Z* 16 S = = 6 Z* 17 Cl = Z 17 Cl s Z* 17 Cl = = 7 Επειδή το ιόν 17Cl έχει μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο από το ιόν 16S έπεται ότι το 17Cl θα έχει μικρότερη ατομική ακτίνα από το ιόν 16S. Δηλαδή R 16 S > R 17 Cl. Γ3δ) Η ηλεκτρονιακή δομή του ιόντος Cu + και του ιόντος Cu + είναι αντίστοιχα: 9Cu: 1s s p 6 3s 3p 6 3d 10 4s 1 9Cu + : 1s s p 6 3s 3p 6 3d 10 και 9Cu + : 1s s p 6 3s 3p 6 3d 9 Στα δύο ιόντα 9Cu + και 9Cu + η εξωτερική στιβάδα έχει n = 3, δηλαδή έχουν ίδιο αριθμό στιβάδων. Υπολογίζουμε το Δραστικό Πυρηνικό Φορτίο. Επειδή η εξωτερική στιβάδα και για τα δύο άτομα είναι η M, έπεται ότι τα ηλεκτρόνια εσωτερικών στιβάδων είναι τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στην K και L. Άρα Z* 9 Cu + = Z 9 Cu + s Z* 9 Cu + = 9 10 = 19 Z* 9 Cu + = Z 9 Cu + s Z* 9 Cu + = 9 10 = 19 Οπότε τα ιόντα 9Cu + και 9Cu + έχουν το ίδιο δραστικό πυρηνικό φορτίο. sygchronoedu.gr 5

6 ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ Οκτώβριος 014 Επειδή όμως το ιόν 9Cu + έχει μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα, οπότε η απώσεις μεταξύ των ηλεκτρονίων είναι αυξημένες, έπεται ότι έχει μεγαλύτερο μέγεθος από το ιόν 9Cu +, Δηλαδή R 9 Cu + > R 9 Cu + Γ3ε) Τα μονήρη ηλεκτρόνια κατά Hund για το στοιχείο Α είναι e και τα μονήρη ηλεκτρόνια κατά Lewis για το στοιχείο Α είναι e. ΘΕΜΑ Δ Δα) Αφού το άτομο του στοιχείου Α στη θεμελιώδη κατάσταση διαθέτει στην εξωτερική του στιβάδα ηλεκτρόνιο με κβαντικούς αριθμούς (4, l, m l, +½) εξωτερική στιβάδα η Ν. Αφού το άτομο του στοιχείου Α στη θεμελιώδη κατάσταση έχει άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin, για το σύνολο των ηλεκτρονίων του, ίσο με +3, δηλαδή 1 Σm s = + 3 = 6 x (+ ) άρα 6 μονήρη e 4 6 μονήρη e. 1s s p 3 s 3 p 3d 4s = 1e Δβ) 4 η Περίοδο, 6 η Ομάδα και d τομέα του Περιοδικού Πίνακα. Δγ) 1 ηλεκτρόνια του ατόμου χαρακτηρίζονται με m l = 0. Ζ=4 sygchronoedu.gr 6

Σχετικά έγγραφα

Αρχές δόμησης πολυηλεκτρονικών ατόμων.

Αρχές δόμησης πολυηλεκτρονικών ατόμων. Η συμπλήρωση των τροχιακών των ατόμων με ηλεκτρόνια γίνεται με βάση τους εξής κανόνες: Απαγορευτική αρχή του Pauli. Αρχή ελάχιστης ενέργειας. Κανόνας του Hund. Η