ΘΕΜΑ 1 ο 1. Πόσα ηλεκτρόνια στη θεµελιώδη κατάσταση του στοιχείου 18 Ar έχουν. 2. Ο µέγιστος αριθµός των ηλεκτρονίων που είναι δυνατόν να υπάρχουν

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο Απαντήσεις των ερωτήσεων από πανελλήνιες ΘΕΜΑ 1 ο 1. Πόσα ηλεκτρόνια στη θεµελιώδη κατάσταση του στοιχείου 18 Ar έχουν µαγνητικό κβαντικό αριθµό m l = 1 ; α. 6. β. 8. γ. 4. δ Ο µέγιστος αριθµός των ηλεκτρονίων που είναι δυνατόν να υπάρχουν σε ένα τροχιακό, είναι: α. 2. β. 14. γ. 10. δ Ο αριθµός των τροχιακών σε µια f υποστιβάδα είναι: α. 1. β. 3. γ. 5. δ Στη θεµελιώδη κατάσταση όλα τα ηλεκτρόνια σθένους ενός στοιχείου ανήκουν στην 3s υποστιβάδα. Το στοιχείο αυτό µπορεί να έχει ατοµικό αριθµό α. 8. β. 10. γ. 12. δ ηλεκτρονιακή δοµή του 25 Μn 2+ στη θεµελιώδη κατάσταση είναι: α. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5. β. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2. γ. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 4s 1. δ. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 3d 4 4s 2.

2 6. Tο ηλεκτρόνιο της εξωτερικής στιβάδας του Νa (Ζ=11) µπορεί να έχει την εξής τετράδα κβαντικών αριθµών στη θεµελιώδη κατάσταση: α. (3, 1, 0, +½). β. (3, 0, 0, +½). γ. (3, 1, 1, +½). δ. (3, 1, 1, +½). 7. Στο ιόν 26 Fe 2+ ο αριθµός των ηλεκτρονίων στην υποστιβάδα 3d και στη θεµελιώδη κατάσταση είναι: α. 2 β. 5 γ. 3 δ Ποια από τις παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθµών (n, l, m l, m s ) δεν είναι επιτρεπτή για ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτοµο ; α. (4, 2, 2, +1/2) β. (4, 1, 0, -1/2) γ. (4, 2, 3, +1/2) δ. (4, 3, 2, -1/2) 9. Η µάζα του πρωτονίου (m p ) είναι 1836 φορές µεγαλύτερη από τη µάζα του ηλεκτρονίου (m e ). Αν τα δύο αυτά σωµατίδια κινούνται µε την ίδια ταχύτητα, ποια είναι η σχέση των αντιστοίχων µηκών κύµατος λ p και λ e, σύµφωνα µε την κυµατική θεωρία της ύλης του De Broglie; α. λ e =1836 λ p β. λ e =λ p /1836 γ. λ e =λ p δ. λ e =1836/λ p 10. Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του ατόµου του οξυγόνου (Z = 8) στη θεµελιώδη κατάσταση παριστάνεται µε τον συµβολισµό: 1s 2s 2p α. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) β. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) γ. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) δ. ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

3 11. Το πλήθος των ατοµικών τροχιακών στις στιβάδες L και Μ είναι αντίστοιχα: α. 4 και 9 β. 4 και 10 γ. 8 και 18 δ. 4 και Να αντιστοιχίσετε σε κάθε ηλεκτρονιακή δοµή της Στήλης Ι το σωστό σώµα (στοιχείο σε θεµελιώδη ή διεγερµένη κατάσταση, ιόν) της Στήλης ΙΙ, γράφοντας στο τετράδιό σας το γράµµα της Στήλης Ι και δίπλα τον αριθµό της Στήλης ΙΙ. α 4 β 1 γ 5 δ Τι είδους τροχιακό περιγράφεται από τους κβαντικούς αριθµούς n = 3 και l = 2; α. 3d β. 3f γ. 3p δ. 3s 14. Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές αντιστοιχεί σε διεγερµένη κατάσταση του ατόµου του φθορίου ( 9 F); α. 1s 2 2s 2 2p 6 γ. 1s 2 2s 1 2p 6 β. 1s 2 2s 2 2p 5 δ. 1s 1 2s 1 2p Σε ένα άτοµο, ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων που χαρακτηρίζονται από τους κβαντικούς αριθµούς n=2 και m l = -1 είναι α. 1 β. 2 γ. 4 δ. 6

4 16. Σε ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές παραβιάζονται η αρχή του Pauli και ο κανόνας του und; 3s 3p α. ( ) ( ) ( ) ( ) β. ( ) ( ) ( ) ( ) γ. ( ) ( ) ( ) ( ) δ. ( ) ( ) ( ) ( ) 17. Στη θεµελιώδη κατάσταση το µοναδικό ηλεκτρόνιο του ατόµου του υδρογόνου βρίσκεται στην υποστιβάδα 1s, διότι: α. το άτοµο του υδρογόνου διαθέτει µόνο s ατοµικά τροχιακά. β. το άτοµο του υδρογόνου έχει σφαιρικό σχήµα. γ. η υποστιβάδα 1s χαρακτηρίζεται από την ελάχιστη ενέργεια. δ. τα p τροχιακά του ατόµου του υδρογόνου είναι κατειληµµένα. 18. Το ατοµικό τροχιακό, στο οποίο βρίσκεται το ηλεκτρόνιο ενός ατόµου υδρογόνου, καθορίζεται από τους κβαντικούς αριθµούς: α. n και l β. l και m l γ. n, l και m l δ. n, l, m l και m s 19. Ένα ηλεκτρόνιο που ανήκει σε τροχιακό της 3p υποστιβάδας είναι δυνατόν να έχει την εξής τετράδα κβαντικών αριθµών: α. (3,0,0,+½) β. (3,2,-1,-½) γ. (3,3,-1,+½) δ. (3,1,1,+½) 20. Η ηλεκτρονιακή δοµή, στην θεµελιώδη κατάσταση, της εξωτερικής στιβάδας του 7 N είναι:

5 21. Το στοιχείο που περιέχει στη θεµελιώδη κατάσταση τρία ηλεκτρόνια στην 2p υποστιβάδα έχει ατοµικό αριθµό: α. 5 β. 7 γ. 9 δ Πόσα ηλεκτρόνια στο 12 Mg έχουν αζιµουθιακό κβαντικό αριθµό l=0 ; α. 4 β. 6 γ. 8 δ τοµέας p του περιοδικού πίνακα περιλαµβάνει: α. 2 οµάδες β. 4 οµάδες γ. 6 οµάδες δ. 10 οµάδες 24. Η ένωση C 3 C C C=C C 3 έχει: α. 9σ και 4π δεσµούς β. 5σ και 2π δεσµούς γ. 13σ και 3π δεσµούς δ. 11σ και 5π δεσµούς 25. Να διατυπώσετε: α. την Απαγορευτική Αρχή του Pauli. β. τον κανόνα της οκτάδας γ. τον ορισµό του υβριδισµού

6 26. Ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο και ένας πυρήνας ηλίου ( 2 e), που κινούνται µε ταχύτητες υ 1, υ 2, υ 3 αντίστοιχα, έχουν το ίδιο µήκος κύµατος κατά de Broglie. Για τις ταχύτητες υ 1, υ 2, υ 3 ισχύει ότι: α. υ 1 =υ 2 =υ 3 β. υ 1 <υ 2 <υ 3 γ. υ 2 >υ 1 >υ 3 δ. υ 1 =υ 2 >υ Ποια από τις επόµενες δοµές στην θεµελιώδη κατάσταση ΕΝ είναι σωστή; Α. 23 V : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 Β. 24 Cr : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 Γ. 26 Fe : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s Cu : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s Ποια από τις επόµενες εξισώσεις παριστάνει την ενέργεια 2 ου ιοντισµού του µαγνησίου : Α. Mg + (s) Mg 2+ (g) + e - Β. Mg + (g) Mg 2+ (g) + e - Γ. Mg(s) Mg 2+ (g) + 2e -. Mg(g) Mg 2+ (g) + 2e Παραµαγνητικό είναι το ιόν Α. 9 F - Β. 21 Sc 3+ Γ. 26 Fe Zn Τη µεγαλύτερη τιµή δεύτερης ενέργειας ιοντισµού (E i2 ) αναµένεται να έχει το στοιχείο Α. 12 Mg Β. 11 Na Γ. 19K. 4Be

7 31. Στην αντίδραση Cl Cl C C + 2 Cl 2 C C Cl Cl Ο ένας από τους δεσµούς µεταξύ των ατόµων άνθρακα µεταβάλλεται Α. από sp 2 -sp 2 σε sp 3 -sp 3 Β. από sp-sp σε sp 3 -sp 3 Γ. από sp 2 -sp 2 σε sp-sp 3. από sp-sp σε sp 2 -sp Από όλα τα στοιχεία της 2 ης περιόδου του περιοδικού πίνακα τη χαµηλότερη τιµή ενέργειας 1 ου ιοντισµού (E i1 ) έχει Α. το αλκάλιο Β. η αλκαλική γαία Γ. το αλογόνο. το ευγενές αέριο 33. Το χηµικό στοιχείο Χ µε ηλεκτρονιακή δοµή [Ar] 3d 10 4s 2 4p 5 ανήκει στην Α. 4 η περίοδο και στην 7 η οµάδα του περιοδικού πίνακα Β. 4 η περίοδο και στην 17 η οµάδα του περιοδικού πίνακα Γ. 5 η περίοδο και στην 4 η οµάδα του περιοδικού πίνακα. 4 η περίοδο και στην 5 η οµάδα του περιοδικού πίνακα

8 ΘΕΜΑ 2 ο 1. ίνονται τα στοιχεία Η, Ν, Ο µε ατοµικούς αριθµούς 1, 7, 8 αντίστοιχα. Να γράψετε: α. Τις ηλεκτρονιακές δοµές (στιβάδες, υποστιβάδες) των ατόµων Ν και Ο στη θεµελιώδη κατάσταση. β. Τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis του νιτρώδους οξέος (ΗΝΟ 2 ). α) Για το άζωτο η δοµή είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 3 (δύο ηλεκτρόνια στην Κ και πέντε στην L), ενώ για το οξυγόνο: 1s 2, 2s 2, 2p 4 (δύο ηλεκτρόνια στην Κ και έξι στην L). β) Τα ηλεκτρόνια σθένους στο νιτρώδες οξύ είναι =18, και το κεντρικό άτοµο είναι το άζωτο. Μετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων σθένους καταλήγουµε στον τύπο Lewis: N 2. Το στοιχείο 11 Νa έχει µικρότερη ατοµική ακτίνα από το στοιχείο 12Μg; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Όχι, το νάτριο έχει µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα από το µαγνήσιο. οµή Νατρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 οµή Μαγνησίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2 Τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας έχουν τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθµό αλλά το δραστικό πυρηνικό φορτίο του µαγνησίου είναι =+2, ενώ του νατρίου είναι =+1. Αφού λοιπόν το µαγνήσιο έχει µεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο θα διαθέτει µικρότερη ατοµική ακτίνα. 3. α. Πόσα στοιχεία στη θεµελιώδη κατάσταση έχουν τρία µονήρη ηλεκτρόνια στη στιβάδα Μ και ποιοι είναι οι ατοµικοί τους αριθµοί; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. β. Ένα από τα στοιχεία αυτά ανήκει στον τοµέα p του περιοδικού πίνακα. Ποιος είναι ο ατοµικός αριθµός του στοιχείου που ανήκει στην ίδια οµάδα µε αυτό και έχει µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού (Εi 1 ); Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

9 α) Για να έχει 3 µονήρη ηλεκτρόνια στην στιβάδα Μ (n=3) θα πρέπει να διαθέτει τις παρακάτω δοµές: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 3 άρα Ζ 1 =15 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 3 άρα Ζ 2 =23 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 7 άρα Ζ 3 =27 Στην πρώτη περίπτωση έχουµε ηµισυµπληρωµένη την 3p άρα σύµφωνα µε τον κανόνα του und τρία µονήρη ηλεκτρόνια. Στην δεύτερη περίπτωση έχουµε 3 µονήρη ηλεκτρόνια στην 3d η οποία διαθέτει 5 τροχιακά, άρα τα τρία πρώτα ηλεκτρόνια µπαίνουν στα τροχιακά µε παράλληλο spin. Στην τελευταία περίπτωση έχουµε 7 ηλεκτρόνια στην 3d από τα οποία τα 5 πρώτα µπαίνουν στα τροχιακά µε παράλληλο spin και τα δύο επόµενα µε αντιπαράλληλο spin, οπότε έχουµε 2 ζευγάρια και τρία µονήρη ηλεκτρόνια. Β) Το στοιχείο που ανήκει στον p τοµέα, είναι το πρώτο Ζ=15, όπως φαίνεται από την ηλεκτρονιακή του δοµή (1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 3 ) και ανήκει στην τρίτη περίοδο του Π.Π. Το στοιχείο που έχει µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού και ανήκει στην ίδια οµάδα, θα βρίσκεται ακριβώς από πάνω του (στην δεύτερη περίοδο) και θα έχει δοµή 1s 2, 2s 2, 2p 3 άρα ατοµικό αριθµό Ζ=7. Θα έχει µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού γιατί ενώ το δραστικό πυρηνικό φορτίο είναι ίδιο, η ατοµική ακτίνα του στοιχείου της δεύτερης περιόδου είναι µικρότερη και έτσι η E i1 είναι µεγαλύτερη. 4. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των παρακάτω ενώσεων: N 4 N 3, CN, Cl 4. ίνονται: 7 Ν, 1 Η, 8 Ο, 6 C, 17 Cl. οµή Αζώτου: 1s 2, 2s 2, 2p 3 οµή Οξυγόνου: 1s 2, 2s 2, 2p 4 οµή Υδρογόνου: 1s 1 οµή Άνθρακα: 1s 2, 2s 2, 2p 2 οµή Χλωρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 5 Το νιτρικό αµµώνιο είναι ιοντική ένωση και έτσι δηµιουργούµε ξεχωριστά την ηλεκτρονική δοµή του ανιόντος και του κατιόντος. Το νιτρικό ανιόν έχει συνολικά =24 ηλεκτρόνια σθένους, κεντρικό άτοµο το άζωτο και τρία περιφερειακά οξυγόνα. Το κατιόν αµµωνίου έχει =8 ηλεκτρόνια σθένους. Μετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων σθένους θα προκύψει ο ηλεκτρονικός τύπος: N +1-1 N

10 Το υδροκυάνιο είναι οµοιοπολική ένωση µε χαρακτηριστική οµάδα το κυάνιο (τριπλός δεσµός µεταξύ άνθρακα αζώτου). Τα συνολικά ηλεκτρόνια σθένους είναι 1+4+5=10, κεντρικό άτοµο είναι ο άνθρακας και µετά την κατανοµή θα προκύψει ο ηλεκτρονικός τύπος: C N Το υπερχλωρικό οξύ είναι οµοιοπολική ένωση, ένα από τα ισχυρά οξέα, µε συνολικό αριθµό ηλεκτρονίων σθένους =32. Το κεντρικό άτοµο είναι το χλώριο και περιφερειακά άτοµα είναι τα οξυγόνα. Το υδρογόνο είναι ενωµένο µε ένα από τα τέσσερα οξυγόνα. Ο τύπος Lewis θα είναι: Cl 5. ίνονται τα στοιχεία Α και Β µε ατοµικούς αριθµούς 15 και 17 αντίστοιχα. α. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δοµές (στιβάδες, υποστιβάδες) των στοιχείων αυτών στη θεµελιώδη κατάσταση. β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης ΑΒ 3 γ. Ποιο από τα δύο στοιχεία Α και Β έχει τη µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. α) οµή του στοιχείου Α : 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 3 οµή του στοιχείου Β : 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 5 β) Η ένωση ΑΒ 3 θα έχει συνολικά 5+3 7=26 ηλεκτρόνια σθένους, κεντρικό άτοµο το Α και περιφερειακά τα τρία άτοµα του στοιχείου Β. Μετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων θα προκύψει ο τύπος Lewis: γ) Μεγαλύτερη ατοµική ακτίνα θα έχει το άτοµο του στοιχείου Α. Αυτό συµβαίνει επειδή το δραστικό πυρηνικό φορτίο του Α (15-10=5) είναι µικρότερο από το αντίστοιχο του Β (17-10=7), ενώ ο κύριος κβαντικός αριθµός της στιβάδας σθένους είναι ίδιος (3) και στα δύο άτοµα. 6. ίνεται ο παρακάτω πίνακας: B B A B

11 α) Να εξηγήσετε γιατί ισχύει η διάταξη E i1 < E i2 < E i3 για τις ενέργειες ιοντισµού. β) Να εξηγήσετε γιατί η ενέργεια πρώτου ιοντισµού του 3 Li είναι µεγαλύτερη από την ενέργεια πρώτου ιοντισµού του 11 Νa. α) Η δεύτερη ενέργεια ιοντισµού έχει µεγαλύτερη τιµή από την πρώτη, καθώς πιο εύκολα φεύγει το ηλεκτρόνιο από το ουδέτερο άτοµο απ ότι από το φορτισµένο ιόν. ηλαδή, έχουµε: Ε i 2 > E i 1. Με ανάλογο τρόπο η τρίτη ενέργεια ιοντισµού είναι µεγαλύτερη από την δεύτερη E i 3 > E i 2. κ.ο.κ. β) Το λίθιο βρίσκεται στην ίδια οµάδα µε το νάτριο. Τα δύο στοιχείο έχουν το ίδιο δραστικό πυρηνικό φορτίο (3-2=1 για το λίθιο και 11-10=1 για το νάτριο) αλλά το λίθιο έχει µια στιβάδα λιγότερη, εποµένως µικρότερη ατοµική ακτίνα. Έτσι στο λίθιο η έλξη του πυρήνα στο ηλεκτρόνιο της εξωτερικής στιβάδας είναι µεγαλύτερη µε αποτέλεσµα να έχουµε και µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού. 7. ίνονται τα στοιχεία, N και που βρίσκονται: το στην 1η περίοδο και 1η οµάδα (Ι Α ), το N στη 2η περίοδο και 15η οµάδα (V A ) και το στη 2η περίοδο και 16η οµάδα (VI A ) του περιοδικού πίνακα. α. Πώς κατανέµονται τα ηλεκτρόνια των στοιχείων, N και σε υποστιβάδες; β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης N 2. α) Το υδρογόνο έχει σύµφωνα µε την θέση του στον Π.Π. µία στιβάδα και ένα ηλεκτρόνιο, το άζωτο δύο στιβάδες και 5 ηλεκτρόνια στην εξωτερική και το οξυγόνο δύο στιβάδες και 6 ηλεκτρόνια στην εξωτερική. Άρα οι δοµές τους θα είναι: οµή Υδρογόνου: 1s 1 οµή Αζώτου: 1s 2, 2s 2, 2p 3 οµή Οξυγόνου: 1s 2, 2s 2, 2p 4

12 β) Τα συνολικά ηλεκτρόνια σθένους του νιτρώδους οξέος είναι : =18 και το κεντρικό του άτοµο είναι το άζωτο. Μετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων σθένους θα προκύψει ο τύπος Lewis: N 8. ίνονται τα στοιχεία, Ο, Na και S µε ατοµικούς αριθµούς 1, 8, 11 και 16 αντίστοιχα. α. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δοµές (στιβάδες, υποστιβάδες) των ατόµων, Na και S στη θεµελιώδη κατάσταση. β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης NaS 3. α) οµή Υδρογόνου: 1s 1 οµή Οξυγόνου: 1s 2, 2s 2, 2p 4 οµή Νατρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 οµή Θείου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 4 β) Το όξινο θειώδες νάτριο είναι άλας και εποµένως ετεροπολική ένωση µε κατιόν το νάτριο και ανιόν το όξινο θειώδες. Τα ηλεκτρόνια σθένους του κατιόντος νατρίου είναι 8, ενώ του όξινου θειώδους ανιόντος είναι =26 και το κεντρικό του άτοµο είναι το θείο. Μετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων σθένους θα προκύψει ο τύπος Lewis: -1 Na +1 S 9. Το κατιόν Κ + και το ανιόν Cl - έχουν το καθένα ίσο αριθµό ηλεκτρονίων µε το ευγενές αέριο της τρίτης περιόδου (Ar). α. Να προσδιορίσετε τον ατοµικό αριθµό του στοιχείου Ar. β. Να προσδιορίσετε τους ατοµικούς αριθµούς των στοιχείων K και Cl. γ. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δοµές (στιβάδες, υποστιβάδες) των στοιχείων K, Cl και Ο. ίνεται για το Ο: ατοµικός αριθµός Ζ=8. δ. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης KCl 3.

13 α) Αφού το αργό είναι το ευγενές αέριο της τρίτης περιόδου, θα έχει τρεις στιβάδες και η εξωτερική του θα έχει οκτώ ηλεκτρόνια. Έτσι η δοµή του αργού είναι : 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6. Άρα ο ατοµικός αριθµός του αργού θα είναι 18. β) Επειδή το κατιόν του καλίου και το ανιόν του χλωρίου έχουν τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονίων µε το αργό δηλαδή 18, τα αντίστοιχα άτοµα καλίου και χλωρίου θα έχουν: Το µεν κάλιο 18+1=19 ηλεκτρόνια, το δε χλώριο 18-1=17 ηλεκτρόνια. Άρα Ζ(καλίου)=19 και Ζ(χλωρίου)=17. γ) οµή Καλίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 1 οµή Χλωρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 5 οµή Οξυγόνου: 1s 2, 2s 2, 2p 4 δ) Το χλωρικό κάλιο είναι άλας και εποµένως ιοντική ένωση. Το κατιόν καλίου έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους ενώ το χλωρικό ανιόν έχει =24 ηλεκτρόνια σθένους µε κεντρικό άτοµο το χλώριο. Μετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων σθένους ο τύπος Lewis που θα προκύψει θα είναι: K +1 Cl ίνονται τα στοιχεία 20 Ca, 26 Fe, 16 S. α. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δοµές τους (κατανοµή ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες). β. Να βρεθεί η οµάδα και η περίοδος του περιοδικού πίνακα στην οποία ανήκει το καθένα από τα στοιχεία αυτά. α) οµή Ασβεστίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2 οµή Σιδήρου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 6 ή αλλιώς: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 6, 4s 2 οµή Θείου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 4 β) Το ασβέστιο σύµφωνα µε τη δοµή του θα ανήκει στην τέταρτη περίοδο και στην οµάδα 2 (ή II A ). Ο σίδηρος θα ανήκει στην τέταρτη περίοδο και στην οµάδα 8 (ή VIII B ) και τέλος το θείο θα ανήκει στην τρίτη περίοδο και στην οµάδα 16 (ή VI A ). 11. ίνονται τα χηµικά στοιχεία 11 Na και 17 Cl. α. Ποιες είναι οι ηλεκτρονιακές δοµές των παραπάνω στοιχείων στην θεµελιώδη κατάσταση;

14 β. Ποιο από τα δύο αυτά στοιχεία έχει την µικρότερη ατοµική ακτίνα; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. α) οµή Νατρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 οµή Χλωρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 5 β) Η ατοµική ακτίνα ενός συγκεκριµένου ατόµου εξαρτάται από τον κύριο κβαντικό αριθµό της εξωτερικής του στιβάδας και από το δραστικό πυρηνικό φορτίο. Στην περίπτωση µας και τα δύο άτοµα έχουν τον ίδιο n=3 αλλά διαφέρουν στο δραστικό πυρηνικό φορτίο. Το δραστικό πυρηνικό φορτίο του νατρίου είναι 11-10=1 ενώ του χλωρίου 17-10=7. Εποµένως αφού το χλώριο έχει µεγαλύτερο δραστικό φορτίο θα έχει µικρότερη ατοµική ακτίνα. 12. ίνονται τα άτοµα/ιόντα 12 Mg 2+, 15 P, 19 K, 26 Fe 2+. α. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δοµές τους (κατανοµή ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες). β. Να γράψετε τον αριθµό των µονήρων ηλεκτρονίων που περιέχει καθένα από τα άτοµα/ιόντα : 15 P, 19 K, 26 Fe 2+. α) οµή ιόντος Μαγνησίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6 οµή Φωσφόρου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 3 οµή Καλίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 1 οµή ιόντος Σιδήρου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 6 β) Τα τρία τελευταία ηλεκτρόνια του φωσφόρου ανήκουν στην 3p υποστιβάδα, η οποία διαθέτει τρία τροχιακά. Σύµφωνα µε τον κανόνα του und τα ηλεκτρόνια αυτά θα µπουν στα τρία τροχιακά µε παράλληλο spin άρα θα έχουµε τρία µονήρη ηλεκτρόνια. Το τελευταίο ηλεκτρόνιο του καλίου στην 4s υποστιβάδα είναι φυσικά µονήρες. Τα έξι τελευταία ηλεκτρόνια του σιδήρου ανήκουν στην 3d υποστιβάδα που έχει πέντε τροχιακά και εποµένως (πάλι σύµφωνα µε τον und) τα πέντε θα µπουν µε παράλληλο spin και το έκτο ηλεκτρόνιο µε αντιπαράλληλο spin. Άρα θα έχουµε ένα ζευγάρι και τέσσερα µονήρη ηλεκτρόνια. 13. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των ιοντικών ενώσεων : NaC 3 και Mg 3 N 2 ίνονται οι ατοµικοί αριθµοί : =1, C=6, N=7, =8, Na=11, Mg=12

15 οµή Υδρογόνου: 1s 1 οµή Άνθρακα: 1s 2, 2s 2, 2p 2 οµή Αζώτου: 1s 2, 2s 2, 2p 3 οµή Οξυγόνου: 1s 2, 2s 2, 2p 4 οµή Νατρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 οµή Μαγνησίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2 Το όξινο ανθρακικό νάτριο, σαν ιοντική ένωση, αποτελείται από κατιόν νατρίου και όξινο ανθρακικό ανιόν. Το κατιόν νατρίου έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους, ενώ το ανιόν έχει =24 ηλεκτρόνια σθένους και κεντρικό άτοµο τον άνθρακα. Μετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων σθένους θα έχουµε τον τύπο Lewis: Na +1 C -1 Το αζωτούχο µαγνήσιο είναι και αυτό ιοντική ένωση µε κατιόν το µαγνήσιο Mg +2 και ανιόν το N -3. Το κατιόν έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους και το ανιόν επίσης 8 (5+3). Άρα ο τύπος Lewis που θα προκύψει θα είναι: Mg +2 3 N ίνονται τα στοιχεία: 7 Ν, 8 Ο, 11 Νa. α. Ποιο από τα στοιχεία αυτά έχει περισσότερα µονήρη ηλεκτρόνια στη θεµελιώδη κατάσταση; β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο Lewis της ένωσης NaN 2. α) οµή Αζώτου: 1s 2, 2s 2, 2p 3 οµή Οξυγόνου: 1s 2, 2s 2, 2p 4 οµή Νατρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 Το άζωτο έχει τρία µονήρη ηλεκτρόνια (από ένα σε καθένα από τα τρία 2p τροχιακά). Στο οξυγόνο τα τέσσερα ηλεκτρόνια της 2p υποστιβάδας µοιράζονται στα τρία τροχιακά ως εξής : ζευγάρι, µονήρες, µονήρες. Το νάτριο

16 έχει µόνο ένα µονήρες ηλεκτρόνιο στο 4s τροχιακό. Το στοιχείο µε τα περισσότερα µονήρη είναι εποµένως το άζωτο. β) Το νιτρώδες νάτριο είναι ετεροπολική ένωση που αποτελείται από κατιόντα νατρίου και νιτρώδη ανιόντα. Το κατιόν νατρίου έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους ενώ το νιτρώδες ανιόν =18 ηλεκτρόνια σθένους και κεντρικό άτοµο το άζωτο. Μετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων σθένους προκύπτει ο τύπος Lewis: Na +1-1 N 15. ίνονται τα στοιχεία 1 Η, 7 Ν, 8 Ο, 11 Νa και 15 P α. Ποια από τα παραπάνω στοιχεία ανήκουν i) στην ίδια οµάδα του Περιοδικού Πίνακα. ii) στην ίδια περίοδο του Περιοδικού Πίνακα. β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο Lewis της ένωσης (N 4 ) 3 P 4. οµή Υδρογόνου: 1s 1 οµή Αζώτου: 1s 2, 2s 2, 2p 3 οµή Οξυγόνου: 1s 2, 2s 2, 2p 4 οµή Νατρίου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 οµή Φωσφόρου: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 3 α) Παρατηρώντας τις δοµές διαπιστώνουµε ότι το υδρογόνο και το νάτριο έχουν το τελευταίο τους ηλεκτρόνιο σε s τροχιακό, εποµένως ανήκουν στον s τοµέα και στην 1 η οµάδα. Οµοίως το άζωτο και ο φωσφόρος ανήκουν στον p τοµέα και στην 15 η οµάδα. Όσον αφορά τις περιόδους το άζωτο και το οξυγόνο ανήκουν στην 2 η περίοδο (τελευταίος κύριος κβαντικός αριθµός το 2) ενώ το νάτριο και ο φωσφόρος ανήκουν στην 3 η περίοδο (τελευταίος κύριος κβαντικός αριθµός το 3). β) Το φωσφορικό αµµώνιο είναι ιοντική ένωση που αποτελείται από κατιόντα αµµωνίου και ανιόντα φωσφορικά. Στο κατιόν αµµωνίου τα ηλεκτρόνια σθένους είναι =8 και το κεντρικό του άτοµο είναι το άζωτο. Στο φωσφορικό ανιόν κεντρικό άτοµο είναι ο φωσφόρος και τα ηλεκτρόνια σθένους είναι =32. Ο τύπος Lewis που θα προκύψει µετά την κατανοµή των ηλεκτρονίων σθένους θα είναι: N +1 3 P -3

17 16. Α. Πόσα στοιχεία έχει η 2 η περίοδος του περιοδικού πίνακα; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Β. Σε ποιο τοµέα, ποια περίοδο και ποια οµάδα ανήκει το στοιχείο µε ατοµικό αριθµό Ζ=27; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Α) Η δεύτερη περίοδος του Περιοδικού Πίνακα περιέχει τα στοιχεία που έχουν ηλεκτρόνια στην δεύτερη στιβάδα (n=2, στιβάδα L) και ταυτόχρονα αυτή είναι η εξωτερική τους στιβάδα. Η δεύτερη στιβάδα έχει ένα τροχιακό 2s και τρία τροχιακά 2p. Άρα ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων που µπορεί να δεχθεί είναι 8. Τόσα θα είναι και τα στοιχεία της δεύτερης περιόδου του Π.Π. Β) Η ηλεκτρονιακή δοµή του στοιχείου µε Ζ=27 είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 7. Πρόκειται λοιπόν για ένα στοιχείο µετάπτωσης που ανήκει στον d τοµέα και στην τέταρτη περίοδο. Αφού έχει δύο ηλεκτρόνια στην 4s και επτά ηλεκτρόνια στην 3d θα είναι το ένατο στοιχείο της τέταρτης περιόδου και εποµένως θα ανήκει στην ένατη οµάδα (9 ή VIII B ). 17. Ποιος θα ήταν ο µοριακός τύπος της ένωσης µεταξύ ενός ατόµου 6 C και ατόµων 1 µε βάση την ηλεκτρονιακή τους δοµή στη θεµελιώδη κατάσταση; Να εξηγήσετε γιατί διαφέρει αυτός ο µοριακός τύπος από τον µοριακό τύπο της αντίστοιχης ένωσης που απαντάται στη φύση. οµή Υδρογόνου: 1s 1 οµή Άνθρακα: 1s 2, 2s 2, 2p 2 Ο άνθρακας όπως φαίνεται από την δοµή του έχει στην δεύτερη στιβάδα ένα γεµάτο τροχιακό, το 2s, και δύο µονήρη ηλεκτρόνια σε δύο από τα τρία p τροχιακά. Άρα µε τα δύο αυτά µονήρη ηλεκτρόνια θα µπορούσε να σχηµατίσει δύο οµοιοπολικούς δεσµούς µε το υδρογόνο. Οι δεσµοί αυτοί θα σχηµατιζόταν από την επικάλυψη των δύο s τροχιακών των υδρογόνων µε τα ηµισυµπληρωµένα p τροχιακά του άνθρακα και η υποθετική χηµική ένωση θα είχε την µορφή C 2. Είναι όµως γνωστό ότι η απλούστερη ένωση του άνθρακα µε το υδρογόνο είναι το µεθάνιο C 4, όπου ο άνθρακας σχηµατίζει τέσσερις ισοδύναµους δεσµούς µε το υδρογόνο. Το γεγονός αυτό ερµηνεύεται από το φαινόµενο του υβριδισµού. Σύµφωνα µ αυτό το ένα τροχιακό 2s και τα τρία τροχιακά 2p του άνθρακα συγχωνεύονται οπότε δηµιουργούνται 4 νέα υβριδικά τροχιακά που χαρακτηρίζονται sp 3 και είναι ισοενεργειακά. Τα τέσσερα ηλεκτρόνια της δεύτερης στιβάδας κατανέµονται λοιπόν, σύµφωνα µε τον κανόνα του und, ανά ένα σε κάθε

18 τροχιακό µε αποτέλεσµα να έχουµε 4 µονήρη ηλεκτρόνια και τελικά τον σχηµατισµό 4 ισοδύναµων οµοιοπολικών δεσµών.