ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτσεις Α1 έως και Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστ απάντηση. Α1. Ένα τροχιακό χαρακτηρίζεται από τους κβαντικούς αριθμούς: α. n β. l γ. n, l δ. n, l, m l A2. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε ένα άτομο που χαρακτηρίζεται από τους κβαντικούς αριθμούς n 2 και m l 0 είναι: α. 4 β.3 γ.2 δ.1 A3. Σε ποιο από τα παρακάτω άτομα ιόντα αντιστοιχεί η ηλεκτρονιακ δομ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 : α. 20 Ca β. 17 Cl - γ. 18 Ar + δ. 16 S A4. Οι επόμενες τριάδες κβαντικών αριθμών καθορίζουν τέσσερα διαφορετικά ατομικά τροχιακά ενός πολυηλεκτρονιακούατόμου. Την μεγαλύτερη ενέργεια έχει το: α. (3, 0, 0) β. (2, 1, 1) γ. (3, 2, -1) δ. (4, 0, 0) A5. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστ, Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. Σελίδα 1 από 5
i. Σε ένα τροχιακό 4f μπορούμε να τοποθετσουμε μέχρι 14 ηλεκτρόνια ενώ σε ένα τροχιακό 2p μέχρι 2. ΛΑΘΟΣ ii. Στο άτομο του υδρογόνου όλα τα τροχιακά μια στοιβάδας έχουν την ίδια ενέργεια.σωστο iii. Η υποστοιβάδα 3d έχει περισσότερα ατομικά τροχιακά από την υποστοιβάδα 5f.ΛΑΘΟΣ iv. Η ηλεκτρονιακ δομ 1s 2 2s 2 2p 6 αναφέρεται σε αλογόνο. ΛΑΘΟΣ v. Όταν ένα άτομο έχει στην d υποστοιβάδα 8 ηλεκτρόνια, τότε το άθροισμα spin των ηλεκτρονίων είναι 1. ΣΩΣΤΟ ΘΕΜΑ Β Β1. Αντιστοιχστε την κάθε τιμ του κύριου κβαντικού αριθμού της στλης (II) με τον αριθμό της στλης (I) που εκφράζει το πλθος των ατομικών τροχιακών, καθώς και με τον αριθμό της στλης (III) που εκφράζει το πλθος των υποφλοιών. αριθμός ατομικών τροχιακών (I) Α. 3 Β. 4 Γ. 9 Δ. 16 τιμ n (II) 1. 2 2. 3 3. 4 αριθμός υποφλοιών (III) α. 1 β. 2 γ. 3 δ. 4 Β. 4 1. 2 β. 2 Γ. 9 2. 3 γ. 3 Δ. 16 3. 4 δ. 4 Β2. Να γίνει η ηλεκτρονιακ κατανομ των επόμενων στοιχείων ιόντων: 13 Al, 24 Cr, 28 Ni, 26 Fe +2, 16S -2. Σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο του περιοδικού πίνακα ανκει το καθένα από αυτά τα στοιχεία; 13Al: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 1 οπότε ανκει στην 3 η περίοδο και στην 13 η ομάδα του περιοδικού πίνακα. 24Cr: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 4 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 5, 4s 1 οπότε ανκει στην 4 η περίοδο και στην 6 η ομάδα του περιοδικού πίνακα. 28Ni: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 8 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 8, 4s 2 οπότε ανκει στην 4 η περίοδο και στην 10 η ομάδα του περιοδικού πίνακα. Σελίδα 2 από 5
26Fe: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 6 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 6, 4s 2 οπότε ανκει στην 4 η περίοδο και στην 8 η ομάδα του περιοδικού πίνακα. Η ηλεκτρονιακ δομ του κατιόντος 26 Fe +2 είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 6 16S 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 4 οπότε ανκει στην 3 η περίοδο και στην 16 η ομάδα του περιοδικού πίνακα. Η ηλεκτρονιακ δομ του ανιόντος 16 S -2 είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6 Β3. Να βρείτε όλους τους δυνατούς ατομικούς αριθμούς, όπου αυτό απαιτείται, για τα άτομα των στοιχείων τα οποία στη θεμελιώδη του κατάσταση έχουν: i. πέντε p ηλεκτρόνια 1s 2, 2s 2, 2p 5 οπότε Ζ 9 ii. 2 ηλεκτρόνια σε s τροχιακά 1s 2 οπότε Ζ 2 iii. 7 ηλεκτρόνια σε s τροχιακά 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 1 οπότε Ζ 19 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 4 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 5, 4s 1 οπότε Ζ 24 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 9 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 1 οπότε Ζ 29 iv. 2 μονρη ηλεκτρόνια στην στοιβάδα με n 3 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 2 οπότε Ζ 14 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 4, οπότε Ζ 16 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 2 οπότε Ζ 22 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 8 οπότε Ζ 28 v. πλρως συμπληρωμένη την 3d υποστοιβάδα. 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 9 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 1 οπότε Ζ 29 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 10 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2 οπότε Ζ 30 Β4. Το ιόν Χ 2+ έχει ηλεκτρονιακ δομ : Κ(2), L(8), M(8). i. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Χ ; Σελίδα 3 από 5
Η ηλεκτρονιακ δομ του στοιχείου Χ είναι: 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2 Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου σύμφωνα με την παραπάνω ηλ.εκτρονιακ δομ είναι Ζ 20. ii. Πόσα ηλεκτρόνια του ιόντος χαρακτηρίζονται με m l 0; Δέκα (10) ηλεκτρόνια του ιόντος χαρακτηρίζονται με m l 0. iii. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Y το οποίο βρίσκεται στην ίδια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα και σε περίοδο τάξης μικρότερης κατά 1; Το στοιχείο Υ για να βρίσκεται στην ίδια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα και σε περίοδο τάξης μικρότερης κατά 1 θα πρέπει η ηλεκτρονιακ του δομ να τελειώνει σε 3s 2 άρα 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2 οπότε Ζ 12. ΘΕΜΑ Γ Το άτομο του στοιχείου Χ έχει ένα ηλεκτρονιακό ζεύγος στην υποστοιβάδα 3p. Γ1. Ποιος ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Χ; Η ηλεκτρονιακ δομ του στοιχείου Χ είναι: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3p 4 Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου σύμφωνα με την παραπάνω ηλεκτρονιακ δομ είναι Ζ 16. Γ2. Σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο του Περιοδικού Πίνακα ανκει το στοιχείο Χ; Το στοιχείο ανκει στην 16 η ομάδα και στην 3 η περίοδο του Π.Π. Γ3. Να γράψετε τους κβαντικούς αριθμούς των ηλεκτρονίων της εξωτερικς στοιβάδας του στοιχείου Χ. Η εξωτερικ στοιβάδα του στοιχείου Χ έχει ηλεκτρονιακ δομ 3s 2 3p 4. Οι κβαντικοί αριθμοί των έξι e - σθένους είναι: [3, 0, 0, +1/2], [3, 0, 0, -1/2] στο τροχιακό 3s και [3, 1, 0, +1/2], [3, 1, 1, +1/2], [3, 1, -1, +1/2], [3, 1, (-1, 0, 1) -1/2] στa τροχιακά 3p. Το 4 ο e - που τοποθετείται στην υποστοιβάδα 3p έχει m s -1/2 και τοποθετείται σε οποιοδποτε από τα τρία ισοενεργειακά τροχιακά 3p. Γ4. Ποιο το άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin για τα ηλεκτρόνια του ατόμου του στοιχείου Χ; Το άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin για τα ηλεκτρόνια του ατόμου είναι: +½+ ½ 1 Γ5. Βρείτε τον ατομικό αριθμό ενός άλλου στοιχείου, έστω Υ, με παραπλσιες χημικές ιδιότητες το οποίο βρίσκεται σε περίοδο μικρότερης τάξης. Ένα άλλο στοιχείο με παρόμοιες χημικές ιδιότητες είναι αυτό με Ζ8 γιατί βρίσκεται Σελίδα 4 από 5
στην ίδια ομάδα του Π.Π. Γνωρίζουμε ότι τα στοιχεία που βρίσκονται στην ίδια ομάδα του Π.Π έχουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες λόγω του ότι έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερικ στοιβάδα. ΘΕΜΑ Δ Ένα άτομο υδρογόνου βρίσκεται στη θεμελιώδη ενεργειακ κατάσταση, οπότε απορροφά ένα φωτόνιο με μκος κύματος λ 1 και μεταπίπτει σε μια διεγερμένη κατάσταση στην οποία έχει ενέργεια Ε n E 1 /9 J. Δ1. Ποιος είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός της στοιβάδας στην οποία έχει διεγερθεί το ηλεκτρόνιο; Το e - μετά την διέγερση του ατόμου βρίσκεται σε στοιβάδα με κύριο κβαντικό αριθμό n και ενέργεια Ε n E 1 E 1 J όπου E 1-2,18. 10-18 άρα n 2 9 και n 3. n 2 9 Επομένως το e - βρίσκεται στην στοιβάδα Μ. Δ2. Να υπολογίσετε το λόγο των μηκών κύματος λ 1 προς όπου το μκος κύματος του φωτονίου κατά την μετάπτωση του ηλεκτρονίου από την θεμελιώδη ενεργειακ κατάσταση στην ενεργειακ κατάσταση με n 2. Ε 3 - Ε 1 Ε 2 - Ε 1 λ 1 λ Ε 1 1 - Ε 1 9 Ε 1 - Ε 1 4 λ 1 9 8Ε 1 4 3Ε 1 λ 1 27 32 Στη συνέχεια το άτομο εκπέμπει δύο φωτόνια με μκη κύματος λ 3 και λ 4 (όπου λ 3 > λ 4 ) και επανέρχεται στη θεμελιώδη ενεργειακ κατάσταση. Δ3. Πως εξηγείται η εκπομπ των δύο φωτονίων; Η αποδιέγερση του ατόμου από την στοιβάδα Μ στην θεμελιώδη ενεργειακ κατάσταση πραγματοποιείται σε 2 στάδια. 1 ο Μ L 2 ο L K Δ4. Σε ποια μετάπτωση αντιστοιχεί το μκος κύματος λ 4 ; Για τα δύο φωτόνια ισχύει: 1 ο Εφωτ Ε 3 Ε 2 Ε 1 /9 Ε 1 /4-5/36 Ε 1 > 0 2 ο Εφωτ Ε 2 Ε 1 Ε 1 /4 Ε 1-3/4 Ε 1 > 0 Άρα Ε 2 Ε 1 > Ε 3 Ε 2. Επομένως στην μετάπτωση Ε 2 Ε 1 αντιστοιχεί το φωτόνιο με την μεγαλύτερη συχνότητα και το μικρότερο μκος κύματος, δηλαδ το λ 4. Σελίδα 5 από 5