ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 04 Χημεία ΘΕΜΑ Α Α. β. Α. γ. Α.3 δ. Α.4 γ. Α.5 δ. ΘΕΜΑ Β Β. α. Λάθος. Στα πολυηλεκτρονιακά άτομα η σύγκριση των υποστιβάδων γίνεται με βάση το Θετικής Κατεύθυνσης άθροισμα n+l και όντως Ε3s < E3. Εξαίρεση αποτελεί η ενέργεια των υποστιβάδων στο άτομο του υδρογόνου, επειδή διαθέτει ένα μόνο ηλεκτρόνιο, οπότε και δεν υφίστανται απώσεις μεταξύ ηλεκτρονίων. Έτσι η ενέργεια του ηλεκτρονίου δεν επηρεάζεται από τον κβαντικό αριθμό l και εξαρτάται μόνο από τον κύριο κβαντικό αριθμό (n). Οπότε στο άτομο του υδρογόνου ισχύει: Ε3s E3. β. Σωστό. Π.χ. Στοιβάδα: Κ (n ) Υποστοιβάδα: s (l 0) Τροχιακά: σε πλήθος s (ml 0) Η στοιβάδα Κ έχει τροχιακό. Ο παραπάνω τύπος ισχύει. Στοιβάδα: L (n ) Υποστοιβάδα: s (l 0) Τροχιακά: σε πλήθος s (ml 0) Υποστοιβάδα: (l ) Τροχιακά: 3 σε πλήθος (ml -,0,+) Η στοιβάδα L έχει 4 τροχιακά. Ο παραπάνω τύπος ισχύει. Στοιβάδα: M (n 3) Υποστοιβάδα: 3s (l 0) Τροχιακά: σε πλήθος s (ml 0) Υποστοιβάδα: 3 (l ) Τροχιακά: 3 σε πλήθος (ml -,0,+) Υποστοιβάδα: 3d (l ) Τροχιακά: 5 σε πλήθος d (ml -,-,0,+,+) sygchrono-edu.gr / 0 894040
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 04 γ. Σωστό Η ηλεκτρονιακή δομή για το άτομο του βρωμίου είναι: Κ() L(8) M(8) N(7) 35Br: s s 6 3s 3 6 3d 0 4s 4 5. Σύμφωνα με την δοθείσα ηλεκτρονιακή δομή παρατηρούμε ότι ένα ηλεκτρόνιο από την στιβάδα Ν βρίσκεται στη στιβάδα Μ που συμπληρώνεται πλήρως με 8 ηλεκτρόνια. Άρα θα έχουμε δύο ηλεκτρόνια στην στιβάδα Μ με την ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών και συνεπώς παραβιάζεται η απαγορευτική αρχή του auli. Β. α. i. Δεν μπορεί να ερμηνεύσει τα φάσματα εκπομπής πολυπλοκότερων του υδρογόνου ατόμων (πολυηλεκτρονικά άτομα π.χ. He, Li κλπ.), ii. Δεν μπορεί να ερμηνεύσει το χημικό δεσμό. iii. Δεν συμπεριλαμβάνει την κυματική φύση του ηλεκτρονίου και εισάγει αυθαίρετες παραδοχές π.χ. ο κύριος κβαντικός αριθμός. β. Το φως, του οποίου το κβάντο ονομάζεται φωτόνιο, όπως και κάθε κινούμενο μικρό σωματίδιο π.χ. ηλεκτρόνιο, παρουσιάζει διττή φύση, σωματιδίου (κβάντα) και κύματος (ηλεκτρομαγνητικό κύμα). Το μήκος κύματος λ, ενός σωματιδίου μάζας m, και ταχύτητας u, δίνεται από τη σχέση: λ h m u γ. Ηλεκτρόνια που καταλαμβάνουν τροχιακά της ίδιας ενέργειας (της ίδιας υποστιβάδας), έχουν κατά προτίμηση παράλληλα sin, ώστε τα ηλεκτρόνια να αποκτήσουν το μέγιστο άθροισμα των κβαντικών αριθμών sin. Β.3 α. Υπολογίζουμε την μεταβολή της ενέργειας για την κάθε μετάπτωση του ηλεκτρονίου: E E 9E E 8E Δ E E - E E M K 3 - E - - 3 9 9 9 9 E E 4E E 3E Δ E E - E E - E - - L K 4 4 4 4 E E E E 9E 4E 5E Δ E E - E - - - M L 3 3 4 9 36 36 36 5E ΔΕΜ L + ΔΕL Κ 36 + 3E 5E 4 36 + 7E 3E 36 36 8E 9 ΔΕΜ Κ ΔΕΜ Κ ΔΕΜ L + ΔΕL Κ sygchrono-edu.gr / 0 894040
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 04 β. Αφού αποδείξαμε την παραπάνω σχέση και με βάση την θεωρία του lanck γνωρίζουμε ότι η ενέργεια του κβάντου δίνεται από την σχέση ΔΕ h ν οπότε έχουμε: ΔΕΜ Κ ΔΕΜ L + ΔΕhν ΔΕL Κ h ν h ν + h ν3 c c c λ λ λ3 λ3 λ λ λ3 λ λ3 λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ + λ 3 3 3 3 3 ΘΕΜΑ Γ Γ. α. Η υποστιβάδα 3 και γενικά η έχει δευτερεύων κβαντικό αριθμό l, οπότε διαθέτει l+ τροχιακά, δηλαδή + 3 τροχιακά και άρα μέγιστο μπορεί να λάβει 6 ηλεκτρόνια. β. Η υποστιβάδα 3d και γενικά η d έχει δευτερεύων κβαντικό αριθμό l, οπότε διαθέτει l+ τροχιακά, δηλαδή + 5 τροχιακά και άρα μέγιστο μπορεί να λάβει 0 ηλεκτρόνια. γ. Υποστιβάδα 3f δεν υφίσταται αφού για κύριο κβαντικό αριθμό n 3, ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός μπορεί να λάβει τιμές l 0,. Άρα κανένα ηλεκτρόνιο. δ. Η στιβάδα Κ με κύριο κβαντικό αριθμό n, διαθέτει μια υποστιβάδα την s (l 0) και ένα τροχιακό s (m l 0), οπότε μέγιστο μπορεί να πάρει ηλεκτρόνια. ε. Η στιβάδα Ν με κύριο κβαντικό αριθμό n 4, διαθέτει n 4 6 τροχιακά, οπότε μέγιστο μπορεί να λάβει 3 ηλεκτρόνια Γ. α. με ζεύγος ηλεκτρονίων στην υποστιβάδα. 8 A s s 4 β. με ζεύγη ηλεκτρονίων στην 3 υποστιβάδα. 6 35 7 B s s 3s γ. με 3 ασύζευκτα ηλεκτρόνια στην 3d υποστιβάδα. Γ 6 36 3 s s 3s 3d 4s 3 sygchrono-edu.gr / 0 894040 3
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 04 δ. με 3 ζεύγη ηλεκτρονίων στην 4d υποστιβάδα. 6 36 46 Δ s s 3s 3d 4s 0 4 4d 5s 6 8 ε. με 7 ηλεκτρόνια που έχουν ms -½. Ε s s 3s 3 3 6 4 + + 3 + + 7 ηλεκτρόνια με m s - ΘΕΜΑ Δ Δ. Αποδιέγερση ηλεκτρονίου L K εκπέμποντας φωτόνιο μήκους κύματος λ: E E 4E E 3E ΔE E - E E - E - - LK 4 4 4 4 λ c ΔE h ν LK h λ 4 hc () 3E Αποδιέγερση ηλεκτρονίου Ν K εκπέμποντας φωτόνιο μήκους κύματος λ: E E 6E E 5E ΔE E - E E - E - - NK 4 4 6 6 6 6 6 hc λ () c E 5 E Δ h ν NK h λ 4 hc Οπότε: λ 3E 4 5 hce λ 6 hc 3 6 hce 5 E λ 5 λ 4 Δ. Αφού τα δύο σωματίδια κινούνται έχοντας ίδιες κινητικές ενέργειες, θα έχουμε: Eκ Eκ mu mu mu 4mU U U α. m U m U m U 4m U sygchrono-edu.gr / 0 894040 4
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Γ ΓΕΛ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 04 β. Το μήκος κύματος κατά de Broglie για το πρωτόνιο θα είναι: h h λ λ m U Το μήκος κύματος κατά de Broglie για το σωματίδιο θα είναι: h h λ λ m U Οπότε h λ λ λ h λ λ λ sygchrono-edu.gr / 0 894040 5