Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17.

Kategoria: Elektrony w atomach, orbitale Metale Typ: Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj/wymień

Miedź tworzy kationy Cu⁺ oraz Cu²⁺.

a)	Określ, ile elektronów i z jakiej podpowłoki albo podpowłok oddaje atom miedzi, tworząc kation Cu²⁺. Dokończ poniższe zdanie, wpisując liczbę elektronów i symbol odpowiedniej podpowłoki lub podpowłok.

Tworzenie kationu Cu²⁺ oznacza oddanie przez atom miedzi

b)	Uzupełnij poniższą tabelę, wpisując schemat klatkowy konfiguracji elektronów walencyjnych jonu Cu²⁺ w stanie podstawowym oraz wartości głównej liczby kwantowej n i pobocznej liczby kwantowej l dla niesparowanego elektronu w tym jonie.

Schemat klatkowy elektronów walencyjnych	Główna liczba kwantowa n	Poboczna liczba kwantowa l

Rozwiązanie

Poprawna odpowiedź

(0-1)

Tworzenie kationu Cu²⁺ oznacza oddanie przez atom miedzi 1 elektronu z podpowłoki 4s i 1 elektronu z podpowłoki 3d.

(0-1)

Schemat klatkowy elektronów walencyjnych	Główna liczba kwantowa n	Poboczna liczba kwantowa l
	3	2

Wskazówki

Na podstawie położenia atomu miedzi w układzie okresowym należy napisać konfigurację elektronową atomu tego pierwiastka w stanie podstawowym 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹. Skrócony zapis konfiguracji jego jonu to Cu²⁺: [Ar] 3d⁹. Napisanie skróconego zapisu konfiguracji danego atomu polega na porównaniu konfiguracji atomu w stanie podstawowym z zapisem konfiguracji elektronowej gazu szlachetnego poprzedzającego go w układzie okresowym (w tym przypadku – argonu). Atom miedzi, tworząc kation Cu²⁺, oddaje 1 elektron z podpowłoki 4s i 1 elektron z podpowłoki 3d.

Rozwiązanie tej części zadania wymaga znajomości reguły Hunda, zgodnie z którą pary elektronów (↑↓) tworzą się dopiero po zapełnieniu wszystkich poziomów orbitalnych danej podpowłoki przez elektrony niesparowane. Liczba elektronów niesparowanych w danej podpowłoce powinna być możliwie największa. Schemat klatkowy elektronów walencyjnych jonu Cu²⁺ przedstawia zapis:

Z zapisu skróconej konfiguracji elektronowej jonu Cu²⁺ wynika, iż elektrony walencyjne w tym jonie znajdują się na podpoziomie 3d, a to pozwala stwierdzić, że główna liczba kwantowa n elektronu niesparowanego jest równa 3 i – skoro jest to elektron należący do podpowłoki typu d – poboczna liczba kwantowa l wynosi 2.