Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21.

Kategoria: Struktura atomu - ogólne Elektrony w atomach, orbitale Typ: Podaj/wymień Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Pierwiastek X leży w siódmej grupie i czwartym okresie układu okresowego. Pierwiastek ten tworzy jon prosty X²⁺. Wszystkie atomy pierwiastka X występujące w przyrodzie mają liczbę masową równą 55.

a)	Napisz skróconą konfigurację elektronową jonu X²⁺ w stanie podstawowym.

b)	Określ i wpisz do tabeli liczbę protonów i neutronów znajdujących się w jądrze atomu pierwiastka X oraz liczbę elektronów tworzących rdzeń atomu tego pierwiastka.

Pierwiastek X	Liczba cząstek elementarnych znajdujących się w jądrze atomu X	Liczba elektronów znajdujących się w rdzeniu atomu X
Pierwiastek X

Rozwiązanie

(0-1)
Mn²⁺ : [Ar] 3d⁵

(0-1)

Pierwiastek X	Liczba cząstek elementarnych znajdujących się w jądrze atomu X	Liczba elektronów znajdujących się w rdzeniu atomu X
Pierwiastek X	p = 25 n = 30 lub liczba protonów = 25 liczba neutronów = 30	18

Wskazówki

Korzystając z informacji o położeniu pierwiastka X w układzie okresowym, identyfikujemy ten pierwiastek: jest to mangan, który leży w 7. grupie i 4. okresie. Z układu okresowego odczytujemy liczbę porządkową manganu, która jest zarazem liczbą atomową tego pierwiastka. Wynosi ona równa 25. Oznacza to, że w jądrze atomowym manganu znajduje się 25 protonów, a w atomie – 25 elektronów. Pozwala nam to na napisanie konfiguracji elektronowej atomu manganu w stanie podstawowym: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵. Możemy ten zapis uprościć, wykorzystując fakt, że gaz szlachetny poprzedzający mangan w układzie okresowym, czyli argon, ma konfigurację Ar: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶. Uproszczony czyli skrócony zapis konfiguracji elektronowej manganu jest więc następujący: [Ar] 4s²3d⁵. Widzimy, że w atomie manganu podpowłoka 3d nie jest całkowicie zapełniona elektronami i mangan znajduje w konfiguracyjnym bloku d. To ważna informacja, ponieważ elektrony walencyjne w atomach pierwiastków tego bloku należą do podpowłoki s ostatniej powłoki i podpowłoki d przedostatniej powłoki. Wynika z tego, że elektrony walencyjne w atomie manganu mają konfigurację 4s²3d⁵. Aby napisać konfigurację dwudodatniego jonu manganu, musimy wiedzieć, które 2 elektrony walencyjne oddał atom, tworząc kation. Są to elektrony podpowłoki 4s, zatem konfiguracja jonu manganu Mn²⁺ jest następująca: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵ i w formie skróconej przyjmie postać: [Ar] 3d⁵.

Rozwiązując tę część zadania, należy wykorzystać to, co zostało zrobione w części a). Z układu okresowego odczytaliśmy liczbę porządkową manganu równą 25. Wiemy, że jest ona równa liczbie atomowej tego pierwiastka. Oznacza to, że w jądrze atomowym manganu znajduje się 25 protonów, a w atomie – 25 elektronów. Określając skład jądra atomu manganu, możemy więc stwierdzić, że zawiera ono 25 protonów. Poza protonami w jądrze znajdują się też neutrony. Ich liczbę określimy, wiedząc, że liczba masowa, która jest sumą liczby protonów i neutronów, manganu jest równa 55. Wynika z tego, że liczba neutronów jest równa 30 (55 – 25 = 30). Pozostaje nam jeszcze określenie liczby elektronów tworzących rdzeń atomu manganu. Wiemy, że w atomie tym jest 25 elektronów, spośród których 7 to elektrony walencyjne. Liczba elektronów w rdzeniu jest zatem równa 18 (25 – 7 = 18).