Poniższy schemat przedstawia graficzny (klatkowy) zapis konfiguracji elektronowej pewnego pierwiastka X w stanie podstawowym.
2.1. (0–1)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz nazwę lub symbol pierwiastka X, jego numer grupy w układzie okresowym oraz symbol bloku, do którego należy ten pierwiastek.
Nazwa pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku konfiguracyjnego
2.2. (0–1)
Pierwiastek X występuje w związkach chemicznych między innymi w postaci jonów X2+.
Uzupełnij poniższy zapis konfiguracji elektronowej jonu X2+ w stanie podstawowym.
Atomy pierwiastków chemicznych mogą występować w różnych stanach energetycznych. Stan o najniższej energii nazywa się stanem podstawowym, a stany o wyższych energiach to stany wzbudzone.
Atom X w stanie podstawowym ma elektrony rozmieszczone na trzech powłokach. Poza tym wiadomo, że dwie podpowłoki należące do zewnętrznej powłoki nie mają pustych orbitali, a jedna z nich zawiera dwa niesparowane elektrony.
1.1. (0–1)
W pewnych warunkach atom X w stanie podstawowym pochłonął energię. Nastąpiła zmiana stanu energetycznego tylko jednego elektronu, co spowodowało wzrost liczby niesparowanych elektronów w tym atomie. Przed wzbudzeniem stan tego elektronu był opisywany wartościami liczb kwantowych 𝑛=3, 𝑙=1, a po wzbudzeniu zmieniła się tylko wartość liczby pobocznej (orbitalnej).
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał on klatkowy zapis konfiguracji elektronowej atomu X w opisanym stanie wzbudzonym.
1.2. (0–2)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbol pierwiastka X, numer okresu i numer grupy w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy pierwiastek X.
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami A i X wiadomo, że:
należą do tego samego bloku konfiguracyjnego
liczba masowa jednego z izotopów pierwiastka A jest dwa razy większa od jego liczby atomowej i jest równa liczbie atomowej niklu
suma elektronów, neutronów i protonów w atomie jednego z izotopów pierwiastka X jest równa 114, a liczba nukleonów jest równa 79.
1.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz symbol pierwiastka A i symbol pierwiastka X oraz symbol
bloku konfiguracyjnego, do którego należą te pierwiastki.
Symbol pierwiastka
Symbol bloku konfiguracyjnego
Pierwiastek A
Pierwiastek X
1.2. (0–1)
Napisz fragment konfiguracji elektronowej atomu A (w stanie podstawowym)
opisujący rozmieszczenie elektronów walencyjnych na podpowłokach. Zastosuj
graficzny zapis konfiguracji elektronowej. W tym zapisie uwzględnij numer powłoki
i symbole podpowłok.
1.3. (0–1)
Pierwiastki A i X tworzą związek o wzorze AX4.
Oblicz bezwzględną masę (wyrażoną w gramach) jednej cząsteczki AX4 złożonej
jedynie z atomów tych izotopów, które opisano we wstępie do zadania. Przyjmij, że
masa atomowa izotopu jest równa jego liczbie masowej.
Na podstawie budowy atomów pierwiastków należących do grup 13.–17.
i okresów 2.–6. układu okresowego uzupełnij poniższe zdanie. Wpisz symbol lub
nazwę odpowiedniego pierwiastka, tak aby powstało zdanie prawdziwe.
Spośród pierwiastków należących do grup 13.–17. i okresów 2.–6.
najmniejszy ładunek jądra ma atom
najmniejszy promień atomowy ma atom
największą wartość pierwszej energii jonizacji ma atom
O atomach dwóch pierwiastków należących do czwartego okresu układu okresowego,
oznaczonych umownie literami X i E, wiadomo, że w stanie podstawowym:
atom pierwiastka X ma w zewnętrznej powłoce cztery elektrony sparowane i dwa niesparowane
w atomie pierwiastka E liczba elektronów, które mogą brać udział w tworzeniu wiązań, jest taka sama jak w atomie pierwiastka X, ale te elektrony są rozmieszczone na dwóch powłokach.
Wpisz do tabeli symbole chemiczne pierwiastków X i E, numer grupy i symbol bloku
konfiguracyjnego, do których należy każdy z pierwiastków.
Dwa pierwiastki oznaczone literami X i E należą do tego samego okresu. Wiadomo, że
w stanie podstawowym:
atom pierwiastka X ma w zewnętrznej powłoce cztery elektrony sparowane i dwa niesparowane
stan energetyczny niesparowanych elektronów atomu pierwiastka X opisują główna liczba kwantowa 𝑛 = 4 i poboczna liczba kwantowa 𝑙 = 1
w atomie pierwiastka E liczba elektronów, które mogą brać udział w tworzeniu wiązań, jest taka sama jak w atomie pierwiastka X, jednak są one rozmieszczone na powłokach opisanych różnymi wartościami głównej liczby kwantowej 𝑛.
Wpisz do tabeli symbole chemiczne pierwiastków X i E, numer grupy i symbol bloku
konfiguracyjnego, do których należy każdy z pierwiastków.
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami A i X wiadomo, że:
należą do tego samego bloku konfiguracyjnego
liczba masowa jednego z izotopów pierwiastka A jest dwa razy większa od jego liczby atomowej i jest równa liczbie atomowej niklu
suma elektronów, neutronów i protonów w atomie jednego z izotopów pierwiastka X jest równa 114, a liczba nukleonów jest równa 79.
1.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz symbol pierwiastka A i symbol pierwiastka X oraz symbol
bloku konfiguracyjnego, do którego należą te pierwiastki.
Symbol pierwiastka
Symbol bloku konfiguracyjnego
Pierwiastek A
Pierwiastek X
1.2. (0–1)
Napisz fragment konfiguracji elektronowej atomu A (w stanie podstawowym)
opisujący rozmieszczenie elektronów walencyjnych na podpowłokach. Zastosuj
graficzny zapis konfiguracji elektronowej. W tym zapisie uwzględnij numer powłoki
i symbole podpowłok.
1.3. (0–1)
Wpisz do tabeli wartości liczb kwantowych opisujących stan energetyczny
niesparowanego elektronu walencyjnego atomu X (w stanie podstawowym).
Na poniższym diagramie przedstawiono zmiany elektroujemności w skali Paulinga
pierwiastków grup 1.–2. oraz 13.–17. układu okresowego (wartości elektroujemności
poszczególnych pierwiastków danej grupy połączono linią ciągłą).
Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007.
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa,
albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Pierwiastki, których elektroujemność przedstawiono na diagramie, należą do bloków konfiguracyjnych s, p i d układu okresowego.
P
F
2.
W grupach 1.–2. oraz 13.–17. elektroujemność wszystkich pierwiastków wchodzących w ich skład maleje ze wzrostem numeru okresu.
P
F
3.
W grupach 1.–2. oraz 13.–17. największą elektroujemność ma pierwiastek danej grupy o najmniejszej liczbie atomowej Z.
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami X i Z wiadomo, że:
oba przyjmują w związkach chemicznych taki sam maksymalny stopień utlenienia
konfiguracja elektronowa atomu pierwiastka X w stanie wzbudzonym, w którym nastąpiło przeniesienie jednego z elektronów sparowanych na wyższą energetycznie i nieobsadzoną podpowłokę, może zostać przedstawiona w postaci zapisu:
w stanie podstawowym atom pierwiastka Z ma łącznie na ostatniej powłoce i na podpowłoce 3d pięć elektronów.
1.1. (2 pkt)
Wpisz do tabeli symbol pierwiastka X i symbol pierwiastka Z, numer grupy oraz symbol
bloku konfiguracyjnego, do których należy każdy z pierwiastków.
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku konfiguracyjnego
pierwiastek X
pierwiastek Z
1.2. (1 pkt)
Napisz wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X oraz maksymalny stopień utlenienia,
jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych.
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X:
Maksymalny stopień utlenienia, jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych:
1.3. (1 pkt)
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z2+ w stanie podstawowym. Zastosuj
zapis z uwzględnieniem podpowłok.
Na podstawie budowy atomów pierwiastków należących do grup 1.–2. oraz 13.–17. drugiego okresu układu okresowego uzupełnij poniższe zdanie. W wyznaczone miejsca wpisz symbol albo nazwę odpowiedniego pierwiastka.
Spośród pierwiastków drugiego okresu:
najmniejszy ładunek jądra ma atom ;
najmniejszy promień atomowy ma atom ;
najmniejszą wartość pierwszej energii jonizacji ma atom
Elektrony atomu pierwiastka X w stanie podstawowym zajmują siedem orbitali, przy czym sześć z nich jest całkowicie zapełnionych. Ten pierwiastek reaguje zarówno z kwasem solnym, jak i ze stężonym wodnym roztworem wodorotlenku potasu. Jednym z produktów obu przemian jest ten sam gaz.
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz dane dotyczące położenia pierwiastka X w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego ten pierwiastek należy.
Dwa pierwiastki należące do trzeciego okresu oznaczono umownie literami E i X. W atomie (w stanie podstawowym) każdego z tych pierwiastków tylko jeden elektron jest niesparowany. Pierwiastek E zwykle przyjmuje w związkach chemicznych jeden stopień utlenienia, wyższy niż +I, a pierwiastek X tworzy związki chemiczne, w których występuje na różnych stopniach utlenienia. Maksymalny stopień utlenienia pierwiastka E jest niższy niż maksymalny stopień utlenienia pierwiastka X.
1.1. (0–2)
Uzupełnij poniższą tabelę. Dla pierwiastków E i X napisz symbol chemiczny, numer grupy w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należą te pierwiastki.
Pierwiastek
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku
E
X
1.2. (0–1)
Zapisz pełną konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym pierwiastka E –uwzględnij rozmieszczenie elektronów na podpowłokach.
1.3. (0–1)
Podaj wartość najniższego i wartość najwyższego stopnia utlenienia, jaki może przyjmować pierwiastek X w związkach chemicznych.
Najniższy stopień utlenienia:
Najwyższy stopień utlenienia:
W poniższej tabeli podano wartości promieni atomowych r1, r2, r3 i r4 atomów czterech
pierwiastków.
Na podstawie: M.J. Sienko, R.A. Plane, Chemia. Podstawy i zastosowania, Warszawa 1996.
Uzupełnij poniższą tabelę. Na podstawie zmienności promieni atomów w grupach
i okresach przyporządkuj wymienionym pierwiastkom wartości promieni atomowych
ich atomów.
Z dwóch pierwiastków, które umownie oznaczono literami X i E, powstają wodorki
o wzorach XH3 i EH3. Atomy każdego z tych pierwiastków mają tyle elektronów
niewalencyjnych, ile wynosi liczba nukleonów w atomie izotopu 2814Si. W stanie podstawowym
atomy pierwiastka E mają większą liczbę elektronów niesparowanych niż atomy
pierwiastka X.
1.1. (0–2)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i E, symbol bloku
konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków, oraz ich maksymalne
stopnie utlenienia.
Symbol pierwiastka
Symbol bloku
Maksymalny stopień utlenienia
pierwiastek X
pierwiastek E
1.2. (0–1)
Napisz fragment konfiguracji elektronowej atomu w stanie podstawowym pierwiastka
E opisujący rozmieszczenie elektronów walencyjnych na podpowłokach – zastosuj
schemat klatkowy. Pod schematem napisz numer powłoki i symbole podpowłok.
W poniższej tabeli zestawiono wybrane właściwości litowców i berylowców.
Właściwość
Nazwa pierwiastka
lit
beryl
sód
magnez
potas
wapń
promień kationu*, pm
76
45
102
72
138
100
promień atomu, pm
134
125
154
145
196
174
pierwsza energia jonizacji, kJ∙mol−1
520
899
496
738
419
590
temperatura topnienia, K
454
1560
371
923
336
1115
* W tabeli podano promień kationów M+ – dla litowców oraz M2+ – dla berylowców.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
6.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Dla pierwiastków danego okresu stosunek promienia jonowego do promienia atomowego litowca jest (większy / mniejszy) niż stosunek promienia jonowego do promienia atomowego berylowca.
W każdym okresie temperatury topnienia berylowców są (wyższe / niższe) niż temperatury topnienia litowców, czego przyczyną jest silniejsze wiązanie metaliczne występujące między atomami (berylowców / litowców).
6.2. (0–1)
Pierwsza energia jonizacji to minimalna energia potrzebna do oderwania jednego elektronu od
atomu pierwiastka w stanie gazowym, czego skutkiem jest powstanie kationu. Molowa energia
jonizacji – wyrażona w kJ∙mol−1 – jest równa energii jonizacji 1 mola atomów.
Sformułuj zależność między wartością pierwszej energii jonizacji a liczbą atomową
berylowca. Wyjaśnij, dlaczego pierwsza energia jonizacji litowca jest niższa niż pierwsza
energia jonizacji berylowca leżącego w tym samym okresie układu okresowego.
Zależność między pierwszą energią jonizacji a liczbą atomową berylowca:
Pierwsza energia jonizacji litowca jest niższa niż pierwsza energia jonizacji berylowca,
leżącego w tym samym okresie układu okresowego pierwiastków, ponieważ
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami X i Z wiadomo, że:
konfigurację elektronową atomu pierwiastka X w jednym ze stanów wzbudzonych
przedstawia zapis:
łączna liczba elektronów na ostatniej powłoce i na podpowłoce 3d atomu w stanie
podstawowym pierwiastka Z jest dwa razy większa od liczby elektronów walencyjnych
atomu pierwiastka X.
1.1. (0–2)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i Z, numer grupy układu
okresowego oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy każdy
z pierwiastków.
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku
pierwiastek X
pierwiastek Z
1.2. (0–1)
Wpisz do tabeli wartości dwóch liczb kwantowych: głównej i pobocznej, opisujące stan
kwantowo-mechaniczny jednego z niesparowanych elektronów o najwyższej energii
atomu pierwiastka X w przedstawionym stanie wzbudzonym.
Liczby kwantowe
główna liczba kwantowa, n
poboczna liczba kwantowa, l
Wartość liczb kwantowych
1.3. (0–1)
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z2+ w stanie podstawowym. Zastosuj
zapis konfiguracji elektronowej z uwzględnieniem podpowłok.
W tabeli zestawiono właściwości fizyczne borowców.
Nazwa pierwiastka
Ogólna konfiguracja elektronów walencyjnych w stanie podstawowym
Rozpowszechnienie w skorupie ziemskiej, %
Gęstość, g · cm–3
Temperatura topnienia, K
bor
ns2np1
1,0 ⋅ 10−4
2,34
2570,00
glin
8,23
2,70
933,47
gal
1,9 ⋅ 10−4
5,91
302,91
ind
4,5 ⋅ 10−5
7,31
429,75
tal
8,5 ⋅ 10−5
11,85
577,00
Większość pierwiastków 13. grupy układu okresowego stanowi mieszaninę 2 trwałych
izotopów, np. tal występuje w przyrodzie w postaci 2 izotopów o masach równych 202,97 u
i 204,97 u. Bor jest pierwiastkiem niemetalicznym, podczas gdy pozostałe pierwiastki tej
grupy są metalami. Glin i tal mają typowe sieci metaliczne o najgęstszym ułożeniu atomów,
gal i ind tworzą sieci rzadko spotykane u metali. Te różnice w strukturze powodują różnice
w twardości i temperaturach topnienia. Glin jest kowalny i ciągliwy; gal jest twardy i kruchy,
natomiast ind należy do najbardziej miękkich pierwiastków – daje się kroić nożem, podobnie
jak tal. Elementarny bor wykazuje bardzo wysoką temperaturę topnienia, co jest
spowodowane występowaniem w jego sieci przestrzennej silnych wiązań kowalencyjnych.
Bor można otrzymać w reakcji redukcji tlenku boru metalicznym magnezem użytym
w nadmiarze. Otrzymany tą metodą preparat zawiera 98% boru, natomiast 2% stanowią
zanieczyszczenia takie, jak tlenek magnezu i nadmiar użytego do reakcji magnezu. Czysty
krystaliczny bor można otrzymać między innymi przez rozkład termiczny jodku boru.
Krystaliczny bor ma barwę czarnoszarą, wykazuje dużą twardość i jest złym przewodnikiem
elektryczności; charakteryzuje się małą aktywnością chemiczną – nie działa na niego wrzący
kwas solny ani kwas fluorowodorowy.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 760–793;
J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Napisz, stosując zapis pełny (uwzględniający rozmieszczenie elektronów na podpowłokach), konfigurację elektronową atomu galu w stanie podstawowym oraz określ przynależność tego pierwiastka do bloku energetycznego (konfiguracyjnego).
Pierwsza energia jonizacji (Ej1) to minimalna energia potrzebna do oderwania pierwszego
elektronu od obojętnego atomu. Każda następna energia jonizacji (Ej2, Ej3 itd.) to energia
potrzebna do oderwania kolejnego elektronu od coraz bardziej dodatnio naładowanej drobiny.
Wartości energii jonizacji zmieniają się okresowo w miarę wzrostu liczby atomowej.
W tabeli podano wartość pierwszej energii jonizacji dla atomu wodoru i wartości kilku
wybranych energii jonizacji dla atomów kolejnych pierwiastków pierwszej grupy układu
okresowego.
Nazwa pierwiastka
Energia jonizacji, 106 · J · mol−1
pierwsza
druga
trzecia
czwarta
piąta
wodór
1,31
–
–
–
–
lit
0,52
7,30
11,81
–
–
sód
0,49
4,56
6,91
9,54
13,35
potas
0,42
3,05
4,41
5,88
7,98
rubid
0,40
2,63
3,90
5,08
6,85
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest
prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
W grupie pierwiastków: lit, sód i rubid, obserwujemy, że im mniejsza elektroujemność, tym większa jest wartość pierwszej energii jonizacji.
P
F
2.
W grupie pierwiastków: sód, potas i rubid, obserwujemy, że im większy promień atomu, tym mniejsza jest wartość pierwszej energii jonizacji.
P
F
3.
Wartości czwartej i piątej energii jonizacji potasu dotyczą elektronów należących do różnych powłok.
Konfigurację elektronową dwudodatniego kationu pierwiastka X przedstawia zapis: [Ar]3d10.
1.1. (0–1)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbol chemiczny pierwiastka X, numer grupy oraz
symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy ten pierwiastek.
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku
1.2. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat. Przedstaw pełną konfigurację elektronową atomu (w stanie
podstawowym) pierwiastka X. Zastosuj schemat klatkowy. W zapisie uwzględnij numery
powłok i symbole podpowłok.
