Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 97.
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.
J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Z układu okresowego pierwiastków odczytaj z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku średnią masę atomową talu i oblicz, jaki procent atomów talu występujących w przyrodzie stanowią atomy o masach atomowych podanych w informacji.
Rozwiązanie
Przykład poprawnej odpowiedzi
Matomowa talu = 204,38 u
Masy atomowe dwóch izotopów
talu: 202,97 u i 204,97 u
x – procent atomów talu o masie atomowej 202,97 u
y – procent atomów talu o masie atomowej 204,97 u
y = 100% – x
Rozwiązanie:
204,38 u = 202,97 u ⋅ x + 204,97 u ⋅ (100% − x)100%
x = 29,5%
y = 100% – 29,5% = 70,5%
Wskazówki
Aby rozwiązać zadanie, musisz odczytać z układu okresowego pierwiastków chemicznych średnią masę atomową talu z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. Trzeba także wiedzieć, że średnią masę atomową pierwiastka oblicza się jako średnią ważoną z mas atomowych wszystkich izotopów danego pierwiastka. Dane potrzebne do rozwiązania zadania (oprócz średniej masy atomowej odczytanej z układu okresowego) podane są w informacji do zadań. Musisz je podstawić do wzoru na średnią ważoną i dodatkowo wprowadzić oznaczenia dotyczące procentu atomów talu o masie atomowej 202,97 u, np. x i procentu atomów talu o masie atomowej 204,97 u, np. (100% – x). Po dokonaniu odpowiednich obliczeń należy podać procent atomów talu o masie atomowej 202,97 u (29,5%) oraz procent atomów talu o masie atomowej 204,97 u (70,5%). Podczas rozwiązywania zadania musisz poprawnie zaokrąglać wyniki pośrednie i wynik końcowy oraz pamiętać o podaniu wyników w procentach.
