Atomy pierwiastków chemicznych mogą występować w różnych stanach energetycznych. Stan
o najniższej energii nazywamy podstawowym, a stany o energiach wyższych – wzbudzonymi.
Poniższe schematy I i II przedstawiają konfigurację elektronową dla orbitali walencyjnych
atomu pewnego pierwiastka chemicznego X w różnych stanach energetycznych.
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz symbol pierwiastka X, numer grupy oraz symbol bloku
konfiguracyjnego, do którego należy ten pierwiastek. Napisz, który schemat konfiguracji
elektronowej (I albo II) opisuje stan podstawowy atomu pierwiastka X.
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku
Stan podstawowy atomu pierwiastka X opisuje schemat numer
Uzupełnij tabelę – wpisz wartości liczb kwantowych: głównej n, pobocznej (orbitalnej) l
oraz magnetycznej m, opisujących stan niesparowanego elektronu w atomie potasu
w stanie podstawowym.
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
Wśród sztucznych przemian jądrowych można wyróżnić reakcje, które są następstwem
bombardowania stabilnych jąder nukleonami. Poniżej przedstawiono równanie takiej reakcji
(przemiana I), a drugą – opisano schematem (przemiana II).
przemiana I 63Li + 11p → 32He + 42He
przemiana II 3517Cl + 10n → 35ZX + 11p , gdzie Z oznacza liczbę atomową pierwiastka X.
Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.
W równaniach tych przemian bilansuje się oddzielnie liczby atomowe i oddzielnie liczby
masowe. Ich sumy po obu stronach równania muszą być sobie równe.
1.1. (0–1)
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz symbol chemiczny pierwiastka X, symbol bloku
konfiguracyjnego, do którego należy pierwiastek X, liczbę elektronów walencyjnych
w atomie pierwiastka X oraz najniższy stopień utlenienia, który przyjmuje ten
pierwiastek w związkach chemicznych.
Symbol pierwiastka
Symbol bloku
Liczba elektronów walencyjnych
Najniższy stopień utlenienia
1.2. (0–1)
Elektrony w atomie mogą absorbować energię i zajmować wyższe poziomy energetyczne.
Atom może znaleźć się wtedy w takim stanie wzbudzonym, w którym wszystkie elektrony
podpowłok walencyjnych będą niesparowane.
Uzupełnij poniższe schematy, tak aby przedstawiały zapis konfiguracji elektronowej
atomu pierwiastka X w stanie podstawowym oraz w stanie wzbudzonym, w którym
wszystkie elektrony walencyjne są niesparowane i należą do powłoki trzeciej.
Konfiguracja elektronowa w stanie podstawowym
Konfiguracja elektronowa w stanie wzbudzonym
1.3. (0–1)
Oblicz, ile miligramów obu izotopów helu powstałoby łącznie ze 100 miligramów izotopu
litu 63Li w wyniku przemiany I, gdyby proces przebiegał z wydajnością równą 100%.
Przyjmij, że wartości masy atomowej poszczególnych izotopów są równe ich liczbom
masowym.
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami X i Z wiadomo, że:
konfiguracja elektronowa atomu w stanie podstawowym pierwiastka X może zostać przedstawiona w postaci zapisu:
łączna liczba elektronów na ostatniej powłoce i na podpowłoce 3d atomu w stanie podstawowym pierwiastka Z jest równa liczbie elektronów walencyjnych atomu pierwiastka X.
1.1. (1 pkt)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i Z, numer grupy oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków.
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku
Pierwiastek X
Pierwiastek Z
1.2. (1 pkt)
W pewnym stanie wzbudzonym atomu pierwiastka X na podpowłokach trzeciej powłoki
znajdują się cztery niesparowane elektrony walencyjne.
Uzupełnij schemat, tak aby przedstawiał on fragment konfiguracji elektronowej atomu pierwiastka X ilustrujący rozmieszczenie elektronów (w zapisie klatkowym) na walencyjnych podpowłokach atomu tego pierwiastka w opisanym stanie wzbudzonym. Pod zapisem klatkowym wpisz numery powłok i symbole podpowłok.
1.3. (1 pkt)
Dla jednego z niesparowanych elektronów atomu w stanie podstawowym pierwiastka Z podaj wartości dwóch charakteryzujących go liczb kwantowych: głównej i pobocznej. Ich wartości wpisz do tabeli.
Pierwiastek A tworzy aniony złożone o wzorze AO−4 , w których występuje na swoim
najwyższym stopniu utlenienia. Pierwiastek A jest metalem.
Pierwiastek D tworzy aniony złożone o wzorze DO−3, w których występuje na swoim
najwyższym stopniu utlenienia. Pierwiastek D może przyjmować w związkach ujemne
stopnie utlenienia.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie, a w wyznaczone miejsca wpisz numer grupy oraz stopień utlenienia.
Pierwiastek A w jonie AO−4 może w reakcji redoks pełnić funkcję (wyłącznie
reduktora / reduktora lub utleniacza / wyłącznie utleniacza). Pierwiastek D w jonie DO−3 może (wyłącznie oddać elektrony / wyłącznie przyjąć
elektrony / oddać lub przyjąć elektrony).
Pierwiastek A należy do grupy układu okresowego pierwiastków.
Pierwiastek D należy do grupy układu okresowego pierwiastków,
a jego najniższy stopień utlenienia w związkach jest równy .
Pierwiastki X i Z leżą w czwartym okresie układu okresowego. Pierwiastek X jest metalem,
natomiast pierwiastek Z – niemetalem. W stanie podstawowym atomów obu tych pierwiastków
tylko jeden elektron jest niesparowany. Znajduje się on na ostatniej powłoce. Niesparowany
elektron atomu pierwiastka X znajduje się na innej podpowłoce niż niesparowany elektron
atomu pierwiastka Z. Ponadto wiadomo, że pierwiastek X tworzy tlenki o wzorach X2O i XO
oraz że ten metal jest jednym z najlepszych przewodników ciepła i elektryczności. Pierwiastek
Z występuje w postaci dwuatomowych cząsteczek.
1.1. (0–1)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i Z, dane dotyczące ich położenia w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków.
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku
pierwiastek X
pierwiastek Z
1.2. (0–1)
Przedstaw konfigurację elektronową jonu X2+ (stan podstawowy). Zastosuj skrócony zapis konfiguracji elektronowej z symbolem gazu szlachetnego.
1.3. (0–1)
Dla cząsteczki Z2 określ liczbę: wiązań σ, wiązań π oraz wolnych par elektronowych.
Wpisz do tabeli symbole chemiczne pierwiastków opisanych niżej.
1.
Niemetal, w którego atomie w stanie podstawowym liczba sparowanych elektronów walencyjnych trzeciej powłoki jest dwa razy większa niż liczba elektronów niesparowanych.
2.
Pierwiastek, którego atom w stanie podstawowym ma następującą konfigurację elektronową: 1s22s22p63s23p64s13d5 .
3.
Pierwiastek, którego dwudodatni kation w stanie podstawowym ma następującą konfigurację elektronową: 1s22s22p63s23p63d10 .
