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).
Żelazo jest pierwiastkiem chemicznym, którego atomy występują w przyrodzie w postaci
4 trwałych odmian izotopowych. Najbardziej rozpowszechnioną odmianę stanowią nuklidy
o liczbie masowej 56.
Silnie rozdrobnione żelazo zapala się samorzutnie w powietrzu. Produktem utleniania żelaza
w wysokich temperaturach jest magnetyt, Fe3O4. Powstaje on także w czasie spalania żelaza
w czystym tlenie (reakcja 1.). Oprócz tlenku Fe3O4 żelazo tworzy jeszcze 2 inne tlenki: FeO
i Fe2O3. W podwyższonych temperaturach żelazo reaguje również z parą wodną według
równania:
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
Roztwarzając czyste żelazo w kwasie solnym, uzyskuje się wodny roztwór chlorku żelaza(II)
(reakcja 2.), natomiast działając gazowym chlorem na żelazo w podwyższonej temperaturze,
uzyskuje się chlorek żelaza(III) (reakcja 3.). Pary chlorku żelaza(III) kondensują, tworząc
ciemnobrunatne kryształy dobrze rozpuszczalne w wodzie.
Żelazo ma zdolność zastępowania mniej aktywnych metali w ich roztworach. Przebiega
wtedy reakcja opisana schematem:
MeI + Me2+II → Me2+I + MeII
Powyższa przemiana zachodzi także podczas doświadczenia zilustrowanego rysunkiem:
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 917–934;
M. Sienko, R. Plane, Chemia, podstawy i zastosowania, Warszawa 1996, s. 542–550;
J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Dla atomów nuklidu żelaza, opisanego w informacji wprowadzającej określ ładunek jądra, liczbę protonów, liczbę elektronów i liczbę
neutronów.
Do probówek, w których znajdują się próbki metali o tej samej masie, dodano jednakowe
objętości wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,5 mol · dm–3. Doświadczenie
prowadzono do całkowitego roztworzenia metali. Przebieg doświadczenia ilustruje rysunek.
Uszereguj metale użyte w doświadczeniu według
malejących właściwości redukujących, wpisując ich nazwy. Skorzystaj z szeregu
elektrochemicznego metali.
Fe3O4 ←H2O, T = 470 K Fe HCl(aq) FeCl2 (aq) KOH (aq) X H2O2 Y T Z
117.1 (0-1)
Określ charakter chemiczny związku Z.
117.2 (0-1)
Spośród poniższego zestawu odczynników wybierz dwa, które pozwolą
jednoznacznie potwierdzić w sposób eksperymentalny przewidywany charakter
chemiczny związku Z.
Niektóre odczynniki utleniające powodują rozpad wiązania podwójnego w alkenach.
Na przykład manganian(VII) potasu w środowisku obojętnym lub kwaśnym rozszczepia
alkeny, dając produkty zawierające grupę karbonylową. Jeżeli przy podwójnym wiązaniu
znajduje się atom wodoru, to powstają kwasy karboksylowe, a jeżeli 2 atomy wodoru są
obecne przy 1 atomie węgla, tworzy się tlenek węgla(IV).
Poniżej przedstawiono schemat rozszczepienia alkenu:
CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH(CH3)CH=CH2KMnO4, H3O+ X + Z
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2003, s. 241.
130.1 (0-1)
Uzupełnij schemat opisanej przemiany rozszczepienia tego alkenu. Wpisz do tabeli
wzory związków oznaczonych na schemacie literami X i Z. W przypadku związków
organicznych zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe).
Wzór związku X
Wzór związku Z
130.2 (0-1)
Podaj nazwy systematyczne wszystkich reagentów tego procesu.
Przeprowadzono ciąg przemian chemicznych, w wyniku których z karbidu zawierającego
20% zanieczyszczeń otrzymano kwas etanowy (octowy). Przemiany te można przedstawić
poniższym schematem.
CaC2I C2H2II CH3CHO III CH3COOH
Wydajności kolejnych przemian (etapów) były odpowiednio równe:
WI = 85%, WII = 80%, WIII = 95%.
Podaj nazwę systematyczną związku organicznego, który otrzymano w wyniku
przemiany II oraz określ formalne stopnie
utlenienia wszystkich atomów węgla w cząsteczce tego związku.
Przeprowadzono reakcję chlorowania 0,1 mola etanu w obecności światła i przy nadmiarze
chloru, aż do podstawienia wszystkich atomów wodoru atomami chloru.
141.1 (0-1)
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie
opisanej reakcji.
Do trzech probówek z wodnym roztworem dichromianu(VI) potasu dodano wodny roztwór
kwasu siarkowego(VI). Do tak przygotowanej mieszaniny dodano alkohol – do probówki I –
alkohol X, do probówki II – alkohol Y, a do probówki III – alkohol Z. Każdy z dodanych
do probówek alkoholi ma inną rzędowość. Alkohole X, Y i Z wybrano spośród
następujących: CH3CH2CH2OH, CH3CH(OH)CH3, C2H5OH, CH3C(CH3)(OH)CH3.
Probówki lekko ogrzano. Doświadczenie zilustrowano poniższym schematem.
Zaobserwowano, że roztwór w probówce II zmienił barwę z pomarańczowej
na zielononiebieską, a u wylotu tej probówki wyczuwalny był zapach octu. Objawy reakcji
stwierdzono też w probówce III. Natomiast w probówce I nie zaobserwowano zmian.
W probówce II zaszła reakcja utleniania i redukcji.
Określ liczbę elektronów oddawanych przez 1 mol reduktora w reakcji zachodzącej
w probówce II.
Grupa −OH związana z pierścieniem benzenowym należy do podstawników o najsilniejszym
działaniu aktywującym pierścień, kieruje podstawienie elektrofilowe w położenie orto i para.
Reakcja bromowania fenolu zachodzi bardzo szybko nawet w łagodnych warunkach.
Produktem końcowym jest tribromofenol. Produktem pośrednim jest dibromopochodna
fenolu.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000, s. 244, 245.
149.1 (0-1)
Spośród wzorów wybierz i podaj numer związku, który jest produktem pośrednim
bromowania fenolu.
149.2 (0-1)
Badając charakter chemiczny fenolu, przeprowadzono reakcje chemiczne opisane
równaniami:
I C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O
II 2C6H5ONa + H2O + CO2 → 2C6H5OH + Na2CO3
Podaj dwa wnioski, które można sformułować na podstawie przebiegu powyższych
reakcji.
