Pierwiastki A i X leżą w sąsiednich okresach. Wiadomo, że:
elektrony w atomie A w stanie podstawowym są rozmieszczone w pięciu podpowłokach
w atomie X w stanie podstawowym wszystkie elektrony biorące udział w tworzeniu wiązań są niesparowane i rozmieszczone na powłokach opisanych różnymi wartościami głównej liczby kwantowej 𝑛.
Cząsteczka tlenku pierwiastka A na najwyższym stopniu utlenienia składa się z czternastu
atomów, a jej wzór rzeczywisty nie jest wzorem elementarnym. Ten tlenek w reakcji z wodą –
przebiegającej bez zmiany stopni utlenienia – tworzy trójprotonowy kwas tlenowy. Liczba
atomów wchodzących w skład cząsteczki wodorku pierwiastka A jest równa liczbie atomów
wchodzących w skład cząsteczki tlenku pierwiastka X na najwyższym stopniu utlenienia.
1.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę. Napisz symbole pierwiastków A i X – oraz dla każdego z nich –
najwyższy stopień utlenienia w związkach chemicznych i liczbę elektronów
niesparowanych w atomie w stanie podstawowym.
Symbol pierwiastka
Najwyższy stopień utlenienia w związkach chemicznych
Liczba elektronów niesparowanych w atomie
Pierwiastek A
Pierwiastek X
1.2. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał graficzny (klatkowy) zapis
konfiguracji elektronowej kationu X3+ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij
numery powłok i symbole podpowłok.
1.3. (0–3)
Uzupełnij tabelę i napisz równania reakcji:
w formie cząsteczkowej – tlenku pierwiastka A na najwyższym stopniu utlenienia z wodą (reakcja 1.)
w formie jonowej – tlenku pierwiastka X na najwyższym stopniu utlenienia z wodorotlenkiem potasu (reakcja 2.).
Użyj symboli A i X.
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka A
Wzór sumaryczny tlenku pierwiastka A na najwyższym stopniu utlenienia
Wzór sumaryczny tlenku pierwiastka X na najwyższym stopniu utlenienia
Liczba atomowa pierwiastka X jest dwa razy większa od liczby atomowej rutenu (Ru). Liczba
neutronów w jądrze pewnego izotopu pierwiastka X jest równa liczbie masowej izotopu baru,
w którego jądrze znajduje się 81 neutronów. Z tego izotopu pierwiastka X w ciągu rozpadów
α i β– powstaje nietrwały izotop ołowiu zawierający w jądrze 127 neutronów. Ten izotop
ulega następnie przemianie w trwały izotop 209Bi.
1.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz wartość liczby atomowej i symbol pierwiastka X oraz wartość
liczby masowej opisanego izotopu pierwiastka X.
Liczba atomowa
Symbol pierwiastka
Liczba masowa
1.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz liczbę przemian α i β– zachodzących podczas powstawania
izotopu ołowiu z opisanego izotopu pierwiastka X.
Liczba przemian α
Liczba przemian β–
1.3. (0–1)
Napisz równanie – opisanej w informacji – przemiany izotopu ołowiu w izotop bizmutu.
Uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie.
Dwa pierwiastki E i X tworzą jony E+ i X– o takiej samej konfiguracji elektronowej
1s22s22p63s23p6 (stan podstawowy). W atomie jednego z trwałych izotopów pierwiastka E
liczba nukleonów jest o 20 większa od liczby protonów.
1.1. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat. Wpisz w odpowiednie pola symbol pierwiastka E, jego
liczbę atomową oraz liczbę masową opisanego izotopu.
1.2. (0–1)
Napisz fragment konfiguracji elektronowej atomu X w stanie podstawowym
opisujący rozmieszczenie elektronów walencyjnych na orbitalach. Zastosuj graficzny
(klatkowy) zapis konfiguracji elektronowej. W zapisie uwzględnij numer powłoki
i symbole podpowłok.
1.3. (0–1)
Pierwiastek E przyjmuje w związkach chemicznych jeden stopień utlenienia, a pierwiastek X
tworzy związki, w których występuje na różnych stopniach utlenienia.
Określ charakter chemiczny (kwasowy, zasadowy, amfoteryczny, obojętny) tlenku
pierwiastka E. Napisz wzór sumaryczny tlenku pierwiastka X, w którym ten pierwiastek
przyjmuje najwyższy stopień utlenienia.
Charakter chemiczny tlenku pierwiastka E:
Wzór sumaryczny tlenku pierwiastka X na najwyższym stopniu utlenienia:
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.
Znanych jest kilkadziesiąt izotopów galu, które powstają w różnych reakcjach jądrowych, ale
tylko nieliczne z nich są trwałe. Promieniotwórcze izotopy galu zwykle ulegają rozpadowi 𝛽–,
jeżeli mają nadmiar neutronów, lub innym przemianom – przy niedomiarze neutronów.
2.1. (0–1)
Izotop galu o liczbie masowej równej 72 ulega rozpadowi 𝛽–.
Uzupełnij poniższy schemat. Wpisz symbol pierwiastka, którego izotop powstaje
w wyniku opisanej przemiany, oraz liczbę masową tego izotopu.
2.2. (0–1)
Izotop 67Ga otrzymuje się w wyniku bombardowania izotopu cynku 68Zn pewnymi cząstkami.
W reakcji jednego jądra 68Zn z jedną taką cząstką powstają dwa neutrony i jedno jądro 67Ga.
Napisz równanie opisanej przemiany, której ulega jądro izotopu 68Zn. Uzupełnij
wszystkie pola w poniższym schemacie.
Gal tworzy trihalogenki, np. chlorek galu(III). W fazie stałej
chlorek galu(III) występuje głównie w postaci dimerów,
a w fazie gazowej – jako mieszanina dimerów i monomerów.
Monomer chlorku galu(III) jest płaską cząsteczką, w której
wszystkie atomy chloru są równocenne. Model dimeru
przedstawiono na rysunku.
Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.
2.1. (0–1)
Narysuj wzór elektronowy monomeru chlorku galu(III). Zaznacz kreskami wiążące
i wolne pary elektronowe.
Wzór monomeru chlorku galu(III):
2.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Napisz, jaki typ hybrydyzacji (sp, sp2 albo sp3) przypisuje się
orbitalom walencyjnym atomu galu w monomerze oraz w dimerze chlorku galu(III).
Chlorek galu(III):
monomer
dimer
Typ hybrydyzacji
2.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego monomery chlorku galu(III) mają zdolność łączenia się w dimery.
Uwzględnij sposób powstawania wiązań, dzięki którym z monomeru chlorku galu(III)
powstaje dimer.
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.
Tytan jest lekkim metalem odpornym na korozję. W zależności od stopnia utlenienia tytanu
chlorki tego pierwiastka odznaczają się różnymi właściwościami fizycznymi. Wartości
temperatury topnienia i temperatury wrzenia dwóch związków tytanu z chlorem zestawiono
w poniższej tabeli.
Wzór związku tytanu z chlorem
Temperatura topnienia, °C
Temperatura wrzenia, °C
TiCl2
1035
1500
TiCl4
– 24
136
Reakcja tlenku tytanu(IV) – o wzorze TiO2 – z tetrachlorometanem w temperaturze 500 °C
prowadzi do powstania chlorku tytanu(IV) oraz tlenku węgla(IV) (reakcja 1.). Z kolei chlorek
tytanu(II) – jako jedyny produkt reakcji – można otrzymać w wyniku przepuszczania par
chlorku tytanu(IV) w temperaturze 1040 °C nad metalicznym tytanem (reakcja 2.).
Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
3.1. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał on graficzny (klatkowy) zapis
konfiguracji elektronowej jonu Ti2+ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij
numer powłoki i symbol podpowłoki.
3.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz wartości dwóch liczb kwantowych: głównej i pobocznej, które
opisują stan energetyczny jednego z niesparowanych elektronów atomu tytanu
w stanie podstawowym.
Liczby kwantowe
Główna liczba kwantowa 𝑛
Poboczna liczba kwantowa 𝑙
Wartości liczb kwantowych
3.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Sieć krystaliczna metalicznego tytanu składa się z (atomów / kationów) otoczonych chmurą
zdelokalizowanych elektronów. W sieci krystalicznej chlorku tytanu(II) obecne są
(atomy / jony). Ze wzrostem stopnia utlenienia tytanu w chlorkach (maleje / rośnie) jonowy
charakter wiązania.
3.4. (0–2)
Napisz w formie cząsteczkowej równania opisanych reakcji otrzymywania TiCl4
(reakcja 1.) i TiCl2 (reakcja 2.). Rozstrzygnij, czy dana przemiana jest reakcją
utleniania-redukcji. Zaznacz TAK albo NIE.
Atomy tlenu i atomy fluoru tworzą aniony o konfiguracji tego samego gazu szlachetnego.
W tabeli przedstawiono modele atomu tlenu i atomu fluoru oraz ich prostych jonów. Dana barwa modelu odnosi się do konkretnego pierwiastka.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
Uzupełnij tabelę. Napisz symbol atomu lub wzór jonu, który odpowiada każdemu z przedstawionych modeli.
