Αρχές Δόμησης Πολυηλεκτρονικών Ατόμων - Χημεία Γ Λυκείου - Ασκηση

Η άσκηση στο άρθρο αυτό προέρχεται από την ενότητα 1.1.3 του βιβλίου  «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» - Κ. Καλαματιανός.   Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο:

  https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks 

  Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.

 

Το βιβλίο διατίθεται στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων):  Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα  –  Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης  (Ιπποκράτους 6, Αθήνα) , Γρηγόρη (Σόλωνος 71, Αθήνα),  Ελευθερουδάκης,  Πατάκης,  Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), "Βιβλιοεπιλογή" Γ.Χ.  Αναστασάκης (Σόλωνος 110, Αθήνα) , Σ. Μαρίνης (Σόλωνος 76, Αθήνα),  Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα), ΒΕΡΓΙΝΑ, ΨΑΡΑΣ (Θεσ/νίκη),  ΠΑΙΔΕΙΑ(Κανάρη 11, Λάρισα).

 Λεπτομερής περιγραφή του βιβλίου και αποσπάσματα του δίνονται στον παρακάτω ιστότοπο όπου είναι δυνατό να αγορασθεί και σε ειδική προνομιακή τιμή (περιορισμένος αριθμός βιβλίων).  Για τους τρόπους αγοράς του βιβλίου πατήστε εδώ.  Τα έξοδα αποστολής είναι δωρεάν εντός  Ελλάδας για απλό δέμα.

 https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks/

Άσκηση - Παράδειγμα #1-13

Σε ποια περίπτωση από τις παρακάτω τα ηλεκτρόνια σθένους (ηλεκτρόνια της τελευταίας στιβάδας) των στοιχείων βρίσκονται στην ίδια στιβάδα;

α) ₅ Β, ₁₄ Si, ₃₃ As
β) ₁₉ Κ, ₃₃ As, ₃₅ Br
γ) ₂ Ηe, ₁₀ Ne, ₉ F

Λύση:

Γράφουμε την ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων σε κάθε περίπτωση, χρησιμοποιώντας το Aufbau διάγραμμα, και ελέγχουμε ποια στοιχεία έχουν ηλεκτρόνια σθένους στην ίδια στιβάδα (στιβάδα με τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό)

α) Η ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων είναι:

Β       1s²2s²2p¹
 Si       1s²2s²2p⁶3s²3p²
 As     1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p³ ή σωστότερα (δες σημείωση 1)  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³ 

 Η τελευταία στιβάδα που έχει τα ηλεκτρόνια σθένους έχει γραφεί με κόκκινους χαρακτήρες παραπάνω και είναι η στιβάδα με τον μεγαλύτερο κύριο κβαντικό αριθμό. Στην πραγματικότητα αν και η στιβάδα 3d συμπληρώνεται μετά την 4s σύμφωνα με το Aufbau διάγραμμα, καθώς έχει υψηλότερη ενέργεια, μετά την συμπλήρωσή της με ηλεκτρόνια έχει χαμηλότερη ενέργεια από την 4s. Έτσι τα ηλεκτρόνια σθένους βρίσκονται στην στιβάδα με n=4 στην περίπτωση του As.

Στην συγκεκριμένη περίπτωση στο Β τα ηλεκτρόνια σθένους βρίσκονται στην στιβάδα με κύριο κβαντικό αριθμό n=2, στο Si στην n=3 και στο As στην n=4.

Επομένως η περίπτωση α δεν είναι η σωστή απάντηση στην άσκηση.

β) Η ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων είναι:

Κ     1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹
As    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p³ ή σωστότερα  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³
Br    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵ ή σωστότερα 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵

Στην συγκεκριμένη περίπτωση τα ηλεκτρόνια σθένους βρίσκονται στην στιβάδα με n=4 και στα τρία στοιχεία. Η περίπτωση β είναι επομένως η σωστή απάντηση στην άσκηση.

---

[1] Η 3d υποστιβάδα όταν συμπληρώνεται με ηλεκτρόνια αποκτά χαμηλότερη ενέργεια από την 4s. Σωστότερα τα ηλεκτρόνια έχουν χαμηλότερη ενέργεια στην συμπληρωμένη 3d υποστιβάδα από τα ηλεκτρόνια στην 4s υποστιβάδα.