Πολυηλεκτρονικά Ατομα - Δόμηση Ατόμων - Χημεία Γ Λυκείου

 Oι ασκήσεις προέρχονται από το βιβλίo-βοήθημα "Γενική Χημεία για την Γ΄ Λυκείου Θετ. Κατεύθυνσης"  του Κ. Καλαματιανού.  Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου και αποσπάσματά του δίνονται στον ιστότοπο:

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

Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή με αντικαταβολή.  Διατίθεται επίσης στα εξής  βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων): Ιανός (Αθήνα - Θεσ/νικη), Κορφιάτης,  Ελευθερουδάκης,  Βιβλιοχώρα.

1. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων στα p τροχιακά με την μεγαλύτερη ενέργεια στα στοιχεία της ομάδας 14  (ή  ΙV)  είναι: α) τρία  β) έξι  γ) δύο  δ) ένα  ε) τέσσερα

 Απάντηση: (γ)

 Η σωστή απάντηση είναι ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων στα p τροχιακά της εξωτερικής στιβάδας (τροχιακά με την μεγαλύτερη ενέργεια) είναι δύο (δηλαδή σωστή απάντηση είναι η (γ)).  Tα στοιχεία της ομάδας 14  (ή IV όπως ήταν γνωστή παλαιότερα) έχουν 4 ηλεκτρόνια στην εξωτερική τους στιβάδα. Από αυτά τα δύο καταλαμβάνουν το s τροχιακό της εξωτερικής στιβάδας και τα άλλα δύο τα p τροχιακά. Για παράδειγμα ας  πάρουμε  ενα από τα στοιχεία αυτά το  14Si .  Η ηλεκτρονιακή του δομή είναι:

Si     1s²2s²2p⁶3s²3p²

 H εξωτερική στιβάδα έχει γραφεί με κόκκινους χαρακτήρες. Οπως φαίνεται δύο από τα εξωτερικά ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν το 3s τροχιακό και τα άλλα δύο τα 3p τροχιακά.



2. Ποιά από τις παρακάτω προτάσεις είναι λάθος; α) Εάν ένα ηλεκτρόνιο έχει κβαντικό αριθμό l = 2, οι μόνες δυνατές τιμές για το m_ℓ είναι 0 και 1  β) Ένα ηλεκτρόνιο που έχει n = 3 δεν μπορεί να καταλαμβάνει  f τροχιακό   γ) Εάν ένα ηλεκτρόνιο έχει κβαντικό αριθμό n = 3 τότε μπορεί να βρίσκεται σε d τροχιακό  δ) Εάν ένα ηλεκτρόνιο έχει m_ℓ = -1 μπορεί να βρίσκεται σε p, d ή f υποστιβάδα αλλά όχι σε s

 Απάντηση: (α).
 Από την θεωρία προκύπτει ότι η πρόταση (α) είναι λάθος. Ένα ηλεκτρόνιο με l = 2 μπορεί να έχει m_ℓ = -2, -1, 0, 1, 2



3.  α) Γράψτε την ηλεκτρονιακή δομή για το άτομο του κασσίτερου ₅₀Sn
 Aπάντηση: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p²  ή σωστότερα    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p²
 β) Ο αριθμός των ασύζευκτων ηλεκτρονίων στο ουδέτερο άτομο του Sn είναι:   

 Aπάντηση: 2 ασύζευκτα ηλεκτρόνια σε p τροχιακά (συγκεκριμένα στα 5p τροχιακά)

 

Στα 5p τροχιακά του ατόμου του Sn υπάρχουν 2 ασύζευκτα ηλεκτρόνια

 γ) Ο αριθμός των ασύζευκτων ηλεκτρονίων στο Sn⁺⁴  είναι:

 Απάντηση: μηδέν          Η ηλεκτρονιακή δομή του Sn⁺⁴  είναι: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰

δ) Το ιόν του ινδίου (₄₉Ιn) που είναι ισοηλεκτρονικό με το Sn⁺⁴ είναι:

Aπάντηση: In⁺³
Η ηλεκτρονιακή δομή του Sn⁺⁴  είναι: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰
Το Sn⁺⁴  έχει 50-4 = 46 ηλεκτρόνια. Επομένως το In πρέπει να αποβάλλει 3 ηλεκτρόνια ώστε τελικά να  έχει 49-3 =46.  Επομένως το ιόν που θα σχηματισθεί είναι το In⁺³.