1.5. Structura atomului

1. Pentru îndepãrtarea unui electron dintr-un atom de fier este nevoie de o energie de 7,21x10-19 J. Care este lungimea de undã maximã a radiaţiei care poate ioniza atomul de fier ?

1.

2. Calculaţi lungimea de undã a radiaţiei capabile sã îndepãrteze un electron din atomul de hidrogen din fiecare din stãrile energetice caracterizate de:

a) n = 1b) n = 2c) n = 3

2.

a)

b)

c)

7

3. Comparaţi lungimea de undã a unui electron (m = 9,11x 10-31 kg) care se deplaseazã cu viteza de 1,0x107m/s cu cea a unei mingi (m =0,1kg) care se deplaseazã cu 35 m/s.

3. = h/mvh = 6,626x 10-34Js = 6,626x 10-34 kg m2/s

minge <<< electron

4. Calculaţi energia de ionizare a unui mol de Be3+, ion cu electronul aflat în starea fundamentalã.

4. 4Be3+: 1s1 (z =4 şi n =1)E = 2,178 10-18J (z2/n2)=34,848 10-18JPentru 1 mol : E = (6,022 x1023)(2,178 10-18J) (16/1)=2,09x104 kJ/mol

5. Calculaţi energia necesarã pentru îndepãrtarea electronului din atomul de hidrogen, aflat în stare fundamentalã.

5.E = - 2,178 10-18 J (1/n2

final -1/n2iniţial)

= - 2,178 10-18 J (1/ -1/12)E = 2,178 10-18 J

6. Calculaţi: a) energia electronului din atomul

de hidrogen, cănd acesta se aflã pe nivelul n = 6

b) energia emisiei la revenirea electronului de pe nivelul n = 6 pe nivelul fundamental, n = 1.

6.a) n = 6E6 = - 2,178 10-18 J (12/62) = - 6,05x10-20Jb) n = 1 E1 = -2,178 10-18 J (12/12) = -2,178 10-18 J E = E1 - E6 E = -2,178 10-18J -(- 6,05x10-20J) =E = -2,117x10-18J

7. Calculaţi:a) energia necesarã pentru excitarea

electronului atomului de hidrogen de pe nivelul fundamental n = 1 la nivelul excitat n = 2.

b) lungimea de undã a radiaţiei necesare pentru a aduce electronul în aceeaşi stare

7.a) E1 = -2,17810-18J (12/12) = -2,178 10-18 JE2 = -2,17810-18J (12/22) = -5,445 10-19 J

E = E2 - E1 E = -5,445 10-19J + 2,178 10-18J = E = 1,63310-18J

b) E = h = h c/

8

excitatã.

8. Calculaţi lungimea de undã corespunzãtoare luminii emise în fiecare din urmãtoarele tranziţii electronice pentru atomul de hidrogen:

a) n=3 n=2b) n=4 n=2

8.a)

b)

9. Calculaţi:a) raza atomului de fosfor (în cm şi

nm) ştiind cã rP =1,10Åb) volumul atomic al fosforului,

considerînd cã atomul de fosfor are forma unei sfere.

9.

a)

b)

10.a) Calculaţi energia unui foton

10.

9

corespunzãtor liniei cu lungimea de undã =4,86x10-5 cm din zona verde a spectrului atomului de hidrogen.

b) Apreciaţi valoarea energiei emise de un mol de atomi de hidrogen.

a)

b)

11. Prin încãzire la 12000C Cu2Cl2 emite o luminã albastrã (proprietate utilizatã pentru obţinerea artificiilor colorate), cu lungimea de undã = 450 nm. Ce valoare are energia emisã?

11.

12. Energia electronului într-un atom de hidrogen aflat în starea staţionarã n=2 este egalã cu energia electronului unui ion hidrogenoid în starea staţionarã n = 4. Determinaţi ionul şi calculaţi raza acestuia în starea staţionarã datã.

12.

Ionul hidrogenoid este He+

13. Calculaţi energia de excitare a unui atom de hidrogen, dacã electronului expulzat de pe nivelul n =3 îi este asociatã o undã cu = 0.429nm.

13.

10

14. Presupunând cã s-ar putea determina experimental viteza electronului în atomul de hidrogen neexcitat, cu o eroare de 1, cu ce precizie s-ar putea localiza acest electron?

14.

Deci, electronul nu poate fi localizat.

15. Calculaţi viteza electronului cãruia îi este asociatã o undã cu = 100nm,  = 1nm. Calculaţi raportul vb/va.

15.

16. Calculaţi energia de ionizare (kJ/mol şi în eV/mol) pentru fiecare din urmãtoarele specii cu un singur electron:

a) Hb) He+

c) Li2+

16.

a)

11

17. Calculaţi lungimea de undã a liniei K’

din spectrul de raze X pentru atomul de cupru. (se considerã constanta de ecranare, =1).

17.

18. Sã se stabileascã configuraţia electronicã a elementului cu z=26. Pentru acest element sã se calculeze energia consumatã pentru eliminarea unui electron din stratul K, considerând constanta de ecranare, =1.

18.

19. Calculaţi lungimea de undã a celei de a 4-a linii a seriei Lyman din spectrul electronic al atomului de hidrogen.

19.

20. Care este semnificaţia fizicã a stãrii cu n = şi E = 0, pentru atomul de hidrogen?

20. Atomul este ionizat, electronul nu mai aparţine atomului.

21. Dacã atomul de hidrogen aflat în stare fundamentalã absoarbe o cuantã de luminã cu = 98nm, cu cât se mãreşte raza atomului?

21.

12

22. Energia cineticã a electronului într-un ion hidrogenoid excitat este de 7,65 eV când electronul sãu se aflã pe un nivel oarecare n. Prin revenirea la starea fundamentalã, energia cineticã creşte de 9 ori mai mult decât în cazul atomului de hidrogen, pentru aceeaşi tranziţie. Se cere:

a) ionul hidrogenoidb) nivelul pe care a fost iniţial

electronul.

22. a)

Atomul hidrogenoid este Li2+

b)

23. Stabiliţi care din seturile urmãtoare de numere cuantice nu sunt posibile pentru atomul de hidrogen. Indicaţi orbitalii desemnaţi de seturile corecte ale numerelor cuantice.

a) n =2, l =1, m = -1b) n =1, l =1, m= 0c) n =8, l =4 m = 4d) n =1, l =0, m = 2e) n =3, l =2, m = 2f) n =4, l =3, m = 4g) n =0, l =0, m = 0h) n =2, l = -1, m = 1

23.Sunt incorecte seturile :

b) l nu poate fi egal cu nd, f) m nu poate avea valoare mai mare decât lg) n nu poate avea valoarea zeroh) l nu poate avea valori negative

Orbitalii desemnaţi de seturi corecte:a) 2px c) 8ge) 3dx2-y2

13

24. Care din urmãtoarele numere cuantice sunt posibile. Daţi scurte explicaţii, acolo unde seturile de numere cuantice nu sunt corecte:

a) n = 1 l = 0 m =1 s =1/2b) n = 9 l = 7 m =6 s =-1/2c) n = 2 l = 1 m =0 s =1/2d) n = 1 l = 1 m =1 s =1/2e) n = 3 l = 2 m =-3 s =1/2f) n = 4 l = 0 m =0 s =1/2

24. Seturi corecte: b), c), f)Seturi incorecte:a) deoarece m > ld) deoarece n = le) deoarece m > l

25. Precizaţi elementul care conţine în configuraţia sa electronicã:

4 orbitali s (ocupaţi cu perechi de electroni ) 6 orbitali p 5 orbitali d (3 ocupaţi cu perechi de electroni şi 2 ocupaţi cu un singur electron).

25.

[Ar]3d84s2 Ni

elementul se gãseşte în grupa 10 şi în perioada 4.

26. Calculaţi numãrul maxim de electroni care pot avea urmãtoarele numere cuantice:

a) n = 4b) n = 5 m = +1c) n = 5 s = + ½d) n = 3 l = 2e) n = 2 l =1f) n = 0 l = 0 m = 0g) n = 2 l = 1 m = -1 s = ½

26.a) nivelul n = 4 conţine subnivelele 4s 4p 4d şi 4f care pot fi ocupate de un numãr total de (2+6+10+14) =32 electroni.

b) În nivelul n = 5, fiecare subnivel (cu l = 4, 3, 2 şi 1) conţine câte un orbital cu m = +1. În total sunt 4 orbitali cu m =+1 pe care pot exista 8 electroni.

c) nivelul n = 5 este format din subnivelele 5s 5p 5d 5f şi 5g care pot fi ocupate teoretic de un numãr total de (2+6+10+14+18) =50 electroni, din care 25 electroni pot avea s=+1/2.

d) nivelul n = 3 conţine 5 orbitali (3d) cu l =2, care pot fi populaţi cu 10 electroni.

e) pentru n = 2 şi l =1, pot exista 3 orbitali (corespunzãtor valorilor m =1, 0, -1) şi 6 electroni.

f) Nu existã soluţie, n 0.

h) Un singur electron.27. Stabiliţi valorile numerelor cuantice 27.

l, m şi s pentru electronii din nivelul n =5.Care este numãrul total de subnivele ce

n l Orbital m s Numãr subnivele

14

aparţin nivelului n =5?

5 0 5s 0 1/2

1

1 5p -101

1/2

1/2

1/2

3

2 5d -2-1012

1/2

1/2

1/21

/21/

2

5

3 5f -3-2-10123

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

7

4 5g -4-3-2-101234

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

9*

Nr. total de orbitali: 25

15

*Orbitalii 5g nu se completează

28. Stabiliţi:a) valorile numerelor cuantice

corespunzãtoare electronilor din atomul de azot.

28.7N: 1s22s22p3

Electroni din:

n l m s

b) valorile numerelor cuantice corespunzãtoare electronilor din stratul de valenţã alatomului de fosfor.

1s

2s

2px

2py

2pz

1

2

2

2

2

0

0

1

1

1

0

0

-1

0

+1

1/2

1/2

+1/2

+1/2

+1/2

b) 13P: [Ne]3s23p3

Electroni din:

n l m s

3s

3px

3py

3pz

3

3

3

3

0

1

1

1

0

-1

0

1

1/2

+1/2

+1/2

+1/2

29. Stabiliţi valorile numerelor cuantice ce corespund electronilor de valenţã ai elementelor: Ti, Zr, La, Eu

29.Configuraţie electronicã

Electroni de valenţă

Numere cuantice

n l m s

22Ti: [Ar] 3d 24s2

4s3d

4

3

0

2

0

2

1

1/2

+ 1/2

40Zr:[Kr] 4d 25s2

5s4d

5

4

0

2

0

2

1

1/2

+ 1/2

57La:[Xe] 5d 16s2

6s5d

6

5

0

2

0

2

1/2

+ 1/2

63Eu: [Xe] 4f 76s2

6s4f

6

4

0

3

0

3

2

1

0

1/2

+ 1/2

30.

16

30. Stabiliţi valorile numerelor cuantice ce corespund electronilor de valenţã ai elementelor: Al, As, Sb, S, Se.

Configuraţia electronicã

Electron de valenţã

Numere cuantice

n l m s

13Al: [Ne] 3s23p1

3s3p

3

3

1

0

1

0

0

+ 1/2

1/2

33As: [Ar] 3d104s24p3

4s4p

4

4

0

1

0

1

0

1/2

+ 1/2

16S: [Ne] 3s23p4

3s3p

3

3

0

1

0

1

0

1/2

1/2

34Se: [Ar] 3d104s24p4

4s4p

4

4

0

1

0

1

0

1/2

1/2

31. Indicaţi numerele cuantice ale electronului distinctiv şi ale electronilor de valenţã pentru atomul 22Ti.

31.

Configuraţie electronicã

Electron distinctiv

Electroni de valenţã

n l m n l m

22Ti:[Ar]3d24s2

3d 3 2 21

4s3d

43

02

021

32. Stabiliţi valorile numerelor cuantice corespunzãtoare electronilor distinctivi ai elementelor: S, Na, Sc, Y, Gd, La, Dy, Am.

32.

Configuraţia electronicã

Electron distinctiv

Numere cuantice

n l m

16S: [Ne] 3s 23p4

3p 3 1 1, 0

11Na: [Ne] 3s1

3s 3 0 0

21Sc: [Ar] 3d 14s2

3d 3 2 2

39Y: [Kr] 4d 15s2

4d 4 2 2

64Gd: [Xe]4f 75d 16s2

4f 4 3 3,2, 1, 0

57La: [Xe] 5d 16s2

5d 5 2 2

66Dy: [Xe] 4f 106s2

4f 4 3 3,2, 1, 0

95Am: [Rn] 5f 76s2

5f 5 3 3,2, 1, 0

17

33. Determinaţi numãrul de electroni neîmperecheaţi din speciile:

O, O+, O-, Fe, Mn, S, F, Ar.

33.

Configuraţie electronicã

Numãr de electroni neîmperecheaţi

8O : [Ne] 2s22p4 2

8O+ : [Ne] 2s22p3 3

8O- : [Ne] 2s22p5 1

26Fe : [Ar] 3d62s2 4

25Mn : [Ar] 3d52s2 5

16S : [Ne] 3s23p4 2

9F : [He] 2s22p5 1

18Ar : [Ar] -

34. Stabiliţi care dintre configuraţiile electronice urmãtoare corespund unor stãri excitate. Identificaţi atomii şi scrieţi configuraţiile electronice ale acestora în stare fundamentalã:

34.

a) 1s22s23p1

b) 1s22s22p6

c) 1s22s22p43s1

d) [Ar]3d54s24p1

atom Stare fundamentalã

a) Stare excitatã 5B [He]2s22p1

b) Stare fundamentalã

10Ne [Ne]

c) Stare excitatã 9F [He]2s22p5

d) Stare excitatã 26Fe [Ar]3d54s2

35. Completaţi tabelul urmãtor şi interpretaţi datele obţinute:

35.

Elem 4s 3d = 4s-3d

EI(4s)(eV)

EI(3d)(eV)

EI(eV) EI(4s) -EI(3d)

Elem. 4s 3d = 4s-3d

EI(4s)(eV)

EI(3d)(eV)

EI(eV) EI(4s) -EI(3d)

21Sc 21Sc 18 18 0 7.65 13.6 5.95

25Mn 25Mn 21,4 19,4 2 11,01 47,39 36,38

30Zn 30Zn 25,05 21,15 4,5 18,38 118,35 99,97

18

Cu creşterea lui Z, creşte diferenţa dintre constantele de ecranare corespunzãtoare subnivelelor 4s şi 3d, (= 4s-3d) şi creşte diferenţa energeticã dintre subnivelele 4s şi 3d. Pe mãsurã ce se completeazã cu electroni, subnivelul 3d se apropie tot mai mult de nivelul energetic din care face parte (n =3). De aceea, deşi la metalele d ultimul electron care se plaseazã pe nivele este de tip d, primii electroni care pãrãsesc atomul sunt cei de tip s.

36. Deduceţi configuraţia electronicã a unui ion (format de un element din perioada 4) cu termenul spectral 3F2.

36.3

2F: L = 3 (termenul este de tip F)2S+1 = 3 S =1 doi electroni neîmperecheaţivaloarea J = 2 nu poate rezulta decât ca diferenţã : L –S = 3 –1 = 2, deci ionul are doi electroni în orbitalul 3d.[Ar] 3d 2.

37. Calculaţi termenii spectrali 37.fundamentali ai speciilor Fe, Fe2+ şi Fe3+.

26Fe: [Ar] 3d64s2 L = 2S = 4x1/2 =2J =L +S = 42S+1 = 55D4

26Fe2+: [Ar] 3d6 L = 2S = 4x1/2 =2J =L +S = 42S+1 = 55D4

26Fe3+: [Ar] 3d5

L = 0S = 5x1/2 =5/2J =L +S =5/22S+1 = 66S5/2

38. Calculaţi termenul spectral fundamental al perechilor de elemente 5B /13Al şi 6C /14Si. Interpretaţi rezultatele.

38. 5B: [He] 2s22p1 şi 13Al: [Ne]3s23p1

L = 1S =1/22S+1 =2J =L –S =1/2

Termen spectral : 2P1/2

6C: [He] 2s22p2 şi 14Si: [Ne]3s23p2

L = 1S =2x1/22S+1 =3J =L –S =0

Termen spectral : 3P0

Elementele B /Al şi C/Si au acelaşi termen fundamental pentru cã au configuraţii electronice identice pe stratul de valenţã.

19

39. Indicaţi cate doi cationi cu urmãtoarele configuraţii electronice în nivelul energetic superior:

a) …..4s24p6

b) … 5s25p6

39.a) 37Rb+: [Kr] 38Sr2+: [Kr]b) 55Cs+: [Xe] 56Ba2+: [Xe]

40. Scrieţi doi cationi şi doi anioni izoelectronici cu atomul de neon.

40.10Ne: 1s22s22p6 [Ne]13Al3+; 11Na+

9F-; 8O2-

41. Identificaţi elementul care conţine 9 electroni pe stratul N.

41.N n = 4Elementul trebuie să conţină: 2 e- în 4s 6 e- în 4p 1 e- în 4d

4s24p64d1 [Kr] 4d15s2 grupa 3(IIIB) perioada 5Y (Ytriu)

42. Scrieţi trei cationi şi trei anioni izoelectronici cu Ar.

42.18Ar: 1s22s22p63s23p6 [Ar]21Sc3+; 20Ca2+; 19K+

15P3-; 16S2-; 17Cl-

43. Speciile P3+, S2-, Cl-, Ar, K+, Ca2+, Ti4+ sunt izoelectronice, cu o singurã excepţie. Stabiliţi care este aceasta.

43.15P3+: [Ne]3s2

44. Aranjaţi elementele urmãtoare în ordinea creşterii caracterului electronegativ:

a) Li F O Beb) Be Ba Ca Mgc) O Se Te Sd) Ca Cs O Cl C

44.a) Li < Be < O < F b) Ba < Ca < Mg < Be c) Te < Se < S < Od) Cs < Ca < C < Cl < O

45. Aranjaţi urmãtoarele specii chimice în ordinea crescãtoare a razelor ionice:

a) Li+ Rb+ Cs+ Na+ K+

b) Na+ Mg2+ Al3+

c) Na+ Cs+ Be2+ Ga3+

45.a) Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+ b) Al3+ < Mg2+ < Na+ c) Be2+< Ga3+ < Na+ < Cs+

46. Aranjaţi urmãtoarele specii chimice în ordinea crescãtoare a razelor ionice:

a) F- I- Cl- Br-

b) O2- N3- F-

c) N3- As3- P3-

46.a) F- < Cl- < Br- < I-

b) F- < O2-< N3-

c) N3- < P3- < As3-

20

47. Se considerã energiile de ionizare ale elementelor Ge (0,7622MJ/mol), As (0,944MJ/mol) şi Se (0,9404MJ/mol). Justificaţi ordinea acestor valori pe baza configuraţiilor electronice ale elementelor respective.

47.32Ge: [Ar] 3d104s24p2

33As: [Ar] 3d104s24p3

34Se: [Ar] 3d104s24p4

Elementele se aflã în perioada 4 şi creşterea EI de la Ge (0,7622MJ/mol) la Se (0,9404MJ/mol) este normalã. Se observã totuşi cã Ei(As) > Ei(Se), ceea ce se justificã prin stabilitatea diferitã a configuraţiilor electronice ale celor douã elemente: pentru As orbitalul 4p este semiocupat şi stabilitatea este ceva mai ridicatã. Diferenţa EI nu este însã la fel de mare ca în cazul elementelor din perioadele 2 şi 3 (N/C şi respectiv P/Si) deoarece nivelul energetic n =4 este situat mai departe de nucleu şi interacţiile atractive sunt mai slabe.

48. Se dau razele atomice ale elementelor din grupele 3 şi 4. Comentaţi aceste valori.Sc 1,64Å Ti 1,47 ÅY 1,82 Å Zr 1,60 ÅLa 1,72 Å Hf 1,59 Å

48.În general, pentru elementele din aceeaşi grupã raza atomicã creşte de sus în jos iar în perioadã, scade de la stânga la dreapta. Aceastã regulã este respectatã la elementele discutate, cu excepţia Hf, deoarece între La şi Hf se completeazã un subnivel interior, 4f, şi forţele de atracţie nucleu-electroni cresc. În consecinţã, scãderea razei atomice rat(Hf) este pusã pe seama contracţiei lantanidelor.

49. Pe baza configuraţiei electronice, deduceţi ce proprietãţi generale va avea elementul cu z =117. Propuneţi formulele compuşilor cu H, Na, C şi a oxoanionilor ipotetici.

49.107E: [Rn] 5f 146d 107s27p5

Poziţia în sistemul periodic:- perioada 7, grupa 7Caracter electrochimic: - nemetal, asemãnãri cu halogenii.Compuşii binari cu H, Na, C: HE, NaE, C(E)4

Oxoanioni posibili: EO-, EO2

-, EO3-, EO4

-

50. Se dau valorile primelor patru energii de ionizare (kJ/mol) ale elementelor Al, Ca, Mg, Rb şi Sr. Atribuiţi seturile de valori elementelor respective şi justificaţi rãspunsul dat:

50.B este Rb deoarece Ei(I) este minimã iar Ei(II) are valoare foarte mare faţã de Ei(I).C este Mg deoarece are cea mai stabilã structurã, [Ne]2s2 din grupul elementelor respective şI în consecinţã i se atribuie

Elem. Ei(I) Ei(II) Ei(III) Ei(IV)

21

cea mai mare valoare a Ei(I), observându-se totodatã o creştere de la Ei(I) la Ei(II) mai puţin accentuatã decat în cazul Rb.unui electron din ioni cu configuraţii stabile, de gaz rar (Al3+ şi Mg2+).D este Al deoarece din seturile corespunzãtoare elementelor A, D şi E, în cazul D se observã cã Ei(I) are cea mai mare valoare deoarece procesul Al+Al2+ implicã ionizarea unui electron împerecheat din 3s2.A şi E sunt elementele Ca şi Sr deoarece se observã cã Ei(I)A > Ei(I)B, aşa cum reiese din poziţia celor douã elemente în sistemul periodic.

A B C D E

590400740580550

11002700150018001050

49003800770027004200

6500510010500116005500

În mod asemãnãtor, atribuirile se pot face şi dupã valorile Ei(IV) (maximã pentru Al) sau Ei(III) (maximã pentru Mg), procese care implicã extragerea unui electrondin ioni cu configuraţii stabile, de gaz rar (Al3+ şI Mg2+).

51. În general, energia de ionizare creşte de la stânga la dreapta în sistemul periodic, odatã cu electronegativitatea elementelor. Explicaţi de ce, totuşi, Ei(P) > Ei(S).

(Ei(P) = 1063kJ/mol şi Ei(S) = 1000kJ/mol).

51. 15P: [Ne] 3s23p3 16S: [Ne] 3s23p4Configuraţia electronicã a atomului de fosfor este mai stabilã decat a sulfului, datoritã semiocupãrii orbitalilor p. În cazul sulfului, un orbital p este ocupat cu doi electroni şi repulsia interelectronicã este mai mare, ceea ce favorizeazã procesul de ionizare.

52. Aranjaţi elementele din seriile urmãtoare în ordinea creşterii afinitãţii pentru electroni :

a) O, Sb) F, Cl, Br, Ic) N, O, F

52.a) S > Ob) Cl > F > Br > Ic) O > F > N

53. Explicaţi variaţia afinitãţii pentru electron pentru speciile O şi O-.

53. Ae(O) > Ae(O-)Diferenţa se datoreazã forţelor repulsive care intervin în cazul O-.

54. Stabiliţi care este specia cu cea mai micã valoare a energiei de ionizare din urmãtoarele şiruri:

a) Cs, Ba, Lab) Zn, Ga, Ge

54.a) Csb) Znc) Ind) Tl

22

c) Tl, In, Snd) Tl, Sn, Ase) O, O-, O2

-

e) O-

55. Trei elemente au configuraţiile electronice urmãtoare:

1s22s22p63s23p6; 1s22s22p63s2; 1s22s22p63s23p64s1. Energia de ionizare primarã a elementelor (într-o ordine diferitã de cea anterioarã) are valorile: 4,34 eV/mol, 7,64 eV/mol şi 15,76 eV/mol, iar razele atomice sunt egale cu 1,6Å, 0,94 Å şi 1,97Å. Identificaţi elementele şi atribuiţi valorile corespunzãtoare ale EI şi ra.

55.Element EI (eV/mol) ra (Å)

1s22s22p63s23p6

ArMaximã15,76

Minimã0,94

1s22s22p63s2

[Ne]3s2

Mg

Medie7,64

Medie1,60

1s22s22p63s23p64s1

[Ar]4s1

K

Minimã4,34

Maximã1,97

56. Elementele cu valori mari ale energiei de ionizare au în general valori mari (în valoare absolutã) ale afinitãţii pentru electron (adiţia primului electron se face printr-un proces exotermic accentuat). Explicaţi de ce şi arãtaţi în ce cazuri se vor întâlni abateri de la aceastã regulã.

56.În general, EI mari şi Ae mari în valoare absolută sunt caracteristice nemetalelor şi se poate remarca o variaţie oarecum paralelã cu raza atomicã. În cazul gazelor nobile, deşi razele atomice au valori mici, afinitatea pentru electron are valori mici deoarece învelişurile electronice sunt complete şi adiţia unui electron se poate face numai prin procese endoterme. Energiile de ionizare ale gazelor nobile rãmân în limitele valorilor ridicate.

57. Explicaţi descreşterea afinitãţii pentru electron de la Li la Be şi de la C la N.

Ae (Li) = 0,618 eVAe (Be) = -0,5 eVAe (C) = 1,263 eVAe (N) = 0,07eV

57. Deşi sarcina nuclearã creşte de la Li la Be, în cazul atomului de Be electronul nou acceptat se plaseazã într-un orbital mai îndepãrtat de nucleu (2p faţã de 2s la Li) şi în acelaşi timp sarcina nuclearã este puternic ecranatã, încât afinitatea pentru electron devine un proces negativ. În cazul C, afinitatea pentru electron este mai mare pentru cã electronul suplimentar are la dispoziţie un orbital vacant (2p ), în timp ce la azot trebuie învinse forţele de repulsie interelectronice (structura stabilã, semiocupare).

58. Deşi nu se cunoaşte încã nici un element care sã conţinã electroni în orbitali de tip g, nu este exclus ca în stãri excitate aceşti orbitali sã fie populaţi cu electroni. Stabiliţi valoarea numãrului cuantic principal (n) al nivelului de cea mai joasã energie care ar

58.n = 5 l = 4 m = -4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4Primul nivel pentru care ar putea sã conţinã orbitali g (l = 4) este cel cu n = 5. Numãrul total de orbitali: 9 (9 valori ale lui m)

23

putea sã conţinã orbitali de tip g şi numãrul maxim de electroni care ar putea popula un set de orbitali g.

Numãrul total de electroni : 9x2 =18

59. Se considerã atomii cu urmãtoarele configuraţii electronice:10Ne: 1s22s22p6

11Na: 1s22s22p63s1

12Mg: 1s22s22p63s2

Stabiliţi :a) atomul cu cea mai mare energie

de ionizare primarãb) atomul cu cea mai micã valoare

pentru energia de ionizare secundarã.

59.a) Cea mai mare energie de ionizare

primarã o are atomul cu configuraţia electronicã cea mai stabilã: Ne

b) Cea mai micã energie de ionizare secundarã o are Mg pentru cã se eliminã un electron dintr-o configuraţie mai puţin stabilã (corespunzãtoare procesului Mg+Mg2+).

60. Se consideră elementele: Cr, Co, Ni, Ag, V. Care din acestea:

a) are cel mai mare număr de stări de oxidare,

b) formează ioni complecşi cu numere de coordinaţie N.C. = 2,

c) formează compuşi analogi cu cei ai sulfului,

d) formează un anion complex XO3

-?

60.a) Cr: toate stările de oxidare cuprinse între

+2 şi +6b) Ag: AgA2- sau AgB2+c) Cr: CrO4

2- şi SO42-; CrO3 şi SO3

H2CrO4 şi H2SO4 H2Cr2O7 şi H2S2O7 (acid pirosulfuric)d) V: VO3

-

61. Două elemente A (Z = 9) şi B (Z = 24) reacţionează între ele. Care sunt configuraţiile electronice ale ionilor obţinuţi în urma reacţiei?

61. A: He 2s22p5

B: Ar 3d5 4s1

A-: NeB3+: Ar 3d3

62. Care dintre graficele următoare reprezintă variaţia energiei de ionizare primară cu numărul atomic pentru primele 18 elemente?

62.Varianta B: energia de ionizare atinge valori maxime în cazul gazelor rare (He, Ne, Ar) şi scade în grupă.

24

63. Variaţia energiei de ionizare terţiară pentru 6 elemente consecutive din sistemul periodic este reprezentată în figura:

Cărei grupe îi aparţine elementul X?

63.s2p6 s2p5 s2p4 s2p3

s2p6s1 s2p6 s2p5 s2p4

s2p6s2 s2p6s1 s2p6 s2p5 s2p6s2p1 s2p6s2 s2p6s1 s2p6s2p6s2p2 s2p6s2p1 s2p6s2s2p6s1

s2p6s2p3 s2p6s2p2 s2p6s2p1 s2p6s2

Elementul X cu energia de ionizare maximă este situat în grupa 2 în sistemul periodic. Prin ionizare, ar trebui să se elimine un electron dintr-o configuraţie stabilă conform procesului X2+X3+.

25

Exemplu de lucrare din structura atomului

7