x g l

ΓΙΩ

ΡΓ

ΟΣ

ΣΤ

ΑΥ

ΡΑ

ΚΑ

ΝΤ

ΩΝ

ΑΚ

ΗΣ

20

13

Κεφ

άλ

αιο

1 :Δ

ομ

ή Α

τό

μο

υ

Θεωρία , απαντημένες ερωτήσεις , ερωτήσεις –ασκήσεις, θέματα εξετάσεων

ΓΣ ΓΆΖΙ

[Πληκτρολογήστε τον αριθμό τηλεφώνου] [Πληκτρολογήστε τον αριθμό φαξ]

2

Κεφάλαιο 1 :Δομή Ατόμου

1. Δομή Ατόμου

1.1 Τι είναι το άτομο; Ιστορική αναδρομή

Μια από τις παλαιότερες και συγχρόνως σπουδαιότερες ιδέες της ανθρώπινης νόησης είναι

αυτή του ατόμου που συνέλαβαν και ανέπτυξαν οι αρχαίοι έλληνες φιλόσοφοι.

Ο Δημόκριτος το 400 π.Χ. διατύπωσε την ατομική θεωρία του

σύμφωνα με την οποία η ύλη συντίθεται από αδιαίρετα σωματίδια

τα οποία ονόμασε “άτομα”. Τα άτομα, ως δομικά σωματίδια ενώνον-

ται μεταξύ τους με διαφορετικούς συνδυασμούς σχηματίζοντας όλα

τα υλικά σώματα που μας περιβάλλουν. Η ιδέα αυτή αποτελεί ακό-

μα και σήμερα το θεμέλιο λίθο της επιστήμης της χημείας που ασ-

χολείται με τους μετασχηματισμούς της ύλης κατά τους οποίους το

άτομο παραμένει αμετάβλητο.

Αυτό όμως που έχει αλλάξει διαχρονικά είναι η αντίληψή μας για

το άτομο.

Σήμερα γνωρίζουμε, εξαιτίας κυρίως του έργου του Enrico Fermi και των συνεργατών

του, ότι το άτομο είναι διαιρετό και όχι αδιαίρετο και μάλιστα κατά τη διάσπασή του ανεξέ-

λεγκτη (πυρηνικές εκρήξεις) ή ελεγχόμενη (θερμοπυρηνικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας)

εκλύονται τεράστια ποσά ενέργειας.

Τα υποατομικά σωματίδια από τα οποία συντίθεται το άτομο είναι τα πρωτόνια, τα νετρόνια

και τα ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια βρίσκονται συγκεντρωμένα στο πυρήνα του

ατόμου.

Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια με φορτίο +1 και μάζα που ισούται περίπου

με μια ατομική μονάδα μάζας (amu). Κάθε άτομο έχει τουλάχιστον ένα πρωτόνιο και τα στο-

ιχεία διαφοροποιούνται μεταξύ τους ως προς τον αριθμό πρωτονίων που περιέχει ο πυρή-

νας του.

Τα νετρόνια είναι ουδέτερα σωματίδια και έχουν μάζα που ελαφρώς υπερβαίνει τη μια ατο-

μική μονάδα μάζας.

Τα ηλεκτρόνια είναι πολύ μικρά σωματίδια τα οποία βρίσκονται έξω από τον πυρήνα, είναι

αρνητικά φορτισμένα με φορτίο –1 και έχουν πάρα πολύ μικρή μάζα που είναι περίπου 1836

φορές μικρότερη από τη μάζα του πρωτονίου. Συνεπώς, επειδή τα άτομα είναι αφόρτιστα

σωματίδια, ο αριθμός των πρωτονίων τους και των ηλεκτρονίων τους είναι πάντα ίσος.

σωματίδιο φορτίο μάζα σύμβολο

πρωτόνια +1 mp p

νετρόνια 0 mn=mp n

ηλεκτρόνια -1 me=mp/1836 e

Ο ατομικός αριθμός (Ζ) ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων του πυρήνα και χαρακτηρί-

ζει μοναδικά κάθε στοιχείο.

Ο μαζικός αριθμός (Α) ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων του πυ-

ρήνα και χαρακτηρίζει μοναδικά τα ισότοπα ενός στοιχείου. .

Ισότοπα χαρακτηρίζονται εκείνα τα άτομα ενός στοιχείου που ενώ προφανώς έχουν τον

ίδιο ατομικό αριθμό (για να ανήκουν στο ίδιο στοιχείο) έχουν ταυτόχρονα διαφορετικό μαζι-

κό αριθμό. Στο σχήμα 1.1 δίνονται τα ισότοπα του υδρογόνου. Το χαρακτηριστικό των ισο-

τόπων του υδρογόνου είναι ότι διαθέτουν

μόνο ένα πρωτόνιο ενώ διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τον αριθμό των νετρονίων του πυ-

ρήνα. Το κανονικό άτομο του υδρογόνου (πρώτιο) δεν έχει στον πυρήνα κανένα νετρόνιο, το

δευτέριο έχει ένα νετρόνιο και το τρίτιο έχει δύο νετρόνια. Τα ισότοπα παίζουν πολύ ση-

μαντικό ρόλο τόσο στον προσδιορισμό της ηλικίας των απολιθωμάτων όσο και σε διάφορες

εφαρμογές της βιοχημείας και της διαγνωστικής ιατρικής.

p n e 1Η 1 0 1 2Η δευτέριο 1 1 1

Enrico Fermi Διαβάστε σχετι-

κά με την ανακά-

λυψη του ηλεκ-

τρόνιου , πρωτο-

νίου και νετρονί-

ου

Στην πραγματικότητα

δεν καταλαβαίνουμε

τίποτα σταθερό,

αλλά μόνο ότι μεταβάλ-

λεται ανάλογα με την

κατάσταση του σώματος

και τη φύση των εξωτε-

ρικών επιδράσεων

και των αντεπιδράσεων

που προέρχονται

μέσα από μας τους ίδι-

ους .

Στη συμβατική μας

καθημερινή γλώσσα

μιλάμε για γλυκό,

πικρό ,θερμό , ψυχρό ,

για χρώματα κλπ

ενώ στην πραγμαικότη-

τα υπάρχουν μόνο ατομα

και κενό

Δημόκριτος

Σήμερα, γνωρίζουμε

ότι τα υποατομικά

σωματίδια διαιρούνται

περαιτέρω σε ακόμα

πιο βασικά (στοιχει-

ώδη) σωματίδια που

αποκαλούνται κου-

άρκς (quarks). Παρό-

λα αυτά, η χημική

συμπεριφορά της ύ-

λης μπορεί να εξηγη-

θεί ικανοποιητικά

θεωρώντας το άτομο

ως δομική μονάδα και

αναλύοντας το πρω-

τοβάθμια (σε πρώτο

επίπεδο) στα τρία

υποατομικά σωματίδι-

α, δηλαδή τα πρωτό-

νια, τα νετρόνια και

τα ηλεκτρόνια. Γιαυ-

τό, κάθε άτομο πε-

ριγράφεται απολύτως

από δύο αριθμούς,

τον ατομικό αριθμό

και το μαζικό αριθμό.

Ιστορική εξέλιξη των

ιδεών για το άτομο σε

video

ατομική θεωρία του

Dalton μοντέλο του Tomson για το άτομο

πείραμα Rutherford

3

3Η τρίτιο 1 2 1

Σχήμα 1.1 Ισότοπα υδρογόνου

Η άποψη ότι η ύλη δομείται από μόρια τα οποία είναι συναθροίσεις ατόμων συνδεμένων με-

ταξύ τους με δεσμούς (υπόθεση μοριακής δομής της ύλης) ισχυροποιήθηκε τον δέκατο ένα-

το αιώνα και συνεχίζει ακόμα και σήμερα να αποτελεί τη βασική

ιδέα κατανόησης των χημικών φαινομένων. Η άποψη όμως αυτή δεν μπορεί να σχετιστεί

άμεσα με τη μεγάλη ανακάλυψη των αρχών του εικοστού αιώνα τη κβαντομηχανική, τη φυσι-

κή που διέπει τη κίνηση του πυρήνα και των ηλεκτρονίων από τα οποία είναι δομημένα τα

άτομα και που περιγράφει τους δεσμούς, δηλαδή τις δυνάμεις που συγκρατούν μεταξύ τους

τα άτομα μέσα στα μόρια. Μοιάζει λοιπόν αυτή η θεμελιώδης υπόθεση της μοριακής δομής

της ύλης να είναι χρήσιμη για τη κατανόηση των χημικών φαινομένων αλλά συγχρόνως και

χωρίς θεωρητικό υπόβαθρο. Είναι πολύτιμη για τη χημεία αλλά ταυτόχρονα, λόγω του εμ-

πειρικού της χαρακτήρα, είναι περιορισμένη και κυρίως δεν μπορεί να σταθεί σήμερα ως το

μόνο εργαλείο αντίληψης και συγχρόνως κατανόησης των χημικών φαινομένων.

1.2. Ατομικά Πρότυπα

1.2.1. Ατομικό πρότυπο Rutherford

Η εικόνα του ατόμου πριν το 1911 ήταν αυτή που προτάθηκε από τον σύμφωνα με την

οποία το άτομο είναι μια σφαίρα θετικού φορτίου μέσα στην οποία τα ηλεκτρόνια βρίσκονται

σφηνωμένα. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, τα ηλεκτρόνια θα έπρεπε να βρίσκονται σε μέ-

γιστη δυνατή απόσταση μεταξύ τους εξαιτίας των απωστικών δυνάμεων και τα πρωτόνια να

καταλαμβάνουν όλη την έκταση του ατομικού χώρου.

Δείτε στο internet για την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου

http://www.youtube.com/watch?v=IdTxGJjA4Jw&NR=1

Το πρότυπο αυτό απορρίφθηκε από τον Rutherford και τους συνερ-

γάτες του το 1911.

Ο Ε. Rutherford πυροβόλησε με υποατομικά σωματίδια ακτίνες α

(πυρήνες ηλίου He+2 )σε ένα πολύ λεπτό κομμάτι του χρυσού. Τα

περισσότερα από τα σωματίδια πέρασαν κατ' ευθείαν από το φύλλο του χρυσού. Μερικά από

τα σωματίδια αναπήδησαν μακριά, μερικά που κολλήθηκαν μέσα, αλλά η σημαντικότερη μερί-

δα τους πέρασε μέσω του χρυσού φύλλου.

Rutherford Γεννημένος

στη Νέα Ζηλανδία, δεκαπέντε

χρόνια μικρότερος από τον

Τζει Τζέι Τόμσον και οκτώ χρόνια μεγαλύτερος από τον

Αϊνστάιν, έγινε ο μεγαλύτερος

πειραματικός φυσικός του 20ου αιώνα

4

Από τους υπολογισμούς ο Rutherford, ανακάλυψε ότι κάθε άτομο έχει μια κεντρική περιο-

χή υψηλής πυκνότητας που την αποκάλεσαν πυρήνα, η οποία καταλαμβάνει έκταση πάρα

πολύ μικρή (διάμετρος περίπου 10-6nm) σε σχέση με το συνολικό μέγεθος του ατόμου (μέ-

σης διαμέτρου 0.1nm) δηλαδή η διάμετρος του ατόμου είναι περίπου 100000 φορές μεγαλύ-

τερη από την διάμετρο του πυρήνα στον οποίο βρίσκονται συγκεντρωμένη περίπου όλη η

μάζα και όλο το θετικό φορτίο του ατόμου.

Δείτε στο internet για το πείραμα του Rutherford

http://www.youtube.com/watch?v=5pZj0u_XMbc

Η μάζα ενός πρωτονίου ή ενός νετρονίου είναι 1,66 *10-24 g ή μια amu,(μονάδα ατομικής

μάζας). Η μάζα ενός ηλεκτρονίου είναι 9,05 *10-28g. Αυτός ο αριθμός είναι το δισεκατομυ-

ριοστό του δισεκατομυριοστού του δισεκατομυριοστού ενός γραμμαρίου.

Ολοκληρώνοντας αυτή την εικόνα, ο πυρήνας θα πρέπει να περιβάλλεται από ηλεκτρόνια

τα οποία θα κινούνται με πολύ μεγάλη ταχύτητα γύρω από αυτόν.

Το μοντέλο αυτό δεν ήταν ικανοποιητικό παρότι είχε ενσωματώσει τις γνώσεις μέχρι εκείνη

την εποχή. Το κυρίαρχο μειονέκτημα του ήταν ότι το άθροισμα των μαζών των πρωτονίων

και των ηλεκτρονίων δεν ισούται με τη μάζα του ατόμου. Αυτό βέβαια είναι προφανές σήμε-

ρα ότι οφειλόταν στην μη ικανοποιητική περιγραφή του πυρήνα εξαιτίας του γεγονότος ότι

δεν ήταν γνωστή την εποχή εκείνη η ύπαρξη των νετρονίων στον πυρήνα. Η ανακάλυψη

των νετρονίων έγινε το 1932 από τον Chadwick και από τότε δημιουργήθηκε το γνωστό

μοντέλο του πυρήνα που περιγράφεται ως περιοχή υψηλής πυκνότητας αποτελούμενη από

πρωτόνια και νετρόνια.

Και ενώ για τον πυρήνα είχε αρχίσει να διαμορφώνεται ένα ικανοποιητικό μοντέλο περιγρα-

φής του, για τα ηλεκτρόνια τα οποία περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα και καθορίζουν την

χημική συμπεριφορά του ατόμου ακόμα δεν υπήρχε μια ικανοποιητική περιγραφή. Η πρώτη

ικανοποιητική προσπάθεια περιγραφής έγινε από τον Niels Bohr τo 1913.

1.2.2. Ατομικό πρότυπο Bohr – Μοντέλο Υδρογόνου

Ο Bohr το 1913 υπέθεσε ότι το ηλεκτρόνιο στο άτομο του

υδρογόνου κινείται υπό την

επίδραση της ελκτικής δύναμης Coulomb που ασκείται σε αυτό

από τον θετικά φορτισμένο πυρήνα σύμφωνα με τους νόμους

της κλασσικής μηχανικής, η οποία προβλέπει κυκλικές ή ελλε-

ιπτικές τροχιές με τη δύναμη να κατευθύνεται πάντα προς τη

μια εστία. Για λόγους ευκολίας υιοθέτησε για τους υπολογισμο-

ύς του την κυκλική τροχιά όπως φαίνεται στο σχήμα 1.4.

Είναι ένα μοντέλο που

μοιάζει με την κίνηση των πλανητών γύρω από

το ήλιο και περιγράφει το ηλεκτρόνιο μόνο ως

φορτισμένο σωματίδιο, πράγμα που την εποχή

εκείνη ήταν πλήρως αποδεκτό. Η εικόνα του

σχήματος 1.4 εγείρει δυο πολύ σημαντικά ερω-

Chadwick

Περισσότερα

για την διδακτι-

κή του πρότυ-

που του

Ratherford

Για την ανακάλυψη

του Rutherford

Από τον Κασσέτα

Δείτε τις προ-

σομοιώσεις Bohr Model of

Hydrogen

πρότυπο Βohr

BohrModel.swf

μεταπτώσεις ηλεκτρο-

νίων απορρόφηση και εκ-

πομπή φωτός

5

τήματα.

Ερώτημα 1: Αν και η σταθερότητα του ατόμου από την άποψη της κλασικής μηχανικής είναι

πλήρως θεμελιωμένη, επειδή η ελκτική δύναμη Coulomb παρέχει την απαραίτητη κεντρομό-

λο δύναμη έτσι ώστε το ηλεκτρόνιο να κινείται σε κυκλική τροχιά γύρω από το πυρήνα, ένα

τέτοιο άτομο θα έπρεπε να είναι ασταθές σύμφωνα με την κλασική ηλεκτρομαγνητική θεω-

ρία. Πράγματι, αφού το ηλεκτρόνιο εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση θα έχει κεντρομόλο επι-

τάχυνση και συνεπώς ως επιταχυνόμενο ηλεκτρόνιο, σύμφωνα με τη κλασική ηλεκτρομαγ-

νητική θεωρία, θα έπρεπε να ακτινοβολεί ηλεκτρομαγνητική ενέργεια συχνότητας ίσης με

τη συχνότητα της κυκλικής κίνησης αποτέλεσμα αυτής της εκπομπής ηλεκτρομαγνητικής

ακτινοβολίας, η ενέργεια του ηλεκτρονίου θα μειωνόταν συνεχώς με αποτέλεσμα το ηλεκ-

τρόνιο να έπρεπε να εκτελεί σπειροειδή κίνηση με κατεύθυνση προς το πυρήνα και συνεπώς

το άτομο αυτό να καταστρεφόταν. Κάτι τέτοιο βέβαια δεν συμβαίνει και το άτομο παραμένει

σταθερό. Γιατί;

Ερώτημα 2: Αφού λοιπόν το άτομο είναι σταθερό και το ηλεκτρόνιο περιφέρεται αενάως

γύρω από το πυρήνα, ένα δεύτερο ερώτημα αναπόφευκτα εγείρεται. Γιατί το ηλεκτρόνιο να

κινείται σε μία ή περισσότερες διακριτές τροχιές και όχι σε οποιαδήποτε τροχιά οποιασδή-

ποτε ακτίνας; Τι είναι αυτό που το εξαναγκάζει να βρίσκεται πάντα πάνω σε διακριτές τρο-

χιές;

Αδιαμφισβήτητα, και τα δύο ερωτήματα ήταν πάρα πολύ δύσκολο να απαντηθούν την εποχή

εκείνη (1913). Ο Bohr όμως ξεπέρασε αυτά τα προβλήματα ακολουθώντας την αξιωματική

οδό στην επιστημονική μεθοδολογία του. Αφού λοιπόν η κλασική ηλεκτρομαγνητική θεωρία

δεν μπορεί να εξηγήσει τη σταθερότητα του ατόμου, ο Bohr τροποποίησε τους νόμους του

ηλεκτρομαγνητισμού αξιώνοντας ότι,

1ο αξίωμα Bohr: “τα ηλεκτρόνια θα πρέπει να κινούνται μόνο σε διακριτές τροχιές, που τις

ονόμασε στάσιμες, στις οποίες δεν επιτρέπεται η εκπομπή ακτινοβολίας”

2ο αξίωμα Bohr: “Τα ηλεκτρόνια επιτρέπεται να εκπέμπουν ακτινοβολία μόνο όταν μετα-

πίπτουν από μια στάσιμη τροχιά υψηλής ενέργειας σε μια άλλη χαμηλότερης ενέργειας.

Η συχνότητα της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας (ν) δεν συμπίπτει με τη

συχνότητα της κυκλικής κίνησης του ηλεκτρονίου σε καμία από τις δύο στάσιμες τροχιές,

αλλά σχετίζεται με τις ενέργειες των στάσιμων τροχιών σύμφωνα με την εξίσωση 1.1”

h

Efi ή *hf σχέση 1.1

όπου,

Εi είναι η ολική ενέργεια της αρχικής στάσιμης τροχιάς του ηλεκτρονίου,

Εf είναι η ολική ενέργεια της τελικής στάσιμης τροχιάς του ηλεκτρονίου και h είναι η στα-

θερά Planck (6.63*10-34 J.s).

Το δεύτερο αξίωμα Bohr είναι απολύτως ισοδύναμο με την αρχή διατήρησης της ενέργειας

με την ταυτόχρονη εκπομπή ενός φωτονίου.

Μετά από αυτή την αξιωματική διατύπωση, ο Bohr ανέπτυξε Μπορ ένα μαθηματικό μοντέλο

στηριγμένο στους νόμους της φυσικής θεμελιώνοντας και μαθηματικά το ατομικό του πρό-

τυπο. Ο στόχος του ήταν να δημιουργήσει ένα μοντέλο που να περιγράφει τις γνωστές την

εποχή εκείνη φασματικές σειρές εκπομπής του ατόμου του υδρογόνου. Τα βασικά βήματα

κατά τη θεμελίωση του μοντέλου του είναι τα παρακάτω.

Τα πανίσχυρα Εθνη

σε χαιρετούν Νιλς

Εισαι ο Κύριος που

μας καθοδηγεί.

Με δέος αντικρίζου-

με τις μυστικιστικές

περήφανες διαβεβα-

ιώσεις σου.

Ο καθένας μας

ωστόσο ,παραμένει

αληθινός μπροστά

σου .

Δε σε περιγελά.

Ρουφά τις θεωρίες

σου από το άλφα ως

το ωμέγα

Αν και (πιέστε στην

υγειά του!

Ποτήρια ηχήστε

στην υγειά του !)

κανένας μας δεν

κατανοεί λέξη απ΄

ότι είπες

George Gamov

Παγιδευτίκαμε από τη

γλώσσα

σε τέτοιο βαθμό ώστε

κάθε απόπειρα μας

να διατυπώσουμε τις

αληθινές έννοιες

ανάγεται σε παιχνίδι

των λέξεων

Νιλς Μπορ

6

Παράδειγμα A1: Υπολογίστε την ενέργεια ενός φωτονίου του κόκκινου φωτός με μήκος

κύματος 700nm και την ενέργεια ενός mol αυτών των φωτονίων.

Απάντηση Το κόκκινο φως με ένα μήκος κύματος 700nm έχει μια συχνότητα 4.283 * 1014

s-1. Η αντικατάσταση αυτής της συχνότητας στην εξίσωση Plank- Einstein δίνει το ακόλουθο

αποτέλεσμα.

Ένα ενιαίο φωτόνιο του κόκκινου φωτός φέρνει ένα ασήμαντο ποσό ενέργειας. Αλλά ένα

mol αυτών των φωτονίων φέρνει περίπου 171.000 J, ή 171 kJ/mol.

Η απορρόφηση ενός mol των φωτονίων του κόκκινου φωτός επομένως θα παρείχε αρκετή

ενέργεια για να αυξήσει τη θερμοκρασία ενός λίτρου νερού κατά 40οC.

Κβάντωση στροφορμής

Για να δικαιολογήσει την απαίτηση κίνησης των ηλεκτρονίων σε διακριτές τροχιές και εμμέ-

σως να απαντήσει στο δεύτερο ερώτημα που έχει τεθεί παραπάνω, ο Bohr θεώρησε πάλι

αξιωματικά ότι όπως η ενέργεια είναι κβαντωμένο μέγεθος (είναι δηλαδή ακέραιο πολλαπ-

λάσιο της ενέργειας ενός φωτονίου) έτσι και η στροφορμή, που είναι υπεύθυνη για τη διατή-

ρηση του ηλεκτρονίου σε στάσιμη τροχιά, είναι κβαντωμένο μέγεθος και γιαυτό θα πρέπει

να είναι πάντα ακέραιο πολλαπλάσιο μιας θεμελιώδους τιμής την οποία προσδιόρισε ίση με

την ποσότητα h/2π. Συνεπώς, το τρίτο αξίωμα του Bohr είναι η κβάντωση της στροφορμής

του ηλεκτρονίου.

3ο αξίωμα Bohr:

2***h

nrum σχέση 1.2

όπου,

n είναι ακέραιος αριθμός που ονομάστηκε κύριος κβαντικός αριθμός.

Βάσει λοιπόν του τρίτου αξιώματος Bohr, οι στάσιμες τροχιές διαφοροποιούνται μεταξύ το-

υς μέσω του κύριου κβαντικού αριθμού. Πράγματι,

για n=1 r1=12*0.0529nm (θεμελιώδης

τροχιά)

n=2 r2=22*0.0529nm=22*r1

n=3 r3=32*0.0529nm=32*r1

Το μοντέλο Bohr για το άτομο του υδρογόνου

δίνεται παραστατικά στο σχήμα 1.5.

Σχήμα 1.5.

Πρότυπο Bohr

για το άτομο

του υδρογόνου

O Bohr μελέτησε τα παραγόμενα φάσματα όταν τα

άτομα ήταν ενεργοποιημένα σε ένα σωλήνα εκκένω-

σης αερίου υδρογόνου

Αναλογία για την

κατανόηση της κβάν-

τωσης:

Στο πιάνο, σε κάθε

πλήκτρο, αντιστοιχεί

ήχος ορισμένης συχ-

νότητας και δεν

μπορεί να παιχτεί

κάτι ενδιάμεσο!

Στο ούτι που είναι

άταστο όργανο μπο-

ρούν να παιχτούν και

ενδιάμεσες συχνότη-

τες!

7

Προσδιορισμός ενέργειας στάσιμων τροχιών

Η ολική ενέργεια του ηλεκτρονίου (Εn) του ατόμου του υδρογόνου το οποίο κινείται στη τυ-

χαία στάσιμη τροχιά με ακτίνα rn είναι πάντα το άθροισμα της κινητικής (Κn) και της δυνα-

μικής (Un) του ενέργειας προκύπτει η εξίσωση προσδιορισμού της ενέργειας των στάσιμων

τροχιών στο άτομο του υδρογόνου.

Jn

En 2

18 1*10*18.2 σχέση 1.3

Συνεπώς, η ενέργεια της θεμελιώδους τροχιάς (n=1) του ατόμου του υδρογόνου είναι:

E1 = -13.6eV=2,18*10-18 J

Το διάγραμμα των ενεργειακών επιπέδων των στάσιμων τροχιών για το άτομο του υδρογό-

νου φαίνεται στο σχήμα 1.6.

Σχήμα 1.6. Διάγραμμα ενεργειακών επιπέ-

δων στάσιμων τροχιών για το άτομο του υδρο-

γόνου

.

Γίνεται φανερό ότι το επίπεδο χαμηλότερης

ενέργειας που ονομάζεται θεμελιώδης κατάσ-

ταση του ατόμου του υδρογόνου είναι αυτό που

αντιστοιχεί στη τροχιά με κύριο κβαντικό α-

ριθμό n=1. Καθώς ο κύριος κβαντικός αριθμός

αυξάνει, αυξάνει και η ενέργεια των αντίστοι-

χων στάσιμων τροχιών. Συνεπώς, οι κοντινό-

τερες στον πυρήνα τροχιές έχουν χαμηλότερη

ενέργεια. Το επίπεδο υψηλότερης ενέργειας

(Εn=0eV), όπως φαίνεται από την εξίσωση 1.9,

επιτυγχάνεται όταν ο κύριος κβαντικός αριθ-

μός τείνει στο άπειρο και σε αυτή την περίπ-

τωση η στάσιμη τροχιά έχει άπειρη ακτίνα,

όπως προκύπτει από την εξίσωση 1.4. Σε αυτή

λοιπόν την περίπτωση, το άτομο του υδρογό-

νου έχει χάσει το ηλεκτρόνιο του μέσω μιας

διεργασίας που ονομάζεται ιοντισμός του ατόμου. Η ενέργεια για τον ιοντισμό του ατόμου

του υδρογόνου υπολογίζεται από την παρακάτω εξίσωση και είναι 13.6eV.

JeVeVEnE n

18

1 10*18.26.136.130 σχέση 1.4

Εξήγηση του ατομικού φάσματος του υδρογόνου

Το μεγαλύτερο επίτευγμα του ατομικού προτύπου του Bohr ήταν ότι κατόρθωσε να αναλύ-

σει και να εξηγήσει πλήρως το ατομικό φάσμα του υδρογόνου.

Όταν τα άτομα θερμαίνονται ή υφίστανται ηλεκτρική εκκένωση, απορροφούν ενέργεια την

οποία εν συνεχεία εκπέμπουν ως ακτινοβολία δίνοντας ένα χαρακτηριστικό φάσμα εκπομ-

πής. Το φάσμα εκπομπής του ατόμου του υδρογόνου στην ορατή περιοχή της ηλεκτρομαγνη-

τικής ακτινοβολίας έχει βρεθεί ότι αποτελείται από μια σειρά γραμμών σε διαφορετικά μήκη

κύματος όπως φαίνεται στο σχήμα 1.7.

σχήμα 1.7. φάσμα εκπομπής

του ατόμου του υδρογόνου

Τέσσερις γραμμές μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα με γυμνό μάτι, αλλά πάρα πολύ περισ-

σότερες γραμμές παρατηρούνται φωτογραφικά στην περιοχή της υπεριώδους ακτινοβολίας.

Οι γραμμές του φάσματος πλησιάζουν συνεχώς η μια κοντά στην άλλη καθώς το μήκος κύ-

Δείτε τα video

φάσμα εκπομπής

γραμμικό φάσμα

Φάσματα απορρό-

φησης και εκπομ-

πής όλων των στο-

ιχείων και ιόντων

τους ΠΠ

8

ματος της ακτινοβολίας μικραίνει, μέχρι που στο τέλος φθάνουμε σε μια συνεχή σειρά γραμ-

μών που δεν ξεχωρίζουν μεταξύ τους.

Το 1885 ο Balmer έδειξε ότι η συχνότητα (ν ) κάθε γραμμής στην ορατή περιοχή του ατο-

μικού φάσματος του υδρογόνου μπορεί να περιγραφεί από την παρακάτω απλή εμπειρική

εξίσωση.

22

18 1

2

1*

10*18.2

nhv σχέση 1.5

όπου,

n είναι ακέραιος αριθμός που παίρνει τιμές 3, 4, 5 κτλ.

ν είναι ο κυματαριθμός, δηλαδή το αντίστροφο του μήκους κύματος της ακτινοβολίας .

ν= 1/λ

Το σύνολο των γραμμών του φάσματος του υδρογόνου στην ορατή περιοχή της ηλεκτρομαγ-

νητικής ακτινοβολίας ονομάζεται σειρά Balmer. Εκτός αυτής της σειράς υπάρχουν και άλ-

λες σειρές φασματικών γραμμών σε διαφορετικές περιοχές της ηλεκτρομαγνητικής ακτινο-

βολίας οι οποίες μπορούσαν να περιγραφούν από παρόμοιες εμπειρικές εξισώσεις, όπως

φαίνεται παρακάτω.

22

18 1

1

1*

10*18.2

nhv σειρά Lyman για n=2 , 3 , 4 , 5 ,,….τη περιοχή του υπεριώ-

δους

22

18 1

3

1*

10*18.2

nhv σειρά Paschen για n=4 , 5 , 6 , 7….τη περιοχή του υπέρυθ-

ρου

22

18 1

4

1*

10*18.2

nhv σειρά Brackett για n=5 , 6, 7 ….τη περιοχή του

υπέρυθρουΟ Bohr κατόρθωσε με απλό τρόπο βάσει της θεωρίας του να αποδείξει μαθημα-

τικά αυτές τις σχέσεις για το άτομο του υδρογόνου

Έστω λοιπόν ότι το ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου μεταπηδά από μια στάσιμη τροχιά

υψηλότερης ενέργειας (Εi) σε μια άλλη χαμηλότερης ενέργειας (Ef) όπως φαίνεται στο σχή-

μα 1.8. Τότε, βάσει του δεύτερου αξιώματος Bohr το άτομο του υδρογόνου θα εκπέμψει ε-

νέργεια, η συχνότητα (ν) της οποίας υπολογίζεται

συνδυάζοντας τις εξισώσεις 1.1 και 1.5 και δίνεται

από την παρακάτω εξίσωση 1.6.

Σχήμα 1.8. Αποδιέγερση ηλεκτρονίου στο άτομο

υδρογόνου με ταυτόχρονη εκπομπή ηλεκτρομαγ-

νητικής ενέργειας.

22

18 1

2

1*

10*18.2

nhv

σχέση 1.6

Διέγερση ατόμου:

μετάπτωση του ηλεκ-

τρονίου σε στάθμη υψη-

λότερης ενέργειας.

Θεμελιώδης κατάσταση ατόμου: κατά-σταση ε-

λάχιστης ενέργειας το

ηλεκ-τρόνιο βρίσκεται

στην 1η ενεργειακή στα-

θμη (n =1).

Άπειρες δυνατές

διεγερμένες καταστά-

σεις (n >1).

Ελάχιστος χρόνος

διατήρησης μιας διε-

γερμένης κατάστασης

(10-10

-10-8

s).

Αποδιέγερση ατόμου:

μετάπτωση ηλεκ-τρονίου

σε λιγότερο διεγερμένη ή

στη θε-μελιώδη κατάσ-

ταση εκπομπή ενός

μόνο φωτονίου.

Το ηλεκτρόνιο μεταπίπ-

τει μόνο ανάμεσα σε ε-

πιτρεπόμενες ενεργειακές

στάθμες

Μηχανικό ανάλογο της

μετάπτωσης του ηλεκ-

τρονίου του ατόμου Η

ανάμεσα σε επιτρεπόμε-

νες ενεργειακές στάθμες

9

φάσμα του He

Οι διάφορες σειρές φασματικών γραμμών για το άτομο του υδρογόνου μπορούν να προκύψο-

υν μεταβάλλοντας τις τιμές των κύριων κβαντικών αριθμών ni και nf. Για παράδειγμα, η

σειρά Lyman προκύπτει όταν nf = 1 και ni = 2, 3, 4, 5...... Η σειρά Balmer προκύπτει όταν

nf = 2 και ni = 3, 4, 5, 6...... και ούτω καθεξής

.

Το μοντέλο Bohr είχε τεράστια και απόλυτη επιτυχία στην περίπτωση του ατόμου του υδ-

ρογόνου.

Όμως απέτυχε ουσιαστικά να περιγράψει πολυπλοκότερα άτομα όπως πχ

το He, Li, Be κλπ. Το μοντέλο αυτό είχε τις παρακάτω σημαντικές αδυναμίες.

Θεωρεί ότι ο πυρήνας παραμένει στάσιμος σε μια θέση και απλά περιστρέφεται ως προς

τον άξονα του. Στη πραγματικότητα ο πυρήνας ταλαντώνεται ελαφρά γύρω από το κέντρο

μάζας του ατόμου το οποίο δε συμπίπτει με το κέντρο του πυρήνα εξαιτίας της πολύ μικρής

αλλά όχι αμελητέας μάζας του ηλεκτρονίου.

Θεωρεί ότι όλες οι στάσιμες τροχιές είναι κυκλικές

Αντιμετωπίζει το ηλεκτρόνιο ως σωματίδιο αγνοώντας, πράγμα πολύ λογικό για την εποχή

εκείνη, τη κυματική του φύση.

Ενώ οι δύο πρώτες αδυναμίες αντιμετωπίστηκαν επιτυχώς με μεταγενέστερες προσπάθειες

βελτίωσης του μοντέλου, η τρίτη αδυναμία ήταν ανυπέρβλητη και οδήγησε κατ’ ουσία σε νέα,

εντελώς διαφορετικά στη φύση τους, μοντέλα.

Εικόνα περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος

10

Πολλά στοιχεία εκπέμπουν χαρακτηριστικό φως που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να

βοηθήσει στον εντοπισμό τους

Στρόντιο νάτριο λίθιο κάλιο χαλκός

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ ΣΕ ΑΤΟΜΟ ΥΔΡΟΓΟ-

ΝΟΥ (Ή ΥΔΡΟΓΟΝΟΕΙΔΗ ΙΟΝΤΑ) ΠΟΥ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΣΕ ΣΤΙΒΑΔΑ n.

Θεωρία Bohr

ΟΔΗΓΙΕΣ

Ασκήσεις όπου πρέπει να υπολογίσουµε την ενέργεια που εκπέµπεται ή απορροφάται

όταν ένα ηλεκτρόνιο του ατόµου του υδρογόνου µεταπηδά από µία τροχιά σε άλλη:

• Για να υπολογίσουµε την ενέργεια του ηλεκτρονίου χρησιµοποιούµε τη σχέση:

Ε =- (2,18*10-18 / n2) J

Να σηµειώσουµε ότι µε τη σχέση αυτή µπορούµε να βρούµε την ενεργειακή στάθµη

στην

οποία βρίσκεται το ηλεκτρόνιο, όταν γνωρίζουµε την ενέργειά του.

• Όταν το ζητούµενο δεν είναι η τιµή της ενέργειας αλλά η συχνότητα του φωτονίου

που

εκπέµπεται ή απορροφάται, χρησιµοποιούµε τη σχέση:

∆Ε= |Εf - Ei| = h ν

• Όταν το ζητούµενο είναι το µήκος κύµατος της εκπεµπόµενης ή απορροφούµενης

ακτινοβολίας, χρησιµοποιούµε τη σχέση:

c = λ · ν

( C=3.108m/s:ταχύτητα φωτός, λ:μήκος κύματος εκπεμπόμενης ή αποροφούμενης ακ-

τινοβολίας, v: συχνότητα της ακτινοβολίας)

Ένα άτοµο λέµε ότι βρίσκεται σε θεµελειώδη κατάσταση, όταν τα ηλεκτρόνιά του βρί-

σκονται όσο το δυνατό πλησιέστερα στον πυρήνα (για το άτοµο του υδρογόνου το η-

λεκ-

τρόνιο πρέπει να βρίσκεται στη πρώτη ενεργειακή στάθµη).

Ένα άτοµο βρίσκεται σε διεγερµένη κατάσταση όταν τα ηλεκτρόνια δε βρίσκονται όσο

το δυνατό πλησιέστερα στο πυρήνα (για το άτοµο του υδρογόνου το ηλεκτρόνιο δε

βρίσκεται στη πρώτη ενεργειακή στάθµη).

Παράδειγμα A1

11

Υπολογισμός χρησιμοποιώντας την εξίσωση: E = -2,18 x 10-18 (1/nf2 - 1/ni

2) J, Υ-

πολογίστε το μήκος κύματος του φωτός που μπορεί να διεγείρει το ηλεκτρόνιο στο ά-

τομο υδρογόνου από n=1 σε n = 7 ενεργειακό επίπεδο.

Απάντηση

Η μεταβολή της ενέργεια απο n = 1 σε n = 7:

ΔE = -2.18 x 10-18 J [1/n2f - 1/n

2i]; nf = 7, ni = 1

ΔE = -2.18 x 10-18 [1/72 - 1/12] J

ΔE = -2.18 x 10-18 [1/49 - 1/1] J

ΔE = -2.18 x 10-18 [0.02041 - 1] J

ΔE = -2.18 x 10-18 [-0.97959] J

= 2.134 x 10-18 J (+, απορρόφηση)

Υπολογισμός του λ l από την σχέση λ = hc/E

6.626 x 10-34 Js x 3x 108 m/s

λ = ----------------------

2.13 x 10-18 J

λ = 9.31 x 10-8 m =93,1nm

Παράδειγμα A2 :

Υπολογίστε το μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπεται από ένα άτομο υδρογόνου

όταν πέφτει ένα ηλεκτρόνιο από n = 4 στη τροχιά n = 2 στο πρότυπο Bohr.

Απάντηση

Σύμφωνα με το Bohr πρότυπο, το μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπεται από ένα άτο-

μο υδρογόνου όταν πέφτει το ηλεκτρόνιο από μια υψηλή ενέργεια (n = 4) τροχιά σε μια χα-

μηλότερη ενέργεια (n = 2) τροχιά.

Αντικαθιστώντας τις κατάλληλες τιμέσ της Δεξιάσ, το n 1, και το n 2 στην εξίσωση που παρο-

υσιάζεται ανωτέρω δίνουν το ακόλουθο αποτέλεσμα.

Η επίλυση για το μήκος κύματος αυτού του φωτός δίνει μια αξία 486,3 nm η οποία συμφω-

νεί με την πειραματική αξία 486,1 nm για την μπλε γραμμή στο ορατό φάσμα του ατόμου υδ-

ρογόνου

Παράδειγµα A3

Ηλεκτρόνιο σε άτομο υδρογόνου που βρίσκεται σε κατάσταση διέγερσης έχει ενέργεια

ίση με -0,13625.10-18 J. Σε ποια στιβάδα βρίσκεται το ηλεκτρόνιο;

Λύση

Η σχέση που δίνει την ενέργεια του ηλεκτρονίου στην στιβάδα n είναι:

Ε=-2,18.10-18/n2 .

Άρα: -0,13625.10-18=-2,18.10-18/n2 n2=16 n=4.

Επομένως το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στην 4η στιβάδα (Ν).


Να υπολογισθεί η συχνότητα του εκπεμπόμενου φωτονίου κατά την μετάπτωση ηλεκ-

τρονίου σε διεγερμένο άτομο Υδρογόνου από την στιβάδα Μ στην Κ. Δίνεται:

h=6,63.10-34 J.s.

Λύση

Υπολογισμός της ενεργειακής διαφοράς κατά την αποδιέγερση του ατόμου, λόγω μετάπτω-

σης του ηλεκτρονίου από n=3 σε n=1:

12

ΔΕ=Ε1-Ε3= -2,18.10-18-(-2,18.10-18/32) = 1,94.10-18 J.

Υπολογισμός συχνότητας εκπεμπόμενου φωτονίου:

ΔΕ=h.v v=ΔΕ/h v=1,94.10-18 J/6,63.10-34 J.s =2,9.1015 s-1.

Παράδειγµα A5.

Ηλεκτρόνιο ατόμου του υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση απορροφά

ένα φωτόνιο και μεταπηδά στη στιβάδα Μ. Να υπολογίσετε:

α. Το μήκος κύματος του φωτονίου που απορρόφησε το ηλεκτρόνιο.

β. Τη συχνότητα των φωτονίων που εκπέμπονται κατά την αποδιέγερση, με όλους τους

δυνατούς τρόπους.

∆ίνονται: c = 3 · 108 m/s, h = 6,63 · 10–34 J·s.

Λύση:

α. Η θεμελιώδης τροχιά αντιστοιχεί σε n = 1 και η στιβάδα M σε n = 3.

Η ενέργεια του ηλεκτρονίου σε κάθε τροχιά είναι:

Ε1= -2,18 10 -18 J Ε3 =-2,18 10-18 /3 2 J

Η μεταβολή στην ενέργεια του ηλεκτρονίου κατά τη μετάπτωση είναι:

ΔΕ=Ε3-Ε1=1.938*10-18j

Θα υπολογίσουμε τη συχνότητα του φωτονίου εφαρμόζουμε τη σχέση:

∆Ε = hν

∆Ε= 1,938-10 J

∆Ε= hν

h= 6,63 10 –34 J s ν=2,923*1016 s

Το μήκος κύματος του φωτονίου το υπολογίζουμε από τη σχέση: c = λ · ν

λ =c/ν = 1,026 10 -7 m=102.6nm

β. Οι πιθανές πορείες αποδιέγερσης είναι οι εξής:

1. Μετάπτωση από n = 3 σε n = 1 (3 1). Στην περίπτωση αυτή

εκπέμπεται ένα φωτόνιο με συχνότητα ν1.

2. ∆ύο διαδοχικές μεταπτώσεις από n = 3 σε n = 2 (3 2) και

από από n = 2 σε

n = 1 (2 1).

Στην περίπτωση αυτή εκπέμπονται δύο φωτόνια με συχνότητες

ν2 και ν3 αντίστοιχα.

Κατά τη μετάπτωση από n = 3 σε n = 1, η ενέργεια και η συχνότητα του φωτονίου που εκ-

πέμπεται, είναι ίσες με αυτές του φωτονίου που απορροφήθηκε κατά τη διέγερση.

∆ηλαδή, ν1 = ν = 2,923 · 1015 s–1

Η ενέργεια του ηλεκτρονίου στην τροχιά με n= 2 είναι: E=2,18 10-18 /2 2 J

Η μεταβολή στην ενέργεια του ηλεκτρονίου κατά τη μετάπτωση (3 2) είναι:

JJJ 18

2

18

2

18

10*3028.0)3

10*18.2()

2

10*18,2321

Θα υπολογίσουμε τη συχνότητα του φωτονίου εφαρμόζουμε τη σχέση: ∆Ε = hν

∆Ε= 3,028 10 -19 J

∆Ε =hν ν= 4,567 10 14s

Η μεταβολή στην ενέργεια του ηλεκτρονίου κατά τη μετάπτωση (2 1) είναι:

JJJ 18

2

18

2

18

10*635.1)2

10*18.2()

1

10*18,2212

Δ E=1,635 10-18J

Θα υπολογίσουμε τη συχνότητα του φωτονίου εφαρμόζουμε τη σχέση: ∆Ε = hν

∆Ε= 1,635 10-18J

∆Ε =hν ν =ΔΕ/h=1,635 10-18J /6,63 10 -34J s =2,466* 1015s

13


Η ηλιακή ακτινοβολία που προκαλεί μαύρισμα ή εγκαύματα στην επιδερμίδα μας α-

νήκει στην περιοχή της υπεριώδους ακτινοβολίας (UV). Η ακτινοβολία αυτή μπορεί

να υποδιαιρεθεί σε UV-A με λ=320-380nm και σε UV-B με λ=290 -320nm. Η

UV-B θεωρείται πιο επικίνδυνη για εγκαύματα από ότι η UV-A. Πως μπορείτε να

δικαιολογήσετε αυτό;

Λύση: UV-A με λ=320-380nm

EUV-A=hv =hc/λ=(6,626* 10-34 Js*3*108 m/s)/380*10-9m=522* 10-19J

UV-B με λ=290 -320nm

E UV-B =hv =hc/λ=( 6,626*10-34 Js*3*108 m/s)/20* 10-9m=621*10-19J

E UV-B > E UV-A


Η χλωροφύλλη απορροφά μπλε φως (λ=460nm) και εκπέμπει κόκκινο (λ=660nm).

Να υπολογιστεί η ενεργειακή μεταβολή που προκαλείται, εκφρασμένη σε kJ, όταν

1 mol 460nm φωτονίων απορροφηθεί με ταυτόχρονη έκλυση 1 mol 660 nm φωτο-

νίων.

Λύση:

E1=hv =hc/λ=(6,626 10-34 Js*3*108 m/s)/460*10-9m=4,31*10-19J

E2=hv =hc/λ=(6,626*10-34 Js*3*108 m/s)/660*10-9m=3* 10-19J

ΔΕ = Ε2-Ε1=-1,31* 10-19J=-1,31 10-19KJ

Παράδειγµα A8:

Το ηλεκτρόνιο του ατόµου του υδρογόνου σε µια διεγερµένη κατάσταση Α έχει ενέργε-

ια -0,242*10 –18J και σε µια άλλη διεγερµένη κατάσταση Β έχει ενέργεια -0,545*10–

18J.

Να απαντηθούν οι ακόλουθες ερωτήσεις:

α. Μπορεί η ενέργεια του ηλεκτρονίου του υδρογόνου σε µια διεγερµένη κατάσταση να

έχει τιµή -0,4·10–18J;

β. Σε ποιους κύριους κβαντικούς αριθµούς αντιστοιχούν οι δύο καταστάσεις.

γ. Κατά τη µετάπτωση ενός ηλεκτρονίου από την ενεργειακή κατάσταση Α στην ενερ-

γειακή

κατάσταση Β, εκπέµπεται ή απορροφάται φωτόνιο;

δ. Ποια είναι η συχνότητα του φωτονίου αυτού;

ε. Αν το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη διεγερµένη κατάσταση Α για να αποµακρυνθεί από

το

άτοµο πρέπει να απορροφήσει ή να εκπέµψει φωτόνιο;

στ. Ποιο το µήκος κύµατος του φωτονίου αυτού;

∆ίνονται: Η σταθερά του Planck h = 6,63 · 10 –34 J · s

Λύση:

α. Θα πρέπει να εξετάσουµε αν η τιµή -0,4 · 10 –18 J αντιστοιχεί σε ενέργεια

επιτρεπόµενης τροχιάς, δηλαδή σε ακέραια τιµή του n.

Χρησιµοποιούµε τη σχέση:

Ε = - 2,18 10-18/n2 n2=- 2,18 10-18/E =>

n2=- 2,18 10-18/-0,4 · 10 –18 =>n2=5, 45

Η τιµή 5,45 δεν είναι τετράγωνο ακεραίου, άρα η παραπάνω τιµή ενέργειας δεν είναι επιτ-

ρεπτή.

β. n2=- 2,18 10-18/E ==- 2,18 10-18/-0,242 · 10 –18 n = 3

n2=- 2,18 10-18/E ==- 2,18 10-18/ -0,545 10-18 n = 2

14

γ. Επειδή ΕΑ> ΕΒ

κατά τη µετάπτωση Α → Β το ηλεκτρόνιο µεταπηδά σε ενεργειακή στάθµη χαµηλότερης

ενέργειας, συνεπώς εκπέµπεται φωτόνιο.

δ. Υπολογισµός συχνότητας εκπεµπόµενου φωτονίου:

ΔE=EA-EB =-0,242 · 10 –18 -(-0,545 10-18 ) =0.303*10-18

E=h*f => f=ΔΕ/h=0.303*10-18/6,63 · 10 –34 =

f=4,57 10 14s

ε. Για να αποµακρυνθεί το ηλεκτρόνιο από το άτοµο του υδρογόνου πρέπει να αποκτήσει

ενέργεια ΕJ η οποία είναι µέγιστη τιµή της Εn. . ΄Αρα πρέπει να απορροφήσει φωτόνιο.

στ. Θα υπολογίσουµε τη συχνότητα του απορροφούµενου φωτονίου:

f=Ε/h=0,242 · 10 –18 /6,63 · 10 –34

f=0,036 10 16s

λ=c/f=3*108m/s/0,036 10 16s λ=8,33 10 -7 m


Πόση ενέργεια απορροφά ένα ηλεκτρόνιο ατόµου υδρογόνου κατά τη διέγερση του από

την τροχιά µε n = 2 στην τροχιά µε n = 4; Αν η διέγερση προκλήθηκε µε απορρόφηση

φωτονίου, ποια είναι η συχνότητα του φωτονίου που απορροφήθηκε;

∆ίνεται η σταθερά Planck h = 6,63 · 10 –34 J·s.

Λύση:

Κατά τη διέγερση του ηλεκτρονίου από την τροχιά µε ενέργεια Ε2 στην τροχιά µε ενέργεια

Ε4

το ηλεκτρόνιο πρέπει να απορροφήσει φωτόνιο ενέργειας: ΔΕ=Ε4- Ε2

|

Η ενέργεια του ηλεκτρονίου σε κάθε τροχιά είναι:

Ε = - 2,18 10-18/n2 =Ε1/ n2

Ε2 = - 2,18 10-18/22= - 2,18 10-18/4= Ε1/ 4

Ε4 = - 2,18 10-18/42= - 2,18 10-18/16= Ε1/ 16

ΔΕ=Ε4- Ε2=- 2,18 10-18/16-(- 2,18 10-18/4)=4.0975*10-18j

Για να υπολογίσουµε τη συχνότητα του φωτονίου εφαρµόζουµε τη σχέση: ∆Ε = hν

Ν=h/ΔΕ=6,63 10-34 / 4.0975*10-18=6,165*1014 s-1

Άρα για να πραγµατοποιηθεί η µετάπτωση απορροφήθηκε φωτόνιο µε συχνότητα 6,165·10 4

s –1 .


Να υπολογισθεί το μέγιστο μήκος κύματος που θα πρέπει να έχει φωτόνιο, ώστε να

μπορεί να προκαλέσει ιοντισμό σε άτομο Υδρογόνου που βρίσκεται σε θεμελιώδη κα-

τάσταση.

Δίνoνται: h=6,63.10-34 J.s,ταχύτητα φωτός c=3.108 m/s.

Λύση

Στον ιοντισμό το ηλεκτρόνιο φεύγει από την ενεργειακή στάθμη n=1 με ενέργεια Ε1=-

2,18.10-18 J και καταλήγει στην ενεργειακή στάθμη n=, που έχει Ε=0 J :

ΔΕ=Ε-Ε1= 2,18.10-18 J.

Για το φωτόνιο που απορραφάται ισχύουν οι σχέσεις:

ΔΕ=h.v (1) και v=c/λ (2) .

Από τις (1) και (2) έχουμε: ΔΕ=h.c/λ λ=h.c/ΔΕ

λ=6,63.10-34 J.s . 3.108 m.s-1/2,18.10-18 J = 9,12.10-9 m.


15

Υπολογίστε την ενέργεια ενός φωτονίου του κόκκινου φωτός με μήκος κύματος 700nm

και την ενέργεια ενός mol αυτών των φωτονίων.

Απάντηση Το κόκκινο φως με ένα μήκος κύματος 700 nm έχει μια συχνότητα 4.283 * 1014

s-1. Η αντικατάσταση αυτής της συχνότητας στην εξίσωση Plank- Einstein δίνει το ακόλουθο

αποτέλεσμα.

Ένα ενιαίο φωτόνιο του κόκκινου φωτός φέρνει ένα ασήμαντο ποσό ενέργειας. Αλλά ένα

mol αυτών των φωτονίων φέρνει περίπου 171.000 J, ή 171 kJ/mol.


Ένα υποθετικό άτομο έχει τρεις ενεργειακές στάθμες: τη θεμελιώδη με

ενέργεια E 1 =0 eV , την πρώτη διεγερμένη με E 2 =1 eV και τη

δεύτερη

διεγερμένη με E 3 = 3 eV.

(α)Ποια μήκη κύματος ακτινοβολίας μπορεί να απορροφήσει το άτομο ώστε να

διεγερθεί;

(β) Ποιες είναι οι συχνότητες των εκπεμπόμενων ακτινοβολιών κατά την

αποδιέγερση του ατόμου; Δίνεται h=4,136 10 -15 eV= h=6,626 10 -34 Js

Λύση:

n=3 ___________________ E 3 = 3 eV

n=2 __________________ E 2 =1 eV

n=1 __________________ E 1 =0 eV

(α)Διέγερση ονομάζουμε το φαινόμενο κατά το οποίο ένα ηλεκτρόνιο

μεταβαίνει από στάθμη μικρότερης ενέργειας σε στάθμη μεγαλύτερης

ενέργειας. Απαραίτητη προϋπόθεση για να έχω διέγερση πρέπει να δοθεί στο

ηλεκτρόνιο ενέργεια ακριβώς ίση όση είναι και η διαφορά ενέργειας των δύο σταθμών.

1eV = 1,6 10 -19 J

Διάγερση από την n=1 στη n=3

ΔE = hv = nc/λ ⇒

λ = hc/E = ( 6,626 10 -34 3* 10 8 m/s )/3 1,6 10 -19 J=4,14 10 -7 =414 nm

Διάγερση από την n=2 στη n=3

ΔE = hv = nc/λ ⇒

λ = hc/E = ( 6,626 10 -34 Js 3* 10 8 m/s )/2 1,6 10 -19 J=6,20 10 -7 =620nm

(β)Αποδιέγερση ονομάζουμε το φαινόμενο κατά το οποίο το ηλεκτρόνιο

μεταβαίνει από στάθμη μεγαλύτερης ενέργειας σε στάθμη μικρότερης ενέργειας.

Από n=3 στην n=1

ΔE = hv ⇒v = 3.1,6 10 -19 J/6,626 10 -34 Js =7,24 10 -14 s -1


ΔE = hv ⇒v = 2.1,6 10 -19 J/6,626 10 -34 Js =4,82 10 -14 s -1


ΔE = hv ⇒v = 1.1,6 10 -19 J/6,626 10 -34 Js =2,42 10 -14 s -1


Πόση ενέργεια θα απαιτηθεί για να ιοντισθούν 2 g ατόμων Υδρογόνου που βρίσκονται

σε θεμελιώδη κατάσταση. Δίνεται: Ar(H)=1, ΝΑ=6,023.1023.

Λύση

Στον ιοντισμό το ηλεκτρόνιο φεύγει από την ενεργειακή στάθμη n=1 με ενέργεια Ε1=-

2,18.10-18 J και καταλήγει στην ενεργειακή στάθμη n=, που έχει Ε=0 . Επομένως για τον

ιοντισμό ενός μόνο ατόμου Υδρογόνου θα απαιτηθεί ενέργεια: ΔΕ=Ε-

Ε1= 2,18.10-18 J.

16

Υπολογισμός του αριθμού ατόμων Η που υπάρχουν σε 2 g.

Στο 1 g ατόμων Η υπάρχουν 6,023.1023 άτομα Η

Στα 2 g ατόμων Η υπάρχουν χ;=12,046.1023 άτομα Η.

Επομένως η ενέργεια που θα απαιτηθεί θα είναι:

Ε=12,046.1023 . 2,18.10-18 J=23,96.105 J.

17

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΛΥΣΗ

Για τη λύση των ασκήσεων δίνονται οι σταθερές:

h = 6,63.10-34 J.s, c = 3.108 m/s και ΝΑ = 6,02.1023

1.1 Ερωτήσεις σύντομης απάντησης.

1. Τι είναι τα κβάντα;

2. Τι συμβαίνει σε ένα ηλεκτρόνιο που ανήκει σε άτομο, όταν προσλαμβάνει ενέργεια;

3. Μπορεί ένα ηλεκτρόνιο να απορροφήσει ένα οποιοδήποτε ποσό ενέργειας; Αιτι-

ολόγηση Γιατί η ενέργεια των ηλεκτρονίων στο άτομο ορίζεται αρνητική;

4. Κατά τη μετάπτωση ενός ηλεκτρονίου από μία ενεργειακή στάθμη Ε2 σε μία άλλη Ε1 εκπέμ-

πεται ακτινοβολία με μήκος κύματος λ. Γράψτε τη σχέση που συνδέει τα μεγέθη E1 Ε2

και λ και χαρακτηρίστε τις σταθερές που υπεισέρχονται στη σχέση αυτή.

5. Όταν το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση έχει

ενέργεια κατά Bohr ίση με -2,18*10- 18 J. Γράψτε τις τιμές που θα έχει η ενέργεια αυ-

τού του ηλεκτρονίου κατά τη διέγερση του στις στιβάδες L και Μ, καθώς και όταν αυτό

έχει αποσπαστεί από το άτομο.

6. Πώς εξηγούνται τα γραμμικά φάσματα εκπομπής των στοιχείων με βάση το ατομικό πρό-

τυπο του Bohr και τη κβαντική αντίληψη του φωτός;

7. Ποιο φαινόμενο σχετικό με τα φάσματα εκπομπής των στοιχείων ερμηνεύεται με την

αποδοχή του ατομικού προτύπου του Bohr και με βάση ποιους συλλογισμούς καταλή-

γουμε στο συμπέρασμα ότι το ατομικό πρότυπο του Bohr δεν μπορεί να είναι σταθερό;

1.2 Ερωτήσεις τύπου «σωστό - λάθος» με αιτιολόγηση

Εξηγήστε αν ισχύουν οι προτάσεις που ακολουθούν. Να αναφέρετε ένα σχετικό παράδειγμα,

όπου το κρίνετε σκόπιμο.

8. Σύμφωνα με το ατομικό πρότυπο του Bohr το ηλεκτρόνιο διαγράφει κυκλικές ή και

ελλειπτικές τροχιές.

9. Σύμφωνα με τη θεωρία Planck η ενέργεια μιας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας δίνεται

από τη σχέση: Ε=h*ν.

10. Κατά τη μετάπτωση του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου από τη στιβάδα

Μ στη στιβάδα L εκπέμπεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ορισμένης συχνότητας.

11. Κατά τη μετάπτωση Μ Κ του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου εκπέμπεται ακτι-

νοβολία μικρότερου μήκους κύματος σε σχέση με αυτή που εκπέμπεται κατά τη μετάπτωση

Μ L.

12. Σύμφωνα με τη θεωρία του Bohr όταν ο κύριος κβαντικός αριθμός n του ηλεκτρονίου

στο άτομο του υδρογόνου διπλασιάζεται, η αριθμητική τιμή της ενέργειας Ε του ηλεκτρονίου

υποδιπλασιάζεται.

13. Στη θεμελιώδη του κατάσταση το άτομο του υδρογόνου χαρακτηρίζεται από την ελάχιστη

ενέργεια.

1.2 Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

Στις ερωτήσεις 14-25 βάλτε σε ένα κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

14. Η θεωρία των κβάντα:

α. διατυπώθηκε από τον Bohr για να ερμηνεύσει το ατομικό του πρότυπο

β. επινοήθηκε από τον Planck και εφαρμόσθηκε στο ατομικό πρότυπο Bohr

γ. διατυπώθηκε από τον Maxwel και τελειοποιήθηκε από τον Planck

δ. ήταν γνωστή από την εποχή του Νεύτωνα.

15. Στην εξίσωση Ε = h*ν

i) το σύμβολο Ε εκφράζει:

α. την ενέργεια μιας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας

β. το στοιχειώδες ποσό ενέργειας μιας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας

γ. την ενέργεια του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου

18

δ. την ενέργεια ενός ηλεκτρονίου σε οποιοδήποτε άτομο

ii) το σύμβολο ν εκφράζει:

α. τη συχνότητα περιστροφής του ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα

β. την εξωτερική ηλεκτρονιακή στιβάδα του ατόμου

γ. τον αριθμό ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας

δ. τη συχνότητα της ακτινοβολίας.

3.. Κατά τις μεταπτώσεις Μ Κ, Μ L και L Κ του ηλεκτρονίου στο άτομο

του υδρογόνου εκπέμπονταν ακτινοβολίες με συχνότητες ν1, ν2, ν3 και μήκη

κύματος λ1, λ2, λ3 αντίστοιχα.

ΐ) Για τις συχνότητες ν1, ν2, ν3 ισχύει:

α. ν1 < ν2 < ν3 β. ν1<ν3<ν2

γ. ν2 < ν1< ν3 δ. ν2<ν3<ν1

ii) Για τα μήκη κύματος λι, λ2 και λ3 ισχύει:

α. λ2 > λ3 > λι β. λ1 > λ2 > λ3

γ. λ2 > λι > λ3 δ. λ1>λ3> λ2.

5. Κατά τη μετάβαση του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου από την τρο-

χιά με n = 1 στην τροχιά με n = 3 και από την τροχιά με n = 2 στην

τροχιά με n = 4, η ενέργεια του μεταβάλλεται κατά ΔΕι3 και ΔΕ24

αντίστοιχα. Για τις μεταβολές της ενέργειας ΔΕ13 και ΔΕ24 ισχύει:

α. ΔΕ13 = ΔΕ24 > Ο β. ΔΕ13 < ΔΕ24 < Ο

γ. ΔΕ13 > ΔΕ24 > Ο δ. ΔΕ13 = ΔΕ24 < 0.

6. Ποια από τις ακόλουθες μεταπτώσεις του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδ-

ρογόνου συνοδεύεται από εκπομπή ακτινοβολίας μεγαλύτερης συχνότητας;

α. από τροχιά με n = 5 σε τροχιά με n = 2 β. από τροχιά με n = 4 σε τροχιά με n =

1

γ. από τροχιά με n = 5 σε τροχιά με n = 1 δ .από τροχιά με n = 6 σε τροχιά με

n=2.

16. . Μια μεγάλη επιτυχία του προτύπου Bohr

ήταν ότι εξήγησε ακριβώς τις συχνότητες

των τεσσάρων ορατών γραμμών στο φάσμα

του υδρογόνου. Αυτές οι συχνότητες ήταν

γνωστές για να εγκαθιστούν ένας από τους

ακόλουθους τύπους, στους οποίους το c ή-

ταν μια σταθερά .

17. Ο αριθμός ευδιάκριτων φασματικών γραμ-

μών εκπομπής που προέρχονται από τις με-

ταβάσεις ηλεκτρονίων μεταξύ των πρώτων

τεσσάρων ενεργειακών επιπέδων σε ένα ά-

τομο υδρογόνου είναι:

Α 3. B 4. C 6. D 9. E 16

18. Η ενέργεια που συνδέεται με τη μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από το n=1 κατάσταση

στη n=3 κατάσταση των ατόμων Η είναι:

a. + 1,74 * 10-17 J. B + 1,962 *10-18 J. C -1.962 * 10-18 J. D -1.74 *

10-17 J.

Ε καμία από αυτές Γιατί δεν είναι δυνατή η πειραματική παρακολούθηση της κίνησης

ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου;

19. .Ποια είναι η συχνότητα που εκπέμπεται όταν ηλεκτρόνιο του ατόμου υδρογόνου με-

ταπίπτει από n = 6 σε n = 2?

19

a) 6.17 * 1014 b) 7.31 *1014 c) 8.23 * 1015 d) 2.47 * 1015 e) 5.20 *1013

20. .Ποιο είναι το μήκος κύματος σε nm για μετάπτωση ηλεκτρόνιου από n = 3 σε n = 2

για το άτομο υδρογόνου?

a) 400 b) 657 c) 486 d) 434 e) 410

21. .Ποιο είναι το μήκος κύματος (nm) ακτινοβολίας για μετάπτωση ηλεκτρόνιου από n =

2 σε n = 1 στο άτομο υδρογόνου?

a) 364 b) 486 c) 247 d) 122 e) 61.0

22. .Ποια είναι η ενέργεια (J) για μετάπτωση ηλεκτρόνιου από n = 6 σε n = 2 στο He+?

a) 2.18 x 10-18 b) 4.84 x 10-19 c) 9.68 x 10-19 d) 1.94 x 10-18 e) 1.63 x

10-18

23. Η απορρόφηση του ορατού φωτός περιλαμβάνει τις ακόλουθες διαδικασίες;

Α)πρωτόνια που μετατρέπονται στα νετρόνια α μόρια που κερδίζουν την κινητική ενέρ-

γεια

Β)ηλεκτρόνια μεταβαίνουν από τη θεμελιώδη κατάσταση σε ένα πιο υψηλό ενεργειακό

επίπεδο

Γ)ατομικά τροχιακά υβριδοποιούνται

Δ)ηλεκτρόνια που επιστρέφουν από τα δηγερμένα καταστάσεις στη θεμελιώδη κατάστα-

ση

24. 1mol Na απαιτεί 495,8 kJ για να ιονιστεί. Ποια συχνότητα (s-1) και μήκος κύματος

(nm) του φωτός θα απαιτούταν για να ιονίστει το άτομο του νάτριου;

A B Γ Δ Ε

συχνότητα (s-1 7.48

*1038

1.24

*1015

1.24 *1015 7.48 *1038 κανένα από τα

προηγούμενα

μήκος κύματος

(nm)

241 2.41 *104 241 3.95 *10-22

25. Το ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου έχει ενέργεια E1E2, Ε3 και Ε4 όταν ο κύριος

κβαντικός αριθμός n παίρνει αντίστοιχα τις τιμές 1, 2, 3 και 4. Συμπληρώστε στο δεύ-

τερο μέλος της κάθε μιας από τις παρακάτω ισότητες έναν από τους αριθμούς: -2,18·10-18, -1,09·10-18, -2,42·1-'19, -5,45·10'19, -1,36*09, -1,1-1Ο-19

ΕΙ =—………..

J, Ε2 =…………………. J, Ε3

=…………………….J, Ε4 =…………… J

1.2 Ερωτήσεις ανάπτυξης

26. Πλήθος ατόμων υδρογόνου βρίσκονται σε διεγερμένη κατάσταση που αντιστοιχεί σε

κβαντικό αριθμό 3.

Α .Να σχεδιαστεί το διάγραμμα ενεργειακών σταθμών στο οποίο να σημειώνονται ό-

λες οι πιθανοί μηχανισμοί αποδιέγερσης.

Β Να υπολογιστεί το μήκος κύματος όλων των εκπεμπόμενων φωτονίων.

27. Ποιο είναι το μήκος κύματος φωτονίου που πρέπει να απορροφηθεί από ηλεκτρόνιο

ατόμου υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση ώστε να αποσπαστεί από

το άτομο;

28. Να υπολογιστεί η συχνότητα και το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που εκπέμπεται

κατά την αποδιέγερση 3 2 στο άτομο του υδρογόνου.

29. Να γίνουν οι ακόλουθοι υπολογισμοί:

α) Να γραφεί η σχέση που δίδει την ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου κατά την

αποδιέγερση του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου από τη στιβάδα Εi, στη στι-

βάδα Ef

β) H σχέση της συχνότητας του εκπεμπόμενου φωτονίου κατά την παραπάνω αποδιέ-

γερση.

γ) H σχέση του μήκους κύματος του εκπεμπόμενου φωτονίου κατά την παραπάνω

αποδιέγερση. Δίδονται: c=3*108m/s ,h = 6,626*10-34Js

20

30. Έστω ένα υποθετικό άτομο που έχει μόνον τρεις ενεργειακές στάθμες: τη θεμελιώδη

με ενέργεια Ε1 = -2,18-10-18 J και δύο άλλες με ενέργειες Ε2=E1/4 και E3=E1/9 αν-

τίστοιχα.

α) Να υπολογιστούν τα μήκη κύματος και οι συχνότητες των φωτονίων που μπορεί να

εκπέμψει το άτομο.

β) Να σχεδιαστεί η μορφή του φάσματος εκπομπής του ατόμου.

γ) Πόση πρέπει να είναι η ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου που λόγω κρούσης θα προκα-

λέσει ιονισμό του ατόμου από τη θεμελιώδη κατάσταση;

31. Κατά τις μεταπτώσεις Μ Κ, Ν Μ, Μ L, L Κ, Ν Κ του ηλεκτρονίου στο

άτομο του υδρογόνου εκπέμπονται ακτινοβολίες με συχνότητες νι = α Hz, ν2 = β Hz, ν3 = γ

Hz, ν4 = δ Hz, ν5 = ε Ηz και μήκη κύματος λι = φ nm, λ2 = χ nm, λ3 = ψ nm, λ4 = ω

nm, λ5 = ζ nm αντίστοιχα.

Να διατάξετε: ΐ) τους αριθμούς α, β, γ, δ και ε κατ' αύξουσα σειρά ii) τους αριθμούς φ, χ, ψ,

ω και ζ κατ' αύξουσα σειρά.

1.4 Ερωτήσεις συμπλήρωσης

32. Σύμφωνα με τη θεωρία του Bohr το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου διαγράφει

....................... τροχιές με ..................... τον πυρήνα καθορισμένης ..................... και

............................... ενέργειας.

33. Κάθε γραμμή του παρακάτω πίνακα περιέχει χαρακτηριστικά μιας ακτινο-

βολίας. Χρησιμοποιώντας την κυματική εξίσωση c=λν, καθώς και την τιμή c =

3*108 m/sec, για την ταχύτητα του φωτός, να συμπληρώσετε τα κενά του. Ποιες

από τις ακτινοβολίες αυτές είναι ορατές; Δίνεται ότι το ορατό φως έχει μήκη

κύματος που κυμαίνονται από 4*10-7 m έως 7*10-7m

Μήκος κύματος λ

(nm)

Μήκος κύματος λ

(m)

Αντίστοιχη συχνότητα ν(sec-1)

450

600

10-7

3*104

34. Κατά τη μετάπτωση του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου από μία ενεργειακή

κατάσταση Εαρχ. Σε μία ενεργειακή κατάσταση Ετελ. Εκπέμπεται

............................................................. της οποίας η συχνότητα f δίνεται από τη σχέση

..............................

35. Η ενέργεια του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου παίρνει την ελάχιστη τιμή της όταν

ο ..................... κβαντικός αριθμός έχει την τιμή ............... Η κατάσταση αυτή ονομάζεται

........................................... , ενώ κάθε άλλη ενεργειακή κατάσταση ονομάζεται

1.6 Ασκήσεις προβλήματα

36. υπολογίσετε τη συχνότητα ενός φωτονίου που έχει μήκος κύματος 500 nm. Τι ε-

νέργεια μεταφέρει 1 mol τέτοιων φωτονίων;

37. Κατά τη μετάπτωση ηλεκτρονίων από εξωτερικές στιβάδες στη δεύτερη στιβάδα (n =

2) στο άτομο του υδρογόνου προκύπτει ορατή ακτινοβολία. Από ποια στιβάδα προέρ-

χονται τα ηλεκτρόνια που αποδίδουν ιώδη ακτινοβολία μήκους κύματος 410n m;

Από ποια στιβάδα προέρχονται τα ηλεκτρόνια που αποδίδουν κόκκινη ακτινοβολία μήκους

κύματος 656n m; Χωρίς να κάνετε υπολογισμούς, τι υποθέτετε για τις ενδιάμεσες ακτι-

νοβολίες, που είναι γαλάζια (434n m) και πράσινη (486n m);

38. Ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση α-

πορροφά φωτόνιο μήκους κύματος λ=972nm Στη συνέχεια εκπέμπει φωτόνιο μήκους

κύματος λ =486nm. Ποια είναι η τελική κατάσταση του ηλεκτρονίου του ατόμου;

21

39. Μια φασματική γραμμή του ατομικού φάσματος εκπομπής του υδρογόνου αντιστοιχεί

σε μήκος κύματος λ =103nm και οφείλεται σε μετάπτωση ταυ τύπου n 1. Ποια είναι

η ενέργεια En;

40. Το ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου σε μια διεγερμένη κατάσταση Α έχει ενέρ-

γεια -0,242*10-18J και σε μια άλλη διεγερμένη κατάσταση Β έχει ενέργεια -0,545 ·

ΙΟ-18 J ·Να απαντηθούν οι ακόλουθες ερωτήσεις:

α. Σε ποιους κύριους κβαντικούς αριθμούς αντιστοιχούν οι δύο καταστάσεις.

Β Κατά τη μετάπτωση Α Β εκπέμπεται ή απορροφάται φωτόνιο;

Γ Ποια είναι η συχνότητα του φωτονίου αυτού;

Δ Μπορεί η ενέργεια του ηλεκτρονίου του υδρογόνου σε μια διεγερμένη κατάσταση να

έχει τιμή -0,4*10-18J ;

Ε. Αν το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη διεγερμένη κατάσταση Α για να απομακρυνθεί από

το άτομο πρέπει να απορροφήσει ή να εκπέμψει φωτόνιο; Ποιο το μήκος κύματος του

φωτονίου;

41. Ηλεκτρόνιο ατόμου υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση απορροφά

φωτόνιο μήκους κύματος λ =1,026*10-7 m και διεγείρεται. Από αυτή την κατάσταση

εκπέμπει φωτόνιο μήκους κύματος λ =6,569*10-7 m μεταπίπτοντας σε στιβάδα n, και

κατόπιν δεύτερο φωτόνιο για να επανέλθει στη θεμελιώδη κατάσταση. Να υπολογισ-

τούν:

Α. Σε ποια ανώτερη στιβάδα διεγέρθηκε το ηλεκτρόνιο;

Β Σε ποια ενδιάμεση στιβάδα μετέπεσε το ηλεκτρόνιο;

Γ Ποιο το μήκος κύματος του δεύτερου φωτονίου;

42. Πόση ενέργεια απορροφά ένα ηλεκτρόνιο ατόμου υδρογόνου κατά την διέγερση 2

4; Αν η διέγερση προκλήθηκε με απορρόφηση φωτονίου, ποια είναι η συχνότητα του

φωτονίου που απορροφήθηκε;

43. Όταν το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου βρίσκεται στις στιβάδες Κ, L και Μ έχει

ενέργεια κατά Bohr ΕΙ, Ε2 και Ε3 αντίστοιχα.

α) Υπολογίστε τις τιμές των λόγων E1/E2 και E1/E3

β) Αν Ε1 = -2,18*10- 18 J, υπολογίστε την απαιτούμενη ενέργεια για τη διέγερση του

ηλεκτρονίου από τη θεμελιώδη κατάσταση στην ηλεκτρονιακή στιβάδα Μ.

44. Κατά τη μετάπτωση του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου από τη στιβάδα με κύ-

ριο κβαντικό αριθμό n στην αμέσως προηγούμενη της στιβάδα εκπέμπεται ακτινοβολία

συχνότητας ν και μήκους κύματος λ. Εξετάστε πώς μεταβάλλονται τα μεγέθη (αυξάνονται

ή μειώνονται) ν και λ όταν αυξάνεται η τιμή του η.

45. Ένα άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη ενεργειακή κατάσταση απορροφά

ένα φωτόνιο μήκους κύματος 97,2nm. Στη συνέχεια εκπέμπει ένα φωτόνιο μήκους κύματος

λι = 486nm και τελικά επανέρχεται στη θεμελιώδη κατάσταση εκπέμποντας ένα ακόμη φω-

τόνιο μήκους κύματος λ2.

α) Πόσες γραμμές έχει το φάσμα εκπομπής που αντιστοιχεί σ' αυτές τις μεταπτώσεις και

ποιες είναι οι συχνότητες των αντίστοιχων ακτινοβολιών;

β) Σε ποιες στιβάδες βρέθηκε το ηλεκτρόνιο κατά τη διέγερση και την αποδιέγερσή του;

Δίνονται h = 6,626*10-34Js, ταχύτητα του φωτός c = 3*108m/s και η ενέργεια του ηλεκτρονίου

του ατόμου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση E = -2,18-10-18J.

46. Το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου υδρογόνου που βρίσκεται στη στιβάδα Χ (διεγερ-

μένη κατάσταση) μεταπίπτει στη στιβάδα Μ (η = 3) εκπέμποντας ακτινοβολία μήκους

κύματος λ = 1,09-10 6 m. Υπολογίστε:

α) τη συχνότητα της ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά τη μετάπτωση αυτή

β) την ενεργειακή διαφορά μεταξύ των στιβάδων Χ και Μ

γ) τον κύριο κβαντικό αριθμό της στιβάδας Χ.

Δίνονται: h = 6,626*10-34Js, ταχύτητα του φωτός c = 3*108m/s.

22

47. . Εστω ένα υποθετικό άτομο που έχει μόνον τρεις ενεργειακές στάθμες, τη θεμελι-

ώδη με ενέργεια

Ε1 = –4,5·10-18 J και δύο άλλες με ενέργειες

Ε2 = -1,5·10-18 J και Ε3 = -0,5·10-18 J αντίστοιχα.

α. Να υπολογιστούν τα μήκη κύματος και οι συχνότητες των φωτονίων που μπορεί να απορ-

ροφήσει το άτομο.

β. Να σχεδιαστεί η μορφή του φάσματος εκπομπής του ατόμου.

γ. Πόση πρέπει να είναι η ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου που λόγω κρούσης

θα προκαλέσει ιονισμό του ατόμου από τη θεμελιώδη κατάσταση;

∆ίνονται: c = 3 · 108 m/s, h = 6,63 *10-34 J·s, μάζα ηλεκτρονίου: 9 *10–28 g

48. Ποια είναι η συχνότητα και η ενέργεια ενός φωτονίου που έχει μήκος κύματος λ

= 500 nm; Πόση ενέργεια μεταφέρει μια ακτινοβολία που αποτελείται από 1mol τέτοιων

φωτονίων;

49. Το άτομο του υδρογόνου βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση.

i. Πόση ενέργεια απαιτείται για να διεγερθεί το άτομο στην τροχιά που έχει n = 2;

ii. Ποια είναι η συχνότητα και το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που απαιτείται για τη

διέγερση αυτή;

iii. Πόσα φωτόνια πρέπει να έχει η ακτινοβολία, ώστε να διεγερθούν όλα τα άτομα που

περιέχονται σε 0,4 υδρογόνου;

50. Να υπολογίσετε τη συχνότητα και το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που εκπέμ-

πεται σε κάθε μία από τις επόμενες μεταπτώσεις του ηλεκτρονίου στο άτομο υδρογό-

νου:

n = 3 n = 2

n = 5 n = 1

n = 4 n = 3

51. To ηλεκτρόνιο ενός ατόμου υδρογόνου που βρίσκεται στη στοιβάδα Χ μεταπίπτει

στη θεμελιώδη κατάσταση, οπότε εκπέμπει ακτινοβολία μήκους κύματος 1,026.10-7 m.

Να υπολογίσετε:

Τη συχνότητα της ακτινοβολίας που εκπέμπεται.

Την ενέργεια του ηλεκτρονίου στη στοιβάδα Χ

Τον κύριο κβαντικό αριθμό n της στοιβάδας Χ.

52. Ποια από τις ακόλουθες μεταπτώσεις του ηλεκτρονίου στο άτομο τ ου υδ-

ρογόνου συνοδεύεται από εκπομπή ακτινοβολίας μεγαλύτερης συχνότητας;

α. από τροχιά με n = 5 σε τροχιά με n = 2 β. από τροχιά με n = 4 σε

τροχιά με n = 1 γ.από τροχιά με n = 5 σε τροχιά με n = 1 δ

.από τροχιά με n = 6 σε τροχιά με n=2.

53. Κατά τη μετάβαση του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου από την

τροχιά με n = 1 στην τροχιά με n = 3 και από την τροχιά με n = 2 στην τροχιά

με n = 4, η ενέργεια του μεταβάλλεται κατά ΔΕι3 και ΔΕ24 αντίστοιχα. Για

τις μεταβολές της ενέργειας ΔΕ13 και ΔΕ24 ισχύει:

α. ΔΕ13 = ΔΕ24 > Ο β. ΔΕ13 < ΔΕ24 < Ο

γ. ΔΕ13 > ΔΕ24 > Ο δ. ΔΕ13

= ΔΕ24 < 0

54. Η ενέργεια που συνδέεται με τη μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από το n=1 κατάσταση

στη n=3 κατάσταση των ατόμων Η είναι:

a. + 1,74 X 10-17 J. B + 1,94 X 10-18 J. C -1.94 X 10-18 J. D -1.74

X 10-17 J.

23

55. Κατά τις μεταπτώσεις Μ Κ, Μ L και L Κ του ηλεκτρονίου στο άτομο του

υδρογόνου εκπέμπονταν ακτινοβολίες με συχνότητες ν1, ν2, ν3 και μήκη κύματος λ1,

λ2, λ3 αντίστοιχα.

ΐ) Για τις συχνότητες ν1, ν2 και ν3 ισχύει:

α. ν1 < ν2 < ν3 β. ν1<ν3<ν2 γ. ν2 < ν1< ν3 δ. ν2<ν3<ν1

ii) Για τα μήκη κύματος λι, λ2 και λ3 ισχύει: α. λ2 > λ3 > λι β. λ1> λ2 > λ3

γ. λ2 > λι > λ3 δ. λ1>λ3> λ2. 56. . Να υπολογίσετε πόση ενέργεια απαιτείται για τον ιοντισμό 4,48 L υδρογόνου σε συν-

θήκες S.T.P. αν γνωρίζουμε ότι όλα τα άτομα του υδρογόνου βρίσκονται στη θεμελιώδη

κατάσταση. ∆ίνεται ΝΑ = 6,02*1023

Κβαντομηχανική προσέγγιση

Δυαδική φύση του ηλεκτρονίου

Το 1924, ο Luis de Broglie πρότεινε ότι το ηλεκτρόνιο ίσως έχει και κυματικές ιδιότη-

τες επιπλέον των γνωστών έως τότε σωματιδιακών ιδιοτήτων του. Με άλλα λόγια φώτισε

για πρώτη φορά τη δυαδική φύση του ηλεκτρονίου, δηλαδή την ιδιότητα του να έχει χαρακ-

τηριστικά τόσο σωματιδίου όσο και κύματος. Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξε ο Luis de

Broglie στηριζόμενος στην αρχή της “Συμμετρίας της Φύσης” και όχι σε άμεσες παρατηρή-

σεις της κυματικής φύσης του ηλεκτρονίου.

Η σκέψη του ήταν φαινομενικά πολύ απλή. Αφού το φως (ηλεκτρομαγνητική

ενέργεια) ήταν γνωστό ότι είχε σωματιδιακές και κυματικές ιδιότητες, η ύλη (ως το ισοδύ-

ναμο της ενέργειας από την αρχή ισοδυναμίας ενέργειας και μάζας) και ειδικά τα ηλεκτρόνια

που παίζουν σημαντικό ρόλο στη σύνθεσή της, ίσως έχουν και αυτά και τις δύο παραπάνω

ιδιότητες.

Ο Luis de Broglie προχώρησε τη σκέψη του και διετύπωσε τις παρακάτω δύο εξισώσεις

από τις οποίες μπορεί κανείς να προσδιορίσει την συχνότητα και το μήκος κύματος των η-

λεκτρονικών κυμάτων

*hE . σχέση 1.7

και um

h

p

h

* σχέση 1.8

όπου,

ν είναι η συχνότητα του ηλεκτρονικού κύματος,

Ε είναι η ενέργεια του ηλεκτρονίου,

λ είναι το μήκος κύματος του ηλεκτρονικού κύματος και

p είναι η ορμή του ηλεκτρονίου.

Και οι δύο ανωτέρω σχέσεις ήταν γνωστό ότι ίσχυαν και για το φωτόνιο

Οι εξισώσεις de Broglie ισχύουν σε όλα τα υλικά σώματα. Παρόλα αυτά, για τα μακροσκο-

πικά αντικείμενα με μεγάλες μάζες και μικρές ταχύτητες, τα μήκη κύματος που υπολογίζον-

ται είναι πάρα πολύ μικρά έτσι ώστε είναι απίθανο να γίνει αντιληπτή η κυματική τους φύση.

Για παράδειγμα, το μήκος κύματος μιας κινούμενης με ταχύτητα 100km/h μπάλας μπιλιάρ-

δου μάζας 170gr υπολογίζεται ότι είναι 1.4*10-34 m ενώ ενός ηλεκτρονίου κινητικής ενέρ-

γειας 10eV είναι 0.388nm.

Το σημαντικότερο όμως είναι ότι η θεωρία των κυμάτων de Broglie κατόρθωσε να δώσει

φυσική σημασία στο τρίτο αξίωμα Bohr περί κβάντωσης της στροφορμής του ηλεκτρονίου.

Πράγματι, ο de Broglie απέδειξε ότι το τρίτο αξίωμα Bohr είναι ισοδύναμο με τη συνθήκη

στάσιμου κύματος της κλασικής κυματικής θεωρίας

Σύμφωνα με την παραπάνω επαγωγική σκέψη, η συνθήκη κβάντωσης της

στροφορμής κατά Bohr είναι ισοδύναμη με τη διατύπωση ότι το μήκος της

Luis de Broglie

περίθλαση των ηλεκτρονίων

σε ένα φύλλο χρυσού δειχ-

νουν την κυματική φύση

τους

Περιθλαση στο ορατό φώς

24

περιφέρειας μιας στάσιμης κυκλικής τροχιάς είναι ίσο με ένα ακέραιο πολλαπλάσιο του μή-

κους κύματος των ηλεκτρονικών κυμάτων όπως φαίνεται και γραφικά στο σχήμα 1.9.

Σχήμα 1.9. Στάσιμο κύμα σε περιφέρεια

κύκλου.

Όμως, η έκφραση “ακέραιο πολλαπλάσιο του

μήκους κύματος των ηλεκτρονικών κυμάτων”

είναι απολύτως ισοδύναμη με την έκφραση “α-

κέραιο πολλαπλάσιο του μισού μήκους κύματος

των ηλεκτρονικών κυμάτων”, η οποία μας πα-

ραπέμπει άμεσα στη συνθήκη στάσιμου κύμα-

τος σε χορδή της κλασικής κυματικής θεωρίας.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΜΕ ΤΑ ΚΥΜΑΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΚΙΝΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙ-

ΩΝ (ΣΧΕΣΗ DE BROGLIE)

Ασκήσεις όπου πρέπει να υπολογίσουµε το µήκος κύµατος κινούµενου σωµατιδίου:

Ο υπολογισµός του µήκους κύµατος γίνεται χρησιµοποιώντας τη σχέση:

λ= h/m* u

Όταν χρησιµοποιούµε την παραπάνω σχέση πρέπει η µάζα να είναι σε Kg και η ταχύ-

τητα σε m/s.

Παράδειγµα A14:

Να υπολογιστεί το µήκος κύµατος ενός µορίου οξυγόνου που κινείται µε ταχύτητα

105m/s .

∆ίνονται: ΑrO = 16, η σταθερά Planck h = 6,63 · 10 –34 και NA = 6,02 · 10 23

mol –1 .

Λύση:

Αρχικά θα υπολογίσουµε τη µάζα του µορίου του οξυγόνου:

M r = 2 A r =2 16 = 32

δηλαδή NAμόρια 6,02* 10 23 µόρια, έχουν µάζα 32 g.

1 μόριo έχει μάζα m

m=5,315 10-23g=5,315 10-26Kg

οπότε:

λ =h/m * u =6,63 10-34/ 5,315 10-26 Kg *10m/s=1,247*10-13 m

25


Για τα σωµατίδια: ηλεκτρόνιο (e), πρωτόνιο (p) και σωµατίδιο α (4 He 2+ ) ισχύει:

me < mp < mα

Αν τα σωµατίδια κινούνται µε ίσες ταχύτητας να διατάξετε τα µήκη κύµατος των

σωµατιδίων κατά αύξουσα σειρά.

Λύση:

Το µήκος κύµατος ενός σωµατιδίου υπολογίζεται από τη σχέση:

λ= h/m u

, άρα για τα σωµατίδια της άσκησης ισχύει:

Ηλεκτρόνιο: e λe= h/me u

Πρωτόνιο: p λp= h/mp u

σωµατίδιο α: λα= h/mα u

Και τα τρία σωµατίδια κινούνται µε την ίδια ταχύτητα, συνεπώς το µήκος κύµατός τους θα

είναι αντιστρόφως ανάλογο της µάζας τους. ∆ίνεται ότι me < mp < mα, άρα ισχύει:

λe > λp > λα


Άτομο Ηλίου (He) κινείται με ταχύτητα 0,25.106 m/s. Να υπολογισθεί το ισοδύναμο

μήκος κύματος του κινούμενου σωματιδίου. Δίνονται:Ar(He)=4, h=6,63.10-34 J.s,

ΝΑ=6,023.1023.

Λύση

Υπολογισμός της μάζας που έχει το ένα άτομο του Ηλίου:

Τα 6,023.1023 άτομα He ζυγίζουν 4 g

Το 1 άτομο He ζυγίζει m;=6,64.10-24 g.

Από την σχέση του de Broglie υπολογίζεται το ζητούμενο μήκος κύματος:

λ=h/(m.υ) λ=6,63.10-34 J.s / (6,64.10-24 g . 0,25.106 m.s-1)

λ= 4.10-16m

Παράδειγµα A16α

Το μήκος κύματος de Broglie μιας σφαίρας επιτραπέζιας αντισφαίρισης είναι πόσο...

Υποθέστε m=0.01Kg, u=0.1 m/s, h=6.6*10-34. θα μπορούσε αυτό να ανιχνευθεί;

1 6.6 *10-34 m και ναι αυτό μπορεί να ανιχνευθεί.

2 6.6 *10-31 m και ναι αυτό μπορεί να ανιχνευθεί.

3 6.6 *10-31 m και αυτό δεν μπορεί να ανιχνευθεί.

Απάντηση

λ=h/(m.υ) λ=6,63.10-34 J.s / (0,01Κg 0,1 m/s)

λ= 6.6 *10-31 m πολύ μικρότερο από τις διαστάσεις του ατόμου 10-10m και αυτό δεν μπορεί

να ανιχνευθεί

Βρείτε το μήκος κύματος deBroglie ενός ηλεκτρονίου με ταχύτητα 106m / s (μάζα του

ηλεκτρονίου = 9.11x10-31kg? H = 6.63x10-34 kg-m2 / s).

Απάντηση

Από την σχέση του de Broglie υπολογίζεται το ζητούμενο μήκος κύματος:

λ=h/(m.υ) λ=6,63.10-34 J.s / (6,64.10-31 Κg *106m / s).

λ=7.27x10-10m

57. Nα υπολογίσετε το µήκος κύµατος De Broglie:

α. Ενός ατόµου αζώτου που κινείται µε ταχύτητα 3 · 107 m/s.

β. Ενός µορίου φθορίου που κινείται µε ταχύτητα 2 · 106 m/s.

∆ίνονται: ΑrN = 14, ArF = 19, h = 6,63 · 10 –34 J·s.

58. Να υπολογιστεί το μήκος κύματος de Broglie των παρακάτω σωμάτων:

26

α) Σωματιδίου μάζας 1g που κινείται με ταχύτητα lm/s

β) φωτονίου ταχύτητας 108m/s και μάζας l,67*10-18Kg

59. Ένα ηλεκτρόνιο, ένας πυρήνας ηλίου (He2+) και μία μπάλα ποδοσφαίρου κινούνται με

την ίδια ταχύτητα. Να συγκρίνετε τις συχνότητες των αντίστοιχων κυμάτων

60. Δίδεται δέσμη ηλεκτρονίων μήκους κύματος 9.6 -1 0 m . αν η ταχύτητα των ηλεκ-

τρονίων είναι 7,58 *106 m/s να υπολογιστεί η μάζα του ηλεκτρόνιου

27

Αρχή απροσδιοριστίας Heisenberg

O Heisenberg παρατήρησε ότι το πρότυπο του Bohr απαιτεί ακριβή γνώση της ταχύτητας

και της θέσης του ηλεκτρονίου. Επίσης παρατήρησε ότι είναι πολύ δύσκολο να μετρηθούν

και οι δύο ποσότητες με ακρίβεια την ίδια χρονική στιγμή. Το ηλεκτρόνιο είναι πάρα πολύ

μικρό για να το δει άμεσα κανείς και επομένως μπορεί να παρατηρηθεί μόνο εμμέσως μέσω

της αλληλεπίδρασης του με άλλο σωματίδιο ή μεηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Με όποιο

όμως τρόπο και αν παρατηρηθεί,

αναπόφευκτα θα αλλάξει η θέση του ή η ταχύτητα και η διεύθυνση του. O

Heisenberg διατύπωσε το 1926 ότι “όσο αυξάνει η ακρίβεια προσδιορισμού της θέσης

ενός ηλεκτρονίου τόσο μικραίνει η ακρίβεια προσδιορισμού της ταχύτητάς του ή αυξάνει

η αβεβαιότητα προσδιορισμού της ”. .Διατύπωσε δε αυτή την αρχή γνωστή ως “αρχή α-

προσδιοριστίας” μέσω της παρακάτω μαθηματικής σχέσης.

όπου,

Δχ είναι η αβεβαιότητα προσδιορισμού θέσης και

Δu είναι η αβεβαιότητα προσδιορισμού ταχύτητας.

Η αρχή απροσδιοριστίας κάνει σαφές ότι είναι αδύνατο να γνωρίζουμε ακριβώς τόσο τη θέ-

ση όσο και τη ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου. Συνεπώς, η ιδέα του Bohr ότι ένα ηλεκτρόνιο

ακολουθεί πλήρως καθορισμένη τροχιά, όπου η θέση και η ταχύτητά του είναι ακριβώς

γνωστές, είναι ουτοπική και γιαυτό πρέπει να αντικατασταθεί με την πιθανότητα να βρίσκε-

ται ένα ηλεκτρόνιο σε μια θέση ή καλύτερα σε μια περιοχή του τρισδιάστατου χώρου γύρω

από τον πυρήνα.

Ο Heisenberg και ο de Broglie έδωσαν τα θεωρητικά εργαλεία για μια ικανοποιητική πε-

ριγραφή του ατόμου και ώθησαν τον Erwin Schrödinger να αναπτύξει τη κβαντομηχανική

θεωρία.

Από την Τροχιά (orbit) στο Τροχιακό (orbital)

Αφού το ηλεκτρόνιο έχει κυματικές ιδιότητες, μπορεί να περιγραφεί μαθηματικώς η συμπε-

ριφορά του από μια κυματοσυνάρτηση Ψ που υπακούει σε μια κυματική εξίσωση πανομοιότυ-

πη με την κλασική κυματική εξίσωση των στάσιμων κυμάτων.

Για ένα στάσιμο κύμα που διαδίδεται μόνο στη διεύθυνση x όπως φαίνεται στο σχήμα 1.10,

όπου,

η κυματοσυνάρτηση Ψ εκφράζει το πλάτος του κύματος σε κάθε σημείο κατά μήκοςτου άξο-

να x και λ είναι το μήκος κύματος .

Επειδή η εξίσωση Schrödinger περιέχει ως παράμετρο την ολική ενέργεια του ηλεκτρονίου

που είναι κβαντωμένο μέγεθος, θα πρέπει να ικανοποιείται από διάφορες κυματοσυναρτή-

σεις που κάθε μία από αυτές θα αντιστοιχεί χωριστά σε κάθε κβαντική κατάσταση του η-

λεκτρονίου.

Κάθε κυματοσυνάρτηση που αποτελεί λύση της εξίσωσης Schrödinger περιγράφει ένα

τροχιακό.

Τροχιακό ονομάζεται η περιοχή του χώρου μέσα στην οποία υπάρχει μεγάλη πιθανότη-

τα να βρίσκεται το ηλεκτρόνιο.

Heisenberg

Σχήμα 1.10. Στά-

σιμο κύμα διαδι-

δόμενο κατά τη

διεύθυνση x.·

Schrödinger

Πιθανότητα πυκνότητας για

εύρεση ενός ηλεκτρονίων σε

μια δεδομένη ακτίναγια 1s

τροχιακό στο άτομο του υδ-

ρογόνου

Μου λέτε για ένα αόρατο

πλανητικό σύστημα

οπου τα ηλεκτρόνια έλκον-

ται από τον πυρήνα .

Μου εξηγείται με μια

εικόνα . Συνειδητοποιώ

Τότε ότι το έχετε αναγάγει

σε ποίηση: ποτέ δε θα

μάθω . προλαβαίνω

ν΄αγανακτήσω;

Αλλάξατε τις θεωρίες .

Έτσι η επιστήμη που θα με

δίδασκε

για το καθετι καταλήγει σε

υπόθεση,

εκείνη η φώτιση καταπον-

τίζεται σε μεταφορά ,

εκείνη η αβεβαιότητα

ανάγεται σ έργο τέχνης .

Albert Camus

28

Η πιθανότητα δε αυτή είναι ανάλογη του τετραγώνου της κυματοσυνάρτησης Ψ δίνον-

τας πλέον με αυτό τον τρόπο φυσική σημασία σε αυτό το μέγεθος.

Πως όμως απεικονίζουμε σχηματικά το ηλεκτρονιακό νέφος;

με τελίτσες(στιγμές)

Με πυκνότητα χρώματος

με «οριακές» καμπύλες

Περιγραφή κβαντικής κατάστασης ηλεκτρονίου

Είναι λοιπόν φανερό ότι για να λυθεί η εξίσωση Schrödinger πρέπει να καθοριστεί εκτων

προτέρων η κβαντική κατάσταση του ηλεκτρονίου για την οποία αναζητείται η κυματοσυνάρ-

τηση Ψ.

Η κβαντική κατάσταση ενός ηλεκτρονίου περιγράφεται από τους τρεις παρακάτω κβαν-

τικούς αριθμούς.

α. Κύριος κβαντικός αριθμός n Ο κύριος κβαντικός αριθμός είναι απολύτως ισοδύναμος με τον ακέραιο αριθμό n των ενερ-

γειακών επιπέδων του μοντέλου Bohr. Θεωρητικά παίρνει όλες τις ακέραιες θετικές τιμές

1, 2, 3, 4,.............,+∞ και προσδιορίζει αμφιμονοσήμαντα τα κύρια ενεργειακά επί-

πεδα σε ένα άτομο.και το μέγεθος των τροχιακών Καθώς αυξάνει το n, τα ηλεκτρόνια α-

πομακρύνονται από τον πυρήνα και συνεπώς κατέχουν μεγαλύτερη ολική δυναμική ενέργεια.

Οι μη διεγερμένες κβαντικές καταστάσεις των ηλεκτρονίων σε όλα τα γνωστά στοιχεία πε-

ριγράφονται πλήρως με τους επτά (7) πρώτους κύριους κβαντικούς αριθμούς n = 1, 2, 3,

4, 5, 6, 7.

Όλες, οι μεγαλύτερες του επτά, τιμές του κύριου κβαντικού αριθμού είναι δυνατές και πε-

ριγράφουν διεγερμένες κβαντικές καταστάσεις των ατόμων. Η τιμή n = +∞ αντιπροσωπεύει

την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο και τη δημιουργία ιόντος, φαινόμενο

γνωστό ως ιοντισμός.

β. δευτερεύων κβαντικός αριθμός l

Ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός l προσδιορίζει τα διάφορα ενεργειακά επίπεδα (υποστοι-

βάδες) στα οποία υποδιαιρούνται τα κύρια ενεργειακά επίπεδα που περιγράφονται από τον

κύριο κβαντικό αριθμό n και καθορίζει το σχήμα των διαφόρων τύπων ατομικών τροχια-

κών.

πιθανότητα

πυκνότητας για

εύρεση ενός

ηλεκτρονίων σε μια

δεδομένη ακτίναγια

1s ,2s , 3s τροχιακά

στο άτομο του υδρογό-

νου

μεταβολη ηλεκτρο-

νιακής πυκνότητας

στο ατομο υδρογό-

νου

29

Ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός l δύναται να πάρει μόνο συγκεκριμένες τιμές οι οποίες

εξαρτώνται άμεσα από το κύριο κβαντικό αριθμό n και είναι όλες οι ακέραιες τιμές 0, 1, 2,

3,......., (n-1).

Συνεπώς, ο ολικός αριθμός των ενεργειακών επιπέδων στα οποία υποδιαιρείται κάθε κύριο

ενεργειακό επίπεδο ισούται πάντα με τη τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού n. Τα τέσσερα

πρώτα ατομικά τροχιακά ονομάζονται s, p, d και f και αντιστοιχούν στις παρακάτω τιμές

του δευτερεύοντος κβαντικού αριθμού 0, 1, 2, 3. Με τα τέσσερα αυτά ατομικά

τροχιακά μπορούμε να περιγράψουμε πλήρως τις μη διεγερμένες κβαντικές

καταστάσεις των ηλεκτρονίων όλων των γνωστών στοιχείων. Για την κατανόηση των διε-

γερμένων κβαντικών καταστάσεων απαιτείται η χρήση τροχιακών που αντιστοιχούν σε τι-

μές του δευτερεύοντος κβαντικού αριθμού μεγαλύτερες από 3.

γ. Μαγνητικός κβαντικός αριθμός ml

Επειδή τα ηλεκτρόνια μπορεί να καταλαμβάνουν διαφορετικές περιοχές του χώρου, τα ατο-

μικά τροχιακά συνήθως υποδιαιρούνται σε ισοδύναμης ενέργειας τροχιακά (εκφυλισμένα

τροχιακά) τα οποία διαφοροποιούνται χωρικά ως προς την περιοχή στην οποία εμφανίζεται

η μεγαλύτερη ηλεκτρονική πυκνότητα. Αυτό επιτυγχάνεται με το μαγνητικό κβαντικό αριθμό

ml που παίρνει όλες τις ακέραιες τιμές από –l έως +l. Συνεπώς, το τροχιακό s (l=0) εί-

ναι μοναδικό, ενώ υπάρχουν τρία ισοδύναμα p τροχιακά (l=1), πέντε ισοδύναμα d τροχιακά

(l=2) και επτά ισοδύναμα f τροχιακά (l=3).

Ένας τέταρτος επιπλέον κβαντικός αριθμός, ο κβαντικός αριθμός του spin, είναι αναγκαί-

ος για να καθοριστεί η ιδιοστροφορμή του ηλεκτρονίου στο τροχιακό.

δ. Κβαντικός αριθμός του spin ms

Κάθε ηλεκτρόνιο μέσα σε ένα τροχιακό εκτός από την περιφορά του γύρω από τον πυρήνα

περιφέρεται και γύρω από τον εαυτό του. Επομένως τα ηλεκτρόνια έχουν ιδιοστροφορμή

(spin). Επειδή τα ηλεκτρόνια είναι ηλεκτρικά φορτισμένα, η ιδιοστροφορμή τα αναγκάζει να

συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικοί μαγνήτες, αποκτώντας μαγνητική ροπή. Η περιφορά

των ηλεκτρονίων γύρω από τον εαυτό τους μπορεί να έχει δύο προσανατολισμούς, όπως

φαίνεται στο σχήμα 1.11 και συνεπώς ο κβαντικός αριθμός του spin ms παίρνει δύο τιμές

την +1/2 και-1/2 εκφράζουν τις δύο αντίθετες κατευθύνσεις της μαγνητικής τους ροπής.

Ο κβαντικός αριθμός του spin ms καθορίζει τον αριθμό των ηλεκτρονίων που καταλαμβά-

νουν κάθε τροχιακό. Έτσι σε κάθε τροχιακό μπορεί να συνυπάρξουν μόνο δύο ηλεκτρό-

νια τα οποία θα έχουν αντιπαράλληλη ιδιοστροφορμή δηλαδή αντίθετες κατευθύνσεις στη

μαγνητικής τους ροπή.

Συμβολισμός και απεικόνιση των τροχιακών

Τα τροχιακά συμβολίζονται με το κύριο κβαντικό αριθμό που περιγράφει το κύριο ενεργεια-

κό επίπεδο στο οποίο ανήκει το τροχιακό ακολουθούμενο από το γράμμα που συμβολίζει το

είδος του τροχιακού.

Για παράδειγμα, ο παρακάτω συμβολισμός 2p περιγράφει το τροχιακό p που ανήκει στο δεύ-

τερο κύριο ενεργειακό επίπεδο (στοιβάδα).

Τα ατομικά τροχιακά που συνθέτουν κάθε κύρια ενεργειακή στάθμη καθώς επίσης κ

Σχήμα 1.11.

Οι δύο δυνατοί

προσανατολισμοί

της ιδιοπεριστρο-

φής των ηλεκτρο-

νίων.

Πειραματική διάταξη απόδειξης ιδιοπεριστροφής των ηλεκ-

τρονίων

Προσομοιώσεις

Ατομικά τροχιακά

ενέργεια ατομικών

τροχιακών

video

ατομικά τροχιακά

30

αι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε κάθε μια από αυτές δίνονται αναλυτικά στο

πίνακα 1.1.

Κβαντικοί αριθμοί στα 4 πρώτα ενεργειακά επιπεδα (στι-

βάδες ) στο ατομο του υδρογόνου

n

1

l

0

Συμβολισμός

υποστιβάδας

1s

ml

0

Αριθμος

τροχιακων

1

Αριθμος

τροχιακων

1

2 0 2s 0 1

4 1 2p -1, 0, 1 3

3

0 3s 0 1

9 1 3p -1, 0, 1 3

2 3d -2, -1, 0, 1, 2 5

4

0 4s 0 1

16 1 4p -1, 0, 1 3

2 4d -2, -1, 0, 1, 2 5

3 4f -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 7

Η απεικόνιση των τροχιακών είναι πολύ δύσκολη διαδικασία διότι τα τροχιακά περιγράφουν

την πιθανότητα να βρίσκεται το ηλεκτρόνιο σε μια περιοχή γύρω από τον πυρήνα.

Ένας χρήσιμος τρόπος απεικόνισης των ατομικών τροχιακών φαίνεται

στο σχήμα 1.12. Στην απεικόνιση αυτή τα τροχιακά ορίζουν περιοχές στην επιφάνεια των

οποίων υπάρχει πιθανότητα, συνήθως 90%, να βρίσκεται ένα ηλεκτρόνιο.

Τα s ατομικά τροχιακά εικονίζονται ως σφαιρικές επιφάνειες που έχουν ως

γεωμετρικό κέντρο το πυρήνα. Κάθε κύρια ενεργειακή στάθμη έχει ένα μόνο s ατομικό τρο-

χιακό το μέγεθος του οποίου αυξάνει καθώς αυξάνεται ο κύριος κβαντικός αριθμός n. Με

άλλα λόγια τα s ατομικά τροχιακά όλων των ενεργειακών σταθμών (στοιβάδων) δομούνται

στο χώρο όπως ακριβώς δομείται και το κρεμμύδι με τα διαδοχικά του στρώματα.

Σχήμα 1.12. Απεικόνιση των ατομικών τροχιακών px , py και pz

Κάθε κύρια ενεργειακή στάθμη έχει τρία p ατομικά τροχιακά το καθένα από τα οποία έχει

δύο λωβούς εκατέρωθεν του πυρήνα. Οι λωβοί των τριών εκφυλισμένων p ατομικών τροχι-

ακών κατευθύνονται κατά μήκος των αξόνων x, y, z ενός καρτεσιανού συστήματος συντε-

ταγμένων που έχει αρχή τον πυρήνα. Γιαυτό το λόγο, τα τρία εκφυλισμένα p ατομικά τρο-

χιακά συμβολίζονται ως px, py, pz. Αυτή η χωροταξική διευθέτηση των p ατομικών τρο-

Απεικόνιση των 5 ατο-

μικών τροχιακών d

31

χιακών επιτρέπει στα ηλεκτρόνια τους να βρίσκονται όσο το δυνατό μακρύτερα μεταξύ το-

υς.

Κάθε κύρια ενεργειακή στάθμη έχει πέντε d ατομικά τροχιακά η μορφή των οποίων είναι

πολύπλοκη τόσο στο σχήμα όσο και στο προσανατολισμό.

1.2.3.3.3. Ηλεκτρονική δομή ατόμων

Η ηλεκτρονική δομή κάθε ατόμου υπολογίζεται εφαρμόζοντας τις τρεις παρακάτω αρχές:

Απαγορευτική αρχή Pauli

“δεν είναι δυνατό στο ίδιο άτομο να υπάρχουν δυο ηλεκτρόνια που να έχουν ίδιους και τους

τέσσερις κβαντικούς αριθμούς τους (n, l, ml, ms)”

Αρχή Ελάχιστης Ενέργειας

“Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν πρώτα τα διαθέσιμα ατομικά τροχιακά χαμηλότερης ενέργε-

ιας και μετά εφόσον υπάρχει περίσσεια ηλεκτρονίων καταλαμβάνουν τροχιακά υψηλότερης

ενέργειας δημιουργώντας μια δομή με τη μικρότερη δυνατή ενέργεια”

Η σειρά πλήρωσης των τροχιακών δίνεται παραστατικά στο σχήμα 1.14.

Απεικόνιση των 7 ατομι-

κών τροχιακών f

Video

ηλεκτρονιακη διαμόρφω-

ση των 10 πρώτων στοι-

χείων

ηλεκτρονική διαμόρφωση

στοιχείων


σειρά συμπλή-

ρωσης ατομικών τροχι-

ακών

ενέργεια ατομι-

κών τροχιακών όταν

συμπληρώνονται με η-

λεκτρόνια

κατανομή ηλεκ-

τρονίων σε ατομικά

τροχιακά

ηλεκτρονική διαμόρφω-

ση ατόμων και ιόντων

32

Αρχή Hund

“Τα εκφυλισμένα τροχιακά (ισοδύναμης ενέργειας) καταλαμβάνονται πρώτα από

μονήρη ηλεκτρόνια και εφόσον πλεονάζουν ηλεκτρόνια δημιουργούνται ζεύγη με αντιπαράλ-

ληλο spin”

Η αρχή αυτή εξασφαλίζει ότι σε κάθε κύριο ενεργειακό επίπεδο ο αριθμός των ασύζευκτων

ηλεκτρονίων είναι ο μέγιστος δυνατός. Τα άτομα που διαθέτουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια εμ-

φανίζουν την ιδιότητα του παραμαγνητισμού, δηλαδή έλκονται από ένα μαγνητικό πεδίο, ενώ

εκείνα που δεν διαθέτουν ασύζευκτα ηλεκτρόνια εμφανίζουν την ιδιότητα του διαμαγνητισ-

μού, δηλαδή απωθούνται από ένα μαγνητικό πεδίο

Οι ηλεκρτονικές δομές των στοιχείων με ατομικούς αριθμούς από 3 έως 10

3Li

1s2 2s1

4Be

1s2 2s2

5B

1s2 2s2 2p1

6C

1s2 2s2 2p2

7N

1s2 2s2 2p3

8O

1s2 2s2 2p4

Σχήμα 1.14.

Ενεργειακή σει-

ρά πλήρωσης

ατομικών τροχι-

ακών με ηλεκ-

τρόνια

Η αρχή Aufbau περιγράφει την σειρά συμπληρώσης των

ατομιθκών τροχιακων στα άτομα με ηλεκτρόνιο

Το κβαντικό θρανίο

ΟΡΟΦΟΣ

(τάξη)

ΣΤΙΒΑΔΑ

ΤΜΗΜΑ ΥΠΟΣΤΙΒΑΔΑ

ΘΡΑΝΙΟ ΤΡΟΧΙΑΚΟ

ΕΣΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟ

33

9F

1s2 2s2 2p5

10Ne

1s2 2s2 2p6

εξαίρεση-συμπληρωμένα τροχιακά(d10)

Oι συμπληρωμένες d υποστιβάδες παρουσιάζουν αυξημένη σταθερότητα. Έτσι αντί για

την …4s23d9 που προβλέπεται κανονικά, προτιμάται η σταθερότερη δομή …4s13d10 . Α-

νάλογα αντί για …5s24d9 έχουμε: …5s14d10 .

Παράδειγμα: η δομή του 29Cu είναι:

1s22s22p63s23p6 4s23d9 ⇨(1η εξαίρεση αναστροφή)

1s22s22p63s23p6 3d9 4s2⇨ (2η εξαίρεση-d10)

1s22s22p63s23p6 3d10 4s1

εξαίρεση-ημισυμπληρωμένα d τροχιακά (d5)

Oι ημισυμπληρωμένες d υποστιβάδες παρουσιάζουν επίσης αυξημένη σταθερότητα. Έτσι

αντί για την …4s23d4 που προβλέπεται κανονικά, προτιμάται η σταθερότερη δομή

…4s13d5 . Ανάλογα αντί για …5s24d4 έχουμε: …5s14d5 .

Παράδειγμα: η δομή του 24 Cr είναι:


1s22s22p63s23p6 3d4 4s2⇨ (3η εξαίρεση-d5)

1s22s22p63s23p6 3d5 4s1

Ηλεκτρονιακή δομή κατιόντων

Τα κατιόντα είναι θετικά ιόντα που έχουν απωλέσει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια σε

σχέση με το αντίστοιχο ουδέτερο άτομο. Τα ηλεκτρόνια που αποβάλλονται εγκαταλεί-

πουν τροχιακά με την υψηλότερη ενέργεια

Παράδειγμα: Έστω ότι ζητείται η ηλεκτρονιακή δομή του 26Fe+2

H δομή του ουδέτερου ατόμου είναι:


1s22s22p63s23p6 3d6 4s2


o ηλεκτρονικη διαμόρφω-

ση όλων των στοιχείων

του ΠΠ

ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΤΕ ΤΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΣΤΑ

ΤΡΟΧΙΑΚΑ

ηλεκτρονική διαμόρφω-

ση Η

, Ηe , Li , Be , Na

34

Για να προκύψει το ιόν 26Fe+2 πρέπει να απομακρυνθούν δυο ηλεκτρόνια. Αποβάλλον-

ται λοιπόν τα δυο 4s ηλεκτρόνια, οπότε η δομή του 26Fe+2 είναι 1s22s22p63s23p6 3d6

Ηλεκτρονιακή δομή ανιόντων

Τα ανιόντα είναι αρνητικά ιόντα που έχουν προσλάβει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια

σε σχέση με το αντίστοιχο ουδέτερο άτομο. Τα επιπλέον ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν

τροχιακά που ανήκουν στις αμέσως υψηλότερες ενεργειακές στάθμες, σύμφωνα με

όσα γνωρίζουμε

Παράδειγμα: Το ανιόν 16S-2 έχει συνολικά 16+2=18 ηλεκτρόνια τα οποία κατανέμονται

ως εξής: 1s22s22p63s23p6

Πόσες υποστιβάδες μπορεί να περιέχει μία στιβάδα;

Όσες τιμές του ℓ αντιστοιχούν στον n της στιβάδας, δηλαδή n

Πόσα τροχιακά κάθε είδους μπορεί να περιέχει μία στιβάδα;

Κάθε υποστιβάδα περιέχει 2 ℓ+1 τροχιακά. Ετσι, η στιβάδα θα περιέχει

Σ= 2*0+1 + 2*1+1 + 2*2+1 +…+ 2*(n-1) +1 τροχιακά

Σ= 1+3+5+…+2n-1 που είναι αριθμητική πρόοδος με λόγο το 2 και n τοπ-

λήθος όρους.

Αρα Σ= (1+ 2n-1)/2 n = n2

Πόσα ηλεκτρόνια μπορεί να περιέχει μία στιβάδα;

Εφόσον κάθε τροχιακό παίρνει μέχρι δύο e και ο μέγιστος αριθμός τροχιακών

ανά στιβάδα είναι n2, τότε ο μέγιστος αριθμός e ανά στιβάδα θα είναι 2n2


Ποιο λάθος με ακόλουθες τετράδες κβαντικών αριθμών (n, l, ml., κα) των

ηλεκτρονίων;

(2 ..2 ..0, + 1/2) (3 ..1, - 1, -1/2)

(3 ..1, - 2, 1) (4 ..0 ..1, + 1/2)

(+ 1/2, 1 ..1, 1)

Λύση:

Οι πιθανές τιμές για το l επεκτείνονται μόνο στο n - 1. Από n = 2 σε αυτό το ηλεκτρόνι-

ο, l μπορούν να έχουν μια αξία 1 ή 0 2 δεν είναι αποδεκτά.

a Δεν υπάρχει τίποτα λανθασμένο με αυτό το σύνολο κβαντικών αριθμών.

b το ml. μπορεί μόνο να έχει τις τιμές από – το λ + λ . Σε αυτήν την περίπτωση, – 1 ..0

..1 – 2 δεν είναι μια έγκυρη επιλογή. Επιπλέον, οι μόνες επιλογές για την κα είναι +

1/2 και – 1/2, όχι 1.

γ Από l = 0, η μόνη έγκυρη επιλογή για το ml. είναι 0,

δ το n πρέπει να είναι ένας ακέραιος αριθμός. Τα μέρη δεν επιτρέπονται (ούτε είναι μη-

δέν). Με εκείνο τον λανθασμένο, είναι αδύνατο για τις άλλες τιμές να υπάρξουν οποιεσ-

δήποτε έγκυρες επιλογές, με την πιθανή εξαίρεση της ms (με τις επιλογές + του 1/2

και -1/2), αλλά ακόμη και αυτή κάνει λάθος.

Z

He 2 1s2

Li 3 31s2 2s1

Be 4 1s2 2s2

B 5 1s2 2s2 2px1 2py

0 2pz0

C 6 1s2 2s2 2px1 2py

1 2pz0

N 7 1s2 2s2 2px1 2py

1 2pz1

O 8 1s2 2s2 2px2 2py

1 2pz1

35

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ

Ασκήσεις όπου πρέπει να βρούµε τους κβαντικούς αριθµούς που χαρακτηρίζουν µία

υποστιβάδα ή ένα τροχιακό ή ένα ηλεκτρόνιο και αντίστροφα:

Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας, πρέπει να γνωρίζουµε ότι:

• Κάθε υποστιβάδα χαρακτηρίζεται από τους κβαντικούς αριθµούς n και l � .

• Κάθε ατοµικό τροχιακό χαρακτηρίζεται από τους κβαντικούς αριθµούς n,l και ml�

• Κάθε ηλεκτρόνιο περιγράφεται από τους κβαντικούς αριθµούς n, l� , ml και ms

.


Να γραφούν οι κβαντικοί αριθµοί που αντιστοιχούν:

α. Στην υποστιβάδα 3d

β. Στο ατοµικό τροχιακό 4s

γ. Σε ηλεκτρόνιο που βρίσκεται σε 3px ατοµικό τροχιακό

Λύση:

α. Σε κάθε υποστιβάδα αντιστοιχούν 2 κβαντικοί αριθµοί (n, l� ). Πιο συγκεκριµένα, στην

υποστιβάδα 3d αντιστοιχούν οι κβαντικοί αριθµοί n=3 και l=2 ή το ζεύγος κβαντικών

αριθµών (3, 2).

β. Σε κάθε ατοµικό τροχιακό αντιστοιχούν 3 κβαντικοί αριθµοί (n, l και ml�). Πιο

συγκεκριµένα

στο 4s ατοµικό τροχιακό αντιστοιχούν οι κβαντικοί αριθµοί n = 4, l = 0 και ml= 0 ή η τριάδα

κβαντικών αριθµών (4, 0, 0).

γ. Κάθε ηλεκτρόνιο περιγράφεται από 4 κβαντικούς αριθµούς (n, l , ml, και ms). Πιο

συγκεκριµέ-

να, ηλεκτρόνιο το οποίο βρίσκεται στο 3px

ατοµικό τροχιακό έχει n = 3, �l = 1 και ml = +1 ενώ o ms µπορεί να πάρει τιµές +1/2 ή -

1/2.

Άρα στο ηλεκτρόνιο αντιστοιχεί µία από τις δύο

παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθµών: (3, 1, +1, +1/2) ή (3, 1, +1, -1/2).


Να εξετάσετε ποια από τα παρακάτω τροχιακά δε µπορούν να υπάρχουν:

α. 2d β. 3s γ. 1p δ. 3f

Λύση:

α. Το 2d τροχιακό αντιστοιχεί σε �l = 2, συνεπώς ο n θα έπρεπε να έχει τιµή τουλάχιστον

3, γιατί ο �l παίρνει τιµές 0, 1, 2, ..., n - 1. Άρα το συγκεκριµένο τροχιακό δεν υπάρχει για-

τί η τιµή τουn είναι 2.

β. Το 3s τροχιακό αντιστοιχεί σε n = 3 και l= 0. Άρα το συγκεκριµένο τροχιακό υπάρχει

γιατίοι τιµές των κβαντικών αριθµών είναι επιτρεπτές.

γ. Το 1p τροχιακό αντιστοιχεί σε l= 1, συνεπώς ο n θα έπρεπε να έχει τιµή τουλάχιστον 2,

γιατί ο � παίρνει τιµές 0, 1, 2, ..., n - 1. Άρα το συγκεκριµένο τροχιακό δεν υπάρχει γιατί η

τιµή του n είναι 1.

δ. Το 3f τροχιακό αντιστοιχεί σε �l= 3, συνεπώς ο n θα έπρεπε να έχει τιµή τουλάχιστον

4, γιατί ο �l παίρνει τιµές 0, 1, 2, ..., n - 1. Άρα το συγκεκριµένο τροχιακό δεν υπάρχει για-

τί η τιµή του n είναι 3.


36

Nα εξετάσετε ποιες από τις παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθμώνείναι δυνατές:

α. (2, 0, 1, +1/2) β. (4, 1, -1, -1/2)

γ. (3, 1, 0, 1) δ. (2, 2, 2, +1/2) ε. (3, 2, 0, +1/2)

Λύση:

α. Η τετράδα (2, 0, 1, +1/2) είναι αδύνατη γιατί η τιμή του ml είναι υποχρεωτικά από -l, ...0,

...+l. Στη συγκεκριμένη τετράδα, έχουμε l = 0 και ml = 1, το οποίο είναι αδύνατο.

β. Η τετράδα (4, 1, -1, -1/2) είναι δυνατή.

γ. Η τετράδα (3, 1, 0, 1) είναι αδύνατη γιατί η τιμή του ms είναι υποχρεωτικά +1/2 ή -1/2

και όχι 1 όπως στη συγκεκριμένη τετράδα.

δ. Η τετράδα (2, 2, 2, +1/2) είναι αδύνατη γιατί η τιμή του l είναι υποχρεωτικά από 0, έως n

- 1. Στη συγκεκριμένη τετράδα, έχουμε n = 2 και l = 2, το οποίο είναι αδύνατο.

ε. Η τετράδα (3, 2, 0, +1/2) είναι δυνατή.

Να υπενθυμίσουμε ότι μία τετράδα κβαντικών αριθμών είναι γενικά αδύνατη

όταν: n < 1, l ≥n, |ml| > l, ms ≠±1/2


Ποιος από τους παρακάτω συμβολισμούς ατομικών τροχιακών είναι λάθος και γιατί;

1s, 1p, 7d, 9s, 3f, 4f και 2d.

Λύση:

το 1p, γιατί 1p σημαίνει: ο κύριο κβαντικός αριθμός n=1 επομένως ο

δευτερεύον ή αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός l=0 αφού οι τιμές που παίρνει

είναι: l=n-1. Επίσης3f και 2d.


Να εξετάσετε ποιες από τις παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθµών είναι δυνατές:

α. (2, 1, 0, 1) β. (1, 0, 1, -1/2)

γ. (2, 1, -1, +1/2) δ. (3, 3, -1, +1/2)

ε. (0, 2, -2, -1/2)

Λύση:

α. Η τετράδα (2, 1, 0, 1) είναι αδύνατη, γιατί η τιµή του ms

είναι υποχρεωτικά +1/2 ή -1/2 και όχι 1 όπως στη συγκεκριµένη τετράδα.

β. Η τετράδα (1, 0, 1, -1/2) είναι αδύνατη, γιατί η τιµή του ml είναι υποχρεωτικά από - � ,

...0, ...+ � .

Στη συγκεκριµένη τετράδα, έχουµε �l = 0 και ml = 1, το οποίο είναι αδύνατο.

γ. Η τετράδα (2, 1, -1, +1/2) είναι δυνατή.

δ. Η τετράδα (3, 3, -1, +1/2) είναι αδύνατη, γιατί η τιµή του �l είναι υποχρεωτικά από 0,

έως n - 1.

Στη συγκεκριµένη τετράδα, έχουµε n = 3 και l = 3, το οποίο είναι αδύνατο.

ε. Η τετράδα (0, 2, -2, -1/2) είναι αδύνατη, γιατί η τιµή του n είναι υποχρεωτικά 1, 2, 3, ....

Στη

συγκεκριµένη τετράδα, έχουµε n = 0, το οποίο είναι αδύνατο.


Ποιοι από τους παρακάτω συνδυασμούς κβαντικών αριθμών δεν είναι επιτρεπτοί και

γιατί;

α. n=2 l=1 ml=-1 β. n=1 l=1 ml=0

γ. n=8 l=7 ml=-6 δ. n=1 l=0 ml=2

37

ε. n=3 l=2 ml=2 στ. n=4 l=3 ml=4

ζ. n=0 l=0 ml=0 η. n=2 l=-1 ml=1

Λύση:

το β, δ, ζ, στ η γιατί οι τιμές που παίρνει ο δευτερεύον ή αζιμουθακός κβαντικός αριθμός

είναι: l=n-1 και οι τιμές που παίρνει ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός είναι: ml= -l, (-l+1), ….,

0, …., 1, (l-1)


Πόσα τροχιακά αντιστοιχούν στους κβαντικούς αριθμούς;

α. n=4 l=3

β. n=4 l=3 ml=-2

γ. n=4

Λύση:

α.f υποστιβάδα άρα 7 τροχιακά με ml= -l, (-l+1), …., 0, …., 1, (l-1)

β . 1 τροχιακό για το

γ .16 τροχιακά αφού ο αριθμός των τροχιακών δίνεται ίσος: n2


Να δώσετε τις τιμές των κβαντικών αριθμών n, l, ml

α. για κάθε τροχιακό που ανήκει στην υποστιβάδα 2p

β. για κάθε τροχιακό που ανήκει στη υποστιβάδα 5d.

Λύση:

α. n=2, l=1 και ml =-1, 0, 1

β. n=5, l=2 και ml =-2,-1, 0, 1, 2


Να εξετάσετε:

α. Πόσα τροχιακά αντιστοιχούν σε µία υποστιβάδα f;

β. Πόσα τροχιακά αντιστοιχούν σε µία στιβάδα Μ;

γ. Ποια υποστιβάδα περιέχει πέντε τροχιακά;

Λύση:

α. Η υποστιβάδα f αντιστοιχεί σε �l = 3, όµως ο αριθµός των τροχιακών που αντιστοιχούν

σε

µία υποστιβάδα είναι (2l � + 1). Άρα η υποστιβάδα f έχει: 2 · 3 + 1 = 7 τροχιακά.

β. Η στιβάδα Μ αντιστοιχεί σε n = 3, άρα οι τιµές του l� είναι 0, 1, 2, δηλαδή έχουµε 3

υποστιβάδες.

• Υποστιβάδα 3s (3, 0): Έχει l� = 0, συνεπώς περιέχει 2l + 1 = 2 · 0 + 1 = 1 τροχιακό s.

• Υποστιβάδα 3p (3, 1): Έχει �l = 1, συνεπώς περιέχει 2l �+ 1 = 2 · 1 + 1 = 3 τροχιακά p.

Υποστιβάδα 3d (3, 2): Έχει � l = 2, συνεπώς περιέχει 2l � + 1 = 2 · 2 + 1 = 5 τροχιακά d.

Άρα ο συνολικός αριθµός τροχιακών στη στιβάδα Μ είναι: 1 + 3 + 5 = 9 τροχιακά.

γ. Ο αριθµός των τροχιακών που αντιστοιχούν σε µία υποστιβάδα δίνεται από τη σχέση 2l �

+ 1.

Άρα 2l � + 1 = 5, συνεπώς �l = 2.

Για �l = 2, έχουµε d υποστιβάδα.


Σε τι διαφέρουν τα τροχιακά 2p μεταξύ τους;

Λύση:

Διαφέρουν ως προς τον προσανατολισμό του ηλεκτρονίκού νέφους σε σχέση με τους άξονες

χ,ψ,z και έτσι έχουμε τα px, pψ, pz

38


Σε τι διαφέρουν τα τροχιακά 2p από τα τροχιακά 3p;

Λύση:

τα 2p τροχιακά βρίσκονται στην 2η στιβάδα, Κ, μικρότερη ενέργεια ενώ τα 3p τροχιακά

βρίσκονται στην 3η στιβάδα, L, με μεγαλύτερη ενέργεια και απόσταση από τον πυρήνα.


Σε ποια από τα παρακάτω σύνολα κβαντικών αριθμών δεν είναι επιτρεπτά και γιατί;

α. n= 3 l=2 ml=-2 ms=+1/2

β. n=3 l=0 ml=-1 ms=+1/2

γ. n=2 l=1 ml=0 ms=0

δ.n =4 l=4 ml=-4 ms=+1/2

ε. n=5 l=4 ml=-3 ms=-1/2

Λύση:

το β, γ, δ γιατί οι τιμές που παίρνει ο δευτερεύον ή αζιμουθακός κβαντικός αριθμός είναι:

l=n-1 και οι τιμές που παίρνει ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός είναι: ml= -l, (-l+1), …., 0, ….,

1, (l-1) αλλά και οι τιμές που παίρνει ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός spin είναι: ms=+1/2

και ms=- 1/2


Γιατί για τον καθορισμό ενός s απαιτούνται δυο κβαντικοί αριθμοί, ενώ για τον

καθορισμό κάθε άλλου είδους τροχιακού απαιτούνται τρεις;

Λύση:

Το s τροχιακό είναι σφαιρικό αφού l=0 δηλ δεν υπάρχει διαφορετικός προσανατολισμός

ml=0 , έτσι τα s τροχιακά στερούνται στροφορμής.

Ασκήσεις όπου πρέπει να συγκρίνουµε την ενέργεια υποστιβάδων ή τροχιακών:

Για να συγκρίνουµε την ενέργεια υποστιβάδων εργαζόµαστε ως εξής:

• Υπολογίζουµε το άθροισµα n + l� , για κάθε υποστιβάδα. Όσο µικρότερο

είναι το άθροισµα αυτό, τόσο µικρότερη είναι η ενέργεια της υποστιβάδας.

• Για όσες υποστιβάδες το άθροισµα n +l� είναι το ίδιο, µικρότερη ενέργεια

έχει η υποστιβάδα µε το µικρότερο κύριο κβαντικό αριθµό n.

• Στο υδρογόνο και στα υδρογονοειδή ιόντα, οι ενεργειακές στάθµες των

υποστιβά-

δων που ανήκουν στην ίδια στιβάδα, ταυτίζονται.

Παράδειγμα A18 Ταξινομήστε τον ακόλουθο από την υψηλότερη ενέργεια στη χαμηλότερη

ενέργεια. 3s, 5p, 4d, 1s, 5d, 3p

Λύση:

Η ανάκληση ότι το s είναι 0, p είναι 1, και το d είναι 2. Οι ενέργειες μπορούν να

ταξινομηθούν από n + l , έτσι

3s = 3, 5p = 6, 4d = 6, ί = 1, 5d = 7, 3p = 4 υψηλή ενέργεια 5d > 5p > 4d > 3p > 3s >

1s χαμηλή ενέργεια


Να τοποθετήσετε τις επόμενες υποστιβάδες κατά σειρά αυξανόμενης ενέργει-

ας,αιτιολογώντας την απάντησή σας: 2s, 6p, 3d, 2p, 7s, 5p

α. Για το άτομο του Βr

β. Για το άτομο του Η

Λύση:

39

α. Υπολογίζουμε το άθροισμα n + l, για κάθε υποστιβάδα:

2s (n = 2, l = 0): n + l = 2 + 0 = 2

2p (n = 2, l = 1): n + l = 2 + 1 = 3

6p (n = 6, l = 1): n + l = 6 + 1 = 7

7s (n = 7, l = 0): n + l = 7 + 0 = 7

3d (n = 3, l = 2): n + l = 3 + 2 = 5

5p (n = 5, l = 1): n + l = 5 + 1 = 6

Παρατηρούμε ότι τo ζεύγος 6p, 7s έχει το ίδιο άθροισμα n + l, όμως το 7s έχει μεγαλύτερη

τιμή n, συνεπώς και μεγαλύτερη ενέργεια.

Συνεπώς, με βάση τα παραπάνω, η κατάταξη των υποστιβάδων κατά αύξουσα ενέργεια εί-

ναι:

2s, 2p, 3d, 5p, 6p, 7s

β. Στο άτομο του υδρογόνου και στα υδρογονοειδή ιόντα η ενέργεια της υποστιβάδας εξαρ-

τάται αποκλειστικά από τη στιβάδα στην οποία ανήκει και οι υποστιβάδες που ανήκουν στην

ίδια στιβάδα έχουν την ίδια ενέργεια. Συνεπώς, οι υποστιβάδες 2s, 2p που ανήκουν στη

στιβάδα L, έχουν την ίδια ενέργεια.

Με βάση τα παραπάνω, η κατάταξη των υποστιβάδων κατά αύξουσα ενέργεια

είναι: 2s = 2p, 3d, 5p, 6p, 7s


Να συγκρίνετε την ενέργεια των υποστιβάδων:

α. 3s, 3p, 4d, 4f, 5s, 5d, 6s, στο άτοµο του καλίου.

β. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, στο άτοµο του υδρογόνου.

Να αιτιολογίσετε την απάντησή σας.

Λύση:

α. Υπολογίζουµε το άθροισµα n + � , για κάθε υποστιβάδα:

3s (n = 3, � l= 0): n +l � = 3 + 0 = 3

3p (n = 3, � l = 1): n +l � = 3 + 1 = 4

4d (n = 4, � l= 2): n +l � = 4 + 2 = 6

4f (n = 4, � l= 3): n +l � = 4 + 3 = 7

5s (n = 5, � l= 0): n +l � = 5 + 0 = 5

5d (n = 5, � l = 2): n + l � = 5 + 2 = 7

6s (n = 6, � l= 0): n + l � = 6 + 0 = 6

Παρατηρούµε ότι τα ζεύγη 4d, 5s και 4f, 5d έχουν το ίδιο άθροισµα n +l �, όµως τα 4d, 4f

αντίστοιχα έχουν µικρότερη τιµή n, συνεπώς έχουν και µικρότερη ενέργεια.

Συνεπώς, µε βάση τα παραπάνω, η κατάταξη των υποστιβάδων κατά αύξουσα ενέργεια εί-

ναι:

3s, 3p, 5s, 4d, 6s, 4f, 5d

β. Στο άτοµο του υδρογόνου και στα υδρογονοειδή ιόντα η ενέργεια της υποστιβάδας εξαρ-

τάται

αποκλειστικά από τη στιβάδα στην οποία ανήκει και οι υποστιβάδες που ανήκουν στην ίδια

υποστιβάδα έχουν την ίδια ενέργεια.

Συνεπώς, οι υποστιβάδες 2s, 2p και 3s, 3p, 3d που ανήκουν στις στιβάδες L, M αντίστοι-

χα, θα έχουν την ίδια ενέργεια.

Με βάση τα παραπάνω, η κατάταξη των υποστιβάδων κατά αύξουσα ενέργεια είναι:

1s, 2s = 2p, 3s = 3p = 3d


Οι κβαντικοί αριθμοί τεσσάρων ηλεκτρονίων που ανήκουν στο ίδιο άτομο είναι:

α. n= 4 l=0 ml=0 ms=+1/2

β. n= 3 l=2 ml=1 ms=+1/2

γ. n= 3 l=2 ml=-2 ms=-1/2

40

δ. n= 3 l=1 ml=1 ms=-1/2

Σε ποιο τροχιακό ανήκουν και ποια η σειρά τους με αυξανόμενη ενέργεια ;

Λύση:

α. 4s β. 3d γ. 3d δ. 3p και 3p<4s<3d


Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε μια στιβάδα προκύπτει με εφαρμογή:

α. της απαγορευτικής αρχής του Pauli

β. του κανόνα μέγιστης πολλαπλότητας

γ. της αρχής ελάχιστης ενέργειας

δ. της αρχής aufbau

ε. Όλων των παραπάνω.

Λύση: ε


Να κάνετε τις αντιστοιχήσεις:

Maxμονήρηe Στιβ/υποστιβ Max ζεύγη e

1 Μ 9

2 S 3

3 P 4

4 L 1

5 d 5

Λύση:

Max μονήρη e Στιβάδα/υποστιβάδα Max ζεύγη e

1 S 1

2

3 P 3

3 L 4

5 d 5


Να γράψετε τους τέσσερις κβαντικούς αριθµούς καθενός ηλεκτρονίου που αντιστοιχεί

σε ένα συµπληρωµένο 4p τροχιακό.

Λύση:

Η τιµή του n για το 4p ατοµικό τροχιακό είναι: n = 4.

Η τιµή του � για το 4p ατοµικό τροχιακό είναι: � l= 1.

Oι δυνατές τιµές του ml � για το 4p ατοµικό τροχιακό είναι: ml= -1, 0, +1.

Oι δυνατές τιµές του ms για κάθε ηλεκτρόνιο είναι: ms = -1/2, +1/2.

Συνεπώς, οι τετράδες κβαντικών αριθµών που περιγράφουν την κατάσταση των ηλεκτρο-

νίων

ενός συµπληρωµένου 4p τροχιακού είναι:

• n = 4, � l = 1, ml� = -1, ms = -1/2 (4, 1, -1, -1/2)

• n = 4, �l = 1, ml = -1, ms = +1/2 (4, 1, -1, +1/2)

• n = 4, � l = 1, ml = 0, ms = -1/2 (4, 1, 0, -1/2)

• n = 4, � l = 1, ml = 0, ms = +1/2 (4, 1, 0, +1/2)

• n = 4, � l= 1, ml= +1, ms = -1/2 (4, 1, +1, -1/2)

• n = 4, � l= 1, ml = +1, ms = +1/2 (4, 1, +1, +1/2)

Ασκήσεις όπου πρέπει να γράψουµε την ηλεκτρονιακή δοµή ατόµων ή ιόντων:

Στην περίπτωση αυτή εργαζόµαστε ως εξής:

• Βρίσκουµε τον αριθµό των ηλεκτρονίων του ατόµου ή του ιόντος.

41

• Με τη βοήθεια του µνηµονικού διαγράµµατος τοποθετούµε τα ηλεκτρόνια σε υποστιβά-

δες.

• Όταν µας ζητούν να τοποθετήσουµε τα ηλεκτρόνια σε τροχιακά, για τα ηλεκτρόνια των

µη συµπληρωµένων στιβάδων εφαρµόζουµε τον κανόνα του Hund.

• Όταν σε ένα άτοµο ή ιόν υπάρχουν ηλεκτρόνια στις 3d, 4s ή 4d, 5s υποστιβάδες,

γράφουµε πρώτα τις 3d, 4d αντίστοιχα, παρόλο που η 4s και 5s συµπληρώνονται πρώτες.

• Για να κάνουµε κατανοµή ηλεκτρονίων σε στιβάδες, τοποθετούµε πρώτα τα ηλεκτρόνια

σε υποστιβάδες

.


Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές αναφέρεται στο άτομο 7Ν στη θεμελιώδη

του κατάσταση;

Λύση:

το γ, το Ν με 7e .2.5 .1s2 2s2 2p3


Δίνονται οι ηλεκτρονιακές δομές ατόμων σε διεγερμένη κατάσταση. Να γραφούν οι αν-

τίστοιχες ηλεκτρονιακές δομές που παραβιάζουν την απαγορευτική αρχή του Pauli και

ποιες τον κανόνα Ηυnd;

Λύση:

Pauli είναι αδύνατο να υπάρχουν στο ίδιο άτομο δυο ηλεκτρόνια με την

ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών . γ

Ηυnd : τα ηλεκτρόνια που καταλαμβάνουν τροχιακά της ίδιας ενέργειας , της

ίδιας υποστιβάδας έχουν κατα προτίμηση παράλληλα spin. Δ


Ποια η κατανοµή των ηλεκτρονίων στο άτοµο του 11Νa:

Το άτοµο του νατρίου περιέχει 11 ηλεκτρόνια. Η κατανοµή

τους σε υποστιβάδες γίνεται σύµφωνα µε τα παρακάτω:

Πρώτα τοποθετούµε 2 ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 1s (1s 2 ).

Στη συνέχεια τοποθετούµε 2 ηλεκτρόνια στην 2s υποστιβάδα (2s 2 ).

42

Ύστερα τοποθετούµε 6 ηλεκτρόνια στην 2p υποστιβάδα (2p 6 ).

To ενδέκατο ηλεκτρόνιο το τοποθετούµε στην 3s υποστιβάδα (3s 1 ).

Άρα η ηλεκτρονιακή δοµή του νατρίου είναι:

Σε υποστιβάδες 11Νa: 1s2 2s2 2p6 3s 1

Σε στιβάδες 11Νa: Κ(2) L(8) M(1)


Ποια η ηλεκτρονιακή δοµή του 26Fe2+:

λύση

Η συµπλήρωση των υποστιβάδων µε ηλεκτρόνια γίνεται σύµφωνα µε την ακόλουθη σειρά:

α. 2 ηλεκτρόνια στην 1s (1s 2 ).

β. 2 ηλεκτρόνια στην 2s (2s 2 ).

γ. 6 ηλεκτρόνια στην 2p (2p 6 ).

δ. 2 ηλεκτρόνια στην 3s (3s 2 ).

Όµως, µε την εισαγωγή ηλεκτρονίων, η 3d αποκτά ενέργεια µικρότερη της 4s.

Άρα, η ηλεκτρονιακή δοµή του σιδήρου είναι:

26Fe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

Κατά τον ιοντισµό του σιδήρου αποβάλλονται πρώτα τα 4s ηλεκτρόνια και στη συνέχεια

αποβάλλονται τα 3d ηλεκτρόνια. Άρα η ηλεκτρονιακή δοµή του Fe 2+ είναι:

26Fe 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6


Να κατανεµηθούν σε ατοµικά τροχιακά τα ηλεκτρόνια του 8Ο:

λύση

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες είναι:

8Ο: 1s 2 2s 2 2p 4

Θα διευθετήσουµε τα 4 ηλεκτρόνια που περιέχονται στα τρία 2p ατοµικά τροχιακά (2px,

2py, 2pz):

Τοποθετούµε αρχικά από 1 ηλεκτρόνιο µε παράλληλο spin σε κάθε ατοµικό τροχιακό. Το

τέταρτο ηλεκτρόνιο θα σχηµατίσει ζεύγος µε ένα από τα προηγούµενα.

Άρα, η κατανοµή των ηλεκτρονίων σε τροχιακά είναι:

Παρατήρηση:

α. Αποτέλεσµα του κανόνα του Hund είναι τα ηλεκτρόνια που κατανέµονται σε διαφορετικά

τροχιακά µιας υποστιβάδας να αποκτούν το µέγιστο άθροισµα των κβαντικών αριθµών του

spin.

β. Ο κανόνας του Hund αναφέρεται σε µη συµπληρωµένες υποστιβάδες.

γ. Ηλεκτρόνια τα οποία βρίσκονται σε µη συµπληρωµένα ατοµικά τροχιακά, χαρακ-

τηρίζονται ως µονήρη.

Τα µονήρη ηλεκτρόνια σε ένα άτοµο είναι όσα και τα ηµισυµπληρωµένα ατοµικά τροχιακά,

όπως για παράδειγµα, στο άτοµο του οξυγόνου στη θεµελειώδη κατάσταση, υπάρχουν 2

µονήρη ηλεκτρόνια.


Ποια είναι η ηλετρονιακή δοµή σε υποστιβάδες, στιβάδες, τροχιακά, των παρακάτω

ατόµων ή ιόντων:

α. 13Αl β.25Mn γ.25Mn 2+

Λύση:

α. Το 13Αl είναι αφόρτιστο, συνεπώς ο αριθµός των ηλεκτρονίων θα είναι ίσος µε τον

ατοµικό

43

του αριθµό, δηλαδή 13.

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 13Αl σε υποστιβάδες είναι: 13Αl: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 ,

3p 1 .

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 13Αl σε στιβάδες είναι: 13Αl: K(2), L(8), M(3).

Για να κατανήµουµε τα ηλεκτρόνια σε τροχιακά, εφαρµόζουµε τον κανόνα του Hund και

τοποθετούµε το ηλεκτρόνιο της 3p υποστιβάδας µε παράλληλο spin.

Συνεπώς, η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 13Αl σε τροχιακά είναι:

B Το 25Μn είναι αφόρτιστο, συνεπώς ο αριθµός των ηλεκτρονίων θα είναι ίσος µε τον

ατοµικό


Κατά την κατανοµή του µαγγανίου σε υποστιβάδες συµπληρώνεται µε ηλεκτρόνια πρώτα η

4s και µετά η 3d υποστιβάδα. Όµως, µετά την εισαγωγή ηλεκτρονίων στην υποστιβάδα 3d,

αυτή έχει µικρότερη ενέργεια από τη 4s, για αυτό και τη γράφουµε πρώτη στην ηλεκτρονια-

κή

δοµή.

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 25Μn σε υποστιβάδες είναι:25Μn: 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 ,

3p6, 3d5 ,4s2

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 25Μn σε στιβάδες είναι: 25Μn: K(2), L(8), M(13),

N(2).


τοποθετούµε τα ηλεκτρόνια της 3d υποστιβάδας µε παράλληλο spin.

Συνεπώς, η κατανοµή των ηλεκτρονίων του

25Μn σε τροχιακά είναι:

γ Κατά τον ιοντισµό του 25Μn σε 25Μn 2+ αποβάλλονται τα 4s ηλεκτρόνια (και όχι τα 3d).

Άρα:

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 25Μn2+ σε υποστιβάδες είναι: 25Μn: 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 ,

3p6 , 3d5 .

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 25Μn 2+ σε στιβάδες είναι: 25Μn K(2), L(8),

M(13).


τοποθετούµε τα ηλεκτρόνια της 3d υποστιβάδας µε παράλληλο spin.

Συνεπώς, η κατανοµή των ηλεκτρονίων του

25Μn 2+ σε τροχιακά είναι:


Ποια είναι η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του 44Ru;

Λύση:

1s2(τα πρώτα δύο ηλεκτρόνια στις θέσεις του H και He.)

1s22s2 (Li και Be.)

1s22s22p6 (B προς Ne.)

1s22s22p63s2 (κινούνται προς την επόμενη περίοδο, τις θέσεις του Na και Mg.)

44

1s22s22p63s23p6 (Al προς Ar.)

1s22s22p63s23p64s2 (K και Ca είναι στην τέταρτη περίοδο.)

1s22s22p63s23p64s23d10 (για πρώτη φορά η ομάδα d συμπεριλαμβάνεται. Θυμηθείτε n =

περίοδος - 1.)

1s22s22p63s23p64s23d104p6 (η p τομέας έχει n = περίοδο.)

1s22s22p63s23p64s23d104p65s2 (επόμενη περίοδος, s τομέας.)

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d6 (ο τομέας d έχει το χαμηλότερο n, και το τελευταίο η-

λεκτρόνιο ruthenium είναι στην ομάδα d υπάρχουν έξι σε εκείνη την ομάδα για να φτάσουν

στο Ru.)

Επειδή η διαμόρφωση ηλεκτρονίων κάθε στοιχείου είναι η ίδια μέχρι το τελευταίο ηλεκτρό-

νιο (δηλ., τελειώνει ακριβώς σε διάφορα μέρη), μια βραχυνμένη έκδοση της διαμόρφωσης

ηλεκτρονίων χρησιμοποιείται συχνά. Με αυτήν την μέθοδο η διαμόρφωση ηλεκτρονίων αρ-

χίζει με το χημικό σύμβολο, στα τετραγωνικά υποστηρίγματα, του ευγενούς αερίου (τελευ-

ταία στήλη) της σειράς προηγούμενης στο στοιχείο.


Ποια είναι η διαμόρφωση ηλεκτρονίων 50Sn;

Λύση:

Sn είναι στην περίοδο 5 το ευγενές αέριο στην περίοδο 4 είναι Kr με ατομικό αριθ-

μό 36. Το υπόλοιπο της διαμόρφωσης ηλεκτρονίων αρχίζει με το τμήμα του s της

περιόδου 5, έπειτα το τμήμα d (όπου ν = περίοδος - 1 = 4), έπειτα δύο ηλεκτρόνια

στο τμήμα p, έτσι

[ Kr]5s2 4d10 5p2


Ποιες είναι οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων του Mo και του Au;

Λύση:

Mo = [ Kr]5s2 4d4, αλλά το ηλεκτρόνιο του s μπορεί να κινηθεί για να κάνει ένα μι-

σογεμάτο τροχιακό, έτσι η πραγματική διαμόρφωση θα ήταν

[ Kr]5s1 4d5

Αu = [ Xe]6s2 4f14 5d9, αλλά ένα περισσότερο ηλεκτρόνιο θα έκανε το δ το τροχι-

ακό σύνολο, έτσι [ Xe]6s14 f14 5 d10


Ποια είναι η διαμόρφωση ηλεκτρονίων 11Na +;

Λύση:

Το Na έχει τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων [ Ne]3s1.

Όταν χάνει ένα ηλεκτρόνιο, η διαμόρφωση ηλεκτρονίων είναι [ Νe ].


Ποιες είναι οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων 29Cu1 + ;

Λύση:

Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του 29Cu ατόμων είναι

29Cu

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

Για 29Cu1 + τo πρώτo ηλεκτρόνιo που χάνονται είναι από το 4s τροχιακό.

29Cu1 + =

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10


45

Ποιες είναι οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων του I – και N3– ;

Λύση:

Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του ατόμου Ι είναι

. Ι– = [ Xe ] 6s2 4f14 5d10 6p5

Για να κάνει το I– , ένα ηλεκτρόνιο προστίθεται.

Ι – = [ Xe ] 6s2 4f14 5d10 6p6

Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του ατόμου ν είναι [ He]2s2 2p3.

N3 – σημαίνει ότι τρία ηλεκτρόνια έχουν προστεθεί στο άτομο.

N3 – = [ He]2s2 2p6

Εάν θεωρείτε ότι τα κατιόντα και τα αμέταλλα μορφής μετάλλων κάνουν τα ανιόντα, και

κερδίστε ή χάστε τα ηλεκτρόνια έτσι ώστε έχουν τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων ενός ευγενο-

ύς αερίου, η δαπάνη που ένα άτομο είναι πιθανό να αποκτήσει μπορεί να προβλεφθεί για τα

άτομα στις ομάδες του s και p.


Δίνονται οι ηλεκτρονιακές δομές ατόμων σε διεγερμένη κατάσταση. Να γραφούν οι

αντίστοιχες ηλεκτρονιακές δομές στη θεμελιώδη τους κατάσταση.

α. 1s1 2s1 β. 1s2 2s2 2p2 3d1

γ. 1s2 2s2 2p6 4s1

δ.[Ar] 4s1 3d10 4p4 ε. .[Ne] 3s2 3p4 3d1

Λύση:

α. 1s2 β. 1s2 2s2 2p3 γ. 1s2 2s2 2p6 3s1

δ.[Ar] 4s2 3d10 4p3 ε. .[Ne] 3s2 3p5


Να εξηγήσετε γιατί:

α. Η ηλεκτρονιακή δομή του Cr είναι [Ar] 4s1 3d5 και όχι [Ar] 4s2 3d4

β. Η ηλεκτρονιακή δομή του Ti είναι [Ar] 4s2 3d2 , όμως του Cr2+ είναι [Ar]3d4

Λύση:

Δικαιολογείται με βάση την αρχή της μέγιστης σταθερότητας των

συμπληρωμένων και ημισυμπληρωμένων υποστιβάδων σύμφωνα με την

οποία: αυξημένη σταθερότητα επιδεικνύουν οι συμπληρωμένες και

ημισυμπληρωμένες υποστιβάδες.


Ποιο ιόν με φορτίο +2 έχει έξι 3d ηλεκτρόνια και ποιο έχει τρία 3d ηλεκτρόνια;

Λύση:

έξι 3d ηλεκτρόνια Fe με z=26 άρα Fe 2+ [Ar] 3d6

τρία 3d ηλεκτρόνια V με z=23 άρα V 2+ [Ar] 3d3


Να γράψετε την ηλεκτρονιακή διαμόρφωση των:

α. Sc β. I γ. Fe 2+

δ. Bi 3+ ε. Au+

Λύση:

α. Sc [Ar] 4s2 3d1

β. I [Kr] 5s2 4d10 5p5

γ. Fe 2+ [Ar] 3d6

δ. Bi3+ [Xe] 4f14 5d10 6p1

ε. Au+ [Xe] 4f14 5d10


46

Ποιες από τις παρακάτω ουσίες είναι παραμαγνητικές και ποιες είναι διαμαγνητικές

στη θεμελιώδη τους κατάσταση;

α. 2Ηe β. 4Be γ. 6C δ. 11Na ε. Na+

Λύση:

Διαμαγνητική ουσία είναι αυτή που δεν διαθέτει μαγνητικά άτομα, δηλ άτομα με μονήρη η-

λεκτρόνια και η οποία απωθείται ελαφρώς από τους μαγνήτες. .α,β,ε

Παραμαγνητική ουσία είναι αυτή που διαθέτει μαγνητικά άτομα, δηλ άτομα με μονήρη ηλεκ-

τρόνια και η οποία έλκεται από τους μαγνήτες. .γ,δ


Να βρεθεί ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων που χαρακτηρίζονται µε τους κβαντικούς

αριθµούς:

α. n = 3, �� l= 2 β. n = 2

γ. n = 2, l= 1, ml = 0 δ. n = 2, ml� = 2

Λύση:

α. Το ζεύγος κβαντικών αριθµών n = 3, � l= 2 αντιστοιχεί στην 3d υποστιβάδα, η οποία

αποτελείται από 5 ατοµικά τροχιακά. Ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων σε κάθε ατοµικό

τροχιακό είναι 2.

Συνεπώς, στους κβαντικούς αριθµούς n = 3, l= 2, ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων που

αντιστοιχεί είναι 5 · 2 = 10 ηλεκτρόνια.

β. Ο κβαντικός αριθµός n = 2 αντιστοιχεί στην L στιβάδα, η οποία αποτελείται από τις 2s

και 2p

υποστιβάδες που περιέχουν 1 και 3 ατοµικά τροχιακά αντίστοιχα. ∆ηλαδή, στην τιµή n = 2,

αντιστοιχούν 4 ατοµικά τροχιακά. Ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων σε κάθε ατοµικό τροχι-

α-

κό είναι 2.

Συνεπώς, στον κβαντικό αριθµό n = 2, ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων που αντιστοιχεί

είναι

4 · 2 = 8 ηλεκτρόνια.

γ. H τριάδα κβαντικών αριθµών n = 2, � l= 1, ml= 0, αντιστοιχεί στο 2pz ατοµικό τροχιακό.

Ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων σε κάθε ατοµικό τροχιακό είναι 2.

Συνεπώς, στην τριάδα κβαντικών αριθµών n = 2, � l = 1, ml= 0, ο µέγιστος αριθµός ηλεκ-

τρο-

νίων που αντιστοιχεί είναι 2 ηλεκτρόνια.

δ. Το ζεύγος κβαντικών αριθµών n = 2, ml= 2 είναι αδύνατο, συνεπώς δεν υπάρχουν ηλεκ-

τρόνια που να χαρακτηρίζονται από αυτό το ζεύγος.


Μια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές ικανοποιεί τον κανόνα του Hund, ενώ οι

άλλες δύο όχι:

47

Ποια από τις παραπάνω δομήσεις είναι συμβατή με τον κανόνα του Hund; Οι άλλες

δύο ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις είναι απόλυτα απαγορευμένες ή είναι δυνατές κάτω

από ορισμένες συνθήκες;

Λύση: β


Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομήσεις έχει την ελάχιστη ενέργεια;

Λύση:

β, όπου τα ηλεκτρόνια είναι με παράλληλα spin καταλαμβάνουν διαφορετικά τροχιακά σύμ-

φωνα με τον κανόνα του Hund


Η ηλεκτρονιακή δόμηση:

Εκφράζει τη δομή των ιόντων:

α. Mn 2+ β. Fe 3+

γ. Co 3+ δ. Ni 2+

Λύση:

γ αφού Co με z=27 άρα Co 3+ [Ar] 3d6


Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δόμηση του Fe 3+ ; Δίνεται ότι ατομικός αριθμός του σιδή-

ρου είναι 26

48

Λύση:

δ, Fe με z=26 άρα Fe 3+ [Ar] 3d5

Κατηγορία Ασκήσεις όπου πρέπει να βρούµε τον αριθµό µονήρων ηλεκτρονίων ή το

συνολικό άθροισµα των τιµών του κβαντικού αριθµού spin:

Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας εργαζόµαστε ως εξής:

• Γράφουµε την ηλεκτρονιακή δοµή του ατόµου ή ιόντος, σε υποστιβάδες.

• Για να βρούµε τα µονήρη ηλεκτρόνια, τοποθετούµε τα ηλεκτρόνια των µη

συµπληρωµένων στιβάδων σε τροχιακά, σύµφωνα µε τον κανόνα του Hund.

• Για να υπολογίσουµε το άθροισµα των τιµών του κβαντικού αριθµού spin,

πολλαπλασιάζουµε τον αριθµό µονήρων ηλεκτρονίων µε το +1/2.

Αυτό γίνεται, γιατί τα µονήρη ηλεκτρόνια έχουν πάντα παράλληλο spin (ms = +1/2),

ενώ στα συµπληρωµένα τροχιακά, τα δύο ηλεκτρόνια έχουν αντίθετα spin (+1/2 και -

1/2) άρα το άθροισµά τους είναι πάντα µηδέν.


Να υπολογίσετε τον αριθµό των µονήρων ηλεκτρονίων και το συνολικό άθροισµα του

κβαντικού αριθµού spin για το άτοµο του 15P στη θεµελιώδη κατάσταση.

Λύση:

O 15P είναι αφόρτιστος, συνεπώς ο αριθµός των ηλεκτρονίων θα είναι ίσος µε τον ατοµικό


Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 15P σε υποστιβάδες είναι: 15P: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 3


τοποθετούµε τα ηλεκτρόνια της 3p υποστιβάδας µε παράλληλο spin.

Συνεπώς, η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 15P σε τροχιακά είναι:

Παρατηρούµε ότι το άτοµο του Ρ έχει 3 µονήρη ηλεκτρόνια.

Το άθροισµα των κβαντικών αριθµών του spin είναι: 3 · (+1/2) = +3/2.


∆ίνονται οι ηλεκτρονιακές δοµές:

1. 16S: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 4 .

2 3Li: 1s 2 , 2p 1

3 20Ca: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6

49

4 6C: 1s 2 , 2s 2 , 3p 1 , 2d 1

5 9F: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 ,

α. Ποια ή ποιες από τις παραπάνω περιπτώσεις αντιπροσωπεύουν ουδέτερο άτοµο,

θετικό ιόν, αρνητικό ιόν;

β. Ποια ή ποιες από τις παραπάνω ηλεκτρονιακές δοµές αντιστοιχούν σε

θεµελιώδη,διεγερµένη ή αδύνατη κατάσταση;

Λύση:

α. Ουδέτερα άτοµα έχουµε όταν ο αριθµός των ηλεκτρονίων είναι ίσος µε τον

ατοµικό αριθµό. ∆ηλαδή, οι ηλεκτρονιακές δοµές 1, 2, 4.

Θετικό ιόν έχουµε όταν ο αριθµός των ηλεκτρονίων είναι µικρότερος από τον ατοµικό

αριθµό. ∆ηλαδή, η ηλεκτρονιακή δοµή 3.

Αρνητικό ιόν έχουµε όταν ο αριθµός των ηλεκτρονίων είναι µεγαλύτερος από τον ατοµικό

αριθµό. ∆ηλαδή, η ηλεκτρονιακή δοµή 5.

β. Μία ηλεκτρονιακή δοµή αντιστοιχεί σε θεµελιώδη κατάσταση, όταν υπακούει στην αρχή

της ελάχιστης ενέργειας. Άρα, οι ηλεκτρονιακές δοµές που αντιστοιχούν σε θεµελιώδη

κατάσταση είναι οι: 1, 3, 5.

Η ηλεκτρονιακή δοµή 2 αντιστοιχεί σε διεγερµένη κατάσταση, γιατί η θεµελιώδης

κατάσταση είναι η: 3Li: 1s 2 2s 1 .

Η ηλεκτρονιακή δοµή 4 είναι αδύνατη, γιατί δεν υπάρχει 2d υποστιβάδα.


α. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή κατανοµή σε υποστιβάδες και σε στιβάδες για τα

ακόλουθα άτοµα στη θεµελιώδη κατάσταση:

7Ν, 10Νe, , 35Br

β. Πόσα µονήρη ηλεκτρόνια έχει το καθένα στην εξωτερική του στιβάδα;

γ. Πόσα ζεύγη ηλεκτρονίων έχει το καθένα στην εξωτερική του στιβάδα;

δ. Ποιο το συνολικό άθροισµα των κβαντικών αριθµών spin στο 7Ν, στο 10Νe;

ε. Ποιο από τα παραπάνω στοιχεία έχει την ίδια ηλεκτρονιακή δοµή µε τα ιόντα: N 3–

;

Λύση:

α. Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 7Ν σε υποστιβάδες είναι: 7Ν: 1s 2 , 2s 2 , 2p 3 .

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 7Ν σε στιβάδες είναι: 7Ν: K(2), L(5).

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 10Νe σε υποστιβάδες είναι: 10Νe: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 .

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 10Νe σε στιβάδες είναι: 10Νe: K(2), L(8).

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 35Br σε υποστιβάδες είναι:35Br: 1s2 , 2s2 , 2p6 ,3s2 , 3p6

, 3d10 , 4s2 , 4p5

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 35Br σε στιβάδες είναι: 35Br: K(2), L(8),

M(18), N(7).

Για να υπολογίσουµε τα µονήρη ηλεκτρόνια και τα ζεύγη ηλεκτρονίων που έχουν τα παρα-

πάνω άτοµα στην εξωτερική στιβάδα, κατανέµουµε τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας

σε τροχιακά, σύµφωνα µε τον κανόνα του Hund.

Παρατηρούµε ότι:

50

Το Ν έχει 3 µονήρη ηλεκτρόνια, το Νe δεν έχει µονήρη ηλεκτρόνια, και το Br έχει 1

µονήρες ηλεκτρόνιο.

γ. Παρατηρούµε ότι:

Το Ν έχει 1 ζεύγος ηλεκτρονίων, το Νe έχει 4 ζεύγη ηλεκτρονίων, και το Br έχει 3 ζεύγη

ηλεκτρονίων.

δ. Για να υπολογίσουµε το άθροισµα των τιµών του κβαντικού αριθµού spin,

πολλαπλασιάζουµε τον αριθµό µονήρων ηλεκτρονίων µε το +1/2.

Αυτό γίνεται γιατί τα µονήρη ηλεκτρόνια έχουν πάντα παράλληλο spin (ms = +1/2), ενώ στα

συµπληρωµένα τροχιακά, τα δύο ηλεκτρόνια έχουν αντίθετα spin (+1/2 και -1/2) άρα το

άθροισµά τους είναι πάντα µηδέν.

Ν: 3 · (+1/2) = +3/2 Νe: 0 · (+1/2) = 0

ε. Τo ιόν Ν 3– έχουν 10 ηλεκτρόνια, συνεπώς έχουν την ίδια ηλεκτρονική δοµή µε το Νe.


Στα παρακάτω άτομα και ιόντα να γράψετε την ηλεκτρονιακή τους δομή σε υποστιβά-

δες, στιβάδες, ατομικά τροχιακά και να υπολογίσετε το συνολικό άθροισμα των τιμών

του κβαντικού αριθμού spin:

α. 14Si β. 26Fe γ. 15P 3– δ. 26Fe

3+

Λύση:

α. Το 14Si είναι αφόρτιστο, συνεπώς ο αριθμός των ηλεκτρονίων θα είναι ίσος με τον ατομι-

κό του αριθμό, δηλαδή 14.

Η κατανομή των ηλεκτρονίων του 14Si σε υποστιβάδες είναι:

14Si: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p2.

Η κατανομή των ηλεκτρονίων του 14Si σε στιβάδες είναι: 14Si: K(2), L(8), M(4).

Η κατανομή των ηλεκτρονίων του 14Si σε τροχιακά είναι:

14Si

1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

Παρατηρούμε ότι το άτομο του Si έχει 2 μονήρη ηλεκτρόνια.

Το άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin είναι: 2 · (+1/2) = +1.

β. Το 26Fe είναι αφόρτιστο, συνεπώς ο αριθμός των ηλεκτρονίων θα είναι ίσος με τον ατο-

μικό του αριθμό, δηλαδή 26.

Η κατανομή των ηλεκτρονίων του 26Fe σε υποστιβάδες είναι:

26Fe: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d6, 4s2.

Η κατανομή των ηλεκτρονίων του 26Fe σε στιβάδες είναι: 26Fe: K(2), L(8), M(14),

N(2).

Συνεπώς, η κατανομή των ηλεκτρονίων του 26Fe σε τροχιακά είναι:

26Fe

1s2 2s2 2p1 3s2 3p6 4s2 3d6

Παρατηρούμε ότι το άτομο του Fe έχει 4 μονήρη ηλεκτρόνια.

Το άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin είναι: 4 · (+1/2) = +2.

γ. To 15P3- έχει φορτίο 3-, συνεπώς ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι κατά 3 μεγαλύτερος

από τον ατομικό του αριθμό, δηλαδή 18.

Η κατανομή των ηλεκτρονίων του 15P3- σε υποστιβάδες είναι:

15P3-: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6.

Η κατανομή των ηλεκτρονίων του 15P3- σε στιβάδες είναι:

51

15P3-: K(2), L(8), M(8).

H κατανομή των ηλεκτρονίων του 15P3- σε τροχιακά είναι:

15P 3-

1s2 2s2 2p1 3s2 3p6

Παρατηρούμε ότι το ιόν 15P3- δεν έχει μονήρη ηλεκτρόνια, άρα το άθροισμα των κβαντικών

αριθμών του spin είναι μηδέν.

δ. Κατά τον ιοντισµό του σιδήρου αποβάλλονται πρώτα τα δύο 4s ηλεκτρόνια και στη συνέ-

χεια αποβάλλεται ένα 3d ηλεκτρόνιο.

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 26Fe3+ σε υποστιβάδες είναι:

26Fe3+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 26Fe3+ σε στιβάδες είναι:

26Fe3+: K(2), L(8), M(13)

Συνεπώς, η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 26Fe3+σε τροχιακά είναι:

26Fe 3+

1s2 2s2 2p1 3s2 3p6 3d5

Παρατηρούµε ότι το ιόν 26Fe3+ έχει 5 µονήρη ηλεκτρόνια.

Το άθροισµα των κβαντικών αριθµών του spin είναι: 5 · (+1/2) = +5/2.


Σε ένα άτοµο ενός στοιχείου X, το άθροισµα των πρωτονίων και των νετρονίων είναι

23, ενώ τα νετρόνια είναι κατά ένα περισσότερα απ΄τα πρωτόνια.

α. Πόσα µονήρη ηλεκτρόνια έχει το στοιχείο X;

β. Πόσα ηλεκτρόνια έχουν ml = 0;

Λύση:

Το άθροισµα πρωτονίων και νετρονίων είναι 23, δηλαδή: p + n = 23 (1)

Τα νετρόνια είναι κατά 1 περισσότερα από τα πρωτόνια, δηλαδή: n - p = 1 (2)

Επιλύοντας το σύστηµα των εξισώσεων (1) και (2) βρίσκουµε ότι: p = 11, n = 12

Συνεπώς, στον πυρήνα του ατόµου του στοιχείου Χ υπάρχουν 11 πρωτόνια και επειδή είναι

αφόρτιστο, το άτοµο θα έχει και 11 ηλεκτρόνια.

Η κατανοµή των ηλεκτρονίων του 11Χ σε υποστιβάδες είναι: 11Χ: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 ,3s 1 .

α. Το Χ έχει ένα µονήρες ηλεκτρόνιο στην 3s υποστιβάδα.

β. ml�= 0 έχουν τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στις s υποστιβάδες και στο 2pz ατοµικό τρο-

χιακό.

∆ηλαδή, ml= 0 έχουν συνολικά 7 ηλεκτρόνια, τα οποία κατανέµονται ως εξής:

2 ηλεκτρόνια στην 1s υποστιβάδα. 2 ηλεκτρόνια στην 2s υποστιβάδα.

2 ηλεκτρόνια στην 2p υποστιβάδα. 1 ηλεκτρόνιo στην 3s υποστιβάδα.


Γράψτε την τετράδα των κβαντικών αριθμών που χαρακτηρίζει τα ηλεκτρόνια:

(α) Το εξώτατο ηλεκτρόνιο του ατόμου 37Rb.

(β) Το ηλεκτρόνιο που κερδίζει το ιόν S– όταν γίνεται S2–.

(γ) Το d ηλεκτρόνιο του σκανδίου 21Sc.

(δ) Το ηλεκτρόνιο που χάνει το ιόν Fe2+ όταν οξειδώνεται προς Fe3+.

Λύση (α) Το 37Rb έχει ηλεκτρονική δομή [Kr]5s1. Άρα, το 5s1 έχει n = 5, = 0, m = 0 και ms

= +1/2

52

(β) 16S

1s2 2s2 2p1 3s2 3p4

) 16S -1

1s2 2s2 2p1 3s2 3p5

16S -2

1s2 2s2 2p1 3s2 3p6

Άρα, για το τελευταίο προστιθέμενο ηλεκτρόνιο είναι

n = 3, = 1, m = +1 και ms = –1/2

(γ) 21Sc

1s2 2s2 2p1 3s2 3p6 4s2 3d1

n = 3, = 2, m = –2 (ή +2) και ms = +1/2

(δ) 26Fe [Ar]

26Fe [Ar] 4s2 3d6

Fe2+ [Ar]

Fe2+ [Ar] 3d6

Fe3+ [Ar]

Fe3+ [Ar] 3d5

Σύμφωνα με το παραπάνω σχήμα, το αποσπώμενο ηλεκτρόνιο έχει

n = 4, = 2, m = -2 και ms = +1/2


Σε ποια από τις ακόλουθες ομάδες του περιοδικού πίνακα τα άτομα δεν έχουν ασύζε-

υκτα ηλεκτρόνια;

(α) 2Β, (β) 1Α, (γ) 3Α, (δ) 4Α, (ε) 3Β

Λύση (ΙΙ) (α) S2– (Το ιόν αυτό μόνο ως πρωτονιοδέκτης μπορεί να δράσει, δηλαδή

μόνο ως βάση κατά Brönsted – Lowry, αφού δεν διαθέτει κανένα ιοντίσιμο πρωτό-

νιο)

(V) (α) 2Β (Στην Ομάδα 2Β, τα στοιχεία Zn, Cd και Hg, έχουν τις ηλεκτρονικές

δομές [Ar]3d104s2, [Kr]4d105s2, [Xe]4f 145d106s2, αντίστοιχα, δηλαδή όλα τα

ηλεκτρόνια τους είναι συζευγμένα.)


To τροχιακό Α ανήκει σε d υποστιβάδα. Ο κύριος κβαντικός αριθμός του είναι ο μικ-

ρότερος επιτρεπτός για τα τροχιακά αυτής της μορφής. Το τροχιακό Β και το τροχιακό

Γ έχουν τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό. Η σειρά αυξανόμενης ενέργειας των τριών

τροχιακών, είναι: ΕΓ < ΕΑ < ΕΒ.

53

A

B

Γ

α) Ποιος είναι ο ελάχιστος ατομικός αριθμός ενός στοιχείου Χ του οποίου τα άτομα

έχουν συμπληρωμένες τις υποστιβάδες στις οποίες ανήκουν τα δύο από τα τρία παρα-

πάνω τροχιακά;

β) Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου Ψ που τα άτομα του περιέχουν ένα

ζεύγος ηλεκτρονίων σε τροχιακά της μορφής Α;

γ) Ποιοι είναι οι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων των οποίων τα άτομα περιέχουν τα

ηλεκτρόνια υψηλότερης ενέργειας σε τροχιακά της μορφής Β και έχουν συνολικό spin

½;

Λύση

Ο κύριος κβαντικός αριθμός του τροχιακού Α είναι n=3. Σύμφωνα με την

ενεργειακή σειρά, τα τροχιακά Β και Γ θα έχουν n=4. Δηλαδή το Α είναι τροχιακό 3d, το Β

είναι τροχιακό 4p και το Γ είναι το τροχιακό 4s.

α) Τα άτομα του στοιχείου θα έχουν συμπληρωμένες τις υποστιβάδες χαμηλότερης ενέργε-

ιας, δηλαδή την 4s και την 3d . Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση του στοιχείου θα είναι :

Χ: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 ο ατομικός αριθμός του Χ είναι 30.

β) Το άτομο του στοιχείου θα περιέχει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων στην υποστιβάδα 3d. Το

τροχιακό διάγραμμα της υποστιβάδας 3d θα είναι:

Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση του στοιχείου θα τελειώνει σε 3d 6. Άρα:

Ψ: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ο ατομικός αριθμός του Ψ είναι 26

γ) Εφόσον το συνολικό spin είναι ½, τα άτομα των στοιχείων θα περιέχουν ένα μονήρες η-

λεκτρόνιο στην υποτιβάδα 4p. Διακρίνουμε δύο περιπτώσεις:

το άτομο του στοιχείο περιέχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο στην 4p. Άρα, η η-

λεκτρονιακή του διαμόρφωση θα τελειώνει σε 4p 1:

Ω: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1 ο ατομικός αριθμός του Ω είναι 31

το άτομο του στοιχείου περιέχει πέντε ηλεκτρόνια στην 4p (δύο ζεύγη

και ένα μονήρες).

Άρα, η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση θα τελειώνει σε 4p 5:

54

Ζ: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 ο ατομικός αριθμός του Ζ είναι 35.


Ποια ιόντα θα παραχθoυν από τα ακόλουθα άτομα;

a. 20Ca β 3Li γ 8Ο

b. δ 19K ε 13Al

Λύση:

a. Το ασβέστιο είναι ένα μέταλλο. Η απώλεια δύο ηλεκτρονίων θα του δώσει

τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το αργό. Ca2 + .

b. Το Lι είναι ένα μέταλλο. Η απώλεια ενός ηλεκτρονίου θα του δώσει τον ί-

διο αριθμό ηλεκτρονίων όπως αυτός Lι + . (Κατά το γράψιμο των δαπανών

των ιόντων μην περιλάβετε ένα 1 στον τύπο!)

c. Το O είναι ένα αμέταλλο, έτσι θα κερδίσει τα ηλεκτρόνια. Δύο θα του δώ-

σουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το Νe. Ο2– .

d. Το Kάλιο είναι ένα μέταλλο, έτσι θα χάσει τα ηλεκτρόνια. Η διαμόρφωση

ηλεκτρονίων της είναι του[ Αr].

e. Το Al είναι ένα μέταλλο, έτσι θα χάσει τα ηλεκτρόνια. Η απώλεια τριών θα

του δώσει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το Νe Al3 + .


Πόσα μονήρη ηλεκτρόνια είναι στα ακόλουθα άτομα ή τα ιόντα;

a. 27Co β 17Cl γ 38Sr δ 25Mn2 + ε

50Sn

Λύση:

a. Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του κοβαλτίου είναι [ Ar]4s23d7. 3d είναι το υψη-

λός-ενεργειακό τροχιακό. Υπάρχουν πέντε προσανατολισμοί των τροχιακών

d και επτά ηλεκτρόνια που διανέμουν σε αυτά τα τροχιακά.

Υπάρχουν τρία αταίριαστα ηλεκτρόνια.

b. Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του Cl είναι [ Ne]3s2 3p5. 3p είναι το υψηλό-

ενεργειακό τροχιακό. Υπάρχουν τρεις προσανατολισμοί των τροχιακών p και

πέντε ηλεκτρόνια που διανέμουν.

Υπάρχει ένα αταίριαστο (μονήρες) ηλεκτρόνιο.

c. Το Sr έχει τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων [ Kr]5s2. 5s είναι το υψηλό-

ενεργειακό τροχιακό. Έχει έναν προσανατολισμό και δύο ηλεκτρόνια , με 0

αταίριαστα (μονήρη) ηλεκτρόνια.

d. Mn2 + έχει τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων [ Ar]3d5. (Τα ηλεκτρόνια του s

χάνονται με διαμόρφωση του ιόντος.) Υπάρχουν πέντε προσανατολισμοί του

τροχιακού d, με ένα ηλεκτρόνιο σε κάθε ένα υπάρχουν πέντε αταίριαστα (μο-

νήρη) ηλεκτρόνια.

Το Si έχει τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων [ Ne]3s23p2. Υπάρχουν τρεις

προσανατολισμοί τροχιακό p. Επομένως τα δύο ηλεκτρόνια μπορούν

κάθε ένα p να έχουν το τροχιακό τους, και υπάρχουν δύο αταίριαστα ηλεκ-

τρόνια.


Να υπολογίσετε τον ελάχιστο ατοµικό αριθµό ενός στοιχείου, το οποίο στη θεµελιώδη

κατάσταση έχει:

α. 5 ηλεκτρόνια σε s υποστιβάδες.

β. Συνολικό άθροισµα των κβαντικών αριθµών του spin ίσο µε 3/2.

Λύση:

55

α. Συµπληρώνουµε τις υποστιβάδες µε ηλεκτρόνια τηρώντας τις αρχές δόµησης πολυηλεκ-

τρο-

νικών ατόµων, µέχρι να τοποθετηθούν 5 ηλεκτρόνια σε s υποστιβάδες: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 1

To άτοµο περιέχει 11 ηλεκτρόνια, άρα και 11 πρωτόνια. Συνεπώς, ο ατοµικός αριθµός του

στοιχείου είναι: Ζ = 11.

β. Για να είναι το συνολικό άθροισµα των κβαντικών αριθµών του spin ίσο µε 3/2, θα πρέ-

πει

το άτοµο να έχει 3 µονήρη ηλεκτρόνια. Η πρώτη υποστιβάδα στην οποία µπορούν να

τοποθετηθούν 3 µονήρη ηλεκτρόνια είναι η 2p.

Συµπληρώνουµε τις υποστιβάδες µε ηλεκτρόνια τηρώντας τις αρχές δόµησης πολυηλεκτρο-

νικών ατόµων, µέχρι να τοποθετηθούν 3 µονήρη ηλεκτρόνια στην 2p υποστιβάδα: 1s 2 , 2s 2 , 2p 3




Βρείτε τα στοιχεία που ικανοποιούν τις ακόλουθες ηλεκτρονικές καταστάσεις:

(α) Το πρώτο στοιχείο που έχει ένα ηλεκτρόνιο πέραν του συμπλη-

ρωμένου υποφλοιού 4s.

(β) Το στοιχείο με το οποίο συμπληρώνεται η κατάληψη του φλοιού n = 3.

(γ) Δύο στοιχεία με δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια το καθένα στον υποφλοιό 4p.

(δ) Το στοιχείο με ένα ηλεκτρόνιο σε υποφλοιό p και πλήρη υποφλοιό 4d.

(ε) Το πρώτο στοιχείο με p ηλεκτρόνια που ταυτόχρονα δεν διαθέτει ασύζε-

υκτα ηλεκτρόνια.

(στ) Το στοιχείο με το οποίο αρχίζει η συμπλήρωση του φλοιού n = 4.

(ζ) Το πρώτο στοιχείο που έχει έξι πλήρη τροχιακά.

(η) Το πρώτο στοιχείο με τρία ασύζευκτα ηλεκτρόνια σε τροχιακά των ο-

ποίων οι άξονες σχηματίζουν γωνίες 90ο μεταξύ τους.

(θ) Το πρώτο στοιχείο με συζευγμένα ηλεκτρόνια σε 3d τροχιακό.

Υπόδειξη: Από τα δεδομένα, προσπαθήστε να εντοπίσετε τον τομέα (s, p, d, f), την

περίοδο και την ομάδα στην οποία ανήκει το στοιχείο

Λύση

(α) 4s συμπληρωμένο + 1 ηλεκτρόνιο ⇒ εξωτερική ηλεκτρονική δομή

4s2 3d1

⇒ πρόκειται για το πρώτο στοιχείο του τομέα d δηλαδή το Sc (σκάνδιο) Z=21.

(β) Ο φλοιός n = 3 περιλαμβάνει τους υποφλοιούς 3s, 3p και 3d. Ο υποφλοιός

3d αρχίζει να συμπληρώνεται μετά τον 4s ⇒ εξωτερική ηλεκτρονική δομή

3d10 4s2 ⇒

Zn (ψευδάργυρος). Όμως, πριν από τον Zn, τον υποφλοιό 3d έχει συμπληρώσει ο

χαλκός. Άρα το ζητούμενο στοιχείο είναι ο Cu με ατομικο αριθμό 29

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

(γ) Τα ζητούμενα στοιχεία ανήκουν στον τομέα p, στην 4η περίοδο και έχουν

εξωτερική ηλεκτρονική δομή

4s2 4p2 ή 4s2 4p4 ή

56

. Στην πρώτη περίπτωση πρόκειται για

στοιχείο της ομάδας 4Α, δηλαδή το Ge (γερμάνιο), ενώ στη δεύτερη περίπτωση για

στοιχείο της ομάδας 6Α, δηλαδή το Se (σελήνιο).

(δ) Εξωτερική ηλεκτρονική δομή 4d105s25p1

⇒ στοιχείο του τομέα p, της 5ης

περιόδου και της ομάδας IIIb ⇒ In (ίνδιο).

(ε) Από το βόριο μέχρι και το φθόριο έχουμε p ηλεκτρόνια, πάντοτε όμως υπάρχει και κά-

ποιο ή κάποια ασύζευκτα. ⇒ το νέο (Ne), με ηλεκτρονική δομή

1s2 2s2 2p6 είναι το ζητούμενο στοιχείο.

(στ) Εξωτερική ηλεκτρονική δοµή 4s1

⇒ στοιχείο του τοµέα s, της 4ης περιόδου και της οµάδας 1Α ⇒ K (κάλιο).

(ζ) Συνολική ηλεκτρονική δοµή του στοιχείου:

1s2 2s22p6 3s2 (έξι τροχιακά πλήρη)

⇒ τοµέας s, 3η περίοδος, οµάδα 2Α ⇒ Mg (µαγνήσιο).

(η) Πρόκειται για τα τρία 2p τροχιακά. Εξωτερική ηλεκτρονική δοµή

2s22p3 ⇒ τοµέας p, 2η περίοδος, οµάδα 5Α ⇒ N (άζωτο).

(θ) Εξωτερική ηλεκτρονική δοµή 3d64s2 ⇒ τοµέας d, 4η περίοδος, οµάδα VIIIB ⇒ Fe


Να βρείτε όλους τους δυνατούς ατοµικούς αριθµούς ενός χηµικού στοιχείου Χ, το

οποίο στη θεµελιώδη κατάσταση περιέχει 1 µονήρες ηλεκτρόνιο στην 3p υποστιβάδα.

Λύση:

Η 3p υποστιβάδα περιέχει 1 µονήρες ηλεκτρόνιο όταν έχει 1 ή 5 ηλεκτρόνια:


νικών ατόµων, µέχρι να τοποθετηθεί 1 ηλεκτρόνιο στην 3p υποστιβάδα:

1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 1




νικών ατόµων, µέχρι να τοποθετηθούν 5 ηλεκτρόνια στην 3p υποστιβάδα:

1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 5



Άρα οι δυνατοί ατοµικοί αριθµοί ενός στοιχείου που περιέχει ένα µονήρες ηλεκτρόνιο στην

3p

υποστιβάδα είναι 13 και 17.

Παράδειγµα Α74

Να βρεθεί ο ελάχιστος ατομικός αριθμός στοιχείου Α του οποίου τα ηλεκτρόνια έχουν

άθροισμα μαγνητικών κβαντικών αριθμών του spin +2.

Λύση

Για να έχουν τα ηλεκτρόνια του στοιχείου άθροισμα κβαντικών αριθμών του spin ίσο με +2,

θα πρέπει το στοιχείο αυτό να διαθέτει σύμφωνα με τον κανόνα του Hund 4 μονήρη ηλεκ-

τρόνια (4.(+1/2)=2). Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια αυτά πρέπει να βρίσκονται στην υποσ-

τιβάδα 3d, διότι η 3p μπορεί να φιλοξενήσει το πολύ 3 μονήρη ηλεκτρόνια.

Επομένως το στοιχείο πρέπει να έχει στην υποστιβάδα 3d (λόγω ελάχιστου ατομικού αριθ-

μού), 4 ηλεκτρόνια.

57

Η ηλεκτρονιακή κατανομή για το Α είναι: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d4 .

Άρα ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Α είναι 2+2+6+2+6+2+4=24


Πολλαπλούς αριθµούς οξείδωσης έχουν:

Α. τα ευγενή αέρια Β. τα µέταλλα

Γ. τα στοιχεία µετάπτωσης Δ. τα αµέταλλα

Λύση: Γ


Να βρεθεί ο ελάχιστος ατομικός αριθμός στοιχείου Α του τομέα d το οποίο έχει 2

συμπληρωμένα τροχιακά d.

Λύση

H κατανομή ηλεκτρονίων στα τροχιακά της υποστιβάδας d πρέπει να είναι σύμφωνη με τον

κανόνα του Hund, δηλ. . Επομένως το στοιχείο πρέπει να έχει στην υποσ-

τιβάδα 3d (λόγω ελάχιστου ατομικού αριθμού), 7 ηλεκτρόνια.

Η ηλεκτρονιακή κατανομή για το Α είναι: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d7 .

Άρα ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Α είναι 2+2+6+2+6+2+7=27


Στη θεµελιώδη κατάσταση η ηλεκτρονιακή διαµόρφωση του 79Au είναι:

Α. [Xe] 4f145d106s1

Β. [Xe] 4f145d66s2

Γ. [Xe] 4f145d96s2

Δ. [Xe] 4d105s2

Λύση:

Α, έχει Ζ=79

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ

61. . Nα βρείτε πόσα ηλεκτρόνια μπορούν να υπάρχουν σε ένα άτομο με:

α. n = 2 β. n = 2, ml = 2 γ. n = 3, ms= +1/2

δ. n = 1, l = 1, ml = 0 ε. n = 4, l = 2, ms = –1/2

62. . Πως κατανέμονται κατά υποστιβάδες τα ηλεκτρόνια στο άτομο του Αs (Z = 33);

Λαμβάνοντας υπόψη την κατανομή αυτή, να απαντήσετε στα παρακάτω ερωτήματα:

α. Πόσα ηλεκτρόνια περιέχονται στη στιβάδα σθένους των ατόμων του Αs;

β. Σε πόσα p ατομικά τροχιακά του As περιέχονται ηλεκτρόνια;

γ. Πόσα μονήρη ηλεκτρόνια περιέχονται στο άτομο του Αs;

63. . α. Ένα άτομο P(Z = 15), έχει ολικό αριθμό ηλεκτρονίων με l = 1:

α. 4 β. 6 γ. 8 δ. 9

β. Σε ένα άτομο, ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων τα οποία χαρακτηρίζονται με τους κβαν-

τικούς αριθμούς:

i. n = 3, l = 2 ii. n = 2, _ = 1, ml = 0 iii. n = 2 είναι αντίστοιχα:

α. 10, 2 και 8 β. 18, 4 και 8 γ. 10, 6 και 14 δ. 10, 2 και 10

64. .. Nα διατάξετε τις υποστιβάδες 6s, 3d, 5s και 4f κατά σειρά αυξανόμενης ενέργει-

ας και να αιτιολογήσετε αυτή τη διάταξη.

65. Το χημικό στοιχείο Χ έχει 3 κενά d ατομικά τροχιακά στη θεμελιώδη κατάσταση.

α. Ποιος είναι ο μικρότερος δυνατός ατομικός αριθμός του Χ;

β. Πόσα μονήρη ηλεκτρόνια έχει το Χ στη θεμελιώδη κατάσταση;

γ. Πόσα ηλεκτρόνιατου Χ στη θεμελιώδη κατάσταση βρίσκονται σε s

58

υποστιβάδες και πόσα σε p υποστιβάδες;

66. . Αν ένα ηλεκτρόνιο ανήκει σε d τροχιακό της στιβάδας Μ, συμπεραίνετε για

αυτό ότι:

α. n = 3, l = 1 β. n = 2, l = 2 γ. n = 3, l = 2 δ. n = 3, l = 1, ml = –1

67. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή:

α. Του δεύτερου μέλους των ευγενών αερίων.

β. Του τρίτου μέλους των αλογόνων.

γ. Του χημικού στοιχείου που στον περιοδικό πίνακα βρίσκεται ακριβώς κάτω από το 14Si.

δ. Του πρώτου στοιχείου που έχει συμπληρωμένη την 3d υποστιβάδα.

68. Στο άτομο του υδρογόνου υπάρχει το τροχιακό 2p; Μπορεί να βρεθεί στο άτομο

του υδρογόνου ένα ηλεκτρόνιο, έχοντας τετράδα κβαντικών αριθμών (2,1,0, +½ ); Αν

ναι, τι θα συνέβαινε στο άτομο αυτό;

69. Ποιες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος:

i) Για να ορίσουμε μια στιβάδα, χρειαζόμαστε έναν κβαντικό αριθμό.

ii) Για να ορισθεί ένας υποφλοιός, απαιτείται η γνώση τριών κβαντικών αριθμών.

iii) Για να ορισθεί ένα τροχιακό χρειάζονται δύο κβαντικοί αριθμοί.

iv) Η υποστιβάδα με l=0 περιέχει ένα τροχιακό.

v) Η υποστιβάδα με l=1 περιέχει τρία τροχιακά.

vi) Το κάθε τροχιακό ορίζει μια υποστιβάδα.

70. Στην πέμπτη στιβάδα ενός ατόμου:

i) Πόσες υποστιβάδες υπάρχουν;

ii) Πόσα τροχιακά υπάρχουν;

iii) Πόσα ηλεκτρόνια μπορούν να μπουν;

71. Να εξηγήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος.

i) Σε κάθε τροχιακό μπορούν να τοποθετηθούν μέχρι δύο ηλεκτρόνια, επειδή ισχύει

ο κανόνας του Ηund.

ii) Το σχήμα ενός τροχιακού καθορίζεται από την τιμή του αζιμουθιακού αριθμού l.

iii) Η υποστιβάδα 3p έχει περισσότερα τροχιακά από την υποστιβάδα 2p.

iv) Η υποστιβάδα 3d έχει περισσότερα τροχιακά από την υποστιβάδα 4p.

v) Η στιβάδα L έχει δύο τροχιακά.

vi) Σε κάθε άτομο ο αριθμός των s τροχιακών, είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό

των p τροχιακών.

72. Δίνονται τα ζεύγη: α) 21Sn, 24Cr 3+ β) 26Fe, 27Cο+ . γ) 24Cr, 26Fe 2+

Σε κάθε ζεύγος έχουμε τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων. Έχουμε και την ίδια ηλεκτρο-

νιακή δομή;

73. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή των παρακάτω ιόντων :

1H+, 7N 3-, 12Mg 2+, 35Br-, 33As 3-, 47Ag+, 29Cu+, 29Cu 2+, 26Fe 2+, 26Fe 3+, 24Cr 3+, 24Cr 6+

74. Σε ένα ουδέτερο άτομο Α τα τροχιακά 1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s είναι πλήρως κατει-

λημμένα.

i) Ποιος ο ατομικός αριθμός του ατόμου Α;

ii) Ένα άλλο άτομο Β έχει 2 ηλεκτρόνια λιγότερο. Ποια η κατανομή των ηλεκτρονίων του Β

στα διάφορα τροχιακά;

75. Ποιες από τις επόμενες ηλεκτρονικές δομές αντιστοιχεί στην θεμελιώδη κα-

τάσταση του θείου:

59

i) 1s2, 2p6, 3s2, 3p6. ii) 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p4. iii) 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3, 4s1

Να δικαιολογήστε γιατί είναι λάθος οι άλλες δομές.

76. Ποια από τα άτομα των επόμενων στοιχείων έχουν το μεγαλύτερο αριθμό

μονήρων ηλεκτρονίων:

1) Νe. 2) Ρ. 3) Ο. 4) Β.

77. Από τις ακόλουθες δομές για το άτομο του οξυγόνου (Ζ=8) στη θεμελιώδη κατάσ-

ταση:

1s 2s 2p

......................

.......................

......................

......................

i) δεν υπακούουν στον κανόνα του Ηund:

α. οι (ΙΙ) και (ΙV) γ. η (ΙΙ)

β. οι (Ι) και (ΙΙΙ) δ. η (ΙV)

ii) υπακούουν στην αρχή της ελάχιστης ενέργειας:

α. οι (Ι), (ΙΙ) και (ΙΙΙ) γ. η (ΙV)

β. οι (Ι), (ΙΙΙ) και (ΙV) δ. όλες

iii) δεν υπακούουν στην απαγορευτική αρχή του Ρauli:

α. η (Ι) γ. η (ΙΙΙ)

β. η (ΙΙ) δ. η (ΙV).

78. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή σε στιβάδες και σε υποστιβάδες για τα παρακά-

τω άτομα στη θεμελιώδη κατάσταση:

i. 35Br 50Sn 33As 20Ca+2 25Mn 26Fe+2

26Fe+3

Πόσα μονήρη ηλεκτρόνια διαθέτει το κάθε άτομο στη θεμελιώδη κατάσταση;

79. Να εξηγήσετε γιατί τα στοιχεία 30Ζn και 40Cd έχουν αριθμούς οξείδωσης +2.

80. Να υπολογίσετε τον ελάχιστο ατομικό αριθμό ενός στοιχείου το άτομο του οποίου,

στη θεμελιώδη κατάσταση, έχει:

ii. 3 ηλεκτρόνια σε d τροχιακά

iii. Άθροισμα κβαντικών αριθμών του spin ίσο με 1

iv. 3 μονήρη ηλεκτρόνια

81. Ποιοι είναι οι δυνατοί ατομικοί αριθμοί ενός στοιχείου, το άτομο του οποίου στη

θεμελιώδη κατάσταση έχει τρία μονήρη ηλεκτρόνια στη στοιβάδα Μ;

82. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή σε υποστιβάδες για τα ιόντα 27Co+2 και 27Co+3; Πό-

σα ηλεκτρόνια έχει η εξωτερική στιβάδα για το άτομο 27Co; Ποιο είναι το άθροισμα των

κβαντικών αριθμών spin όλων των ηλεκτρονίων; Πόσα τροχιακά στα οποία έχουν το-

ποθετηθεί ηλεκτρόνια χαρακτηρίζονται με ml = 1;

83. Τέσσερα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο δίνουν τον κβαντικό αριθμό κατωτέρω. Ποιο

ηλεκτρόνιο είναι στην υψηλότερη ενέργεια;

60

84. a) n = 3, l = 1, ml = -1, ms = - ½ b) n = 3, l = 2, ml = 0,

ms = + 1/2

c) n = 3, l = 0, ml = 0, ms = - ½ d) n = 4, l = 0, ml = 0,

ms = + 1/2

85. .Τέσσερα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο δίνουν τον κβαντικό αριθμό κατωτέρω. Πο-

ιο ηλεκτρόνιο είναι στη χαμηλότερη ενέργεια;

a) n = 4, l = 2, ml = -1, ms = - ½ b) n = 4, l = 0, ml = 0,

ms = + 1/2

c) n = 5, l = 1, ml = 0, ms = + ½ d) n = 5, l = 0, ml =

0, ms = - 1/2

86. Ο κβαντικός αριθμός ml για ένα ηλεκτρόνιο στο 5f τροχιακό

α) μπορεί να έχει οποιαδήποτε τιμή ακέραιων αριθμών από 0 έως 5

β) είναι τέσσερα

γ) μπορεί να είναι + 1/2 ή -1/2

Δ) κανένας από αυτούς δεν είναι σωστός

ε)μπορεί να είναι οποιαδήποτε αξία από-5 και + 5

87. Εξετάστε το άτομο χλωρίου. Για πόσα ηλεκτρόνια αυτό το άτομο έχει n = 3 και

l = 0;

α) 4 β) 2 γ) 8 Δ) 6 ε) 10

88. .Εξετάστε το άτομο αργού. Για πόσα ηλεκτρόνια αυτό το άτομο έχει το ml = 1;

α) 1 β) 6 γ) 0 Δ) 2 ε) 4

89. .Εξετάστε το άτομο αργού. Για πόσα ηλεκτρόνια αυτό το άτομο έχει το ml=1

και ms=+1/2;

α) 1 β) 0 γ) 6 Δ) 4 ε) 2

90. Προσδιορίστε την υποστιβάδα στην οποία τα ηλεκτρόνια με τον κβαντικό αριθμό

n=5, l = 4 βρίσκονται.

α) 5d β) 4f γ) 5p Δ) 5g ε) 5f

91. Προσδιορίστε την υποστιβάδα στην οποία τα ηλεκτρόνια με τους κβαντικούς

αριθμούς n = 6, l = 1 μπορούν να βρεθούν.

α) 6d β) 6p γ) 5p Δ) τρισδιάστατος ε) 6f

92. .Δώστε τους αντίστοιχους ατομικούς τροχιακούς προσδιορισμούς για τα ηλεκ-

τρόνια με τους ακόλουθους κβαντικούς αριθμούς.

n l ml ms

1) 2 1 0 -1/2

2) 5 3 -1 -1/2

3) 3 2 +1 -1/2

a) 2p,5f,3p b) 2p,5f,3d c) 2s,5d,3p d) 2p,5f,3f e) 2p,5d,3p

93. Όποιος των ακόλουθων συνόλων κβαντικών αριθμών δεν επιτρέπεται;

a) n = 2, l = l, ml = 0 b) n = 3, l = 0, ml = 0

c) n = 3, l = 1, ml = -1 d) n = 2, l = 2, ml = -1

94. Όποιοι των ακόλουθων συνόλων κβαντικών αριθμών δεν επιτρέπονται για ένα

ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο;

n l ml ms

1) 2 1 0 +1/2

2) 3 0 +1 -1/2

3) 3 2 -2 -1/2

4) 1 1 0 +1/2

5) 2 1 0 0

a) 1, 2, 3 b) 2, 4, 5 c) 3, 4 d) 1, 3, 5 e) 2, 4

61

95. Όποιοι των ακόλουθων συνόλων κβαντικών αριθμών επιτρέπονται για ένα η-

λεκτρόνιο σε ένα άτομο;

n l ml ms

1) 2 0 -1 +1/2

2) 4 2 +2 -1/2

3) 5 3 0 -1/2

4) 2 2 0 -1/2

5) 3 1 -1 0

a) 2, 3, 4 b) 3, 5 c) 2, 3, 5 d) 1, 4 e) 1, 5

96. .4 ηλεκτρόνια σε άτομο έχουν τους παρακάτω κβαντικούς αριθμούς. ποιο ηλεκ-

τρόνιο είναι με υψηλότερη ενέργεια?

a) n = 4, l = 0, ml = 0, ms = +12 b) n = 4, l = 1, ml = -1, ms = -12

c) n = 3, l = 2, ml = 0, ms = +12 d) n = 3, l = 0, ml = 0, ms = -12

97. .Ο ml κβαντικός αριθμός για ένα ηλεκτρόνιο σε το 5d τροχιακό

a) είναι 3 b) έχει τιμή 5 c) δεν είναι 0 d) είναι μετα-

ξύ -2 και +2

98. Για ένα ηλεκτρόνιο που έχει κβαντικό αριθμός n = 3 και ml = 2, ποιες από τις

παρακάτω προτάσεις είναι λάθος

99. a) έχει κβαντικό αριθμός ms = + 1/2 b) έχει κβαντικό αριθμό l = 2

c) έχει κβαντικό αριθμό, l = 0, 1, 2 d) έχει κβαντικό αριθμό l = 1

100. το άτομο αργού (Ζ=18). πόσα ηλεκτρόνια το άτομο έχει με n = 3 και l = 1?

a) 4 b) 10 c) 8 d) 6 e) 2

101. το άτομο Cl (Ζ=17). πόσα ηλεκτρόνια το άτομο έχει με n = 3 και l = 0?

a) 6 b) 4 c) 8 d) 2 e) 10

102. το άτομο Ne (z=10 πόσα ηλεκτρόνια το άτομο έχει με ms = + 1/2 ?

a) 4 b) 2 c) 5 d) 10 e) 6

103. Ποιος τύπος τροχιακό είναι για ένα ηλεκτρόνιο με το κβαντικούς αριθμούς n =

4, l = 1. πόσα τροχιακά αυτού του είδους βρίσκονται σε a πολυηλεκτρονιακό άτο-

μο?

a) 4d, 5 b) 4p, 3 c) 4s, 1 d) 4p, 6 e) 4s, 2

104. Ποια η υποστιβάδα ενός ηλεκτρόνιου με κβαντικούς αριθμούς n = 5, l = 3.

a) 5g b) 3h c) 3d d) 5f e) 5d

105. Ποιο είδος τροχιακού είναι για ηλεκτρόνιο με κβαντικούς αριθμούς n = 5, l =

0. πόσα τροχιακά αυτού του είδους υπάρχουν στο πολυηλεκτρονιακό άτομο?

a) 5d, 10 b) 5d, 5 c) 5f, 7 d) 5p, 3 e) 5s, 1

106. Ποια τριάδα κβαντικών αριθμών δεν αντιστοιχεί σε τροχιακό ;

a) n = 2, l = l, ml = 0 ζ) n = 3, l = 2, ml = -3

c) n = 3, l = 1, ml = -1 d) n = 2, l = 0, ml = 0

107. Ποιες από τις παρακάτω τριάδες κβαντικών αριθμών δεν αντιστοιχεί σε τροχι-

ακό ;

n l ml ms

1) 2 1 0 +1/2

2) 3 0 +1 -1/2

3) 3 2 -2 -1/2

4) 1 1 0 +1/2

5) 2 1 0 0

a) 1, 2, 3 b) 2, 4 c) 1, 3, 5 d) 2, 4, 5 e) 3, 4

108. Ποια τετράδα κβαντικών αριθμών δεν αντιστοιχεί σε τροχιακό ;

a) n = 2, l = l, ml = 0, ms = + ½ b) n = 3, l = 0, ml = 0, ms = + 1/2

c) n = 3, l = 1, ml = -2, ms = + ½ d) n = 2, l = 1, ml = -1, ms = - 1/2

62

109. Ποια τετράδα κβαντικών αριθμών δεν αντιστοιχεί σε ηλεκτρόνιο στο άτομο

αργίλιου (Ζ=13) στη βασική κατάσταση;

a) n = 2, l = 1, ml = 0, ms = -1/2

b) n = 1, l = 0, ml = 0, ms = -1/2

c) n = 4, l = 1, ml = 1, ms = +1/2

d) n = 3, l = 0, ml = 0, ms = +1/2

e) n = 3, l = 1, ml = -1, ms = -1/2


a) n = 3, l = 2, ml = 0, ms = -1/2 b) n = 2, l = 1, ml = -1, ms =

+1/2

c) n = 27, l = 14, ml = -8, ms = -1/2 d) n = 4, l = 1, ml = -2, ms =

+1/2

111. .Ποια τετράδα κβαντικών αριθμών δεν αντιστοιχεί σε ηλεκτρόνιο στο άτομο

χαλκού (Ζ=29) στη βασική κατάσταση

a) n= 4, l = 2, ml = 0, ms = +1/2 b) n = 3, l = 1, ml = -1, ms = -

1/2

c) n= 3, l = 1, ml = 0, ms = -1/2 d) n= 4, l = 0, ml = 0, ms =

+1/2

e) n= 3, l = 0, ml = 0, ms = -1/2

112. .πόσα τροχιακά υπάρχουν στη 4f υποστιβάδα?

a) 4 b) 9 c) 3 ) 7 e) 5

113. .Ποιό είναι ο ο ολίκός αριθμός των υποστιβάδων με n = 5 επίπεδο?

a) 4 b) 10 c) 5 d) 6 e) 25

114. .Ποιες προτάσεις είναι λάθος

a) ένα d τροχιακό μπορεί να έχει μέχρι 10 ηλεκτρόνια.

b) υπάρχουν 5 d τροχιακά στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο.

c) υπάρχουν 3 p τροχιακά σε μία υποστιβάδα.

d) Το d τροχιακά στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο υπάρχουν μετά τά p τροχιακά σε το

ίδιο ενεργειακό επίπεδο.

Σύγχρονη ατομική θεωρία ατομικά τροχιακά

2,1 Ερωτήσεις σύντομης απάντησης.

115. Διατυπώστε την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg.

116. Ποια είναι η συμβολή του De Broglie στην ανάπτυξη της κβαντομηχανικής;

117. Ένα ηλεκτρόνιο, ένας πυρήνας ηλίου (He2+) και μία μπάλα ποδοσφαίρου κινούνται με

την ίδια ταχύτητα. Να συγκρίνετε τις συχνότητες των αντίστοιχων κυμάτων.

118. Με βάση ποιες σύγχρονες επιστημονικές αντιλήψεις αιτιολογείται ο όρος «κυματο-

σωματιδιακός δυϊσμός»; Τι εννοούμε λέγοντας ότι το φωτόνιο και το ηλεκτρόνιο έχουν

διπλή υπόσταση;

119. Να διατυπώσετε την αρχή της αβεβαιότητας. Σε ποια θεωρία περί φωτός βασίζεται;

120. Ποιες είναι οι δύο ιδιότητες του ηλεκτρονίου που υπολογίζονται με την εξίσωση

Schrodinger;

121. Τι είναι οι κβαντικοί αριθμοί;

122. Ποια είναι η φυσική σημασία του καθενός από τους 4 κβαντικούς αριθμούς;

123. Ποιες είναι οι τιμές που μπορεί να πάρει ο κάθε κβαντικός αριθμός;

124. Τι είναι το ατομικό τροχιακό;

63

125. Τι είναι το ηλεκτρονιακό νέφος και ποια σχέση έχει με το τροχιακό;

126. Να αποδώσετε σχηματικά το ηλεκτρονιακό νέφος 1s.

127. Ποιες είναι οι κυριότερες διαφορές ανάμεσα σε ένα τροχιακό s και ένα τροχιακό p;

Να αναφέρετε δύο διαφορές μεταξύ του 2s και των 2ρ ατομικών τροχιακών

128. Να διατυπώσετε τον κανόνα του Hund και να εξηγήσετε ποια είναι η σημασία του στη δόμη-

ση των ατόμων

129. Διατυπώστε τον κανόνα από τον οποίο προκύπτει ότι το άθροισμα των κβαν-

τικών αριθμών του spin για όλα τα ηλεκτρόνια στο άτομο του άνθρακα (Ζ = 6) είναι ίσο με 1

130. Να διατυπώσετε την απαγορευτική αρχή του Pauli και να εξηγήστε ποια είναι η

σημασία της στη δόμηση των ατόμων.

131. Διατυπώστε την απαγορευτική αρχή του Pauli και εφαρμόστε την αρχή αυτή προκει-

μένου να υπολογίσετε το μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων στη στιβάδα L ενός ατόμου

132. Να διατυπώσετε την αρχή της ελάχιστης ενέργειας των υποστιβάδων.

133. Μεταξύ δύο υποστιβάδων ποια έχει τη μικρότερη ενέργεια;

134. Ποιες υποστιβάδες και πόσα ατομικά τροχιακά αντιστοιχούν στην τιμή n = 2 του κυρίου

κβαντικού αριθμού;

135. Ποια και πόσα συμπληρωμένα ή ημισυμπληρωμένα ατομικά τροχιακά στο άτομο του

οξυγόνου (Ζ = 8) έχουν: α) το ίδιο σχήμα και διαφορετικό μέγεθος

β) το ίδιο σχήμα και το ίδιο μέγεθος.

136. Εξηγήστε το λόγο για τον οποίο για τον καθορισμό ενός s ατομικού τροχιακού απαι-

τείται η γνώση δύο κβαντικών αριθμών, ενώ για τον καθορισμό κάθε άλλου ατομικού

τροχιακού πρέπει να γνωρίζουμε την τιμή και ενός τρίτου κβαντικού αριθμού. Δώστε

ένα σχετικό παράδειγμα

137. Να αναφέρετε ένα ατομικό τροχιακό στο οποίο μπορεί να βρεθεί το ηλεκτρόνιο του ατό-

μου του υδρογόνου όταν βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση. Να συγκρίνετε τις ενέργειες

του ηλεκτρονίου αυτού στη θεμελιώδη και στη διεγερμένη κατάσταση.

138. Κάντε την κατανομή των ηλεκτρονίων κατά υποστιβάδες στο άτομο του Br (Ζ = 35)

και βρείτε τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους στο άτομο αυτού του στοιχείου.

139. Κάντε την κατανομή των ηλεκτρονίων κατά ατομικά τροχιακά στο άτομο του Cr (Ζ =

24) και βρείτε πόσα μονήρη ηλεκτρόνια περιέχονται στο άτομο αυτού του στοιχείου.

140. Υπολογίστε τον αριθμό των συμπληρωμένων και των ημισυμπληρωμένων ατομικών

τροχιακών που περιέχονται στο άτομο του As (Ζ = 33) στη θεμελιώδη του κατάστα-

ση

141. Εξετάστε πόσα ηλεκτρόνια στο άτομο του βορίου (Ζ = 5) χαρακτηρίζονταν από την

τιμή ms = +1/2 του κβαντικού αριθμού του spin; Ποιες είναι οι τιμές των δύο πρώτων

κβαντικών αριθμών για το καθένα απ' αυτά τα.

142. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός μονήρων ηλεκτρονίων που μπορεί να υπάρχο-

υν στην υποστιβάδα 2ρ ενός ατόμου; Διατυπώστε τον κανόνα με βάση τον οποίο

προσδιορίζεται ο αριθμός αυτός και δείξτε ότι υπάρχει ένα μόνο στοιχείο τα άτομα του

οποίου είναι δυνατό να έχουν το μέγιστο αριθμό μονήρων ηλεκτρονίων στην υποστιβάδα

2ρ, υπολογίζοντας τον ατομικό αριθμό αυτού του στοιχείου.

143. Πόσα τροχιακά αντιστοιχούν σε καθεμιά από τις επόμενες υποστιβάδες; α. 2S, β. 5s, γ· 3p δ·. 6p, ε, 5f, στ. 4f. Από τι καθορίζεται το πλήθος αυτό;

144. Να εξηγήσετε γιατί δύο ηλεκτρόνια που καταλαμβάνουν το ίδιο τροχιακό δεν

δημιουργούν μαγνητικό πεδίο.

145. Πόσα το πολύ ηλεκτρόνια ενός ατόμου χαρακτηρίζονται από τις τιμές n = 3 και 1=1

των δύο πρώτων κβαντικών αριθμών.

146. Να τοποθετήσετε τις υποστιβάδες 3d, 2ρ, 4s, 5p, 4d, 3s και 4p κατά σειρά

αυξανόμενης ενέργειας.. Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας.

147. Εξωτερική στιβάδα ενός ατόμου είναι η μερικώς ή πλήρως συμπληρωμένη στιβάδα

64

ηλεκτρονίων του με το μεγαλύτερο κύριο κβαντικό αριθμό. Τα ηλεκτρόνια σθένους ενός

ατόμου είναι όλα τα επιπλέον ηλεκτρόνια του ατόμου, σε σύγκριση με το αμέσως προηγού-

μενο ευγενές αέριο. Με βάση αυτούς τους ορισμούς να σχολιάσετε τις παρακάτω προ-

τάσεις:

α. Ασύζευκτο ηλεκτρόνια μπορούμε να βρούμε μόνο στην εξωτερική στιβάδα ενός ατό-

μου.

β. Ασύζευκτο ηλεκτρόνια μπορούμε να βρούμε μόνο στα τροχιακά υψηλότερης ε-

νέργειας ενός ατόμου

γ. Ευγενή αέρια ονομάζονται εκείνα τα στοιχεία που έχουν συμπληρωμένη την ε-

ξωτερική στιβάδα τους

δ. Ευγενή αέρια ονομάζονται εκείνα τα στοιχεία που έχουν συμπληρωμένα τα τροχια-

κά p της στιβάδας σθένους τους

148. Να αντικαταστήσετε τις εσωτερικές στιβάδες στην ηλεκτρονιακή κατανομή των πα-

ραπάνω στοιχείων (σε θεμελιώδη κατάσταση) με τα αντίστοιχα ευγενή αέρια. Π.χ.

F:(He)2s22p5.

149. Ποιος είναι ο μικρότερος ατομικός αριθμός στοιχείου που περιέχει

α) τρία ηλεκτρόνια s β) τέσσερα ηλεκτρόνια ρ γ)

πέντε ηλεκτρόνια d;

150. Να δώσετε όλες τις πιθανές τετράδες κβαντικών αριθμών για ένα ηλεκτρόνιο που

βρίσκεται σε υποστιβάδα 4f.

151. Πόσα ηλεκτρόνια μπορούμε να βρούμε σε ένα πολυηλεκτρονιακό άτομο, τα οποία να

έχουν:

α. η=2; β. n=2, ms=-1/2; γ. n=4, l=4, mf=3; δ. n=4, l=4, mf=3, ms=+1/2:

ε. 0=0, ms=+- ; στ. η=3,0=2; Να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας

152. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων που έχουν ατομικούς αριθμούς:

α)4, β) 7, γ) 12, δ) 18, ε) 23, χωρίς να χρησιμοποιήσετε τον Π.Π. Πό-

σα ασύζευκτα ηλεκτρόνια έχει καθένα από τα στοιχεία αυτά στο άτομο του σε θεμελιώδη

κατάσταση;

2,2 Ερωτήσεις «σωστό - λάθος» με αιτιολόγηση



153. Το ηλεκτρόνιο συμπεριφέρεται και ως κύμα μόνο όταν κινείται.

154. Η αρχή της αβεβαιότητας αμφισβητεί τον κυματοσωματιδιακό δυϊσμό του ηλεκτρονί-

ου.

155. Στις τιμές n = 2 και 1 = Ο των δύο πρώτων κβαντικών αριθμών αντιστοιχεί ένα μόνο

ατομικό τροχιακό.

156. Στο άτομο του αζώτου (Ζ = 7) περιέχονται στη θεμελιώδη του κατάσταση τρία ασύ-

ζευκτα ηλεκτρόνια.

157. Το πλήθος των s υποστιβάδων σε ένα άτομο (είτε περιέχουν ηλεκτρόνια είτε όχι) εί-

ναι αριθμητικά μεγαλύτερο από τον αριθμό των υποστιβάδων p.

158. Το πλήθος των s τροχιακών σε ένα άτομο (συμπληρωμένων, ημισυμπληρωμένων ή

κενών) είναι αριθμητικά μεγαλύτερο από το πλήθος των p τροχιακών.

159. Δεν είναι ποτέ δυνατό το μοναδικό ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου να βρεθεί

στην υποστιβάδα 2s ή 2p.

160. Στη θεμελιώδη κατάσταση το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου είναι δυνατό

να βρεθεί έξω από το χώρο ο οποίος ορίζεται ως 1s ατομικό τροχιακό.

161. Οι υποστιβάδες 3ρ και 4s είναι ενεργειακά ισοδύναμες.

162. Η ηλεκτρονιακή δομή για το άτομο του Βηρυλλίου (Ζ = 4) στη θεμελιώδη του κατάσ-

ταση είναι: 1 s2 2s2 σύμφωνα με τον κανόνα του Hund.

65

163. ποια των παρακάτω προτάσεων για τα ατομικά τροχιακά είναι λάθος;

Α Υπάρχουν 3 τροχιακά p-τύπων.

Β Για τα τροχιακά του s, υπάρχει μια υψηλή πιθανότητα ότι το ηλεκτρόνιο θα βρεθεί

στον πυρήνα.

γ Σύμφωνα με την αρχή Pauli, όλα τα τροχιακά μπορούν να έχουν δύο ηλεκτρόνια

164. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; Στις υπόλοιπες να προσδιορίσετε το

λάθος. α. Για τον προσδιορισμό ενός υποφλοιού χρειάζονται οπωσδήποτε οι

τρεις πρώτοι κβαντικοί αριθμοί.

β. Για τον προσδιορισμό ενός τροχιακού χρειάζονται

οι τρεις πρώτοι κβαντικοί αριθμοί.

γ. Για την πληρέστερη δυνατή περιγραφή ενός ηλεκτρονίου χρειάζονται ΟΙ τρεις

πρώτοι κβαντικοί αριθμοί.

δ. Ένα τροχιακό είναι ο χώρος όπου υπάρχει ένα ηλεκτρόνιο.

ε. Το μοναδικό ηλεκτρόνιο του υδρογόνου βρίσκεται πάντα σε τροχιακό 1s.

στ. Η πιθανότητα να βρεθεί το ηλεκτρόνιο του υδρογόνου σε μεγάλη απόσταση (π.χ.1

m) από τον πυρήνα, εφόσον βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση, είναι μηδέν.

2.3 Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

Στις ερωτήσεις 97-183 βάλτε σε ένα κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντη-

ση

165. Η πρόταση: «είναι αδύνατος ο ταυτόχρονος προσδιορισμός της θέσης και της ορμής

ενός σωματιδίου» εκφράζει:

α. την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg

β. την αρχή διατήρησης της ορμής

γ. την αντίληψη περί του κυματοσωματιδιακού δυϊσμού για το ηλεκτρόνιο

δ. ένα από τα συμπεράσματα της θεωρίας της σχετικότητας.

166. Ατομικό τροχιακό είναι:

α. η πιθανότητα εύρεσης ενός ηλεκτρονίου σε κάποιο σημείο

β. ο χώρος στον οποίο υπάρχει σημαντική πιθανότητα να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο

γ. η τροχιά που διαγράφει ένα ηλεκτρόνιο κάποιου ατόμου

δ. μία από τις ηλεκτρονιακές στιβάδες κατά Bohr.

167. ποιο από τα ακόλουθα είναι ένα αξίωμα του προτύπου Bohr για το άτομο που

το πρότυπο Schrodinger αντικρούει;

a. Η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου κβαντοποιείται, με άλλα λόγια υπάρχουν μόνο ορισ-

μένες ενέργειες για ένα ηλεκτρόνιο.

b. Το ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου ταξιδεύει γύρω από τον πυρήνα σε μια

κυκλική τροχιά.

c. Όλα τα ηλεκτρόνια έχουν ακριβώς το ίδιο ποσό ενέργειας στη σταθερή θερμοκρα-

σία.

ο Schrodinger συμφώνησε με όλα τα ανωτέρω αξιώματα Bohr

168. Με τον όρο «ηλεκτρονιακό νέφος» εννοούμε:

α. ένα χώρο στον οποίο μπορεί να βρεθούν ηλεκτρόνια

β. ένα πλήθος ηλεκτρονίων που κινούνται σε ένα χώρο

γ. το σύνολο των σημείων ενός χώρου από τα οποία

περνάει ένα ηλεκτρόνιο

δ. το χώρο που καταλαμβάνει ένα άτομο

169. Η πιθανότητα ψ2 εύρεσης του ηλεκτρονίου πολύ

κοντά σε ένα σημείο Σ σε συνάρτηση με την α-

πόσταση r αυτού του σημείου από τον πυρήνα

του ατόμου του υδρογόνου αποδίδεται με το διάγ-

ραμμα:

66

170. Ο αριθμός των p-τροχιακών σε μια ενεργειακή στιβάδα είναι:

α. 2 β. 3 γ. 5 δ. 7

171. Το πλήθος των ατομικών τροχιακών που περιέχονται στις στιβάδες Κ και L είναι

αντίστοιχα:

α. ένα και δύο β. ένα και τέσσερα γ. δύο και οχτώ δ. ένα και τρία.

172. Τα ατομικά τροχιακά 2s και 3s διαφέρουν:

α. κατά το μέγεθος τους γ. κατά τον προσανατολισμό τους στο χώρο

β. κατά το σχήμα τους δ. σε όλα τα παραπάνω.

173. Τα ατομικά τροχιακά 2s και 2p:

α. έχουν ίδια ενέργεια γ. έχουν ίδιο προσανατολισμό στο χώρο

β. έχουν ίδιο σχήμα δ. διαφέρουν σε όλα τα παραπάνω.

174. Η τιμή του αζιμουθιακού κβαντικού αριθμού μας πληροφορεί:

α. για τον αριθμό ηλεκτρονίων που περιέχονται σε κάθε ατομικό τροχιακό

β. για το σχήμα του ατομικού τροχιακού

γ. για το μέγεθος του ατομικού τροχιακού

δ. για τον προσανατολισμό στο χώρο του ατομικού τροχιακού.

175. Η υποστιβάδα 2p αποτελείται από:

α. δύο ατομικά τροχιακά γ. τρία ατομικά τροχιακά

β. ένα ατομικό τροχιακό δ. το πολύ τρία ατομικά τροχιακά

ii) και περιέχει:

α. έξι ηλεκτρόνια γ. τουλάχιστον τρία ηλεκτρόνια

β. δύο ηλεκτρόνια δ. μέχρι έξι ηλεκτρόνια.

176. Η υποστιβάδα 3d αποτελείται από:

α. ένα ατομικό τροχιακό β. τρία ατομικά τροχιακά γ. πέντε

ατομικά τροχιακά

δ. ένα έως πέντε ατομικά τροχιακά, ανάλογα με τον αριθμό των ηλεκτρο-

νίων που βρίσκονται σ' αυτή.

177. Το κάθε ατομικό τροχιακό καταλαμβάνεται από:

α. 1 μόνο ηλεκτρόνιο β. 2 ηλεκτρόνια

γ. 1,2 ή κανένα ηλεκτρόνιο δ. 2,6,10 ή 14 ηλεκτρόνια ανάλογα με το είδος του.

178. Ο συνδυασμός των τιμών n = 2, 1 = 1, ml= Ο των τριών πρώτων κβαντικών α-

ριθμών χαρακτηρίζει:

α. μία στιβάδα γ. ένα ατομικό τροχιακό

β. μία υποστιβάδα δ. ένα ηλεκτρόνιο.

179. Το μοναδικό ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση

βρίσκεται στην υποστιβάδα 1s διότι

α. το άτομο του υδρογόνου έχει σφαιρικό σχήμα

β. η υποστιβάδα Is χαρακτηρίζεται από την ελάχιστη ενέργεια

γ. το άτομο του υδρογόνου δεν διαθέτει άλλο ατομικό τροχιακό

δ. στην υποστιβάδα αυτή το ηλεκτρόνιο χαρακτηρίζεται από τη μέγιστη δυνατή ε-

νέργεια.

180. Μεταξύ των ενεργειών Ε2ρ και E3s των υποστιβάδων 2ρ και 3s:

α. ισχύει E3s < Ε2ρ γ. ισχύει E3s < Ε2ρ β. ισχύει E3s > Ε2ρ δ. δεν εί-

ναι δυνατή η σύγκριση.

181. Πόσα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα 2p τροχιακά στα άτομα όταν τα 2p είναι

πλήρη;

A 1 B 2 ` C 3 D 6 E 10

182. Ένα ατομικό τροχιακό 3d χαρακτηρίζεται από λιγότερη ενέργεια σε σχέση

με ένα ατομικό τροχιακό 4p διότι:

α. το άθροισμα n +l έχει μικρότερη τιμή για το 3d

67

β. κάθε ηλεκτρόνιο της στιβάδας Μ έχει γενικά λιγότερη ενέργεια από ο-

ποιοδήποτε ηλεκτρόνιο της στιβάδας Ν

γ. τα τροχιακά d είναι ενεργειακά φτωχότερα από τα τροχιακά p

δ. το άθροισμα n + 1 έχει την ίδια τιμή για τα δύο αυτά τροχιακά, αλλά ο κύριος

κβαντικός αριθμός είναι μικρότερος για το τροχιακό 3d.

183. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων για κάθε στιβάδα προκύπτει με εφαρμογή:

α. της αρχής της ελάχιστης ενέργειας β. της απαγορευτικής αρ-

χής του Pauli

γ. του κανόνα του Hund δ. όλων των παραπάνω.

184. Σε ένα άτομο ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων τα οποία χαρακτηρίζονταν με τους

κβαντικούς αριθμούς: i) n = 3, 1 = 2 , ι ι) n =2, 1 = 1, mi = -1 και iii) n =

3,1 = 3 είναι αντίστοιχα:

α. 18, 4 και 18 β. 10, 2 και Ο γ. 10, 6 και 14 δ.

10, 2 και 14.

185. Η ύπαρξη δύο ή και περισσότερων ηλεκτρονίων με ms = -1/2 στο ίδιο ατομικό

τροχιακό αντιβαίνει

α. με την απαγορευτική αρχή του Pauli β με την αρχή της ελάχιστης ενέργειας

γ. με την αρχή διατήρησης της ενέργειας δ.με τον κανόνα του Hund.

186. Η κατανομή των τεσσάρων ηλεκτρονίων στα ατομικά τροχιακά 2s, 2pχ, 2pψ και

2pz της στιβάδας L του ατόμου του άνθρακα είναι:

α. 2s1 2ρχι 2Ρy/ 2pz

L β. 2822pχ12pψ

1 γ. 2s22px2 δ. 2ρχ

2 2pψ1

και 2pz1

187. Τροχιακό s αντιστοιχεί σε:

(Α) l= 0 με n = 1 (Β) l= 0 με n > 1 (Γ ) l = 1 (Δ) ml = 0 (Ε) /n/ = +1

188. Ένα άτομο διαθέτει τρία ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 2p. Το άθροισμα των

κβαντικών αριθμών του spin για τα τρία αυτά ηλεκτρόνια είναι:

α. +3/2 β. Ο γ.+ 1/2 δ. -1/2

189. Αν τα άτομα ενός στοιχείου Σ περιέχουν τρία ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 2ρ

όταν βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση, τότε ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Σ

είναι:

α. πέντε β. τουλάχιστον πέντε γ. επτά δ. το πολύ επτά.

190. Ο μικρότερος ατομικός αριθμός του στοιχείου, το άτομο του οποίου στη θεμε-

λιώδη κατάσταση έχει συνολικά 7 ηλεκτρόνια σε τροχιακά s είναι:

α. 7 β. 13 γ. 19 δ. 29.

191. Στο άτομο του οξυγόνου (Ζ = 8) στη θεμελιώδη κατάσταση ο αριθμός των τρο-

χιακών που περιέχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο είναι:

α. 2 β. Ο γ. 3 δ. 1

192. H γραφή 1s2 σημαίνει ότι έχουμε:

(Α) 1 ηλεκτρόνιο στο τροχιακό s της 2ης στιβάδας

(Β) 1 τροχιακό σχήματος τετραγώνου

(Γ) 2 ηλεκτρόνια στο τροχιακό s της 1 ης στιβάδας|

(Δ) 1 ηλεκτρόνιο σε τροχιακό s που «χωράει» ηλεκτρόνια

(Ε) 2 σφαιρικά τροχιακά στην 1η στιβάδα

193. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να τοποθετηθεί 4d

υποστιβάδα;

A 5 b 2 c 3 d 1 e 10

194. O μέγιστος αριθμός των p τροχιακών σε στιβάδα L είναι:

(Α) 1 (Β) 2 (Γ) 3 (Δ) 5 (Ε) 6

195. Οι στιβάδες Κ, L, Μ, N, ... των ηλεκτρονίων ενός ατόμου παριστάνουν:

68

(Α) κυκλικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου

Β) ελλειψοειδείς τροχιές γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου

(Γ) επιφάνειες σφαιρικών ομόκεντρων σφαιρών

(Δ) ενεργειακές στάθμες

(Ε) επίπεδα πάνω από τον πυρήνα

196. Από όλα τα ακόλουθα ζευγάρια, για κάθε στοιχείο και τη διαμόρφωση των ηλεκ-

τρονίων σωστά αντιστοιχούνται ΕΚΤΟΣ ΑΠΌ:

α β γ δ ε

1s

22s22p6

3s2

1s 2

2s22p6

3s23p1

1s

22s22p5

1s 2

2s22p6

3s23p6

4s23d6

1s2

2s22p6

3s23p6

4s13d2

Mg Al F Co Ti

197. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων στη στιβάδα με n=3;

Α 8 β 16 γ 18 δ 24 ε 32

198. ποιο άτομο έχει ένα ηλεκτρόνιο με τους ακόλουθους κβαντικούς αριθμούς όταν

είναι το άτομο στη χαμηλότερη ενεργειακή διαμόρφωσή του;

n = 2, l = 2, ml= 1,ms.. = -1/2

a. Si b Lι c C d Cl ε κανένα από τα

παραπάνω

199. ποια από τα ακόλουθα είναι μια πιθανή διαμόρφωση ηλεκτρονίων;

a. 1s22s32p6 B 1s 22s12p7 ` C 1s 22s22p63s23p83d7

b. 1s 22s22p63s23d 12 E 1s 22s22p63s13d 9

200. ποιο των παρακάτω συνόλων κβαντικών αριθμών καθορίζουν ένα ηλεκτρόνιο

σθένους στο άτομο Br;

α β γ δ ε

n 4 4 4 4 Όλα τα προη-

γούμενα l 0 1 1 1

ml 0 -1 0 1

ms +1/2 +1/2 -1/2 +1/2

201. Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές στη θεμελιώδη κατάσταση υπακούει

στην απαγορευτική αρχή του Pauli;

α. 1s22s22p63s23p64s23d12 β. 1s22s22p63s23p6

γ. 1s2 2s2 2p6 3s3 δ. 1s22s22p7 ε. 1s2 2s2 2p5 3s1

202. 4 ηλεκτρόνια σε άτομο έχουν τους παρακάτω κβαντικούς αριθμούς. ποιο ηλεκ-

τρόνιο είναι με υψηλότερη ενέργεια?

a) n = 4, l = 0, ml = 0, ms = +1/2 b) n = 4, l = 1, ml = -1, ms = -1/2

c) n = 3, l = 2, ml = 0, ms = +1/2 d) n = 3, l = 0, ml = 0, ms = -1/2

203. Ο ml κβαντικός αριθμός για ένα ηλεκτρόνιο σε το 5d τροχιακό

a) είναι 3 b) έχει τιμή 5 c) δεν είναι 0 d) είναι μεταξύ -2 και +2

204. .Για ένα ηλεκτρόνιο που έχει κβαντικό αριθμός n = 3 και ml = 2, ποιες από τις

παρακάτω προτάσεις είναι λάθος

a) έχει κβαντικό αριθμός ms = + 1/2 b) έχει κβαντικό αριθμό l = 2

c) έχει κβαντικό αριθμό, l = 0, 1, 2 d) έχει κβαντικό αριθμό l = 1

205. το άτομο αργού (Ζ=18). πόσα ηλεκτρόνια έχει με n = 3 και l = 1?

a) 4 b) 10 c) 8 d) 6 e) 2

206. το άτομο Cl (Ζ=17) πόσα ηλεκτρόνια έχει με n = 3 και l = 0?

a) 6 b) 4 c) 8 d) 2 e) 10

207. το άτομο Ne (z=10) πόσα ηλεκτρόνια έχει με ms = + 1/2 ?

69

a) 4 b) 2 c) 5 d) 10 e) 6

208. Ποιος τύπος τροχιακό είναι για ένα ηλεκτρόνιο με το κβαντικούς αριθμούς n =

4, l = 1. πόσα τροχιακά αυτού του είδους βρίσκονται σε a πολυηλεκτρονιακό άτο-

μο?

a) 4d, 5 b) 4p, 3 c) 4s, 1 d) 4p, 6 e) 4s, 2

209. Ποια η υποστιβάδα ενός ηλεκτρόνιου με κβαντικούς αριθμούς n = 5, l = 3.

a) 5g b) 3h c) 3d d) 5f e) 5d

210. Ποιο είδος τροχιακού είναι για ηλεκτρόνιο με κβαντικούς αριθμούς n = 5, l =

0. πόσα τροχιακά αυτού του είδους υπάρχουν στο πολυηλεκτρονιακό άτομο?

a) 5d, 10 b) 5d, 5 c) 5f, 7 d) 5p, 3 e) 5s, 1

211. .Ποια τριάδα κβαντικών αριθμών δεν αντιστοιχεί σε τροχιακό ;

a) n = 2, l = l, ml = 0 b) n = 3, l = 2, ml = -3

c) n = 3, l = 1, ml = -1 d) n = 2, l = 0, ml = 0

212. .Ποιες από τις παρακάτω τριάδες κβαντικών αριθμών δεν αντιστοιχεί σε τροχι-

ακό ;

n l ml ms

1) 2 1 0 +1/2

2) 3 0 +1 -1/2

3) 3 2 -2 -1/2

4) 1 1 0 +1/2

5) 2 1 0 0

a) 1, 2, 3 b) 2, 4 c) 1, 3, 5 d) 2, 4, 5 e) 3, 4


a) n = 2, l = l, ml = 0, ms = + ½ b) n = 3, l = 0, ml = 0, ms = + 1/2

c) n = 3, l = 1, ml = -2, ms = + ½ d) n = 2, l = 1, ml = -1, ms = - 1/2


αργίλιου (Ζ=13) στη βασική κατάσταση;

a) n = 2, l = 1, ml = 0, ms = -1/2 b) n = 1, l = 0, ml = 0, ms = -1/2

c) n = 4, l = 1, ml = 1, ms = +1/2 d) n = 3, l = 0, ml = 0, ms = +1/2

e) n = 3, l = 1, ml = -1, ms = -1/2

215. .Ποια τετράδα κβαντικών αριθμών δεν αντιστοιχεί σε τροχιακό ;

a) n = 3, l = 2, ml = 0, ms = -1/2 b) n = 2, l = 1, ml = -1, ms = +1/2

c) n = 27, l = 14, ml = -8, ms = -1/2 d) n = 4, l = 1, ml = -2, ms = +1/2


χαλκού (Ζ=29) στη βασική κατάσταση

a) n= 4, l = 2, ml = 0, ms = +1/2 b) n = 3, l = 1, ml = -1, ms = -1/2

c) n= 3, l = 1, ml = 0, ms = -1/2 d) n= 4, l = 0, ml = 0, ms = +1/2

e) n= 3, l = 0, ml = 0, ms = -1/2

217. πόσα τροχιακά υπάρχουν στη 4f υποστιβάδα?

a) 4 b) 9 c) 3 ) 7 e) 5

218. .Ποιος είναι ο ο ολικός αριθμός των υποστιβάδων με n = 5 επίπεδο?

a) 4 b) 10 c) 5 d) 6 e) 25

219. Ποιο τροχιακό του ακόλουθου έχει έναν κύριο κβαντικό αριθμό 3 και δευτε-

ρεύον κβαντικό 2;

α 3s b 3d c 4f d 3f e 2p

220. Το πλήθος των τροχιακών που

περιέχονται σε μια στιβάδα είναι: α) n2 β) 2n2 γ) 2l +1

δ) (l + 1)

221. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που περιέχονται σε μια υποστιβάδα είναι:

70

α) n2 β) 2n2 γ) 2l2 δ) 2(2l + 1)

222. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που περιέχονται σε μια στιβάδα είναι:

α) n2 β) 2n2 γ) 2l2 δ) 2(2l + 1)

223. Το πλήθος των τροχιακών που περιέχονται σε μια υποστιβάδα είναι:

α) η β) 2n γ) 2l + 1 δ) 2(2l + 1)

224. ο κύριος κβαντικός αριθμός καθορίζει:

α) το μέγεθος του ατομικού τροχιακού.

β) το σχήμα του ατομικού τροχιακού.

γ) τον προσανατολισμό του ατομικού τροχιακού στον χώρο.

δ) τον μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων που μπορεί να περιέχονται σε ένα τροχιακό.

225. Ο κύριος κβαντικός αριΘμός:

α) λαμβάνει τιμές που εξαρτώνται από τους άλλους κβαντικούς αριθμούς.

β) καθορίζει τις υποστιβάδες.

γ) καθορίζει την ενέργεια του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου.

δ) καθορίζει την ενέργεια των ηλεκτρονίων όλων των ατόμων.

226. Ο μέγιστος αριθμός των ηλεκτρονίων που μπορούν να τοποθετηθούν στη στιβάδα

Μ είναι:

α) 2 β) 8 γ) 18 δ) 32

διότι:

α) η = 3 β) η = 2 γ) l = 3 δ) ml = 3

227. 8) Ο μέγιστος αριθμός των ηλεκτρονίων που μπορούν να έχουν κβαντικούς αριθμο-

ύς η = 4 και l = 2 είναι:

α) 2 β) 8 γ) 10 δ) 18

228. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων με κβαντικούς αριθμούς η = 4, l = 2 και ml = -1

είναι:

α) 0 β) 2 γ) 4 δ) 8

229. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων με κβαντικούς αριθμούς η = 4 και ms = +1/2 είναι:

α) 8 β) 16 γ) 18 δ) 32

230. Ο μαγνητικός αριθμός ml:

α) μπορεί να πάρει μόνο ακέραιες θετικές τιμές.

β) έχει σχέση με την ιδιοπεριστροφή του ηλεκτρονίου.

γ) λαμβάνει 2l+1 τιμές.

δ) καθορίζει το πλήθος των υποστιβάδων.

231. Ο αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός:

α) καθορίζει το πλήθος των υποστιβάδων.

β) καθορίζει το πλήθος των στιβάδων.

γ) λαμβάνει τιμές από -l έως + l

δ) λαμβάνει οποιαδήποτε ακέραια θετική τιμή.

71

232. Ποιος από τους παρακάτω συμβολισμούς είναι λανθασμένος;

α) 2s β) 3p γ) 3f δ) 4d

233. Το πλήθος των ατομικών τροχιακών που περιέχονται στις υποστιβάδες 2s, 2p, 3p

και 4d είναι αντίστοιχα:

α) 2, 6, 6, 10 β) 1, 3, 3, 5

γ) 1, 3, 3, 4 δ) 2, 2, 6, 14

234. Ο συνδυασμός των τιμών η = 3, l = 2 και ml = -1 χαρακτηρίζει:

α) μια στιβάδα. β) μια υποστιβάδα.

γ) ένα τροχιακό. δ) ένα ηλεκτρόνιο.

235. Πόσα τροχιακά 1p, 2s, 2d, 3s, 3f, 4p και 5d αντίστοιχα υπάρχουν σε ένα άτομο;

α) 3,1,5,1,7,3,5 β) 0,1,0,1,0,3,5

γ) 0,1,5,1,7,3,5 δ) 0,1,-0,1,0,3,7

236. Η ενέργεια των υποστιβάδων μιας στιβάδας:

α) είναι ίδια, ανεξάρτητα της υποστιβάδας.

β) είναι ίδια, ανεξάρτητα της υποστιβάδας, μόνο για το άτομο του υδρογόνου.

γ) μειώνεται με τη σειρά s, p, d, f.

δ) καθορίζεται από την απαγορευτική αρχή του Pauli.

237. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες με l = 4 είναι:

α) 8 β) 10 γ) 14 δ) 18

a. Από ποιο από τα επόμενα τροχιακά είναι ευκολότερο να αποσπαστεί ένα ηλεκτρόνιο;

α) 2s β) 2p γ) 3d δ) 4f

238. ποιο από τα τροχιακά στην προηγούμενη ερώτηση δεν μπορεί να υπάρξει;

d. 3s b 3d c 4f d 3f e 2p

239. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να τοποθετηθεί στη

3d υποστιβάδα;

A 5 b 2 c 3 d 1 e 10

240. Η μορφή ενός 2p τροχιακού μοιάζει με:

A σφαίρα χόκεϊ.

B μπάλες ποδοσφαίρου, τοποθετημένες δίπλα δίπλα.

C ένας κύκλος. Δ μια σφαίρα. Ε ένα τετράγωνο

241. Ποιο τροχιακό έχει έναν κύριο κβαντικό αριθμό 2 και δευτερεύον κβαντικό

αριθμό 1;

2s b 3s c 4f d 3d e 2p

242. ποιο των παρακάτω συνόλων κβαντικών αριθμών διευκρινίζουν ένα ηλεκτρόνιο


n l ml m.S.

(α) 4 0 0 + 1/2

(β) 4 1 -1 + 1/2

(γ) 4 1 0 -1/2

(δ) 4 1 1 + 1/2

(ε) όλοι οι ανωτέρω

243. ποιο τροχιακό στην προηγούμενη ερώτηση δεν μπορεί να υπάρξει;

2s b 2p c 4f d 2d e 2p

72

244. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να τοποθετηθεί 4d

υποστιβάδα;

5 b 2 c 3 d 1 e 10

245. ποιο περισσότερο αντιπροσωπεύει τη μορφή ενός 3p τροχιακού;

246. ποιο από τα ακόλουθα είναι ένα επιτρεπόμενο σύνολο κβαντικών αριθμών για

ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου;

a β γ δ ε

n 1 2 2 3 4

l 0 1 1 3 2

ml -1 +1 -1 0 -3

247. . Ποια απάντηση σωστά ταιριάζει με τις καταχωρήσεις στις δύο στήλες;

αρχή περιγραφή

1. Αρχή αβεβαιότητας

Heisenberg

α. Τα άτομα μπορούν να χάσουν

την ενέργεια μόνο στα κβαν-

τοποιημένα ποσά.

2. απαγορευτική Αρχή

Pauli

β. Είναι αδύνατο να καθοριστεί

ταυτόχρονα η θέση και η

ταχύτητα ενός ηλεκτρονί-

ου με ακρίβεια.

3. Κανόνας Hund

γ. Τα ηλεκτρόνια σε ένα δεδομέ-

νο άτομο πρέπει να δια-

φέρουν στην τιμή τουλά-

χιστον ένος από 4 κβαν-

τικούς αριθμούς τους.

4. Υπόθεση Planck

Δ. Τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τα

τροχιακά με την ίδια ενέρ-

γεια έτσι ώστε ένα e - κα-

ταλαμβάνει ένα διαφορε-

τικό τροχιακό πριν από

καθόλου τροχιακό κατα-

λαμβάνεται από 2 e -.

1. 1-α, 2-β, 3-γ, 4-δ 4 1-β, 2-γ, 3δ, 4-α

2. 1-β, 2-δ, 3-α, 4-γ 5 1-γ, 2-δ, 3-α, 4-β

3. 1-δ, 2-γ, 3-β, 4-α

248. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που το στιβάδα με n=3 μπορεί να

τοποθετηθεί;

Α 8 β 16 γ 18 δ 24 ε 32

249. Οι διάφορες τιμές των κβαντικών αριθμών (n, l , ml , ms. ) παρατίθενται κα-

τωτέρω. ποιο είναι ένα πιθανό σύνολο τιμών για ένα από τα ηλεκτρόνια d σε ένα

άτομο Fe στη θεμελιώδη κατάσταση του;

α(1 ..1 ..0, 1/2) β (4 ..0 ..1, 1/2) γ (4 ..1 ..0, -1/2) δ (3 ..2 ..1, -1/2)

73

ε Και (γ) και (δ) είναι πιθανά σύνολα.

250. Όποιοι των παρακάτω συνόλων κβαντικών αριθμών δεν επιτρέπονται για ένα


Α n=1 l = 1 m l = 0 β n=2 l = 1 m l = + 1

c n=3 l = 2 m l = 0 d n=4 l = 0 m l = 0

e n=7 l = 6 m l = + 5

251. ποια από τα ακόλουθα διαγράμματα ηλεκτρονίων αντιπροσωπεύουν μια σωστή

θεμελιώδη κατάσταση;

252. ποιες των παρακάτω υποστιβάδων μπορεί να δεχτεί ένα μέγιστο 10 ηλεκτρονί-

ων;

α2p β 4f γ 3d d 3s e 5f

253. ποια τροχιακά είναι εκφυλισμένοι σε ένα άτομο πολυηλεκτρονιακό;

A 3d b 3s, 3p, 3d c 1s, 2s d 2s υποστιβάδα

Ε κανένα από αυτά

254. Ο κβαντικός αριθμός που διευκρινίζει τον τρόπο που το τροχιακό είναι προσα-

νατολισμένο στο διάστημα είναι:

Α ο κβαντικός αριθμός περιστροφής ηλεκτρονίων.

Β ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός.

Γ ο δευτερεύον κβαντικός αριθμός.

Δ ο κύριος κβαντικός αριθμός.

Ε Κανόνας Hund.

255. ποια των παρακάτω προτάσεων σχετικά με 2p τα τροχιακά είναι ανακριβής;

Α Υπάρχουν 3 εκφυλισμένα τροχιακά της διαφορετικής ενέργειας.

Β Κάθε λοβός δείχνει κατά μήκος είτε του άξονα Χ, Υ, είτε Ζ.

Γ Έχουν τους μικρότερους λοβούς από τα 3p τροχιακά.

Δ Έχουν την ίδια μορφή με 3p τα τροχιακά.

Ε Μπορούν κάθε ένα να κρατήσει δύο ηλεκτρόνια

256. ποιοι των παρακάτω συνόλων κβαντικών αριθμών δεν επιτρέπονται για ένα


Α n=1 l = 1 m l = 0 β n=2 l = 1 m l = + 1

c n=3 l = 2 m l = 0 d n=4 l = 0 m l = 0 e n=7 l = 6 m l = + 5

257. Πόσα τροχιακά επιτρέπονται για τον κύριο κβαντικό αριθμό (n) 3;

A 9 b 8 c 6 d 4 e 3

258. Ποιο τροχιακό του ακόλουθου έχει έναν κύριο κβαντικό αριθμό 3 και έναν αζι-

μουθιακό κβαντικό αριθμό 2;

Α 3s β 3d c 4f d 3f e 2p

259. Ποια από τις επόμενες ηλεκτρονιακές δομές αντιστοιχεί στη δομή της θε-

μελιώδους κατάστασης του ατόμου του σκάνδιου (21Sc):

α. Is22s22p62d103s1 β. 1Is22s22p63s23p63d3

γ. 1s22s22p63s23p63d14s2 δ. 1s22s22p63s23p63d24s1.

74

260. Από τους ακόλουθους συμβολισμούς (Ι) έως

(IV ) ποιος παριστάνει τη δομή της εξωτερικής

στιβάδας του ατόμου του φωσφόρου (Ζ = 15) στη

θεμελιώδη κατάσταση:

261. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή

για το άτομα με, (Ζ=44)?

a) [Kr]4d65s1 b) [Kr]4d75s1 c)

[Ar]3d103f14 d) [Kr]4d75s2 e) [Kr]3d104s24p8

262. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα νικελίου, (Ζ= 28)?

a) [Kr]4s13d8 b) [Ar]4s23d8 c) [Kr]4s23d8 d) [Ar]4s13d8 e) [Kr]4s14d8

263. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα κοβαλτίου, (Ζ= 27)?

a) [Kr]4s24d9 b) [Ar]4s24d9 c) [Kr]4s23d7 d) [Ar]4s23d7 e) [Ar]5s24d7

264. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα χαλκού, (Ζ= 29)?

a) [Kr]3d104s1 b) [Ar]3d103f14 c) [Ar]3d104s1

d) [Ar]3d94s2 e) [Kr]3d94s1

265. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα του χρωμίου, (Ζ=24)

a) [Kr]4d55s1 b) [Ar]4s14p5 c) [Ar]3d54s1 d) [Ar]4s24p4 e)

[Ar]3d45s2

266. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομο αργύρου, (Ζ= 47)?

a) [Ar]3d103f14 b) [Ar]3d104s1 c) [Ar]3d144s24p64d6 d) [Kr]4d105s1

e) [Kr]4d95s2

267. ποιο στοιχείο έχει μικρότερο αριθμό μονήρων ηλεκτρόνιων?

a) Ti b) Ni c) Zn d) V e) Fe

268. Ποια από τις επόμενες ηλεκτρονιακές δομές αντιστοιχεί σε ένα ουδέτερο άτομο

φθορίου (9F) σε διεγερμένη κατάσταση;

α. Is22s22p5 β. Is22s22p6 γ. Is2s2p6 δ. Is2s1p7 .

269. Όποιο είναι ένα πιθανό σύνολο τιμών για ένα από τα ηλεκτρόνια d σε ένα άτο-

μο Fe στη θεμελιώδη κατάσταση του;

α(1 ..1 ..0, 1/2) β (4 ..0 ..1, 1/2) γ (4 ..1 ..0, -1/2) δ (3 ..2 ..1, -1/2)


2.4 ερωτήσεις ανάπτυξης

270. Εξήγησε γιατί δύο ηλεκτρόνια στο ίδιο τροχιακό δε δημιουργούν μαγνητικό πε-

δίο;

271. Να περιγράψεις τις τρεις αρχές με τις οποίες γίνεται η συμπλήρωση των ατομικών

τροχιακών

με ηλεκτρόνια.

272. Για τα σωματίδια: ηλεκτρόνιο (e), πρωτόνιο (p) και σωματίδιο a ( 2 He2+ ) ισ-

χύει: me.<mp<ma.

a)Αν τα σωματίδια κινούνται με ίσες ταχύτητας να διατάξετε το μήκη κύματος de Brogue

των σωματιδίων κατά αύξουσα σειρά.

273. Να υπολογιστεί το μήκος κύματος (de Brogue) ηλεκτρονίου που κινείται με ταχύτη-

τα 0,01c.

274. Να υπολογιστεί η μάζα του φωτονίου ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μήκους κύ-

ματος 9,1 2 10-8J

275. Σκέψου δύο άτομα υδρογόνου. Στο ένα άτομο το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη

75

στιβάδα n = 1 και στο άλλο άτομο το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη στιβάδα n = 4.

α) Ποιο άτομο βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση;

β) Ποιο άτομο έχει την ελάχιστη ενέργεια;

γ) Σε ποιο άτομο το ηλεκτρόνιο μπορεί να βρίσκεται σε τροχιακό μεγαλύτερου με-

γέθους.

δ) Ποιο άτομο μπορεί να εκπέμψει ενέργεια;

276. Γράψτε όλες τις δυνατές τετράδες τιμών των τεσσάρων κβαντικών αριθμών για τα

ηλεκτρόνια των στιβάδων L και Μ.

277. Σημείωσε με Σ τη σωστή πρόταση και με Λ τη λανθασμένη αντικατέστησε την λανθασμένη

λέξη που είναι υπογραμμισμένη με τη σωστή

α.O ms σχετίζεται με την ιδιοπεριστροφή ηλεκτρονίου.

β Αν l = 1, το ατομικό τροχιακό είναι σφαιρικό (s).

γ Το υποεπίπεδο ενέργειας 2p περιλαμβάνει τροχιακά με δύο διαφορετικούς προσανατο-

λισμούς.

δ Ως θεμελιώδης κατάσταση ενός ατόμου θεωρείται αυτή με την ελάχιστη ενέργεια.

Ε Σύμφωνα με τον κανόνα του Hund, τρία ηλεκτρόνια τοποθετούνται στα 2ρ τροχιακά έτσι

ώστε το άθροισμα των ms να είναι μέγιστο.

278. Δίνεται η παρακάτω ηλεκτρονιακή δομή ατόμου στοιχείου:1s2, 2s2, 2p6,

3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p2 Προσδιόρισε τα παρακάτω

a) Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου; β) Ποιος είναι ο κύριος

κβαντικός αριθμός της εξωτερικής στιβάδας;

γ) Ποιος είναι ο αριθμός των εξωτερικών ηλεκτρονίων;

279. Σύγκρινε . α) Ποια είναι η διαφορά μεταξύ τροχιάς και τροχιακού;

Β) Ποια είναι η διαφορά μεταξύ τροχιακού και ηλεκτρονιακού νέφους;

2.5 Ερωτήσεις αντιστοίχησης

280. Να αντιστοιχίσεις τις στήλες του παρακάτω πίνακα:

ηλεκτρόνιο 1. .α s, p, d, f

ηλεκτρονιακό νέφος 2. . β στιβάδες Κ, L, Μ, N, O, Ρ, Q

είδος τροχιακών 3. . γ κατανομή ηλεκτρονιακής πυκνότητας

κύριος κβαντικός αριθμός 4. .δ σωματίδιο – κύμα

281. Αντιστοιχήστε το κάθε ατομικό τροχιακό της στήλης (ΙΙ) με μία από τις τιμές του αζι-

μουθιακού κβαντικού αριθμού της στήλης (Ι), καθώς και με μία από τις τιμές του κύριου

κβαντικού αριθμού της στήλης (III).


(Α) Στιβάδα α) H αρχή της «αβεβαιότητας» σχετίζεται με:

(Β) Υποστιβάδα β) H αρχή της «ελάχιστης ενέργειας» σχετίζε-

ται με:

(Γ) Θεμελιώδης κατάσταση του ατόμου γ) Οι αριθμοί 2 ή 8 δείχνουν το μέγιστο αριθμό

76

ηλεκτρονίων που σχετίζεται με:

(Δ) Τροχιακό δ) ο κύριος κβαντικός αριθμός σχετίζεται με:

(Ε) Εξωτερική στιβάδα

283. Οι αριθμοί της στήλης (Ι) αποτελούν μία τετράδα τιμών των κβαντικών αριθμών

ενός ηλεκτρονίου. Αντιστοιχήστε τον κάθε κβαντικό αριθμό της στήλης (ΙΙ) με μία

από τις τιμές που μπορεί να πάρει (στήλη Ι), καθώς και με την πληροφορία που μας

παρέχει και η οποία αναφέρεται στη στήλη (III).

Ι ΙΙ ΙΙΙ

τιμή κβαντικού

αριθμού

είδος κβαντικού α-

ριθμού

τι καθορίζει

3 ms α. προσανατολισμός ατομικού τροχια-

κού

2 n Β σχήμα ατομικού τροχι-

ακού

+1/2 ml γ. φορά ιδιοπεριστροφής ηλεκτρονίου

-2 l δ. μέγεθος ατομικού τροχια-

κού

284. Αντιστοιχήστε την κάθε τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού της στήλης (Π) με τον

αριθμό της στήλης (Ι) που εκφράζει το πλήθος των ατομικών τροχιακών, καθώς και

με τον αριθμό της στήλης (III) που εκφράζει το πλήθος των υποφλοιών.

I

αριθμός ατομικών τροχιακών

II

τιμή n

αριθμός υποφλοιών

III

Α. 3 1. 2 α. 1

Β. 4 2. 3 β. 2

Γ. 9 3. 4 γ. 3

Δ. 16 δ. 4

285. Αντιστοιχήστε την κάθε στιβάδα ή υποστιβάδα της στήλης (Π) με το μέγιστο αριθμό

μονήρων ηλεκτρονίων που είναι δυνατό να περιέχονται σ' αυτή (στήλη Ι), καθώς και με το μέ-

γιστο αριθμό των ηλεκτρονιακών ζευγών που μπορεί αυτή να περιλαμβάνει (στήλη iii) στη θεμε-

λιώδη κατάσταση του ατόμου.

2,6 Ερωτήσεις διαφόρων τύπων

286. Να εξετάσεις αν οι παρακάτω προτάσεις είναι σωστές:

α. Σε ένα τροχιακό μπορούν να βρίσκονται το πολύ δύο ηλεκτρόνια.

β. O ms μπορεί να πάρει μόνο δύο τιμές.

Στην περίπτωση που και οι δύο προτάσεις είναι σωστές, να εξετάσεις αν η

δεύτερη πρόταση αποτελεί σωστή εξήγηση για την πρώτη πρόταση.

77

287. Για το άτομο F με Ζ = 9 έχουμε το σχήμα

α Ποιο σχήμα αντιστοιχεί στο τροχιακό 2s;

β Ποιο σχήμα αντιστοιχεί στο τροχιακό 2ρχ;

γ Ποιο σχήμα αντιστοιχεί σε τροχιακό που δεν «ανήκει» στην ίδια

στιβάδα με τα άλλα;

Δ Σε ποιο τροχιακό της δεύτερης στιβάδας δεν έχει νόημα ο προσα-

νατολισμός;

288. Ποιος είναι ο ελάχιστος ατομικός αριθμός στοιχείου με άτομα

που έχουν στη θεμελιώδη τους κατάσταση

α) 4 ηλεκτρόνια σε s τροχιακό β) 4 ηλεκτρόνια σε p τροχιακό

γ) 5 ηλεκτρόνια σε d τροχιακό

289. α) Σε τι διαφέρει ένα ηλεκτρόνιο στο τροχιακό 2pχ από ένα ηλεκτρόνιο στο τροχι-

ακό 2pψ δύο ατόμων υδρογόνου;

β) Πότε δύο ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο ενέργειας 3p έχουν μεγαλύτερη ενέρ-

γεια, όταν βρίσκονται και τα δύο στο 3ρχ ή όταν το ένα βρίσκεται στο 3pχ και το άλ-

λο στο 3py;

. γ) Ποια είναι η πιο σταθερή από τις διάφορες ηλεκτρονιακές δομές; Ποια χημική

συμπεριφορά συνεπάγεται το γεγονός αυτό;

δ) Ποια είναι η προβλεπόμενη ηλεκτρονιακή δομή για τα 24Cr, 29Cu;

290. Βάλτε σε κάθε κενό ορθογώνιο του παρακάτω πίνακα έναν από τους

αριθμούς 2, 4, 6, 8, 10, 14 που εκφράζει το μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων που

μπορεί να περιέχονται στην αντίστοιχη στιβάδα, υποστιβάδα, ατομικό τροχι-

ακό ή άτομο.

στιβάδα

L

υποστι-

βάδα ρ

υποστι-

βάδα s

τροχιακό

d

άτομο

με

δύο

στι-

βάδες

άτομο με

δύο

υποστιβά

δες ς μέγισ-

τος

αριθ-

μός e

291. Ποια των παρακάτω προτάσεων για τα ατομικά τροχιακά είναι λάθος;


Β Για τα τροχιακά του s, υπάρχει μια υψηλή πιθανότητα ότι το ηλεκτρόνιο θα βρεθεί

στον πυρήνα.


292. Ποιο χαρακτηριστικό γνώρισμα διακρίνει τα τρία τροχιακά p;

Α Μπορούν να δεχτούν τους διαφορετικούς αριθμούς ηλεκτρονίων.

Β Έχουν τη διαφορετική προέλευση.

Γ Έχουν τους διαφορετικούς διαμορφωμένους λοβούς.

Δ Κάθε λοβός δείχνει κατά μήκος είτε του άξονα Χ, Υ είτε Ζ

293. Από τις ακόλουθες δομές για το άτομο του οξυγόνου (Ζ = 8) στη θεμελιώδη κα-

τάσταση:

ΐ) δεν υπακούουν στον κανόνα του Hund:

α. οι (ιι) και (IV) β. οι (Ι) και (III)

78

γ. η (ιι) δ. η (IV)

ii) Υπακούουν στην αρχή της ελάχιστης ενέργειας:

α. οι (Ι), (Π) και (III) β. οι (Ι), (III και (IV)

γ. η (IV) δ. όλες

ιιι)δεν υπακούουν στην απαγορευτική αρχή του Pauli:

α. η (Ι) β. η (ιι)

γ. η (III) δ. η (IV). 294. Ποια είναι η θεμελιώδης κατάσταση για τα παρακάτω άτομα ή ιόντα; 12Mg, 12Mg2+,35Br 35

Br_

295. Δώσε την τετράδα των κβαντικών αριθμών του · ηλεκτρονίου της εξωτερικής

στιβάδας ατόμου νατρίου (11Na) στη θεμελιώδη κατάσταση ενέργειας.

296. . Από τις ηλεκτρονιακές δομές:

Is22s22p63s2 (I) Is22s22p63s23p2 (ιι) Is22s22p6

(III)

Is22s22p5 (IV) Is22s22p4 (V)

αποτελούν τις δομές του ιόντος 12Mg2+" και του ιόντος 9F-1 στη θεμελιώδη κατάσταση:

α. οι (Ι) και (IV) αντίστοιχα

β. η (III)

γ. οι (II) και (V) αντίστοιχα

δ. οι (III) και (V) αντίστοιχα.

α Α β Β γ Γ δ Δ ε Ε

297. Πρότεινε μια μετατροπή της ηλεκτρονιακής δομής που να αντιστοιχεί στην πραγ-

ματική θεμελιώδη κατάσταση κάθε ατόμου.

298. Ποιες προτάσεις είναι λάθος

a) ένα d τροχιακό μπορεί να έχει μέχρι 10 ηλεκτρόνια.

b) υπάρχουν 5 d τροχιακά στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο.

c) υπάρχουν 3 p τροχιακά σε μία υποστιβάδα.

d) Το d τροχιακά στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο υπάρχουν μετά τά p τροχιακά σε το

ίδιο ενεργειακό επίπεδο.

2,7 Ερωτήσεις διάταξης

299. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να έχει ένα άτομο και τα οποία χα-

ρακτηρίζονται από τους κβαντικούς αριθμούς:

α) η = 2 β) n = 3, m1 = l γ ) π = 4,1=1 δ) n = 1, ms = V2 ε ) π = 3,1 = 2

είναι αντίστοιχα φ, χ, ψ, ω και ζ.

Να διατάξετε τους αριθμούς φ, χ, ψ, ω και ζ κατ' αύξουσα σειρά.

300. Να διατάξετε τις υποστιβάδες 3d, 2ρ, 5s, 4p, 5f, 3p, 4d, 4s και 2s κατά σειρά αυξα-

νόμενης ενέργειας.

301. Ο μέγιστος αριθμός των ηλεκτρονίων ενός πολυηλεκτρονικού ατόμου που έχουν

τους κβαντικούς αριθμούς:

i) n = 3 και 1 = 2 είναι α

ii) ii) n = 2 και 1 = 2 είναι β

iii) n = 4 και 1=1 είναι γ

iv) iv) n = 1 και mi = Ο είναι δ

ν) n = 2 και ms = +V2 είναι ε

vi) n = 3, mi = -2 και ms = -V2 είναι ζ.

Να διατάξετε τους αριθμούς α, β, γ, δ, ε και ζ κατ' αύξουσα σειρά.

302. Δίνονται τα χημικά στοιχεία ΣΙ (Ζ = 21), Σ2 (Ζ = 11), Σ3 (Ζ = 15),

Σ4(Ζ = 31), Σ5(Ζ=17 ) ,Σ6(Ζ = 8).

Να διατάξετε τα στοιχεία Σ1; Σ2, Σ3, Σ4, Σ5 και Σ6 κατά σειρά αυξανόμενου αριθμού ηλεκτρονί-

ων που περιέχουν τα άτομα τους στη στιβάδα σθένους.

303. Να διατάξετε τα στοιχεία 25Μη, 11Na, 7N, i4Si και 18Ar κατά σειρά αυξανό-

79

μενου αριθμού μονήρων ηλεκτρονίων που περιέχονται στα άτομα τους σε θεμελιώδη κα-

τάσταση.

304. Να διατάξετε τα στοιχεία 16S, 10Ne, 12Mg, 35Br και 19K κατά σειρά αυξανόμε-

νου αριθμού ηλεκτρονιακών ζευγών που περιέχονται στη στιβάδα σθένους των ατόμων

τους.

2,8Ερωτήσεις συμπλήρωσης

305. Η καθεμία από τις προτάσεις που ακολουθούν αποδίδονταν σε έναν από τους επιστήμο-

νες: Heisenberg, Bohr, Schrödinger, Planck, De Broglie, Einstein. Σημειώστε στο διάσ-

τικτο που βρίσκεται στο τέλος της κάθε πρότασης το όνομα του αντίστοιχου επιστήμονα.

Είναι αδύνατος ο ταυτόχρονος προσδιορισμός της θέσης και της ορμής του ηλεκτρονίο-

υ…………………….. Τα κινούμενα υλικά σωματίδια συμπεριφέρονται και ως κύμα.

………………………….

Η ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι κβαντισμένη………………………….

Τα ηλεκτρόνια διαγράφουν γύρω από τον πυρήνα κυκλικές τροχιές καθορισμένης ακτί-

νας………………..

306. Κατά τον Planck το κάθε κβάντο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μεταφέρει

ενέργεια που δίνεται από τη σχέση ................................................ , όπου h η

............................................................... η οποία μετράται σε ................... και "η

............................................................

307. Σύμφωνα με τη θεωρία de Brogue κάθε συμπεριφέρεται και ως κύμα με μήκος λ =

...

Ο ταυτόχρονος προσδιορισμός ........................................ και

ενός ηλεκτρονίου είναι αδύνατος, σύμφωνα με την

που διατυπώθηκε από τον .......................................

308. Για την τιμή n = 2 του κύριου κβαντικού αριθμού ο δευτερεύον κβαντικός αριθμός

μπορεί να πάρει συνολικά τις τιμές…………. , ενώ οι δυνατές τιμές του μαγνητικού κβαν-

τικού αριθμού για n = 3 είναι ……………………………………………

309. Το μέγεθος, το σχήμα και………………… … ενός ατομικού τροχιακού καθορίζονται

από τρεις παραμέτρους που ονομάζονται αντίστοιχα και

310. Οι συνδυασμοί τιμών των δύο πρώτων κβαντικών αριθμών n = 3, 1 = 1 και n = 4 , 1 =

3 χαρακτηρίζουν αντίστοιχα τα ατομικά τροχιακά…………………………….. και

………………………………..

311. Ο τέταρτος κβαντικός αριθμός ονομάζεται και , παίρνει τις τιμές και εκ-

φράζει

312. Μία υποστιβάδα p αποτελείται από…………. ατομικά τροχιακά τα οποία έχο-

υν…………… διαφορετικούς προσανατολισμούς, που καθορίζονται από τις τιμές του

κβαντικού αριθμού ……………………………

313. Η ηλεκτρονιακή κατανομή κατά υποστιβάδες στο άτομο του Li (Ζ = 3) είναι …………………

Η κατανομή αυτή συμφωνεί με την αρχή ………….

314. H τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού καθορίζει την……………… δύναμη μετα-

ξύ……………….. , ενώ η τιμή του δευτερεύοντος κβαντικού αριθμού καθορίζει την ……………..

δύναμη που ασκείται στα ηλεκτρόνια από…………………

315. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων για τις υποστιβάδες Is, 2p, 3d και 4f είναι αντίστο-

ιχα……………………… ,……………… ,………………. και ……………………..

316. Το κάθε ατομικό τροχιακό μπορεί να περιέχει από ………….. μέχρι

……………ηλεκτρόνια.

317. Οι στιβάδες Κ, L, Μ και Ν:α) αποτελούνται αντίστοιχα από , ,

και …………. Υποστιβάδες β) αποτελούνται αντίστοιχα από , ,

και ………. ατομικά τροχιακά.

80

γ) μπορεί να περιέχουν αντίστοιχα μέχρι , , και………… ηλεκτρόνια.

318. Κριτήριο για τη σύγκριση των ενεργειών δύο υποστιβάδων είναι η τιμή του αθροίσμα-

τος των κβαντικών……………………………………..αριθμών. Αν για δύο

υποστιβάδες, όπως π.χ. για την και την , το άθροισμα αυτό έχει την ίδια

τιμή, τότε από τη μικρότερη ενέργεια χαρακτηρίζεται η υποστιβάδα εκείνη με τη τι-

μή…………………………………………..του

Η ηλεκτρονιακή κατανομή κατά ατομικά τροχιακά στο άτομο του αζώτου (Ζ = 7) σύμφωνα με

τον κανόνα του Hund είναι η και όχι η ………………………………….

319. Να συμπληρώσετε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις:

α. Το πλήθος των υποστιβάδων στην στιβάδα με η=3 είναι…….

β. Το πλήθος των τροχιακών στην υποστιβάδα l=3 είναι……

γ. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε ένα τροχιακό 4f είναι …..

δ. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων σε ένα τροχιακό p είναι

ε. Η υποστιβάδα που χωράει 10 ηλεκτρόνια είναι ...

στ. Ένα οποιοδήποτε τροχιακό χωράει …….

ζ. Η στιβάδα που χωράει 18 ηλεκτρόνια είναι .................................

320. Υπολογίστε τον ελάχιστο ατομικό αριθμό του καθενός από τα στοιχεία Σ1; Σ2 και Σ3 για

τα οποία δίνεται ότι:

α) το Σ1 έχει Ημισυμπληρωμένη μία υποστιβάδα p

β) το Σ2 έχει συμπληρωμένα όλα τα ατομικά τροχιακά της στιβάδας Μ

γ) το Σ3 έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο σε υποστιβάδα f.

321. Η στιβάδα σθένους των ατόμων ενός στοιχείου Σ είναι ημισυμπληρωμένη, ενώ το

άθροισμα των τιμών του κβαντικού αριθμού του spin για το σύνολο των ηλεκτρονίων στο

άτομο αυτού του στοιχείου είναι ίσο με 1.

α) Υπολογίστε τον ατομικό αριθμό του στοιχείου Σ.

β) Γράψτε την ηλεκτρονιακή δομή του ευγενούς αερίου που έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκ-

τρονιακών στιβάδων με το στοιχείο Σ.

322. Οι τρεις πρώτον κβαντικοί αριθμοί ενός ηλεκτρονίου στο άτομο κάποιου στοιχείου

Σ που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση διαπιστώθηκε ότι έχουν θετικές τιμές και ότι αν

διαταχθούν κατάλληλα αποτελούν αριθμητική πρόοδο με λόγο 2 (διαφέρει ο καθένας από τον

προηγούμενο του κατά δύο μονάδες),

α) Βρείτε τις τιμές των τριών κβαντικών αριθμών αυτού του ηλεκτρονίου.

β) Εξετάστε αν είναι δυνατό να υπάρχει στο ίδιο άτομο και δεύτερο ηλεκτρόνιο

με αυτές τις τιμές των τριών πρώτων κβαντικών αριθμών.

323. Το άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin για το σύνολο των ηλεκτρο-

νίων στο άτομο ενός στοιχείου Σ είναι ίσο με 7/2.

α) Βρείτε το συνολικό αριθμό των μονήρων ηλεκτρονίων στο άτομο του Σ.

324. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα με, (Ζ=44)?

a) [Kr]4d65s1 b) [Kr]4d75s1 c)

[Ar]3d103f14 d) [Kr]4d75s2

e) [Kr]3d104s24p8

325. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα του νικελίου, (Ζ=

28)?

a) [Kr]4s13d8 b) [Ar]4s23d8 c) [Kr]4s23d8 d)

[Ar]4s13d8 e) [Kr]4s14d8

326. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα του κοβαλτίου, (Ζ=

27)?

a) [Kr]4s24d9 b) [Ar]4s24d9 c) [Kr]4s23d7 d)

[Ar]4s23d7 e) [Ar]5s24d7

81

327. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα του αργύρου, (Ζ=

47)?

a) [Ar]3d103f14 b) [Ar]3d104s1

c) [Ar]3d144s24p64d6

d) [Kr]4d105s1 e) [Kr]4d95s2

328. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα του χαλκού, (Ζ=

29)?

a) [Kr]3d104s1 b) [Ar]3d103f14

c) [Ar]3d104s1

d) [Ar]3d94s2 e) [Kr]3d94s1

329. Ποια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση είναι σωστή για το άτομα του χρωμίου, (Ζ=24)

a) [Kr]4d55s1 b) [Ar]4s14p5 c) [Ar]3d54s1 d) [Ar]4s24p4 e)

[Ar]3d45s2

330. πόσα στοιχεία υπάρχουν για να έχουμε συμπληρωμένη την 7 περίοδο,

a) 87 b) 119 c) 132 d) 106 e) 113

331. Ποιο ιόν χάνει ποιο εύκολα ηλεκτρόνιο?

a) Se2- b) Mg+ c) Ti4+

d) Na+ e) Sc3+


a) Ba2+ b) Mn2+ c) P3-

d) S2- e) Al3+

333. ποιο στοιχείο έχει μικρότερο αριθμό μονήρων ηλεκτρόνιων?

a) Ti b) Ni c) Zn d) V e) Fe

334. Ποιοι είναι οι κβαντικοί αριθμοί ηλεκτρονίου, τι δείχνουν και πώς συμβολίζον-

ται;Σε ένα άτομο υπάρχει το επίπεδο ενέργειας για το οποίο έχουμε n =4. Ποιες είναι

οι επιτρεπτές τιμές του /; Ποιες είναι οι επιτρεπτές τιμές του ml για το υποεπίπεδο

ενέργειας, για το οποίο έχουμε l=2;

335. . Όταν ο κύριος κβαντικός αριθμός n ενός ηλεκτρονίου ισούται με 4,

ποιο είναι το πεδίο τιμών:

α) του δευτερεύοντος κβαντικού αριθμού, /

β) του μαγνητικού κβαντικού αριθμού, ml.

γ) του μαγνητικού κβαντικού αριθμού του σπιν ms.

336. Πόσα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα 2p τροχιακα στα άτομα όταν τα 2p είναι πλήρη;

A 1 B 2 ` C 3 D 6 E 10

337. Γράψε όλες τις πιθανές τετράδες των κβαντικών Aριθμών για ένα ηλεκτρόνιο που

βρίσκεται σε τροχιακό της 3d υποστιβάδας.

338. ποιο από τα ακόλουθα είναι ένα αξίωμα του προτύπου Bohr για το άτομο που το

πρότυπο Schroedinger αντικρούει;

e. Η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου κβαντοποιείται, με άλλα λόγια υπάρχουν μόνο ορισ-

μένες ενέργειες για ένα ηλεκτρόνιο.

f. Το ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου ταξιδεύει γύρω από τον πυρήνα σε μια

κυκλική τροχιά.

g. Όλα τα ηλεκτρόνια έχουν ακριβώς το ίδιο ποσό ενέργειας στη σταθερή θερμοκρα-

σία.

Το Schroedinger συμφώνησε με όλα τα ανωτέρω αξιώματα Bohr

339. Να περιγράψεις τις τρεις αρχές με τις οποίες γίνεται η συμπλήρωση των ατομικών

τροχιακών

με ηλεκτρόνια.

340. Το χαμηλότερο υποεπίπεδο ενέργειας που αντιστοιχεί σε ένα επίπεδο ενέργειας

είναι:

82

(A) f (Β) p (Γ) d (Δ) s (Ε) κανένα από τα παραπά-

νω

341. Τροχιακό s αντιστοιχεί σε:

(Α) I = 0 με n = 1 (Β) I = 0 με n > 1 (Γ ) /=1 (Δ) ml = 0 (Ε) /n/ = +1

342. Εξήγησε Γιατί δύο ηλεκτρόνια στο ίδιο τροχιακό δε δημιουργούν μαγνητικό

πεδίο;

343. Π

οιες από τις τριάδες κβαντικών αριθμών που περιέχονται στον παρακάτω πίνακα μπορούν

να είναι τροχιακά ενός ατόμου; Κατω από κάθε αποδεκτή τριάδα να αναγράψετε πώς

συμβολίζεται η αντίστοιχη υποστιβάδα στην οποία ανήκουν, όπως φαίνεται στην πρώτη

στήλη. Για τις μη αποδεκτές τριάδες να συμπληρώσετε με Χ το αντίστοιχο τετράγω-

νο της υποστιβάδας.

n 3 3 2 2 2 4

l 2 2 0 1 1 1

ml -2 0 1 0 1 1

υποστιβάδα 3d

344. Συμβουλευόμενοι τη σειρά κατάληψης των υποστιβάδων να βρείτε ποιες από τις πα-

ρακάτω ηλεκτρονιακές δομές αντιστοιχούν σε διεγερμένα άτομα. Για όσα είναι διεγερ-

μένα, να γράψετε τη θεμελιώδη ενεργειακή κατάσταση τους.

F :1s22s22p5

Ne: 1s22s22p43s2

Ar: 1s22s22p63s23p6

Ca: 1s22s22p63s23p63d2 .

Cl: 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s1

Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

345. H γραφή 1s2 σημαίνει ότι έχουμε:

(Α) 1 ηλεκτρόνιο στο τροχιακό s της 2ης στιβάδας

(Β) 1 τροχιακό σχήματος τετραγώνου

(Γ) 2 ηλεκτρόνια στο τροχιακό s της 1 ης στιβάδας|

(Δ) 1 ηλεκτρόνιο σε τροχιακό s που «χωράει» ηλεκτρόνια

(Ε) 2 σφαιρικά τροχιακά στην 1η στιβάδα

346. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να τοποθετηθεί 4d υποσ-

τιβάδα;

A 5 b 2 c 3 d 1 e 10

347. O μέγιστος αριθμός των p τροχιακών σε στιβάδα L είναι:

(Α) 1 (Β) 2 (Γ) 3 (Δ) 5 (Ε) 6

348. Δίνεται η παρακάτω ηλεκτρονιακή δομή ατόμου στοιχείου:1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,

4s2, 3d10, 4p2 Προσδιόρισε τα παρακάτω

α) Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου; β) Ποιος είναι ο

κύριος κβαντικός αριθμός της εξωτερικής στιβάδας;

i. γ) Ποιος είναι ο αριθμός των εξωτερικών ηλεκτρονίων;

349. Οι στιβάδες Κ, L, Μ, N, ... των ηλεκτρονίων ενός ατόμου παριστάνουν:

(Α) κυκλικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου λειψοειδείς τροχιές γύρω από

τον πυρήνα ενός ατόμου

(Γ) επιφάνειες σφαιρικών ομόκεντρων σφαιρών

(Δ) ενεργειακές στάθμες

(Ε) επίπεδα πάνω από τον πυρήνα


ηλεκτρόνιο 1. .α s, p, d, f

ηλεκτρονιακό νέφος 2. . β στιβάδες Κ, L, Μ, N, O, Ρ, Q

83

είδος τροχιακών 3. . γ κατανομή ηλεκτρονιακής πυκνότητας

κύριος κβαντικός αριθμός 4. .δ σωματίδιο – κύμα

351. Σημείωσε με Σ τη σωστή πρόταση και με Λ τη λανθασμένη.αντικατεστησε την λανθασμένη λέξη

που είναι υπογραμμισμένη με τη σωστή

α.O ms σχετίζεται με την αυτοπεριστροφή ηλεκτρονίου.

β Αν l = 1, το ατομικό τροχιακό είναι σφαιρικό (s).

γ Το υποεπίπεδο ενέργειας 2p περιλαμβάνει τροχιακά με δύο διαφορετικούς προσανατο-

λισμούς.

δ Ως θεμελιώδης κατάσταση ενός ατόμου θεωρείται αυτή με την ελάχιστη ενέργεια.

Ε Σύμφωνα με τον κανόνα του Hund, τρία ηλεκτρόνια τοποθετούνται στα 2ρ τροχιακά έτσι

ώστε το άθροισμα των ms να είναι μέγιστο.

352. ποιο από τα ακόλουθα είναι ένα επιτρεπόμενο σύνολο κβαντικών αριθμών για ένα

ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου;

n l ml

(α) 1 0 -1

(β) 2 1 + 1

(γ) 2 1 +

2

(δ) 3 3 0

(ε) 4 2 -3

353. Σύγκρινε . α) Ποια είναι η διαφορά μεταξύ τροχιάς και τροχιακού;

Β) Ποια είναι η διαφορά μεταξύ τροχιακού και ηλεκτρονιακού νέφους;

Να εξετάσεις αν οι παρακάτω προτάσεις είναι σωστές:

354. α. Σε ένα τροχιακό μπορούν να βρίσκονται το πολύ δύο ηλεκτρόνια.

β. O ms μπορεί να πάρει μόνο δύο τιμές.

Στην περίπτωση που και οι δύο προτάσεις είναι σωστές, να εξετάσεις

αν η δεύτερη πρόταση αποτελεί σωστή εξήγηση για την πρώτη πρόταση.

355. Δίνονται τα παρακάτω:

(Α) Στιβάδα

(Β) Υποστιβάδα

(Γ) Θεμελιώδης κατάσταση του ατόμου

(Δ) Τροχιακό

(Ε) Εξωτερική στιβάδα

356. Να επιλέξεις από τα παραπάνω:

α) H αρχή της «αβεβαιότητας» σχετίζεται με:

β) H αρχή της «ελάχιστης ενέργειας» σχετίζεται με:

γ) Οι αριθμοί 2 ή 8 δείχνουν το μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων που σχετίζεται με:

δ) ο κύριος κβαντικός αριθμός σχετίζεται με:

357. Για το άτομο F με Ζ = 9 έχουμε το σχήμα

α Ποιο σχήμα αντιστοιχεί στο τροχιακό 2s;

β Ποιο σχήμα αντιστοιχεί στο τροχιακό 2ρχ;

γ Ποιο σχήμα αντιστοιχεί σε τροχιακό που δεν «ανήκει» στην ίδια στιβάδα με

τα άλλα;

84

Δ Σε ποιο τροχιακό της δεύτερης στιβάδας δεν έχει νόημα ο προσανατολισμός;

358. Ποιος είναι ο ελάχιστος ατομικός αριθμός στοιχείου με άτομα που έχουν στη θεμελιώδη

τους κατάσταση

α) 4 ηλεκτρόνια σε s τροχιακό

β) 4 ηλεκτρόνια σε ρ τροχιακό

γ) 5 ηλεκτρόνια σε d τροχιακό

359. α) Σε τι διαφέρει ένα ηλεκτρόνιο στο τροχιακό 2pχ από ένα ηλεκτρόνιο στο τροχια-

κό 2pψ δύο ατόμων υδρογόνου;

β) Πότε δύο ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο ενέργειας 3p έχουν μεγαλύτερη ενέργεια,

όταν βρίσκονται και τα δύο στο 3ρχ ή όταν το ένα βρίσκεται στο 3pχ και το άλλο στο

3py;

. γ) Ποια είναι η πιο σταθερή από τις διάφορες ηλεκτρονιακές δομές; Ποια χημική

συμπεριφορά συνεπάγεται το γεγονός αυτό;

δ) Ποια είναι η προβλεπόμενη ηλεκτρονιακή δομή για τα 24Cr, 29Cu;

360. ποια από ταακόλουθα είναι μια πιθανή διαμόρφωση ηλεκτρονίων;

c. 1s22s32p6 B 1s 22s12p7 ` C 1s 22s22p63s23p83d7

d. 1s 22s22p63s23d 12 E 1s 22s22p63s13d 9

361. Από όλα τα ακόλουθα ζευγάρια, για κάθε στοιχείο και τη διαμόρφωση των ηλεκ-

τρονίων σωστά αντιστοιχούνται ΕΚΤΟΣ ΑΠΌ:

α β γ δ ε

1s 22s22p6

3s2 1s 22s22p63s23p1

1s 22s22p5 1s 22s22p63s2

3p6

4s23d6

1s 2

2s22p6

3s23p6

4s13d2

Mg Al F Co Ti

362. Πρότεινε μια μετατροπή της ηλεκτρονιακής δομής που να αντιστοιχεί στην

πραγματική θεμελιώδη κατάσταση κάθε ατόμου. 363. Ποια είναι η θεμελιώδης κατάσταση για τα παρακάτω άτομα ή ιόντα; 12Mg, 12Mg2+,35Br 35

Br_

364. ποιος των ακόλουθων δηλώσεων για τα ατομικά τροχιακά είναι ψευδής;


Β Για τα τροχιακά του s, υπάρχει μια υψηλή πιθανότητα ότι το ηλεκτρόνιο θα βρεθεί στον

πυρήνα.


365. Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων στη στιβάδα με n=3;

Α 8 β 16 γ 18 δ 24 ε 32

366. ποιο άτομο έχει ένα ηλεκτρόνιο με τους ακόλουθους κβαντικούς αριθμούς όταν εί-

ναι το άτομο στη χαμηλότερη ενεργειακή διαμόρφωσή του;

n = 2, l = 2, ml= 1,ms.. = -1/2

α Si b Lι c C d Cl ε ε κανένα από τα ανωτέρω

367. ποιο των ακόλουθων συνόλων κβαντικών αριθμών διευκρινίζουν ένα ηλεκτρόνιο


α β γ δ ε

n 4 4 4 4 Όλα τα προη-

γούμενα l 0 1 1 1

ml 0 -1 0 1

ms +1/2 +1/2 -1/2 +1/2

368. Σκέψου δύο άτομα υδρογόνου. Στο ένα άτομο το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη στιβά-

δα n = 1 και στο άλλο άτομο το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη στιβάδα n = 4.

85

α) Ποιο άτομο βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση;

β) Ποιο άτομο έχει την ελάχιστη ενέργεια;

γ) Σε ποιο άτομο το ηλεκτρόνιο μπορεί να βρίσκεται σε τροχιακό μεγαλύτερου μεγέθο-

υς.

δ) Ποιο άτομο μπορεί να εκπέμψει ενέργεια;

369. Δίνονται: Αν δύο τροχιακά s της πρώτης στιβάδας, με ένα ηλεκτρόνιο το καθένα,

«ταιριάξουν» (τα δύο ηλεκτρόνια βρεθούν σ' ένα τροχιακό), τότε με βάση τα παραπάνω

εκτιμάμε ότι:

(Α) Θα έχουμε τροχιακό s επόμενης στι-

βάδας.

(Β) Το ηλεκτρονιακό νέφος θα είναι πυκ-

νότερο, καταλαμβάνοντας τον ίδιο

χώρο.

(Γ) Το ηλεκτρονιακό νέφος θα είναι αρα-

ιότερο, καταλαμβάνοντας μεγαλύτερο χώρο.

(Δ) Το ηλεκτρονιακό νέφος θα είναι πυκνότερο, καταλαμβάνοντας μεγαλύτερο χώρο.

1s 2s 3s

(Ε) Το ηλεκτρονιακό νέφος απλά θα καταλαμβάνει μεγαλύτερο χώρο.

370. Δώσε την τετράδα των κβαντικών αριθμών του · ηλεκτρονίου της εξωτερικής

στιβάδας ατόμου νατρίου (11Na) στη θεμελιώδη κατάσταση ενέργειας.

371. Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές δεν υπακούει στην απαγορευτική αρχή

του Pauli;

α. 1s22s22p63s23p64s23d12 β. 1s22s22p63s23p6

γ. 1s2 2s2 2p6 3s3 δ. 1s22s22p7

ε. 1s2 2s2 2p5 3s1

372. .Ένα ηλεκτρόνιο του στοιχείου Χ χαρακτηρίζεται από τους κβαντικούς αριθμούς:

0, + ½ , 1, και 3.

1. Ποιος κβαντικός αριθμός αντιστοιχεί σε κάθε τιμή;

2. Τι καθορίζει η τιμή του κάθε κβαντικού αριθμού:

…α. για το ηλεκτρόνιο και β. για του τροχιακό;

3. Το άτομο του στοιχείου, στη θεμελιώδη κατάσταση, έχει στη στιβάδα σθένους άλλα

δύο ηλεκτρόνια που έχουν την ίδια ενέργεια με το ηλεκτρόνιο που προσδιορίσατε.

Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Χ;

4. Το στοιχείο Χ σχηματίζει με το 35Βr τις ενώσεις ΧΒr3 και XBr5.

Γράψτε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των ενώσεων.

373. Ποια η ηλεκτρονιακή δομή του 29Cu; Με βάση την κατανομή αυτή να βρεθούν:

1. Πόσα ηλεκτρόνια του ατόμου έχουν ms=+ ½

2. Ποια η ηλεκτρονικά δομή των ιόντων Cu+1 και Cu+2;

374. Δίνονται τα στοιχεία Α και Β με ατομικούς αριθμούς 34 και 37 αντίστοιχα.

1. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων Α και Β;

2. Συγκρίνετε τις ακτίνες των δύο ατόμων.

3. Δώστε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των οξειδίων ΑΟ2 και Β2Ο.

4. Ποια νομίζετε ότι είναι η φυσική κατάσταση των δύο οξειδίων;

5. Να συμπληρώσετε τις χημικές εξισώσεις:

ΑΟ2+ Η2Ο (Γ)

Β2Ο + Η2Ο (Δ)

(Γ) + (Δ) ???

86

348. Τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας του ατόμου του Ca με ατομικό α-

ριθμό 20, που βρίσκεται σε θεμελιώδη ηλεκτρονική κατάσταση περιγράφονται με

τις εξής τετράδες κβαντικών αριθμών (n, l, ml, ms):

α. (4, 1, 0, +1/2), (4, 1, 0, -1/2)

β. (4, 0, 0, +1/2), (4, 0, 0, -1/2)

γ. (4, 1, -1, +1/2), (4, 1, 0, -1/2)

δ. (4, 0, 1, +1/2), (4, 1, 1, -1/2)

349. ποια από τα ακόλουθα διαγραμμάτα ηλεκτρονίων αντιπροσωπεύουν μια

σωστή θεμελειώδη κατάσταση;

α Α β Β γ Γ δ Δ ε Ε

350. Οι διάφορες τιμές των κβαντικών αριθμών (n, l , ml , ms. ) παρατίθενται

κατωτέρω. Όποιο είναι ένα πιθανό σύνολο τιμών για ένα από τα ηλεκτρόνια d σε

ένα άτομο Fe στο θεμελειώδη κατάσταση του;

α(1 ..1 ..0, 1/2) β (4 ..0 ..1, 1/2) γ (4 ..1 ..0, -1/2) δ (3 ..2 ..1, -1/2)


351. ποιοι των ακόλουθων συνόλων κβαντικών αριθμών δεν επιτρέπονται για

ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο;

Α n=1 l = 1 m l = 0

β n=2 l = 1 m l = + 1

c n=3 l = 2 m l = 0

d n=4 l = 0 m l = 0

e n=7 l = 6 m l = + 5

375. ποιες από τις τριάδες κβαντικών αριθμών που περιέχονται στον παρακάτω πίνα-

κα μπορούν να είναι τροχιακά ενός ατόμου; Κάτω από κάθε αποδεκτή τριάδα να

αναγράψετε πώς συμβολίζεται η αντίστοιχη υποστιβάδα στην οποία ανήκουν, όπως

φαίνεται στην πρώτη στήλη. Για τις μη αποδεκτές τριάδες να συμπληρώσετε με

Χ το αντίστοιχο τετράγωνο της υποστιβάδας.

n 3 3 2 2 2 4

l 2 2 0 1 1 1

ml -2 0 1 0 1 1

υποστιβάδα 3d

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 1 ΚΕΦ ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Α θεωρία Bohr-σύγχρονη ατομική θεωρία

Α θεωρία Bohr-σύγχρονη ατομική θεωρία

87

Α1. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν γράφοντας στο τετράδιό σας τη λέξη

"Σωστό" αν η πρόταση είναι σωστή ή "Λάθος" αν η πρόταση είναι λανθασμένη, δίπλα

στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση.

α Στα πολυηλεκτρονικά άτομα οι ενεργειακές στάθμες των υποστιβάδων της ίδιας

στιβάδας ταυτίζονται.

2002

β. Ο δευτερεύων ή αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός καθορίζει τον προσανα-

τολισμό του ηλεκτρονιακού νέφους

2002

γ Ο κβαντικός αριθμός του spin (ms) συμμετέχει στη διαμόρφωση της τιμής της

ενέργειας του ηλεκτρονίου.

2003

δ. Για το άτομο του οξυγόνου (8Ο), στη θεμελιώδη κατάσταση, η κατανομή των

ηλεκτρονίων είναι: 1s2 2s2 2px2 2py

2

2003

ε Ο µαγνητικός κβαντικός αριθµός m . καθορίζει το µέγεθος του ηλεκτρονιακού

νέφους 2004

στ Το τροχιακό 1s και το τροχιακό 2s έχουν ίδιο σχήμα και ίδια ενέργεια.

Ζ Τα τροχιακά με τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό n συγκροτούν μια υποστιβάδα.

Η. Η ηλεκτρονιακή δόμηση των πολυηλεκτρονιακών ατόμων στη θεμελιώδη κα-

τάσταση γίνεται μόνο με βάση την απαγορευτική αρχή του Pauli.

2006

Θ Ο αριθμός τροχιακών σε μία υποστιβάδα, με αζιμουθιακό κβαντικό αριθμό

ℓ, δίνεται από τον τύπο: 2ℓ+1.

ΙΑ Σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Pauli είναι αδύνατο να υπάρχουν στο

ίδιο άτομο δύο ηλεκτρόνια με ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών.

Ιβ.

Α2 Στο ιόν 26Fe2+ ο αριθμός των ηλεκτρονίων στην υποστιβάδα 3d και στη θεμελιώδη κα-

τάσταση είναι: α. 2 β. 5 γ. 3 δ. 6

Μονάδες 4/2003

Α3 Ποια από τις παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθμών

(n, ℓ, mℓ, ms) δεν είναι επιτρεπτή για ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο ;


α. (4, 2, 2,+1/2) β. (4, 1, 0, -1/2) γ. (4, 2, 3, +1/2) δ. (4, 3,

2, -1/2)

Α4. Η μάζα του πρωτονίου (mp) είναι 1836 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ηλεκτρο-

νίου (me). Αν τα δύο αυτά σωματίδια κινούνται με την ίδια ταχύτητα, ποια είναι η

σχέση των αντιστοίχων μηκών κύματος λp και λe , σύμφωνα με την κυματική θεωρία

της ύλης του de Broglie;

α. λe=1836λp β. λe = λp/1836 γ. λe =λp δ. λe =

1836/λp. Μονάδες 5/2002

Α4α Ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο και ένας πυρήνας ηλίου ( 2 He), που κινούνται με τα-

χύτητες υ 1 , υ 2 , υ 3 αντίστοιχα, έχουν το ίδιο μήκος κύματος κατά de Broglie.

Για τις ταχύτητες υ 1 , υ 2 , υ 3 ισχύει ότι:

α. υ 1 =υ 2 =υ 3 β. υ 1 <υ 2 <υ 3

γ. υ 2 >υ 1 >υ 3 δ. υ 1 =υ 2 >υ 3


Α5. Η κατανομή των ηλεκτρονίων του ατόμου του οξυγόνου (Z = 8) στη θεμελιώδη κα-

τάσταση παριστάνεται με τον συμβολισμό:

1s 2s 2p

88

α. (↑↓) (↑↓) (↑↓) (↑↓) ( )

β. (↑↓) (↑↓) (↑↓) (↑ ) (↑ )

γ. (↑↓) (↑ ) (↑↓) (↑↓) (↑ )

δ. (↑ ) (↑) (↑↓) (↑↓) (↑↓)


Α6. Το πλήθος των ατομικών τροχιακών στις στιβάδες L και Μ είναι αντίστοιχα:

α. 4 και 9 β. 4 και 10

γ. 8 και 18 δ. 4 και 8.


Α7 Ο δευτερεύων ή αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός λ

α. είναι ενδεικτικός της άπωσης μεταξύ των ηλεκτρονίων και καθορίζει το σχήμα

που έχει το αντίστοιχο τροχιακό

β. περιγράφει την αυτοπεριστροφή του ηλεκτρονίου

γ. καθορίζει την ακριβή ενέργεια του ατόμου

δ. δείχνει το φορτίο του ατόμου Μονάδες

5/2000es

Α8. Για κύριο κβαντικό αριθμό n = 2, ο δευτερεύων ή αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός l

μπορεί να πάρει τις τιμές:

α. 1 και 2 β.0 και 1 γ.0, 1 και 2 δ.0 και 2 Μονά-

δες 3/2001ες

Α9 Η ηλεκτρονιακή δομή (διαμόρφωση) του φθορίου (ατομικός αριθμός = 9), σε θεμελιώδη

κατάσταση, είναι:

α. 1s2 2s2 2p3 3s2 β1s2 2s2 2p4 3s1 γ1s2 2s2 2p5 δ.καμιά από τις παραπάνω Moνάδες 4/2001εσ

Α10. Ποια από τις παρακάτω υποστιβάδες έχει τη χαμηλότερη ενέργεια;

α. 2s β 3s γ 2p δ .1s Μονάδες 4/2001εσ

Α11. Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός (mℓ) καθορίζει

α. την ιδιοπεριστροφή του ηλεκτρονίου (spin).

β. τον προσανατολισμό του ηλεκτρονιακού νέφους (τροχιακού) σε σχέση με

τους άξονες x,y,z.

γ. το μέγεθος του ηλεκτρονιακού νέφους (τροχιακού).

δ. το σχήμα του ηλεκτρονιακού νέφους (τροχιακού). Moνάδες

5/2002es

Α12 Σε ένα άτομο, ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που χαρακτηρίζονται από τους κβαν-

τικούς αριθμούς n=2 και ml = -1 είναι

α. 1 β. 2 γ. 4 δ. 6 Μο-

νάδες 5/2003ep

Α13.

Α14 Να γράψετε στο τετράδιό σας τις υποστιβάδες της Στήλης Ι και δίπλα σε κάθε υποσ-

τιβάδα τον αντίστοιχο αριθμό ατομικών τροχιακών της Στήλης ΙΙ.

Μονάδες 4/2003es

Στήλη

Ι(υποστιβάδες)

Στήλη

IΙ(αριθμός α-

τομικών τροχι-

ακών)

2s 3

4p 5

3d 7

5f 1

4

Α15. Τι είδους τροχιακό περιγράφεται από τους κβαντικούς αριθµούς n = 3 και . = 2;

89

α. 3d β. 3f γ. 3p δ. 3s


Α16. Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές αντιστοιχεί σε διεγερµένη κατάσταση

του ατόµου του φθορίου (9F);

α. 1s22s22p6 β. 1s22s22p5 γ. 1s22s12p6 δ. 1s12s12p7


Α17. Σε ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές παραβιάζονται η αρχή του Pauli και

ο κανόνας του

Hund;

3s 3p

α. (↑↑) (↑) (↑) (↑)

β. (↑↓) (↑) (↑) (↑)

γ. (↑↓) (↑) (↑) (↓)

δ. (↑↑) (↑) (↑) (↓) Μονάδες

5/2004επ

Α18. Τα ατοµικά τροχιακά 2s και 2px του 7Ν

α. έχουν το ίδιο σχήµα. β. έχουν την ίδια ενέργεια.

γ. έχουν τον ίδιο προσανατολισµό στο χώρο. δ. διαφέρουν σε όλα τα παραπάνω.

Μονάδες 4/2004ες

Α19 . Ο μέγιστος αριθμός των ηλεκτρονίων που είναι δυνατόν να υπάρχουν σε ένα τροχι-

ακό, είναι:

α. 2. β. 14. γ. 10. δ. 6.

Μονάδες 5

Α20Για κύριο κβαντικό αριθμό n=3, ο δευτερεύων ή αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός ℓ

μπορεί να πάρει τις τιμές

α. 0, 1, 2, 3. β. 0, 1, 2. γ. 1, 2. δ. 1, 2, 3.

Μονάδες5 /2005

Α22. Η ηλεκτρονιακή δομή που αναφέρεται στη θεμελιώδη κατάσταση του ατόμου του 5Β

είναι η

1s 2s 2p

. α. (↑↓) (↑↓) (↑) ( ) ( )

β. (↑↓) (↑↑) (↑) ( ) ( )

γ. (↑↓) ( ) (↑↓) (↑) ( )

δ. (↑↓) (↑) (↑) (↑) ( )

Moνάδες 4/2005

Α23 Να αντιστοιχίσετε σε κάθε ηλεκτρονιακή δομή της Στήλης Ι το σωστό σώμα της Στή-

λης ΙΙ, γράφοντας στο τετράδιό σας το γράμμα της Στήλης Ι και δίπλα τον αριθμό της

Στήλης ΙΙ. Μονάδες 4/2001

Στήλη Ι Στήλη ΙΙ

α. 1s22s22p63s23p6 1. 3Li

β. 1s22p1 2. 7N+

γ. 1s22s22p63s23p4 3. 14Si

δ. 1s22s22p2 4. 17Cℓ-

5. 16S

Α24 Να αντιστοιχίσετε καθένα από τα στοιχεία της Στήλης Ι µε τον αριθµό των ηλεκτρο-

νίων της εξωτερικής τους στιβάδας που αναγράφεται στη Στήλη ΙΙ, γράφοντας στο

τετράδιό σας τον αριθµό της Στήλης Ι και δίπλα το αντίστοιχο γράµµα της Στήλης

ΙΙ. (∆ύο από τους αριθµούς της Στήλης ΙΙ περισσεύουν).


1. 7Ν α. 6

2. 3Li β. 1

90

3. 8O γ. 8

4. 10Ne δ. 2

ε. 3

στ. 5

Μονάδες 6/2004ες

Α25 Να γράψετε στο τετράδιό σας ποια από τις ακόλουθες κατανομές τροχιακών για το

άτομο του αζώτου (Ζ=7) στη θεμελιώδη κατάσταση αποδίδει την πραγματικότητα.

1s2 2s2 2p3

i. () () () ( ) ( )

ii. 1s2 2s2 2p3

() () ( )( ) ( )

iii. 1s2 2s2 2p3

() ( ) ( )( ) ( ) Μονάδες 5/2000εσ

A26. Σε ποια από τα παρακάτω άτομα ή ιόντα αντιστοιχεί η ηλεκτρονιακή δομή: 1s22s22p6

;

α. 8Ο β. 11Νa γ. 8Ο2— δ. 10Νe+

Μονάδες 5

a27. Ποιο από τα παρακάτω τροχιακά δεν υπάρχει σε ένα άτομο;

α. 5s β. 3p γ. 4f δ. 2d

Μονάδες 5

A28. Ποια από τις παρακάτω τριάδες των κβαντικών αριθμών (n, l, ml) δεν αντιστοιχεί σε

ατομικό τροχιακό;

α. (2, 1, 1) β. (5, 2, –1) γ. (3, 2, 1) δ. (3, 1, 2)

Μονάδες 5

A29 Το άτομο ενός στοιχείου έχει ηλεκτρονιακή δομή: [Ar]3d24s2. Ποιος είναι ο ατομικός

αριθμός του στοιχείου αυτού; α. 20 β. 21 γ. 22 δ. 23

Μονάδες 5

A31 Ποιο από τα παρακάτω ιόντα δεν έχει ηλεκτρονιακή δομή 1s2 στη θεμελιώδη κατάστα-

ση;

α. 1H- β. 2He2+ γ. 3Li3+ δ. 4Be+2

Μονάδες 5

A32

A33. Ποιος τύπος τροχιακού αντιστοιχεί στην τριάδα των κβαντικών αριθμών n = 3, ℓ = 0

και mℓ = 0 ;

α. 3px β. 3py γ. 3s δ. 3pz

Μονάδες 5

A34. Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές είναι σύμφωνη με την απαγορευτική

αρχή του Pauli;

1s 2s 2p

α. (↑↓) (↑↓) ( ↑ ) ( ↑ ) ( ↑ )

β. (↑↓) (↑↑) (↑)( ) ( )

γ. (↑↑) (↑↓) (↑↓) ( ) ( )

δ. (↑↓) (↑↓) (↑↓) (↑↓) (↑↓↑) Μονάδες 5

A35. Ποια από τις παρακάτω τετράδες κβαντικών αριθμών (n, ℓ, mℓ, ms) αντιστοιχεί στο

ηλεκτρόνιο σθένους του ατόμου 3Li στη θεμελιώδη κατάσταση;

Μονάδες 5

α. (2 , 1 , 0 , +1/2) β. (2 , 0 , 0 , +1/2)

γ. (2 , 1 , 1 , +1/2) δ. (1 , 0 , 0 , -1/2)

Α36. O αριθμός των τροχιακών σε μια f υποστιβάδα είναι:

α. 6 . β. 5 . γ. 7 . δ. 14 .

Μονάδες 5

91

Α37 Οι αριθμοί της Στήλης Ι αποτελούν τετράδα τιμών των κβαντικών αριθμών ενός

ηλεκτρονίου. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της Στήλης ΙΙ και δίπλα σε

κάθε αριθμό το γράμμα της Στήλης Ι, το οποίο αντιστοιχεί στη σωστή τιμή του κά-

θε κβαντικού αριθμού. Μονάδες 5


α. -1 1. ℓ

β. +1/2 2. m ℓ

γ. 1 3. n

δ. 2 4. ms

Α38.. Στη θεμελιώδη κατάσταση το μοναδικό ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου βρίσ-

κεται στην υποστιβάδα 1s, διότι:

α. το άτομο του υδρογόνου διαθέτει μόνο s ατομικά τροχιακά.

β. το άτομο του υδρογόνου έχει σφαιρικό σχήμα.

γ. η υποστιβάδα 1s χαρακτηρίζεται από την ελάχιστη ενέργεια.

δ. τα p τροχιακά του ατόμου του υδρογόνου είναι κατειλημμένα.

Μονάδες 5

Α40. Ο αριθμός των τροχιακών σε μια f υποστιβάδα είναι

α. 1. β. 3. γ. 5. δ. 7.

Μονάδες 5

Α41. Στη θεμελιώδη κατάσταση όλα τα ηλεκτρόνια σθένους ενός στοιχείου ανήκουν στην

3s υποστιβάδα. Το στοιχείο αυτό μπορεί να έχει ατομικό αριθμό

α. 8. β. 10. γ. 12. δ. 13.

Μονάδες 5

Α42. Τα ατομικά τροχιακά 1s και 3s διαφέρουν

α. κατά το σχήμα. β. κατά το μέγεθος.

γ. κατά τον προσανατολισμό στο χώρο. δ. σε όλα τα παραπάνω.

Μονάδες 5

Α43. Από τις παρακάτω υποστιβάδες τη χαμηλότερη ενέργεια έχει η υποστιβάδα

α. 3d. β. 3p. γ. 3s. δ. 4s.

Μονάδες 5

Α44. «Είναι αδύνατο να υπάρχουν στο ίδιο άτομο δύο ηλεκτρόνια με ίδια τετράδα κβαντι-

κών αριθμών (n, ℓ, mℓ, ms)». Η αρχή αυτή διατυπώθηκε από τον

α. Planck. β. Pauli. γ. De Broglie. δ. Hund.

Μονάδες 5

Α45 Να αντιστοιχίσετε την κάθε υποστιβάδα της Στήλης Ι με το σωστό ζεύγος τιμών των

κβαντικών αριθμών (n, ℓ) της Στήλης ΙΙ, γράφοντας στο τετράδιό σας τον αριθμό

της Στήλης Ι και δίπλα το αντίστοιχο γράμμα της Στήλης ΙΙ (δύο ζεύγη της Στήλης

ΙΙ περισσεύουν). Μονάδες 5

Στήλη Ι (υποστιβάδα) Στήλη ΙΙ (n, ℓ)

1. 2p

2. 3s

3. 3d

4. 4s

5. 4d

α. (3, 2)

β. (4, 0)

γ. (3, 0)

δ. (2, 0)

ε. (2, 1)

στ. (4, 1)

ζ. (4, 2)

Α46. Ποιο από τα παρακάτω τροχιακά δεν υπάρχει σε ένα άτομο;

α. 5s β. 3p γ. 4f δ. 2d

Μονάδες 5

92

Α47 Σε ένα πολυηλεκτρονιακό άτομο ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων με κβαντικούς αριθ-

μούς n=2 και ms = -1/2 είναι : α. οκτώ β. τέσσερα γ. δύο δ. ένα

Μονάδες 5

Α48 Το στοιχείο που περιέχει στη θεμελιώδη κατάσταση τρία ηλεκτρόνια στην 2p υ-

ποστιβάδα έχει ατομικό αριθμό:

α. 5 β. 7 γ. 9 δ. 15

2011εσ

α49 Πόσα ηλεκτρόνια στο 12 Mg έχουν αζιμουθιακό κβαντικό αριθμό ℓ=0;

α. 4 β. 6 γ. 8 δ. 10

2011

α 49α Ποια από τις επόμενες δομές, στη θεμελιώδη κατάσταση, δεν είναι σωστή: 2013

α. 23V: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 β. 24Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

3d5 4s1

γ. 26Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 δ. 29Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

3d9 4s2

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 2 ΘΕΜΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ

Α49 Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας Σωστό, ή Λάθος και Να

αιτιολογήσετε όλες τις απαντήσεις σας

Α)Ένα ηλεκτρόνιο σθένους του ατόμου 34 Se στη θεμελιώδη κατάσταση μπορεί

να βρίσκεται σε ατομικό τροχιακό με τους εξής κβαντικούς αριθμούς: n=4,

ℓ=1, m ℓ =0. 2012

Β) Ο 26 Fe στη θεμελιώδη του κατάσταση έχει ηλεκτρονιακή δομή: 1s 2 2s 22p 6 3s 23p 63d 74s 1

Γ) Κατά τη μετάπτωση του ηλεκτρονίου, στο άτομο του υδρογόνου, από ενεργειακή στάθμη

με n = 2 σε n = 1 εκλύεται μεγαλύτερο ποσό ενέργειας απ’ ότι κατά τη με-

τάπτωση του ηλεκτρονίου από ενεργειακή στάθμη με n = 4 σε n = 2.

2011επ

Δ) Ο 30 Ζn δεν έχει μονήρη ηλεκτρόνια, στη θεμελιώδη κατάσταση

2011επ

Να διατυπώσετε: την Απαγορευτική Αρχή του Pauli.

2012

Να διατυπώσετε τον κανόνα της οκτάδας

2012επ

Α50 α. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή, σε υποστιβάδες, του ιόντος 26Fe2+.

β. Να γράψετε τις τετράδες των κβαντικών αριθμών των ηλεκτρονίων της εξωτερι-

κής στιβάδας του ατόμου 26Fe στη θεμελιώδη κατάσταση.

Α51 . ∆ίνονται τα στοιχεία 20Ca και 21Sc.

α. Ποιες είναι οι ηλεκτρονιακές δομές των στοιχείων αυτών στη θεμελιώδη κα-

τάσταση;

β. Ποιο από τα δύο αυτά στοιχεία έχει τη μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού;

ΚΑΙ ΓΙΑΤΊ;

γ. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακές δομές των ιόντων Ca2+ και Sc3+ . Μονάδες

2+4+2/2004

Α52 α Να διατυπώσετε την απαγορευτική αρχή του Pauli Μονάδες

4/2000εσ

93

β. Να διατυπώσετε τον κανόνα του Hund Μονάδες

4/2000εσ

Α53 Το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου υδρογόνου το οποίο βρίσκεται στην στοιβάδα Χ (διεγερμέ-

νη κατάσταση) μεταπίπτει στη στοιβάδα Κ (θεμελιώδης κατάσταση) και έχει ενέργεια

κατά Bohr αντίστοιχα ΕX και Ε1.

Η ενέργεια του ηλεκτρονίου υδρογόνου δίνεται από την παρακάτω εξίσωση : Εη=-

2,18*10-18/η2 j

α. Αν Ex/E1=0.25 να βρείτε τον κύριο κβαντικό αριθμό της στοιβάδας Χ Μονάδες

13

β. Με κατάλληλους υπολογισμούς να δείξετε ότι η ενέργεια η οποία εκπέμπεται κατά

την μετάπτωση του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου από την στοιβάδα Χ στην

στοιβάδα Κ είναι 1,63510-18 J

Μονάδες

12/2000εσ

Α54. Να χαρακτηρίσετε κάθε μία από τις παρακάτω προτάσεις ως σωστή ή λανθασμένη.

α. Το ανιόν Α− έχει ηλεκτρονιακή δομή 1s22s22p6. Το στοιχείο Α ανήκει στην ομά-

δα των ευγενών αερίων (μονάδα 1).

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας (μονάδες 2).

Μονάδες 3

β. Η ένωση HClO έχει πέντε μη δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων (μονάδα 1).

Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί: Η : 1 Cl : 17 Ο : 8


Μονάδες 5

Α55 ∆ίνονται τα άτομα/ιόντα: 12 Mg2+, 15 P, 19 K, 16 S.

α. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δομές τους (κατανομή ηλεκτρονίων σε υποστιβά-

δες). (μονάδες 4)

β. Να γράψετε τον αριθμό μονήρων ηλεκτρονίων που περιέχει κάθε ένα από

τα παραπάνω άτομα/ιόντα. (μονάδες 4)

2011εσπ

α56 ∆ίνονται τα άτομα/ιόντα: 12 Mg 2+, 15 P, 19 K, 26 Fe 2+

α. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δομές τους (κατανομήηλεκτρονίων σε υποστιβάδες).

(μονάδες 4)

β. Να γράψετε τον αριθμό των μονήρων ηλεκτρονίωνπου περιέχει καθένα από

τα άτομα/ιόντα:

15 P, 19 K, 26 Fe 2+ (μονάδες 3)

2011

94

B Περιοδικός Πινακας

πότε ανακαλυφθηκε κάθε στοιχείο

Οι πληροφορίες για τη χημική συμπεριφορά των στοιχείων και των ενώσεων τους μπορούν

να οργανωθούν με διάφορους τρόπους. Εκείνος όμως ο τρόπος που έχει κερδίσει τη γενική

αναγνώριση και αποτελεί τετριμμένο αντικείμενο στην επιστήμη της χημείας είναι ο τρόπος

Mendeleev το 1869:

«…όταν κατατάσσω τα

στοιχεία κατά μέγεθος του

ατομικού του βάρους, αρχί-

ζοντας από το μικρότερο,

παρατηρώ να εμφανίζεται

ένα είδος περιοδικότητας

στις ιδιότητές τους. Την

αμοιβαία αυτή σχέση μετα-

ξύ ιδιοτήτων των στοιχεί-

ων και ατομικών βαρών

ονομάζω νόμο της περιο-

δικότητας των στοιχεί-

ων….».

Mosley (1913): Οι

ιδιότητες των στοιχεί-

ων είναι περιοδική

συνάρτηση του ατομι-

κού αριθμού τους.

Σκοτώθηκε στα 28

του κατά τη διάρκεια

του Α΄παγκόσμιου

πολέμου και χάρη στο

θάνατο του, οι Βρετα-

νοί εξέδωσαν διάταγ-

μα, με το οποίο απα-

γορευόταν εφεξής οι

επιστήμονες να πηγα-

ίνουν στην πρώτη

γραμμή του μετώπου!

95

της συσχέτισης των γενικών ιδιοτήτων των στοιχείων και των ενώσεων τους με τη θέση

τους στο Περιοδικό Πίνακα.

Ο περιοδικός πίνακας αποτελεί μια ταξινόμηση των στοιχείων, η οποία αρχικά στηρίχθηκε

στις παρατηρούμενες ιδιότητες των στοιχείων, ενώ σήμερα έχει πλήρως αιτιολογηθεί και

κατανοηθεί μέσω της ηλεκτρονικής δομής των ατόμων όλων των στοιχείων. Στο περιοδικό

πίνακα τα στοιχεία ταξινομούνται κατά αύξοντα ατομικό αριθμό, δηλαδή κατά αύξοντα

θετικό φορτίο στο πυρήνα τους ή ακόμα καλύτερα κατά αύξοντα αριθμό ηλεκτρονίων στα

τροχιακά τους. Συνεπώς κάθε στοιχείο περιέχει ένα ηλεκτρόνιο περισσότερο από το ακρι-

βώς προηγούμενο του στοιχείο.

Αντί όμως να δημιουργηθεί μια μακρά λίστα στοιχείων τοποθετώντας το ένα στοιχείο μετά

το άλλο, τα στοιχεία διατάσσονται στον περιοδικό πίνακα σε οριζόντιες γραμμές που ονομά-

ζονται περίοδοι και κατακόρυφες γραμμές που ονομάζονται ομάδες. Αυτό δεν έγινε τυχαία,

αλλά απλώς συσχετίστηκε η ομοιότητα των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων των στοιχείων

με την ηλεκτρονική δομή τους και ιδιαίτερα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξώτατο

κύριο ενεργειακό επίπεδο τους (εξωτερική στοιβάδα).

Καθώς αυξάνεται ο ατομικός αριθμός των στοιχείων και προστίθενται σταδιακά ηλεκτρόνια

σε ένα κύριο ενεργειακό επίπεδο (στιβάδα), κάποια στιγμή αυτό το ενεργειακό επίπεδο θα

γεμίσει με ηλεκτρόνια και συνεπώς το επόμενο ηλεκτρόνιο θα πρέπει να λάβει θέση στο

επόμενο κύριο ενεργειακό επίπεδο υψηλότερης ενέργειας καθιστώντας τα γεμάτα, χαμηλό-

τερης ενέργειας, ενεργειακά επίπεδα σαν εσωτερικά.

Τα ηλεκτρόνια των εσωτερικών ενεργειακών επιπέδων δεν είναι πλέον διαθέσιμα για αλλη-

λεπίδραση με το περιβάλλον και συνεπώς έχουν μειωμένη επίδραση στις ιδιότητες των στο-

ιχείων.

Αυτός άλλωστε είναι ο λόγος που η ηλεκτρονική δομή της εξωτερικής στιβάδας κάθε α-

τόμου παίζει τον μεγαλύτερο ρόλο στο καθορισμό των χημικών και φυσικών του ιδιοτή-

των.

Επομένως οι ιδιότητες ενός στοιχείου εξαρτώνται, αφενός μεν από το ποιος είναι ο κύριος

κβαντικός αριθμός της εξώτερικής στιβάδας του, αφετέρου δε από τον αριθμό ηλεκτρονί-

ων που περιέχονται σε αυτή.

Κάθε ομάδα του περιοδικού πίνακα περιέχει στοιχεία τα οποία έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκ-

τρονίων στην εξωτερική τους στοιβάδα (εξώτερο κύριο ενεργειακό επίπεδο) και συνεπώς

εμφανίζουν ανάλογες ιδιότητες. Οι ομάδες χωρίζονται σε κύριες και δευτερεύουσες.

Στις κύριες ομάδες περιέχονται τα στοιχεία στα οποία πληρώνονται με ηλεκτρόνια τα ατο-

μικά τροχιακά s και p της εξωτερικής στιβάδας .

Για αυτό το λόγο οι κύριες ομάδες είναι οκτώ όσα είναι και τα ηλεκτρόνια τα οποία χωρούν

συνολικά στα ατομικά τροχιακά s (2e-) και p (6e-). Τα στοιχεία που απαντώνται στις κύριες

ομάδες ονομάζονται κύρια στοιχεία και χωρίζονται σε δύο ενότητες: Την s-ενότητα που

περιέχει τα στοιχεία που έχουν ως εξώτερο ατομικό τροχιακό, το τροχιακό s (s-block) και

την p-ενότητα που περιέχει τα στοιχεία που έχουν ως εξώτερο ατομικό τροχιακό, το τρο-

χιακό p (pblock) όπως φαίνεται στο σχήμα 1.15.

« Πάντα είναι πάρα

πολύ ενδιαφέρον να

βλέπει κανείς να

μπαίνει τάξη σε μια

μάζα δεδομένων. Το

περιοδικό σύστημα

ήταν υπέρτατο πα-

ράδειγμα τέτοιας

τάξης.»

C.A. Coulson

96

Σχήμα 1.15. Θέση των κύριων στοιχείων και των στοιχείων μετάπτωσης στο περιοδικό

πίνακα

Στις κύριες ομάδες του περιοδικού πίνακα αποδίδεται συνήθως ένας λατινικός αριθμός αρ-

χής γενομένης από τα αριστερά του περιοδικού πίνακα, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.16. Έτσι

απαντώνται στον περιοδικό πίνακα επτά κύριες ομάδες με την αρίθμηση IΑ, IIΑ, IIIΑ,

IVΑ, VΑ, VIΑ, VIIΑ και μια κύρια ομάδα με την αρίθμηση 0 ή VIIIA η οποία συνηθέσ-

τερα είναι γνωστή με το όνομα κύρια ομάδα των ευγενών αερίων. Ο αριθμός της κύριας ο-

μάδας συμπίπτει πάντα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που περιέχονται στα ατομικά τροχι-

ακά του εξώτερου κύριου ενεργειακού επιπέδου.

Ομάδα IA Ομάδα VIIA

H

Li

Na

K

Rb

Cs

1s1

[He] 2s1

[Ne] 3s1

[Ar] 4s1

[Kr] 5s1

[Xe] 6s1

F [He] 2s2 2p5

Cl[ Ne] 3s2 3p5

Br [Ar] 4s2 3d10 4p5

I [Kr] 5s2 4d10 5p5

At [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5

Πίνακας : Ηλεκτρονική δομή των ομάδων του ΠΠ

97

Πράγματι, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.16, τα στοιχεία των ομάδων I και II του περιοδικού

πίνακα περιέχουν ένα (1) και δύο (2) ηλεκτρόνια αντιστοίχως στο ατομικό τροχιακό ns που

αποτελεί την εξωτερική στοιβάδα κάθε

στοιχείου. Γιαυτό ακριβώς το λόγο, τα στοιχεία των κύριων ομάδων I και II ανήκουν στην

s-ενότητα στοιχείων.

Τα κύρια στοιχεία που ανήκουν στις ομάδες IIIΑ, IVΑ, VΑ, VIΑ, VIIΑ περιέχουν

πάντα στην εξωτερική στοιβάδα τους δύο (2) ηλεκτρόνια στο ατομικό τροχιακό ns και από

ένα (1) έως πέντε (5) ηλεκτρόνια στο ατομικό τροχιακό np, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.16.

.ς εκ τούτου, περιέχουν στην εξωτερική τους στοιβάδα συνολικά τρία έως επτά ηλεκτρόνια

αντιστοίχως. Η μηδενική κύρια ομάδα ή ομάδα των ευγενών αερίων περιέχει τα λιγότερο

δραστικά στοιχεία του περιοδικού πίνακα και γιαυτό το λόγο αποκαλείται μηδενική ομάδα. Η

χημική αδράνεια των στοιχείων αυτών οφείλεται στο γεγονός ότι έχουν πλήρως συμπληρω-

μένη την εξωτερική τους στοιβάδα με ηλεκτρόνια, δηλαδή κάθε στοιχείο της μηδενικής ο-

98

μάδας περιέχει στην εξωτερική στοιβάδα του δύο (2) ηλεκτρόνια στο ατομικό τροχιακό ns

και έξι (6) ηλεκτρόνια στο ατομικό τροχιακό np, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.16. Εξαίρεση

αποτελεί το στοιχείο He το οποίο περιέχει μόνο ένα s τροχιακό στην εξωτερική του στοι-

βάδα. Συνεπώς, τα στοιχεία των κύριων ομάδων IIIΑ-VIIΑ καθώς και αυτά της μηδενι-

κής ομάδας ανήκουν στην p-ενότητα στοιχείων του περιοδικού πίνακα.

Επιπροσθέτως, τα στοιχεία κάθε κύριας ομάδας αποκαλούνται και συγκεντρωτικά ως οικο-

γένειες στοιχείων παίρνοντας το όνομα τους από το πρώτο στοιχείο κάθε ομάδας όπως

φαίνεται στο πίνακα 1.4.

Πίνακας 1.4. Οι ομάδες στοιχείων στο περιοδικό πίνακα

Κύρια Ομάδα Όνομα Οικογένειας

Ομάδα Ι Οικογένεια Λιθίου αλκάλια

Ομάδα ΙΙ Οικογένεια Βηρυλλίου αλκαλικές γαίες

Ομάδα III Οικογένεια Βορίου

Ομάδα IV Οικογένεια Άνθρακα

Ομάδα V Οικογένεια Αζώτου

Ομάδα VI Οικογένεια Οξυγόνου

Ομάδα VII Οικογένεια Φθορίου αλογόνα

Τέλος, υπάρχουν τρεις οικογένειες στοιχείων που διαθέτουν ξεχωριστά ονόματα και είναι

συνήθως γνωστές με αυτά. Οι οικογένειες Λιθίου, Βηρυλλίου και Φθορίου που αντίστοιχα

ονομάζονται ομάδα των αλκαλίων, ομάδα των αλκαλικών γαιών και ομάδα των αλογόνων.

Στην τέταρτη, πέμπτη, έκτη και έβδομη περίοδο του περιοδικού πίνακα υπάρχουν στοιχεία

τα οποία περιέχουν ηλεκτρόνια σε d και f ατομικά τροχιακά χωρίς να έχουν κανένα ηλεκ-

τρόνιο σε p ατομικό τροχιακό της εξωτερικής τους στοιβάδας (πίνακας 1.2). Τα στοιχεία

αυτά ονομάζονται στοιχεία μεταπτώσεως και ανήκουν όλα στις δευτερεύουσες ομάδες του

περιοδικού πίνακα που παρεμβάλλονται ανάμεσα στην δεύτερη και τρίτη ομάδα του περιοδι-

κού πίνακα. .ηλαδή, τα στοιχεία μετάπτωσης απαντώνται ανάμεσα στην s-ενότητα στοιχείων

και την p-ενότητα στοιχείων του περιοδικού πίνακα, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.15. Τα στο-

ιχεία μετάπτωσης υποδιαιρούνται σε δύο ενότητες στοιχείων, στα στοιχεία της d-ενότητας

και στα στοιχεία της f-ενότητας. Υπάρχουν τρεις πλήρεις σειρές στοιχείων της d-ενότητας

που απαντώνται στις περιόδους 4 έως 6 και μια μη πλήρης σειρά που περιέχει στοιχεία που

δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμα και αντιστοιχεί στην έβδομη περίοδο.

Πίνακας : φορτίο ιόντων των κύριων ομάδων του ΠΠ

Στην πρώτη πλήρη σειρά της d-ενότητας στοιχείων (τέταρτη περίοδος) τα ηλεκτρόνια κα-

ταλαμβάνουν σταδιακά τα 3d ατομικά τροχιακά της εξωτερικής στοιβάδας, στην επόμενη

πλήρη σειρά (πέμπτη περίοδος) καταλαμβάνουν σταδιακά τα 4d ατομικά τροχιακά και στην

τελευταία πλήρη σειρά (έκτη περίοδος) καταλαμβάνουν σταδιακά τα 5d ατομικά τροχιακά.

Στην μη πλήρη σειρά της d-ενότητας στοιχείων (έβδομη περίοδος) τα ηλεκτρόνια καταλαμ-

Οι διαφωνίες για τον

περιοδικό πίνακα: 1. Έχουν προταθεί

τρία διαφορετικά συσ-

τήματα αρίθμησης των

ομάδων του περιοδι-

κού πίνακα: α) το «Α-

μερικάνικο παραδοσι-

ακό», με λατινικούς

αριθμούς από Ι έως

VIII β) το «Ευρωπαϊ-

κό παραδοσιακό» επί-

σης με λατινικούς α-

ριθμούς από Ι έως VIII

και γ) το σχετικά

πρόσφατα προταθέν

από την IUPAC, με

αραβικούς αριθμούς

από 1 έως 18.

2. Η δεύτερη διαφω-

νία αφορά τη θέση του

υδρογόνου στον περι-

οδικό πίνακα. Οι πε-

ρισσότεροι επιστήμο-

νες τοποθετούν το

υδρογόνο στην 1η ο-

μάδα (ΙΑ) μαζί με τα

αλκάλια, αφού έχουν

ανάλογη ηλεκτρονια-

κή διαμόρφωση. Ωσ-

τόσο, το υδρογόνο

είναι αέριο και όχι

μέταλλο, συνεπώς η

τοποθέτηση του με τα

αλκάλια θεωρείται

ανάρμοστη. Έτσι,

πολλοί επιστήμονες

υποστηρίζουν ότι η

σωστή θέση του υδρο-

γόνου είναι έξω από το

«κύριο σώμα» του

περιοδικού πίνακα,

μόνο του, υπό μορφή

παραρτήματος (όπως

συμβαίνει με τις λανα-

θανίδες

99

βάνουν σταδιακά τα 6d ατομικά τροχιακά της εξωτερικής στοιβάδας, όπως φαίνεται στους

πίνακες 1.2 και 1.3.

Στην έκτη και έβδομη περίοδο εμφανίζονται οι δύο πλήρεις σειρές των στοιχείων της f-

ενότητας. Στην πρώτη πλήρη σειρά της f-ενότητας στοιχείων (έκτη περίοδος) τα ηλεκτρό-

νια καταλαμβάνουν σταδιακά τα 4f ατομικά τροχιακά της εξωτερικής στοιβάδας ενώ στην

επόμενη πλήρη σειρά (έβδομη περίοδος) καταλαμβάνουν σταδιακά τα 5f ατομικά τροχιακά

(πίνακας 1.2). Επομένως υπάρχουν δύο σειρές που ανήκουν στην f-ενότητα στοιχείων και

περιέχουν από δεκατέσσερα στοιχεία η κάθε μία, όσα ακριβώς είναι και τα ηλεκτρόνια που

χωρούν συνολικά στα f ατομικά τροχιακά. Η πρώτη σειρά στοιχείων που ανήκουν στην f-

ενότητα ονομάζεται σειρά

των Λανθανίδων ή Λανθανίδες από το όνομα του πρώτου στοιχείου της σειράς, ενώ εξαιτί-

ας του ίδιου λόγου η δεύτερη σειρά ονομάζεται σειρά των Ακτινίδων ή Ακτινίδες (σχήμα

1.15).

Στα στοιχεία μετάπτωσης τα ηλεκτρόνια των d και f ατομικών τροχιακών έχουν περίπου

ίση ενέργεια με αυτά των s ατομικών τροχιακών της εξωτερικής στοιβάδας και γιαυτό επη-

ρεάζουν τις ιδιότητες των στοιχείων και τη χημική τους συμπεριφορά.

Σε αντίθεση με τα στοιχεία μετάπτωσης, τα ηλεκτρόνια των d και f ατομικών τροχιακών

στα κύρια στοιχεία του περιοδικού πίνακα δεν παίζουν κανένα σημαντικό ρόλο στη χημική

τους συμπεριφορά η οποία καθορίζεται πλήρως από τα ηλεκτρόνια των s και p ατομικών

τους τροχιακών.

Τα στοιχεία μετάπτωσης ταξινομούνται στις δευτερεύουσες ομάδες του περιοδικού πίνακα

που αριθμούνται με τους λατινικούς αριθμούς IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB και

VIIIB (πίνακας 1.2). Το κύριο χαρακτηριστικό αυτής της ταξινόμησης είναι ότι τα στοιχεία

που ανήκουν στην ίδια δευτερεύουσα ομάδα παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες στην χη-

μική συμπεριφορά τους.

Τέλος αξίζει να τονιστεί ότι τα στοιχεία στον περιοδικό πίνακα μπορούν να διακριθούν σε

τρεις μεγάλες κατηγορίες, τα μέταλλα, τα αμέταλλα και τα ημιαγώγιμα στοιχεία, όπως φαί-

νεται παραστατικά στο σχήμα 1.17. Στην κατηγορία των μετάλλων ανήκουν όλα τα στοιχεία

της s-ενότητας στοιχείων, όλα τα στοιχεία μετάπτωσης και μερικά από τα στοιχεία της p-

ενότητας στοιχείων. Η χαρακτηριστική ιδιότητα των μετάλλων, που τα διακρίνει από τα άλ-

λα στοιχεία, είναι η ικανότητά τους να άγουν εύκολα το ηλεκτρικό ρεύμα. Η ιδιότητα αυτή

όπως και πολλές άλλες ιδιότητες των μετάλλων αποδίδεται στον μικρό αριθμό s ή s και p

ηλεκτρονίων τα οποία μπορούν

εύκολα να απομακρυνθούν από τα άτομα των μετάλλων (δες & 2.2.3).

.

Οι διαφωνίες για τον

περιοδικό πίνακα: 3. Η τρίτη διαφωνία αφο-

ρά το παράρτημα που

βρίσκεται στο κάτω μέ-

ρος του περιοδικού πίνα-

κα και αφορά τις λανθα-

νίδες και ακτινίδες. Ο-

ρισμένοι ερευνητές υ-

ποστηρίζουν ότι η θέση

του λανθανίου (La) είναι

στο κύριο σώμα του πε-

ριοδικού πίνακα (ομάδα

3, περίοδος 6), ενώ άλ-

λοι ότι βρίσκεται στο

αριστερό άκρο του πα-

ραρτήματος των λανθα-

νίδων. Οι ίδιες αντιρρή-

σεις διατυπώνονται για

και για το ακτίνιο (Ac). Η

ίδια ασυμφωνία δυστυ-

χώς επεκτείνεται και στο

άλλο άκρο του παραρτή-

ματος (το τελευταίο στοι-

χείο) των λανθανίδων.

Ορισμένοι ερευνητές

διατείνονται ότι το στοι-

χείο λουτέτσιο (Lu) θα

πρέπει να αποτελεί το

δεξιό άκρο του παραρτή-

ματος των λανθανίδων

και ορισμένοι υποστηρί-

ζουν ότι η θέση του είναι

στο κύριο σώμα του πε-

ριοδικού πίνακα (ομάδα

3, περίοδος 7). Το ίδιο

ισχύει και για το στοιχείο

λωρέντσιο (Lr).


ηλεκτρονική διαμόρ-

φωση όλων των ατό-

μων ΠΠ

συμπληρωση υποσ-

τιβάδων στα στοιχε-

ία του ΠΠ

λεκτρονική διαμόρ-

φωση ιόντων μετάλ-

λων

περιοδικός πίνακας

ατομική ακτινα

ιονική ακτίνα

περιοδικός πίνακας

Interactive

Periodic Table

μεταβολή ιδιοτήτων

στοιχείων στον ΠΠ

ενέργεια ιονισμού

100

Σχήμα 1.17. Μέταλλα, αμέταλλα και ημιαγώγιμα στοιχεία

Τα ημιαγώγιμα στοιχεία, όπως φαίνεται από τη θέση τους στο σχήμα 1.17, βρίσκονται ανά-

μεσα στα μέταλλα και τα αμέταλλα. Τα επτά ημιαγώγιμα τοιχεία (βόριο, πυρίτιο, γερμάνιο,

αρσενικό, σελήνιο, αντιμόνιο και τελλούριο) ομοιάζουν στην εμφάνιση στα μέταλλα αλλά εμ-

φανίζουν πολλές κοινές ιδιότητες στην χημική συμπεριφορά τους με τα αμέταλλα (βλέπε &

2.2.3.2.1).

Τα αμέταλλα βρίσκονται στη δεξιά μεριά του περιοδικού συστήματος ανήκοντας

εξ’ολοκλήρου στην p-ενότητα στοιχείων και έχουν ως κύρια ιδιότητα, που τα διακρίνει από

όλα τα στοιχεία, την έλλειψη ηλεκτρικής αγωγιμότητας.

Πρόβλημα B1 :

Προβλέψτε τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων για το ασβέστιο (Z=20) και ψευδάργυρος

(Z=30) από τις θέσεις τους στον περιοδικό πίνακα.

Απάντηση

Το ασβέστιο είναι στη δεύτερη στήλη και την τέταρτη σειρά του πίνακα. Η δεύτερη στήλη

αντιστοιχεί στην πλήρωση ενός τροχιακοου του s. Το 1 s συμπληρώνεται την πρώτη σειρά,

το τροχιακός 2 s στη δεύτερη σειρά, και τα λοιπά. Ώσπου να φτάνουμε στην τέταρτη σειρά,

γεμίζουμε το τροχιακό 4 s. Το ασβέστιο επομένως έχει όλα τα ηλεκτρόνια του αργού, συν

ένα γεμισμένο τροχιακό4 s.

Ca (Z = 20): [Ar] 4s2

Ο ψευδάργυρος είναι το δέκατο στοιχείο στην περιοχή του περιοδικού πίνακα όπου τα τρο-

χιακο d γεμίζουν. Ο ψευδάργυρος επομένως έχει γεμισμένη υποστιβάδα των τροχιακων d.

Η μόνη ερώτηση είναι όποιοι θέτουν των τροχιακο d γεμίζουν. Αν και ο ψευδάργυρος είναι

στην τέταρτη σειρά του περιοδικού πίνακα, τα πρώτα τροχιακά δ φορά εμφανίζονται είναι n

= 3.

Ο ακόλουθος είναι επομένως η βραχυνμένη διαμόρφωση ηλεκτρονίων για τον ψευδάργυρο.

Zn (Z = 30): [Ar] 4s2 3d10

Περιοδικότητα στις ιδιότητες των στοιχείων

Οι ιδιότητες των στοιχείων μεταβάλλονται περιοδικά με τον ατομικό τους αριθμό πράγμα το

οποίο επιτρέπει την ταξινόμηση τους στο περιοδικό πίνακα. Το μέγεθος των ατόμων και

των ιόντων, η ενέργεια ιοντισμού, η ηλεκτραρνητικότητα και οι αριθμοί οξείδωσης των στο-

ιχείων είναι μερικές από τις ιδιότητες των στοιχείων που αξίζει κανείς να κατανοήσει πως

μεταβάλλονται στο περιοδικό πίνακα.

προσομοιώσεις

1. υπολογισμός ατομικής

ακτίνας στα αμέταλλα Cl

2. υπολογισμός ατομικής

ακτίνας στα αμέταλλα C

3. υπολογισμός

ατομικής ακτίνας μετάλ-

λου

4. μαγνητικές ιδιότητες

υγρού Ν2 και Ο2

5. συμπληρωση ατομικών

τροχιακών

6. υπολογισμός δραστι-

κού πυρηνικού φορτίου

101

Μέ-

γεθος ατόμων και ιόντων Τα μεγέθη των ατόμων και των ιόντων συγκρίνονται μεταξύ τους

εάν προσδιοριστεί η ακτίνα τους. Ο προσδιορισμός της ακτίνας ενός ατόμου ή ενός ιόντος

δεν είναι τόσο απλό πράγμα όσο φαίνεται. Τα άτομα και τα ιόντα δεν είναι στερεά σώματα

και γιαυτό το λόγο δεν έχουν πλήρως καθορισμένα όρια. Πράγματι, όπως φαίνεται στο σχή-

μα 1.2, η ηλεκτρονική πυκνότητα γύρω από ένα άτομο φθίνει απότομα προς όλες τις κατευ-

θύνσεις. Επιπλέον, τα άτομα και τα ιόντα δεν μπορούν να απομονωθούν για να μετρηθεί η

ακτίνα τους. Μόνο η απόσταση ανάμεσα στους πυρήνες ενός στοιχείου ή μιας ένωσης μπο-

ρεί να μετρηθεί όπως φαίνεται στο σχήμα 1.3. Αλλά ακόμα και αυτή η απόσταση εξαρτάται

από το περιβάλλον μέσα στο οποίο βρίσκονται τα άτομα, δηλαδή από το είδος και την ισχύ

του υπάρχοντος χημικού δεσμού.

Η ατομική ακτίνα προσδιορίζεται με μέτρηση της απόστασης ανάμεσα

στους πυρήνες δύο ατόμων χημικά συνδεδεμένων μεταξύ τους (μήκος

δεσμού). Αν τα δύο άτομα είναι ίδια μεταξύ τους, τότε ως ατομική

ακτίνα ορίζεται το μισό της απόστασης ανάμεσα στους πυρήνες τους.

102

Για παράδειγμα, το μήκος του δεσμού στο μόριο του χλωρίου (Cl2) είναι 0.198nm. Γιαυτό το

λόγο, η ατομική ακτίνα του χλωρίου θεωρείται ότι είναι 0.099nm, δηλαδή είναι ίση με το

μισό του μήκους του δεσμού Cl-Cl. Η ατομική ακτίνα που βρέθηκε με αυτό το τρόπο χρησι-

μοποιείται για τον προσδιορισμό της ατομικής ακτίνας άλλων στοιχείων. Για παράδειγμα, το

μήκος του δεσμού Sn-Cl έχει μετρηθεί ότι είναι 0.240nm. Επομένως, η ατομική ακτίνα του

κασσιτέρου μπορεί να προσδιοριστεί αφαιρώντας από το μήκος του δεσμού την ατομική ακ-

τίνα του χλωρίου. Συνεπώς, η ατομική ακτίνα του κασσιτέρου είναι 0.141nm.

Η ιοντική ακτίνα ορίζεται σαν την ακτίνα των ανιόντων και κατιόντων στις

κρυσταλλικές ιοντικές ενώσεις. Η ακτίνα των κατιόντων είναι πάντα μικρότερη από την

ακτίνα των ατόμων από τα οποία προέκυψαν όπως φαίνεται παραστατικά στο σχήμα 1.18.

Αυτό οφείλεται σε δύο κυρίους λόγους. Η απώλεια ενός ηλεκτρονίου διαταράσσει το πεδίο

δυνάμεων και επιτρέπει στα εναπομείναντα ηλεκτρόνια να βρεθούν κοντύτερα στο πυρήνα.

Στα περισσότερα κατιόντα, τα άτομα έχουν χάσει όλα τα ηλεκτρόνια σθένους τους και γιαυ-

τό έχουν μικρότερο μέγεθος επειδή έχουν πλέον σαν εξωτερικό ενεργειακό επίπεδο το ακ-

ριβώς προηγούμενο που βρίσκεται κοντύτερα στο πυρήνα. Η ακτίνα των ανιόντων είναι

πάντα μεγαλύτερη από την ακτίνα των ατόμων από τα οποία προέκυψαν όπως φαίνεται πα-

ραστατικά στο σχήμα 1.18. Η προσθήκη ενός επιπλέον ηλεκτρονίου διαταράσσει το πεδίο

δυνάμεων απωθώντας τα άλλα ηλεκτρόνια και διογκώνοντας την ηλεκτρονική πυκνότητα.

Η περιοδική μεταβολή της ατομικής ακτίνας συναρτήσει του ατομικού αριθμού φαίνεται στο

σχήμα 1.19. Κατά μήκος κάθε περιόδου, η ατομική ακτίνα των κύριων στοιχείων (s- και p-

ενότητες στοιχείων) μειώνεται. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυξάνει κατά μήκος της

κάθε περιόδου το δραστικό φορτίο του πυρήνα (effective nuclear charge), λόγω της αύξη-

σης του ατομικού αριθμού, με αποτέλεσμα να ωθούνται τα ηλεκτρόνια πιο κοντά στον πυρή-

να. Ταυτόχρονα όμως, στα κύρια στοιχεία μιας περιόδου δεν εμφανίζεται αλλαγή στο κύριο

ενεργειακό επίπεδο που πληρώνεται με ηλεκτρόνια. Με άλλα λόγια σε κάθε περίοδο όλα τα

στοιχεία έχουν την ίδια κύρια στοιβάδα ως εξωτερική. Συνεπώς, η μείωση της ατομικής

ακτίνας των κύριων στοιχείων κατά μήκος της κάθε περιόδου οφείλεται αποκλειστικά στη

αύξηση του φορτίου του πυρήνα.

Σχήμα 1.19. Περιοδικότητα της ατομικής ακτίνας των στοιχείων.

Η σημαντική μείωση της ατομικής ακτίνας των στοιχείων που ανήκουν στην p-ενότητα σε

σχέση με τα στοιχεία που ανήκουν στην s-ενότητα, οφείλεται στην παρεμβολή των στοιχεί-

Σχετικό μέγεθος ατόμων των

κυριων ομάδων του ΠΠ

103

ων μετάπτωσης ανάμεσα στις δύο ενότητες που προκαλεί σημαντική αύξηση στον ατομικό

αριθμό και συνεπώς σημαντική αύξηση στο φορτίο

Νa Νa+ + e- Cl+ e Cl-

Σχήμα 1.18. Μεταβολές

της ατομικής ακτίνας κατά το

σχηματισμό ανιόντων και

κατιόντων

του πυρήνα. Για παράδειγμα, στην τέταρτη περίοδο η ατομική ακτίνα του γαλλίου είναι κατά

πολύ μικρότερη αυτής του ασβεστίου, που είναι το ακριβώς προηγούμενο κύριο στοιχείο σε

αυτή τη περίοδο, επειδή ανάμεσα τους παρεμβάλλεται ένας μεγάλος αριθμός στοιχείων με-

τάπτωσης (10 στοιχεία). Αντιθέτως, όταν δεν υφίσταται αυτή η παρεμβολή, όπως στην τρί-

τη περίοδο, η μείωση του ατομικού μεγέθους είναι πολύ μικρή (σύγκρινε τα μεγέθη του Mg

που βρίσκεται πάνω από το Ca με το Al που βρίσκεται πάνω από το Ga). Επίσης, παρότι το

Ga έχει ως κύρια εξωτερική στοιβάδα την τέταρτη (n=4) και θεωρητικά αναμένετο να είχε

μεγαλύτερο μέγεθος από αυτό του Al που έχει ως κύρια εξωτερική στοιβάδα την τρίτη

(n=3), πρακτικά έχει παραπλήσιο μέγεθος (σχήμα 1.19) εξαιτίας της πολύ μεγάλης αύξησης

του φορτίου του πυρήνα που ωθεί τα ηλεκτρόνια να βρίσκονται πιο κοντά στον πυρήνα του

Ga από ότι στο πυρήνα του Al.

Κατά μήκος κάθε κύριας ομάδας του περιοδικού πίνακα, η ατομική ακτίνα εν γένει μεγαλώ-

νει πράγμα που αποδίδεται στην κατοχή από τα ηλεκτρόνια συνεχώς αυξανόμενης ενέργειας

εξώτερων κύριων ενεργειακών επιπέδων. Βέβαια υπάρχουν οι εξαιρέσεις που παρατηρούν-

ται στα στοιχεία της p-ενότητας, όπως αυτή του Ga, και εξηγούνται όπως αναφέρεται ανα-

λυτικά παραπάνω. Τα πρώτα στοιχεία κάθε κύριας ομάδας έχουν σαφώς διαφοροποιημένες

ιδιότητες από όλα τα άλλα στοιχεία της ίδιας ομάδας πράγμα που οφείλεται κυρίως στο πο-

λύ μικρότερο μέγεθος τους. Γενικά, τα πρώτα στοιχεία κάθε κύριας ομάδας προσομοιάζουν

ως προς τις ιδιότητες τους με τα στοιχεία των αμέσως επόμενων κυρίων ομάδων που βρίσ-

κονται διαγωνίως ως προς αυτά. Για παράδειγμα, το Li προσομοιάζει στο Mg, το Be στο Al,

το B στο Si κλπ (σχήμα 1.16).

Στην έκτη περίοδο του περιοδικού πίνακα, η f-ενότητα στοιχείων παρεμβάλλεται της d-

ενότητας στοιχείων (σχήμα 1.19) με αποτέλεσμα τα στοιχεία της d-ενότητας της έκτης πε-

ριόδου να έχουν σχεδόν το ίδιο μέγεθος με τα στοιχεία της d-ενότητας της πέμπτης περιό-

δου. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η αναμενόμενη αύξηση της ατομικής ακτίνας εξαιτί-

ας της κατοχής από τα ηλεκτρόνια υψηλότερων ενεργειακών σταθμών εξισορροπείται περί-

που από την αύξηση του φορτίου του πυρήνα λόγω της προσθήκης των λανθανιδών.

Τέλος, η ιοντική ακτίνα ακολουθεί περίπου την ίδια περιοδικότητα με την ατομική ακτίνα.

Για ιόντα ίδιου φορτίου, η ιοντική ακτίνα αυξάνει από πάνω προς τα κάτω κατά μήκος κάθε

ομάδας του περιοδικού πίνακα. Το αποτέλεσμα της αύξησης του φορτίου του πυρήνα στην

ιοντική ακτίνα φαίνεται εύκολα αν συγκριθούν τα μεγέθη ισοηλεκτρονικών ιόντων, δηλαδή

ιόντων με ακριβώς την ίδια ηλεκτρονική δομή.

Στον πίνακα 1.5 δίνονται τα μεγέθη τεσσάρων ισοηλεκτρονικών ιόντων. Τα ιόντα Ν3- και

Ο2- έχουν κερδίσει ηλεκτρόνια και έχουν αποκτήσει τη δομή του ευγενούς αερίου Ne, ενώ

τα ιόντα Νa+ και Mg2+ έχουν αποβάλλει ηλεκτρόνια και έχουν αποκτήσει επίσης τη δομή του

ίδιου ευγενούς αερίου. Καθώς αυξάνεται ο ατομικός αριθμός και συνεπώς το φορτίο του

πυρήνα, ασκείται μεγαλύτερη έλξη στα ηλεκτρόνια των βαρύτερων ιόντων και συνεπώς

μειώνεται η ιοντική τους ακτίνα.

Σχετικό μέγεθος ιόντων

των κυριων ομάδων του

ΠΠ

Συγκριση ακτίνων ατό-

μων Li και Να και ιον-

των

Συγκριση ακτίνων ατό-

μων Βe και Mg και

ιοντων

104

Ενέργεια ιοντισμού

Σκοπός σε αυτή την ενότητα είναι:

i. Να κατανοηθεί τι λέμε ενέργεια ιοντισμού και με ποιο τρόπο ένα άτομο απο-

βάλλει («χάνει») ηλεκτρόνιa

ii. Να παρουσιασθεί πώς ο περιοδικός πίνακας και η ηλεκτρονιακή δομή των στο-

ιχείων (κβαντομηχανικό πρότυπο) μας επιτρέπουν να προβλέπουμε την με-

ταβολή της ενέργειας ιοντισμού κατά μήκος μίας περιόδου ή ομάδας του πε-

ριοδικού πίνακα.

iii. Να παρουσιασθεί η χρησιμότητα της ενέργειας ιοντισμού και η συσχέτισή της

με φυσικές και χημικές ιδιότητες του ατόμου

Η απάντηση στον σκοπό (i) παραπάνω δίνεται από τον ορισμό:

Ενέργεια ιοντισμού (Εi) ονομάζεται η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την πλήρη

απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου (του ασθενέστερα συνδεδεμένου με το πυρήνα ηλεκτρονίου

) από ένα άτομο ή ιόν που βρίσκεται σε αέρια φάση και στην θεμελιώδη του κατάσταση.

Ενέργεια πρώτου ιοντισμού (Εi1) ονομάζεται η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την

πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ελεύθερο άτομο που βρίσκεται σε αέρια φάση και

στην θεμελιώδη κατάσταση.

Για παράδειγμα για το Na(g) η ενέργεια πρώτου ιοντισμού είναι η ενέργεια που χρειάζεται

για την αντίδραση:

Na(g) [ Na+(g) + e- Εi1 > 0

Αντίστοιχα για το Na(g) η ενέργεια δεύτερου ιοντισμού είναι η ενέργεια που χρειάζεται για

την αντίδραση:

Na+(g) [ Νa+2(g) + e- Εi2 > 0

Ως μονάδα μέτρησης για την ενέργεια ιοντισμού χρησιμοποιείται το kJ.mol-1

Όπως φαίνεται και παραπάνω για την απομάκρυνση ενός ή περισσοτέρων ηλεκτρονίων από

ένα άτομο πρέπει να δοθεί ενέργεια στα ηλεκτρόνια του ατόμου ώστε να «εξουδετερωθο-

ύν» οι ελκτικές δυνάμεις του πυρήνα (οι παραπάνω αντιδράσεις είναι ενδόθερμες καθώς

απορροφούν ενέργεια) .

Είναι επίσης λογικό να περιμένουμε ότι για τις διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού ενός στοι-

χείου θα ισχύει ότι η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του πρώτου ηλεκτρονί-

ου θα είναι μικρότερη από την ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του δευτέρου η

οποία με την σειρά της θα είναι μικρότερη από την ενέργεια που απαιτείται για την απομάκ-

ρυνση του n ηλεκτρονίου ή συνοπτικά Εin >…> Εi2 > Εi1 καθώς είναι ευκολότερο να απομακ-

ρυνθεί ένα ηλεκτρόνιο από ουδέτερο άτομο από ότι από άτομα που έχουν διαδοχικά αυξα-

νόμενο θετικό φορτίο.

. Ο όρος ασθενέστερα συνδεδεμένο με το πυρήνα ηλεκτρόνιο αναφέρεται στην απομάκρυνση

ηλεκτρονίου από το ενεργειακό επίπεδο υψηλότερης ενέργειας. Η σειρά απομάκρυνσης η-

λεκτρονίων είναι αντιστρόφως ανάλογος της σειράς των κύριων ενεργειακών επιπέδων.

Πρώτα απομακρύνονται τα ηλεκτρόνια από το ενεργειακό επίπεδο με το μεγαλύτερο κύριο

κβαντικό αριθμό και μετά από το ενεργειακό επίπεδο με το μικρότερο κύριο κβαντικό αριθ-

μό. Μέσα στο ίδιο κύριο ενεργειακό επίπεδο, τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται πρώτα από τα

Συγκριση ακτίνων ατόμων

F και Cl και ιοντων

105

f-τροχιακά, μετά από τα d-τροχιακά, μετά από τα p-τροχιακά και τέλος από τα s-τροχιακά.

Η ενέργεια ιοντισμού μετρείται σε kJ/mol ατόμου ή ιόντος και

υποδιαιρείται σε πρώτη ενέργεια ιοντισμού, δεύτερη ενέργεια ιοντισμού, τρίτη ενέργεια ιον-

τισμού κλπ., ανάλογα με την απομάκρυνση των διαδοχικών ηλεκτρονίων από το άτομο ή ιόν.

Γενικά, η απομάκρυνση ηλεκτρονίων από ιόντα με συνεχώς αυξανόμενο θετικό φορτίο κα-

θίσταται συνεχώς δυσκολότερη. Οι ενέργειες ιοντισμού επηρεάζονται αφενός μεν από το

δραστικό φορτίο του πυρήνα, αφετέρου δε από την ηλεκτρονική δομή του ατόμου ή ιόντος.

Πειραματικά δεδομένα για τις ενέργειες ιοντισμού των στοιχείων της περιόδου 3 δίνονται

στον Πίνακα 12.

Πίνακας 12: Διαδοχικές τιμές για τις ενέργειες ιοντισμού, E, για τα στοιχεία της

περιόδου 3 του περιοδικού πίνακα (kJ/mol)

Στοιχείο E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7

Na 496 4560

Mg 738 1450 7730

Al 578 1820 2750 11600

Si 786 1580 3230 4360 16100

P 1012 1900 2910 4960 6270 22200

S 1000 2250 3360 4560 7010 8500 27100

Cl 1251 2300 3820 5160 6540 9460 11000

Ar 1521 2670 3930 5770 7240 8780 12000

Η περιοδική μεταβολή της ενέργειας ιοντισμού φαίνεται στο σχήμα 1.20.

Σχήμα 1.20. Περιοδικότητα της πρώτης ενέργειας ιοντισμού των ατόμων.

Γενικά, όσο μεγαλώνει το δραστικό φορτίο του πυρήνα τόσο πιο δύσκολη καθίσταται η απο-

μάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο και επομένως τόσο αυξάνεται η πρώτη ενέργεια

ιοντισμού. Επιπλέον, όταν όλοι οι άλλοι παράγοντες είναι ισοδύναμοι, η ευκολία απομάκρυν-

σης ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο ή ιόν είναι ανάλογη του μεγέθους του ατόμου ή ιόντος.

Μεγάλο μέγεθος σημαίνει μεγάλη ευκολία απομάκρυνσης και το αντίστροφο. Συνεπώς, κα-

θώς κινούμαστε από αριστερά προς τα δεξιά κατά μήκος μιας περιόδου και από πάνω προς

τα κάτω κατά μήκος μιας ομάδας αυξάνει η πρώτη ενέργεια ιοντισμού. Καθώς τα μέταλλα

στον περιοδικό πίνακα βρίσκονται αριστερά και τα αμέταλλα δεξιά, συνάγεται ότι τα μέταλλα

έχουν μεγαλύτερο μέγεθος και χάνουν ευκολότερα ηλεκτρόνια από ότι τα αμέταλλα. Αυτό

έχει ως συνέπεια τα μέταλλα να εμφανίζουν εντελώς διαφορετικές ιδιότητες από τα αμέ-

ταλλα όπως για παράδειγμα η ηλεκτρική αγωγιμότητα τους.

106

Επιπλέον, αφού τα στοιχεία μεταπτώσεως δεν εμφανίζουν σημαντικές μεταβολές στο μέγε-

θος τους, οι ενέργειες ιοντισμού τους δεν εμφανίζουν σημαντικές διακυμάνσεις όπως φαί-

νεται στο σχήμα 1.20.

Τέλος, η απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο ή ιόν με πολύ σταθερή ηλεκτρονική

δομή όπως αυτή των ευγενών αερίων είναι πάρα πολύ δύσκολη διεργασία. Γιαυτό ακριβώς

το λόγο τα ευγενή αέρια έχουν τις υψηλότερες ενέργειες ιοντισμού όπως φαίνεται στο σχή-

μα 1.20.

Aπο τον Πίνακα 12 προκύπτει για τις διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού Εi1, Εi2, Εi3… για κάθε

στοιχείο:

Εi1 < Εi2 < Εi3… η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του πρώτου ηλεκτρο-

νίου είναι μικρότερη από την ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του δεύ-

τερου ηλεκτρόνιου που με την σειρά της είναι μικρότερη από την ενέργεια που απα-

ιτείται για την απομάκρυνση του τρίτου ηλεκτρονίου…

Η ενέργεια ιοντισμού που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου εσωτε-

ρικής στιβάδας (που είναι συμπληρωμένη με οκτώ ηλεκτρόνια) είναι πολύ μεγαλύ-

τερη από την ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ηλεκτρονίων της εξω-

τερικής στιβάδας.

Για παράδειγμα ας εξετάσουμε το στοιχείο 13Al που η ηλεκτρονιακή δομή του είναι: Ηλεκ-

τρονιακή δομή 13Al: 1s22s22p63s23p1

Παρατηρούμε στον Πίνακα 13 παρακάτω ότι για την απομάκρυνση του εξωτερικο-

ύ 3p ηλεκτρονίου και τον σχηματισμό του Al+ απαιτείται ενέργεια Εi1 = 578kJ/mol. Για την

απομάκρυνση του πρώτου 3s ηλεκτρονίου και τον σχηματισμό του Al+2 απαιτείται ενέργει-

α Εi2 = 1820 kJ/mol ενώ για την απομάκρυνση του δεύτερου 3s ηλεκτρονίου και τον σχημα-

τισμό του Al+3 απαιτείται ενέργεια Εi3 = 2750 kJ/mol. Για να απομακρυνθεί όμως

το τέταρτο ηλεκτρόνιο από την εσωτερική στιβάδα n=2 (υποστιβάδα 2p) και να

σχηματισθεί Al+4 απαιτείται να δοθεί μεγάλη ενέργεια στο άτομο και συγκεκριμένα Εi4 =

11600 kJ/mol.

Η μεγάλη αυτή αύξηση στην ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του τέταρτου η-

λεκτρονίου μπορεί να εξηγηθεί με τον παρακάτω τρόπο:

Τα 2p ηλεκτρόνια βρίσκονται ποιο κοντά στον πυρήνα από τα 3s και 3p και έλ-

κονται ισχυρότερα. Επομένως απαιτείται μεγαλύτερη ενέργεια ιοντισμού για την α-

πομάκρυνσή τους

Η απομάκρυνση ηλεκτρονίου από στιβάδα που είναι συμπληρωμένη με οκτάδα

ηλεκτρονίων απαιτεί μεγάλη ενέργεια καθώς η συμπληρωμένη στιβάδα έχει μεγάλη

ενεργειακή σταθερότητα (παρατηρείστε ότι η στιβάδα n=2 είναι συμπληρωμένη με

οκτώ ηλεκτρόνια στο 13Al)

Πίνακας 1-13: Ιοντισμός του ατόμου του 13Al και αντίστοιχες ενέργειες ιοντισμού

(kJ/mol)

ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ ΤΟΥ 13Al

Στοιχείο

- e- - e- -e- -e-

Al Al+ Al+2 Al+3 Al+4

Ηλεκτρονιακή

δομή

1s22s22p6

3s23p1

1s22s22p6

3s2

1s22s22p6

3s1

1s22s22p6

1s22s22p5

Ενέργεια για

την αποβολή

ηλεκτρονίου

(e-)

Εi1=+578

Εi2=+1820

Εi3=+2750

Εi4=+11600

107

(kJ/mol)

Ηλεκτραρνητικότητα

Ηλεκτραρνητικότητα είναι η ικανότητα ενός ατόμου σε ένα ομοιοπολικό δεσμό (δες & 2.2.2)

να έλκει ηλεκτρόνια προς το μέρος του. Έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για να αποδοθούν

αριθμητικές τιμές στην ηλεκτραρνητικότητα, μια από αυτές είναι η κλίμακα ηλεκτραρνητικό-

τητας του Pauling που στηρίζεται σε υπολογισμούς χρησιμοποιώντας ενέργειες δεσμών. Η

κλίμακα ηλεκτραρνητικότητας κατά Pauling έχει ρυθμιστεί με τέτοιο τρόπο, έτσι ώστε το

φθόριο να είναι το ηλεκτραρνητικότερο των στοιχείων έχοντας τιμή ηλεκτραρνητικότητας 4

που αποτελεί την μεγαλύτερη τιμή της κλίμακας. Οι τιμές ηλεκτραρνητικότητας κατά

Pauling των στοιχείων δίνονται στον πίνακα 1.6.

Πίνακας 1.6. Κλίμακα ηλεκτραρνητικότητας κατά Pauling

Η ηλεκτραρνητικότητα είναι μια περιοδική ιδιότητα. Κατά μήκος μιας περιόδου, η ηλεκτραρ-

νητικότητα αυξάνει από αριστερά προς τα δεξιά. Κατά μήκος μιας ομάδας, η ηλεκτραρνητι-

κότητα μειώνεται από πάνω προς τα κάτω. Συνεπώς, το ηλεκτραρνητικότερο στοιχείο εί-

ναι το φθόριο ενώ το λιγότερο ηλεκτραρνητικό ή ισοδύναμα το περισσότερο ηλεκτροθετικό

στοιχείο είναι το φράνκιο (Fr).

Ενώ οι διακυμάνσεις της ηλεκτραρνητικότητας είναι κανονικές για τα κύρια στοιχεία του

περιοδικού πίνακα κάτι τέτοιο δεν ισχύει για τα στοιχεία μετάπτωσης, οι τιμές ηλεκτραρνη-

τικότητας κατά Pauling των οποίων ποικίλουν μεταξύ 1.1.

108

Τα μέταλλα, όπως άλλωστε αναμένετο, έχουν τις μικρότερες τιμές ηλεκτραρνητικότητας

ενώ τα αμέταλλα έχουν τις υψηλότερες τιμές ηλεκτραρνητικότητας.

109

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΤΟ ΠΕΡΙΟΔΙΚΌ ΠΊΝΑΚΑ

Ασκήσεις όπου πρέπει να βρούµε τη θέση ενός χηµικού στοιχείου στον περιοδικό πί-

νακα:

Αρχικά, γράφουµε την ηλεκτρονιακή δοµή του ατόµου του στοιχείου.

α. Η περίοδος του χηµικού στοιχείου ταυτίζεται µε τον αριθµό των στιβάδων στην η-

λεκτρονιακή δοµή του ατόµου ή µε τη µεγαλύτερη τιµή του κύριου κβαντικού αριθµού.

β. Ο τοµέας του χηµικού στοιχείου ταυτίζεται µε τον τύπο της υποστιβάδας που το-

ποθετήται το τελευταίο ηλεκτρόνιο κατά την ηλεκτρονιακή δόµηση του ατόµου. Ειδικό-

τερα:

• Στοιχεία του τοµέα s έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns x .

• Στοιχεία του τοµέα p έχουν εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 np x .

• Στοιχεία του τοµέα d έχουν ηλεκτρονιακή δοµή ...

(n - 1)d x ns 2 .

• Στοιχεία του τοµέα f έχουν ηλεκτρονιακή δοµή ...

(n - 2)f x ns 2 .

γ. Η οµάδα του χηµικού στοιχείου υπολογίζεται σύµφωνα µε τα παρακάτω:

• Στα στοιχεία των τοµέων s, p, ο αριθµός της οµάδας σύµφωνα µε την κλασική

αρίθµηση, ταυτίζεται µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα του στο-

ιχείου.

• Στα στοιχεία του τοµέα d, ο αριθµός της οµάδας σύµφωνα µε τη νέα αρίθµηση,

ταυτίζεται µε τον αριθµό των ηλεκτρονίων στις υποστιβάδες (n - 1)d x ns 2 .

• Τα στοιχεία του τοµέα f ανήκουν όλα στην 3η ή ΙΙΙΒ οµάδα του περιοδικού πίνα-

κα.

Παράδειγµα B2:

Σε ποια ομάδα περίοδο και τομέα ανήκει το ‘ατομο του 11Να Το 9F και Το 21Sc

Λύση

α. Το 11Νa έχει ηλεκτρονιακή δοµή: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 1 ή Κ(2), L(8), M(1). Συνεπώς

βρίσκεται:

• Στην 3η περίοδο: (γιατί ο µέγιστος κύριος αριθµός είναι n = 3 ή τα ηλεκτρόνια

κατανέµονται σε τρείς στιβάδες.)

• Στον s τοµέα: (γιατί το τελευταίο ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε s υποστιβάδα.)

• Στην s 1 ή ΙΑ ή 1η οµάδα: (γιατί η ηλεκτρονιακή του δοµή είναι της µορφής: ... ns1)

Β Το 9F έχει ηλεκτρονιακή δοµή: 1s 2 , 2s 2 , 2p 5 ή Κ(2), L(7). Συνεπώς βρίσκεται:

• Στην 2η περίοδο: (γιατί ο µέγιστος κύριος αριθµός είναι n = 2 ή τα ηλεκτρό-

νια κατανέµονται σε δύο στιβάδες.)

• Στον p τοµέα: (γιατί το τελευταίο ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε p υποστιβάδα.)

• Στην p 5 ή VIΙΑ ή 17η οµάδα: (γιατί η ηλεκτρονιακή του δοµή είναι της µορφής: ... np5)

γ. Το 21Sc έχει ηλεκτρονιακή δοµή: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 3d 1 , 4s 2 ή Κ(2), L(8),

M(9), N(2).

Συνεπώς βρίσκεται:

• Στην 4η περίοδο: (γιατί ο µέγιστος κύριος αριθµός είναι n = 4 ή τα ηλεκτρό-

νια κατανέµονται σε τέσσερις στιβάδες.)

• Στον d τοµέα: (γιατί το τελευταίο ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε d υποστιβάδα,

σύµφωνα µε τους κανόνες ηλεκτρονιακής δόµησης, τελευ-

ταίο τοποθετείται το ηλεκτρόνιο της 3d υποστιβάδας και

όχι της 4s.)

• Στην d 1 ή IIIV ή 3η οµάδα: (γιατί η ηλεκτρονιακή του δοµή είναι της µορφής:

... (n - 1)d 1 ns 2 .)

110

Παράδειγµα B3

Σε ποια περίοδο, τοµέα και οµάδα του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα παρακάτω στοι-

χεία;

α. 36Kr β. 40Ζr γ. 59Pr

Λύση:

α. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Κr είναι: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 3d 10 , 4s 2 , 4p 6 .

Με βάση την ηλεκτρονιακή δοµή έχουµε:

• Η εξωτερική στιβάδα έχει n = 4. Άρα το Kr ανήκει στην 4η περίοδο.

• Το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην 4p υποστιβάδα, άρα το Kr ανήκει στον τοµέα

p.

• H εξωτερική στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή 4s 2 , 4p 6 , άρα το Kr ανήκει στην VIIIA

ή 18 οµάδα.

β. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Ζr είναι: 1s2 , 2s2 , 2p6 , 3s2 , 3p6 , 3d10 , 4s2 , 4p6 , 4d2 , 5s2 ,

ή [Κr]4d2 , 5s2 .


• Η εξωτερική στιβάδα έχει n = 5. Άρα το Zr ανήκει στην 5η περίοδο.

• Το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην 4d υποστιβάδα, άρα το Zr ανήκει στον τοµέα

d.

• O συνολικός αριθµός των ηλεκτρονίων στις 4d και 5s υποστιβάδες είναι τέσσερα, άρα το

Zr

ανήκει στην 4 ή ΙVB οµάδα.

γ. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Pr είναι: 1s2 ,2s2 , 2p6 ,3s2 ,3p6,3d10 ,4s2, 4p6 ,4d 0 ,5s2 ,5p6

,4f3 ,6s2

ή [Xe]4f3 , 6s2 .


• Η εξωτερική στιβάδα έχει n = 6. Άρα το Pr ανήκει στην 6η περίοδο.

• Το τελευταίο ηλεκτρόνιο τοποθετείται στην 4f υποστιβάδα, άρα το Pr ανήκει στον τοµέα

f.

• To Pr, όπως και όλα τα στοιχεία του τοµέα f, ανήκει στην 3 ή ΙΙΙΒ οµάδα.


Τα στοιχεία της 1 (ΙΑ) οµάδας ονοµάζονται:

Α. αλκάλια Β. αλκαλικές γαίες

Γ. αλκάλια και αλκαλικές γαίες Δ. κανένα από τα παραπάνω δεν είναι σωστό

Λύση: Α


Ο αριθµός των στοιχείων στην πρώτη περίοδο είναι:

Α.1 Β.2 Γ.8 Δ.18

Λύση: Β


Τα στοιχεία µε ατοµικούς αριθµούς 10, 18, 36, 54, 86 είναι:

Α. ελαφρά µέταλλα . Β. αδρανή αέρια

Γ. αλογόνα Δ. σπάνιες γαίες

Λύση:

Β. Επειδή έχουν συμπληρωμένη την εξωτερική τους στιβάδα.


111

Τα περισσότερα στοιχεία στο δεξί µέρος του περιοδικού πίνακα είναι:

Α. µέταλλα Β. αµέταλλα

Γ. µεταλλοειδή Δ. στοιχεία µετάπτωσης

Λύση: Β


Το αρσενικό είναι στοιχείο κύριας ομάδας και ανήκει στην Περίοδο 4, Ομάδα 5A,

γράψτε τη δομή του φλοιού σθένους του αρσενικού (As).

Λύση

Το αρσενικό είναι στοιχείο κύριας ομάδας και ανήκει στην Περίοδο 4, Ομάδα 5A.

Τα πέντε εξώτερα ηλεκτρόνιά του πρέπει να καταλαμβάνουν τους υποφλοιούς 4s και 4p.

Έτσι, η ηλεκτρονική δομή του φλοιού σθένους του αρσενικού είναι 4s 2 4p 3 .

Η πλήρης ηλεκτρονική δομή του αρσενικού είναι [Ar]3d 10 4s 2 4p 3


Η ηλεκτρονιακή διαµόρφωση του ατόµου ενός στοιχείου είναι 1s2 2s22p6

3s23p6 3d104s24p3 Οι ιδιότητες αυτού του στοιχείου µοιάζουν µε αυτές το-

υ:

Α. 5B Β. 8O Γ. 7N Δ. 17Cl

Λύση: Γ, γιατί έχει 5 ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα


Τα στοιχεία τα οποία έχουν συνήθως πολλαπλούς αριθµούς οξείδωσης και τα ιόντα

τους είναι έγχρωµα χαρακτηρίζονται ως:

Α. µεταλλοειδή Β. στοιχεία μετάπτωσης

Γ. επαµφοτερίζοντα Δ. ηµιµέταλλα

Λύση: Β


Στοιχείο µε ατοµικό αριθµό έξι (6) τοποθετείται στην:

Α. IV οµάδα Β. 4η περίοδο Γ. VIA oµάδα Δ. 6 η περίοδο

Λύση: Α


Στην 6η περίοδο 14 στοιχεία τοποθετούνται στην οµάδα ΙΙΙΒ, τα στοιχεία αυτά εί-

ναι γνωστά ως:

Α. αλκάλια Β. αλκαλικές γαίες

Γ. σπάνια αέρια Δ. σπάνιες γαίες

Λύση: Δ


Τα περισσότερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα είναι:

Α. μέταλλα Β. Αμέταλλα

Γ. μεταλλοειδή Δ. αέρια

Λύση: Α


Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει δύο ηλεκτρόνια στο τροχιακό σθένους του;

Α. 29Cu B. 79Au Γ. 4Be Δ. 11Na

Λύση: Γ

112


Σε µια περίοδο του περιοδικού πίνακα, από αριστερά προς τα δεξιά, η ενέργεια

ιοντισµού:

Α. αυξάνεται Β. διατηρεί σχεδόν σταθερή τιµή

Γ. στην αρχή αυξάνεται και µετά µειώνεται Δ. µειώνεται

Λύση: Α


Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία είναι πιο δραστικό αµέταλλο;

Α. 9F2 Β. 7Ν2 Γ. 8Ο2 Δ. 16S

Λύση: Α


Στοιχείο που έχει την ηλεκτρονιακή διαµόρφωση [Kr]4d10 5f14 5s2 5p6 5d1 6s2

ανήκει στον:

Α. s-τοµέα Β. ρ-τοµέα

Γ. d-τοµέα Δ. f-τοµέα

Λύση: Γ, τα ηλεκτρόνια σθένους του βρίσκονται σε d τροχιακά.


Ποιο από τα παρακάτω ιόντα έχει µεγαλύτερη ακτίνα;

Α. 1Η- Β. 9F

- Γ. 35Br - Δ. 53Ι-

Λύση: Δ


α. Πόσα στοιχεία της 4ης περιόδου έχουν 4p και πόσα 3d ηλεκτρόνια;

Λύση: 4p : 6 ηλεκτρόνια και 3d: 10 ηλεκτρόνια, όσα και τα ηλεκτρόνια που χωρούν

στις αντίστοιχες υποστιβάδες

β. Πόσα στοιχεία της 5ης περιόδου έχουν 5s, πόσα 4d και πόσα 4f ηλεκτρόνια;

Λύση:

5s: 2 ηλεκτρ. 4d: 10 ηλεκτρ. Και 4f: 14 ηλεκτρ.


Τα στοιχεία της ΙΑ και ΙΙΑ οµάδας ανήκουν στον:

Α. s-τοµέα Β. ρ-τοµέα Γ. d-τοµέα Δ. f-τοµέα

Λύση:

Α, γιατί τα ηλεκτρόνια σθένους τους βρίσκονται σε s τροχιακά.


Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία είναι στοιχείο µετάπτωσης;

Α. 28Ni Β. 37Rb Γ. 13Αl Δ. 33As

Λύση: Α


Τα στοιχεία 7Ν, 15Ρ, 33As, 51Sb, 83Βί ανήκουν στην:

Α. VΑ οµάδα Β. VIII οµάδα Γ. ΙVΑ οµάδα Δ. VΒ οµάδα

Λύση:

Α, έχουν 5 ηλεκτρόνια σθένους.

113


Το στοιχείο 58Ce είναι στοιχείο:

Α. του s-τοµέα Β. του ρ-τοµέα Γ. του d-τοµέα Δ.

του f-τοµέα

Λύση:

Δ, τα ηλεκτρόνια σθένους του είναι σε f τροχιακά


Ποιο από τα παρακάτω ζεύγη ανήκει στην ίδια οµάδα του περιοδικού πίνακα;

Α. 12Mg, 56Ba Β. 12Mg, 11Na Γ. 12Mg, 29Cu Δ. 12Mg, 17Cl

Λύση:

Α, έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική τους στιβάδα


Ποιο από τα παρακάτω ζεύγη ανήκει στην ίδια περίοδο του περιοδικού πίνακα;

Α. 11Na, 20Ca Β. 11Na, 17Cl Γ. 20Ca, 17Cl Δ. 35Βr,17Cl

Λύση:

Β, έχουν τον ίδιο αριθμό στιβάδων


Η αναπτυγµένη µορφή του περιοδικού πίνακα έχει:

Α. οκτώ οριζόντιες σειρές και επτά κάθετες στήλες

Β. επτά οριζόντιες σειρές και δεκαοκτώ κάθετες στήλες

Γ. επτά οριζόντιες σειρές και επτά κάθετες στήλες

Δ. οκτώ οριζόντιες σειρές και οκτώ κάθετες στήλες

Λύση: Β


Η θέση στοιχείου µε ατοµικό αριθµό 20 είναι στην περίοδο:

Α.4 Β. 3 Γ.2 Δ. 1

Λύση:

Α, γιατί η δομή του είναι 2.8.8.2, έχει 4 στιβάδες


Το στοιχείο καλιφόρνιο (98Cf) ανήκει:

Α. στη σειρά των ακτινίδων

Β. στην οικογένεια των αλκαλίων

Γ. στην οικογένεια των αλκαλικών γαιών

Δ. στη σειρά των λανθανίδων

Λύση: Α


Στοιχείο Α έχει ατομικό αριθμό 35. Ζητούνται:

α) Η ομάδα , η περίοδος και ο τομέας του Α,

β) Το Α είναι μέταλλο ή αμέταλλο; και

γ)Ποιος είναι ο μοριακός τύπος της ένωσης του Α με το Υδρογόνο;

Λύση

α) Η ηλεκτρονιακή κατανομή για το Α είναι: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p5 .

O μεγαλύτερος κύριος κβαντικός αριθμός που υπάρχει στην ηλ. κατανομή (4) δίνει τον α-

ριθμό της περιόδου , δηλαδή το Α ανήκει στην 4η περίοδο.

Το είδος της τελευταίας υποστιβάδας που δέχθηκε ηλεκτρόνια (p), δίνει τον τομέα του στο-

ιχείου, δηλαδή τομέας p.

114

Τέλος εφόσον η τελευταία υποστιβάδα είναι p, προσθέτουμε στα ηλεκτρόνια που έχει (5) το

12 για να βρούμε τον αριθμό της ομάδας. Δηλαδή η ομάδα του Α είναι η 17η .

ΠΡΟΣΟΧΗ! Όταν η τελευταία υποστιβάδα που δέχθηκε ηλεκτρόνια σύμφωνα με την

αρχή Ελάχιστης Ενέργειας, είναι η nsx, τότε το στοιχείο ανήκει στην ομάδα Χ, όταν

είναι η ndx, τότε το στοιχείο ανήκει στην ομάδα Χ+2, και όταν είναι η npx, τότε το

στοιχείο ανήκει στην ομάδα Χ+12. Τέλος όλα τα στοιχεία του τομέα f ανήκουν θεω-

ρητικά στην ίδια ομάδα την 3η.

β) Το στοιχείο Α είναι αμέταλλο, όπως άλλωστε και τα περισσότερα στοιχεία του τομέα p,

διότι έχει 7 ηλεκτρόνια σθένους και τάση να δεχθεί ηλεκτρόνια προκειμένου να συμπληρώ-

σει την εξωτερική του στιβάδα με 8 ηλεκτρόνια.


Σε ποιο τοµέα του περιοδικού πίνακα ανήκει στοιχείο µε ατοµικό αριθµό 55;

Α. στον .s-τοµέα Β. στον p-τοµέα Γ. στον d-τοµέα Δ. στον

f-τοµέα

Λύση:

Α, τα ηλεκτρόνια σθένους του είναι σε s τροχιακά


Ποια ηλεκτρονιακή διαµόρφωση χαρακτηρίζει τα αλογόνα;

Α. ns2np3 Β. ns2np4 Γ. ns2np5 Δ. ns2np6

Λύση:

Γ, ανήκουν στην 7η ομάδα του ΠΠ επομένως και σθένος 7


Τα στοιχεία των οποίων τα τελευταία τροχιακά είναι 4f και συμπληρώνονται διαδοχικά,

χαρακτηρίζονται ως:

Α. στοιχεία µετάπτωσης Β. λανθανίδες

Γ. ακτινίδες Δ. αδρανή αέρια

Λύση: Β


Ο συνολικός αριθµός των στοιχείων στην 5η περίοδο του περιοδικού πίνακα εί-

ναι: Α.1O Β. 8 Γ. 32

Δ. 18

Λύση: Δ


Να βρείτε πόσα στοιχεία περιέχει κάθε περίοδος του περιοδικού πίνακα.

Λύση:

Στην 1η περίοδο συµπληρώνεται η 1s υποστιβάδα, η οποία παίρνει 2 ηλεκτρόνια. Συνεπώς,

έχει 2 χηµικά στοιχεία.

Στην 2η περίοδο συµπληρώνονται οι 2s, 2p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά 2 +

6 = 8

ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 8 χηµικά στοιχεία.

Στην 3η περίοδο συµπληρώνονται οι 3s, 3p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά 2 +

6 = 8

ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 8 χηµικά στοιχεία.

Στην 4η περίοδο συµπληρώνονται οι 4s, 3d, 4p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά

2 + 10 + 6 = 18 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 18 χηµικά στοιχεία.

Στην 5η περίοδο συµπληρώνονται οι 5s, 4d, 5p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνολικά

115

2 + 10 + 6 = 18 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 18 χηµικά στοιχεία.

Στην 6η περίοδο συµπληρώνονται οι 6s, 4f, 5d, 6p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνο-

λικά

2 + 14 + 10 +6 = 32 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 32 χηµικά στοιχεία.

Στην 7η περίοδο συµπληρώνονται οι 7s, 5f, 6d, 7p υποστιβάδες, οι οποίες παίρνουν συνο-

λικά

2 + 14 + 10 +6 = 32 ηλεκτρόνια. Συνεπώς, έχει 32 χηµικά στοιχεία.

H τιµή 32 για την 7η περίοδο είναι θεωρητική, γιατί δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόµη όλα τα

χηµικά στοιχεία. Σήµερα η 7η περίοδος περιέχει 26 χηµικά στοιχεία.


Με βάση την ηλεκτρονιακή διαµόρφωση των ατόµων τους να βρείτε σε ποια περίοδο,

ποια οµάδα (µε τη νέα και την παλιά αρίθµηση) ,και σε ποιον τοµέα ανήκουν τα στοι-

χεία:

Α. 4Be, 5B, 6C, 8O, 10Ne

Β.11Na, 14Si, 19K, 37Rb, 58Ce

Γ. 20Ca, 31Ga, 35As, 52 Te, 54Xe

Λύση: Βλέποντας την ηλεκτρονιακή δομή τους

Ομάδα περίοδος

4Be 2 2

5B 3 2

6C 4 2

8O 6 2

10Ne 8 2

11Na 1 3

14Si 4 3

19K 1 4

37Rb 1 5

58Ce Λανθανίδες

20Ca 2 4

31Ga 3 4

35As 5 4

52 Te 6 5

54Xe 8 5


Δίνονται οι παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές:

α. [He] 2s1 2p5 β. [Ar] 4s2 3d10 4p5

γ. [Ne] 3s2 3p2 4s1 δ. [Kr] 5s2 4d10 5p1

Να βρείτε σε ποια οµάδα και ποια περίοδο του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα στοιχε-

ία, αφού προηγουµένως εξετάσετε αν τα άτοµα είναι διεγερµένα ή βρίσκονται στη

θεµελιώδη τους κατάσταση.

Λύση:

α. [He] 2s1 2p5 . είναι διεγερμένη .2s2 2p4 6η ομάδα και 2η περίοδος

β. [Ar] 4s2 3d10 4p5. 7η ομάδα και 4η περίοδος

γ. [Ne] 3s2 3p2 4s1 . είναι διεγερμένη . 3s2 3p3 5η ομάδα και 3η

περίοδος

δ. [Kr] 5s2 4d10 5p1. 3η ομάδα και 5η περίοδος


Να βρείτε την ηλεκτρονιακή δοµή:

α. Της 3ης αλκαλικής γαίας

116

β. Του 2ου αλογόνου

γ. Του 1ου στοιχείου της 15ης οµάδας

δ. Του 1ου στοιχείου της d 1 οµάδας

Λύση:

α. Οι αλκαλικές γαίες βρίσκονται στον τοµέα s του περιοδικού πίνακα και έχουν εξωτερική

ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 µε n > 1, γιατί για n = 1 έχουµε το ευγενές αέριο ηλιο. Συνεπώς, η

τρίτη αλκαλική γαία θα έχει ηλεκτρονιακή δοµή εξωτερικής στιβάδας 4s 2 .

Με βάση τα παραπάνω, η ηλεκτρονιακή δοµή της 3ης αλκαλικής γαίας είναι:

1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 4s 2 ή [Αr]4s 2 .

β. Τα αλογόνα βρίσκονται στον τοµέα p του περιοδικού πίνακα και έχουν εξωτερική

ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 np 5 µε n > 1, γιατί για n = 1 δεν υπάρχει p υποστιβάδα.

Συνεπώς, το 2ο αλογόνο θα έχει ηλεκτρονιακή δοµή εξωτερικής στιβάδας 3s 2 ,3p 5 .

Με βάση τα παραπάνω, η ηλεκτρονιακή δοµή του 2ου αλογόνου είναι:

1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 5 ή [Νe]3s 2 , 3p 5 .

γ. Η 15η ή VΑ οµάδα βρίσκεται στον τοµέα p του περιοδικού πίνακα και τα στοιχεία της έ-

χουν

εξωτερική ηλεκτρονιακή δοµή ns 2 np 3 µε n > 1, γιατί για n = 1 δεν υπάρχει p υποστιβάδα.

Με βάση τα παραπάνω, η ηλεκτρονιακή δοµή του 1ου στοιχείου της 15ης οµάδας είναι:

1s 2 , 2s 2 , 2p 3 ή [Ηe]2s 2 , 2p 3

δ. Τα στοιχεία της d 1 οµάδας του περιοδικού πίνακα έχουν ηλεκτρονιακή δοµή:

...(n - 1)d 1 ns 2 µε n > 3, γιατί αν n < 3 τότε n - 1 < 2, µε αποτέλεσµα να µην υπάρχει d

υποστιβάδα. Συνεπώς, το 1ο στοιχείο της d 1 οµάδας θα είναι, για n = 4 µε ηλεκτρονιακή

δοµή:

1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 3d 1 , 4s 2 ή [Ar]3d 1 , 4s 2


Nα βρείτε την ηλεκτρονιακή δοµή και τον ατοµικό αριθµό του χηµικού στοιχείου που:

α. Βρίσκεται κάτω από το 15P στον περιοδικό πίνακα.

β. Είναι αλκάλιο και βρίσκεται στην ίδια περίοδο µε το 36Κr.

Λύση:

α. Πρώτα θα βρούµε τη θέση του 15P στον περιοδικό πίνακα.

Η ηλεκτρονιακή δοµή του είναι: 15P: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 3 .

Η εξωτερική του στιβάδα έχει n = 3. Άρα ο P ανήκει στην 3η περίοδο.

Η εξωτερική του στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2 , 3p 3 , άρα ο P ανήκει στην VA ή

15η οµάδα.

Το στοιχείο που βρίσκεται κάτω από τον P στον περιοδικό πίνακα ανήκει στην 4η περίοδο

και στην VA ή 15η οµάδα. Άρα, η εξωτερική του στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή 4s 2 , 4p

3 .

Με βάση τα παραπάνω η ηλεκτρονιακή δοµή του στοιχείου αυτού είναι:

1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 3d 10 , 4s 2 , 4p 3

O ατοµικός του αριθµός είναι Ζ = 33

β. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Κr είναι: 36Κr: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 3d 10 , 4s 2 ,

4p 6 .

To αλκάλιο που βρισκεται στην ίδια περίοδο µε το Kr θα έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκ-

τρονιακή δοµή: 4s1 .

Άρα η ηλεκτρονιακή δοµή του αλκαλίου είναι: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 4s 1 και ο

ατοµικός

του αριθµός είναι Ζ = 19.

117

. Παράδειγµα B39

Τα στοιχεία Α, Β, Γ και ∆ έχουν διαδοχικούς ατοµικούς αριθµούς, ανήκουν ανά δύο

στον ίδιο τοµέα του περιοδικού πίνακα και το σύνολο των ηλεκτρονίων του καθενός

από αυτά κατανέµονται σε τρεις στιβάδες.

α. Εξετάστε σε ποια περίοδο και σε ποια οµάδα του περιοδικού πίνακα ανήκει καθένα

από τα στοιχεία Α, Β, Γ και ∆.

β. Κάντε τις ηλεκτρονιακές δοµές των στοιχείων ,υπολογίστε τους ατοµικούς αριθµούς

των Α, Β, Γ, ∆ και όλων των στοιχείων που ανήκουν στην ίδια οµάδα του περιοδικού

πίνακα µε το στοιχείο ∆.

Λύση:

α. Τα ηλεκτρόνια των Α, Β, Γ και ∆ κατανέµονται σε 3 στιβάδες, άρα σε όλα, εξωτερική

στιβάδα είναι η Μ, συνεπώς και τα 4 στοιχεία ανήκουν στη 3η περίοδο.

Είναι γνωστό ότι στη 3η περίοδο ανήκουν στοιχεία των τοµέων s, p. Επειδή τα στοιχεία

έχουν διαδοχικούς ατοµικούς αριθµούς, τα Α, Β θα ανήκουν στον τοµέα s και πιο συγκεκρι-

µένα στην 1η και 2η οµάδα αντίστοιχα, ενώ τα Γ και ∆ θα ανήκουν στον τοµέα p και πιο

συγκεκριµένα στη 13η και 14η οµάδα αντίστοιχα.

β. Το στοιχείο Α έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή 3s 1 . Άρα, η ηλεκτρονιακή

δοµή του είναι: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 1 .

To στοιχείο έχει 11 ηλεκτρόνια, συνεπώς και 11 πρωτόνια, άρα Ζ = 11.

Το στοιχείο Β έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2 . Άρα, η ηλεκτρονιακή

δοµή του είναι: 1s 2 , 2s 2 , 3p 6 , 3s 2 .


Το στοιχείο Γ έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2 , 3p 1 . Άρα, η ηλεκτρονι-

ακή

δοµή του είναι: 1s 2 , 2s 2 , 3p 6 , 3s 2 , 3p 1 .


Το στοιχείο ∆ έχει εξωτερική στιβάδα µε ηλεκτρονιακή δοµή 3s 2 , 3p 2 . Άρα, η ηλεκτρο-

νιακή

δοµή του είναι: 1s 2 , 2s 2 , 3p 6 , 3s 2 , 3p 2 .


Στη 14η οµάδα ανήκουν στοιχεία µε ηλεκτρονιακή δοµή εξωτερικής στιβάδας ns 2 , np 2 µε

n > 1, γιατί για n = 1 δεν υπάρχει p υποστιβάδα.

Για n = 2, η ηλεκτρονιακή δοµή του στοιχείου είναι 1s 2 , 2s 2 , 2p 2 , άρα Ζ = 6.

Εργαζόµαστε

αντίστοιχα και έχουµε:

Για n = 4, Ζ = 32 Για n = 5, Z = 50 Για n = 6, Z = 82

To στοιχείο της 7ης περιόδου της 14ης οµάδας του περιοδικού πίνακα, δεν έχει βρεθεί

ακόµη.


Για το στοιχείο Α υπάρχουν τα εξής δεδοµένα:

• Ανήκει στην 3η περίοδο και στον τοµέα s του περιοδικού πίνακα.

• Το άτοµό του στη θεµελιώδη κατάσταση, έχει συνολικό άθροισµα κβαντικών

αριθµών

του spin ίσο µε µηδέν.

α. Ποιος ο ατοµικός αριθµός (Z) του στοιχείου Α;

β. Να γράψετε τις χηµικές εξισώσεις του οξειδίου του Α

(Α Ο) µε Η2Ο, ΗCl και µε NaOH.

Λύση:

118

α. Το στοιχείο Α ανήκει στη 3η περίοδο του περιοδικού πίνακα και στον τοµέα s. Συνεπώς,

η

εξωτερική του στιβάδα έχει ηλεκτρονιακή δοµή: 3s x .

Το συνολικό άθροισµα των κβαντικών αριθµών του spin είναι µηδεν, συνεπώς η 3s υποστι-

βάδα θα είναι συµπληρωµένη, δηλαδή θα περιέχει 2 ηλεκτρόνια.

Με βάση τα παραπάνω η ηλεκτρονιακή δοµή του Α είναι: 1s 2 , 2s 2 , 3p 6 , 3s 2 .

To άτοµο περιέχει 12 ηλεκτρόνια, άρα και 12 πρωτόνια. Συνεπώς ο ατοµικός αριθµός του


β. Το στοιχείο Α ανήκει στη 2η οµάδα του περιοδικού πίνακα, δηλαδή είναι αλκαλική γαία

και µετατρέπεται σε κατιόν, αποβάλλοντας 2 ηλεκτρόνια. Άρα το οξείδιο ΑΟ είναι βασικό.

Το ΑΟ αντιδρά µε το Η2Ο και δίνει το υδροξείδιο του Α: ΑΟ + Η2Ο → Α(ΟΗ)2

Το ΑΟ αντιδρά µε ΗCl σύµφωνα µε τη χηµική εξίσωση: ΑΟ + 2ΗCl → ACl2 + H2O

To AO δεν αντιδρά µε το ΝaOH γιατί είναι βάση.

Ασκήσεις όπου πρέπει να συγκρίνουµε το µέγεθος ατόµων ή ιόντων:

α. Για να συγκρίνουµε την ατοµική ακτίνα ατόµων ή ιόντων, εργαζόµαστε ως εξής:

• Γράφουµε την ηλεκτρονιακή δοµή των ατόµων.

• Συγκρίνουµε τον αριθµό των στιβάδων.

• Το άτοµο µε τις περισσότερες στιβάδες έχει µεγαλύτερη ακτίνα.

• Όταν ο αριθµός των στιβάδων είναι ο ίδιος, συγκρίνουµε τα δραστικά πυρηνικά φορτία.

Το άτοµο µε το µικρότερο δραστικό πυρηνικό φορτίο έχει τη µεγαλύτερη ακτίνα.

Γενικά ισχύει:

• Σε µία περίοδο του περιοδικού πίνακα, η ατοµική ακτίνα αυξάνεται από δεξιά προς τα

αριστερά.

• Σε µία οµάδα του περιοδικού πίνακα, η ατοµική ακτίνα αυξάνεται από πάνω προς τα κά-

τω.

β. Για το µέγεθος των ιόντων ισχύουν τα παρακάτω:

• Οι ακτίνες των θετικών ιόντων είναι µικρότερες από τις ακτίνες των αντίστοιχων

ατόµων.

• Οι ακτίνες των αρνητικών ιόντων είναι µεγαλύτερες από τις ακτίνες των αντίστοιχων

ατόµων.

• Σε µια σειρά ιόντων µε τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονίων η ατοµική ακτίνα των ιόντων ελατ-

τώνεται καθώς αυξάνεται ο ατοµικός αριθµός άρα και το φορτίο του πυρήνα.


Ποιο από τα παρακάτω άτοµα ή ιόντα έχει το μεγαλύτερο μέγεθος;

Α. 35Βr Β. 53Ι- Γ. 53Ι Δ. 9F

Λύση: Β


Τα στοιχεία Α, Β, Γ και Δ έχουν τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµήσεις (κατά στιβά-

δες). Ποιο απ' αυτά έχει εντονότερο µμεταλλικό χαρακτήρα;

Α. Κ(2), L(8), Μ(4) Β.Κ(2), L(8), Ν(8)

Γ. Κ(2), L(8), Μ(8), N(l) Δ. Κ(2), L(8), Ν(8), 0(7)

Λύση:

Γ, έχει ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα.


Κατεβαίνοντας µια κύρια οµάδα του περιοδικού πίνακα, η ατοµική ακτίνα:

Α. συνεχώς μειώνεται

Β. συνεχώς αυξάνεται

119

Γ. µειώνεται και στη συνέχεια αυξάνεται

Δ. αυξάνεται και στη συνέχεια µειώνεται

Λύση: Β


Κατεβαίνοντας την οµάδα των αλογόνων:

Α. η δραστικότητα αυξάνεται

Β. η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται

Γ. η ιοντική ακτίνα αυξάνεται

Δ. η ενέργεια πρώτου ιοντισµού αυξάνεται

Λύση:

Γ, γιατί αυξάνονται οι στιβάδες.


Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει τη μικρότερη ατοµική ακτίνα;

A.6C Β. 9F Γ. 3Li Δ. 37Rb

Λύση: Β, γιατί έχει τα περισσότερα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα.


. Ποιο έχει τη µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα;

Α. 13Al Β. 14Si Γ. 15Ρ Δ. 12Mg

Λύση:

Δ, έχει τα λιγότερα ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα ,επομένως μικρότερο πυρηνικό

φορτίο


Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία είναι το πιο δραστικό µέταλλο;

Α.15Ρ Β. 33As Γ. 51Sb Δ. 83Βί

Λύση:

Δ, έχει τις περισσότερες στιβάδες επομένως πιο εύκολα αποβάλει Ηλεκτρόνια.


Η σειρά µε την οποία µειώνεται ο βασικός χαρακτήρας των οξειδίων είναι:

Α. Na20 > MgO >Al203 >CuO

Β. MgO >Al203 >CuO > Na20

Γ. Al203> MgO > CuO > Na20

Δ. CuO >Na20 > MgO >Al203

Λύση:

Α, γιατί έχουμε κατά μήκος της περιόδου μια βαθμιαία ελάττωση του ιοντικού και αύξηση

του ομοιοπολικού δεσμού.


Να διατάξετε µε βάση το µέγεθός τους τα:

α. 3Li, 6C, 11Na β. 17Cl, 17Cl – γ. 7N 3– , 9F

–

Λύση:

α. Γράφουµε τις ηλεκτρονιακές δοµές των ατόµων και βρίσκουµε την οµάδα και την περίοδο

στην οποία ανήκουν:

3Li: 1s 2 , 2s 1 ανήκει: 1η οµάδα, 2η περίοδος

6C: 1s 2 , 2s 2 , 2p 2 ανήκει: 14η οµάδα, 2η περίοδος

11Na: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 1 ανήκει: 1η οµάδα, 3η περίοδος

120

Το Li και ο C ανήκουν στην ίδια περίοδο του περιοδικού πίνακα. Μεγαλύτερη ατοµική ακτίνα

έχει το Li γιατί έχει µικρότερο δραστικό πυρηνικό φορτίο από τον C (µικρότερος ατοµικός

αριθµός ή βρίσκεται πιο αριστερά από τον C).

Το Li και το Νa ανήκουν στην ίδια οµάδα του περιοδικού πίνακα. Μεγαλύτερη ατοµική ακτί-

να έχει το Νa γιατί έχει µεγαλύτερο αριθµό στιβάδων (µεγαλύτερος ατοµικός αριθµός ή

βρίσκεται πιο κάτω από το Li).

Με βάση τα παραπάνω, η διάταξη των στοιχείων µε αυξανόµενο µέγεθος είναι: C < Li < Na

β. Οι ηλεκτρονιακές δοµές του ατόµου και του ιόντος είναι:

17Cl: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 5 ή Κ(2), L(8), M(7)

17Cl – : 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 ή Κ(2), L(8), M(8)

Παρατηρούµε ότι και τα δύο σωµατίδια έχουν τον ίδιο αριθµό στιβάδων και ίδιο δραστικό

πυρηνικό φορτίο. Όµως το ανιόν Cl – έχει ένα ηλεκτρόνιο περισσότερο στην εξωτερική στι-

βάδα, µε αποτέλεσµα να υπάρχουν µεγαλύτερες απώσεις µεταξύ των ηλεκτρονίων και να

έχει µεγαλύτερο µέγεθος από το Cl. ∆ηλαδή, 17Cl < 17Cl –

γ. Οι ηλεκτρονιακές δοµές των ιόντων είναι:

7Ν 3– : 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 ή Κ(2), L(8)

9F – : 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 ή Κ(2), L(8)

Παρατηρούµε ότι και τα δύο ιόντα έχουν τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονίων και στιβάδων. Όµως

το

ανιόν F – έχει περισσότερα πρωτόνια στον πυρήνα του, άρα µεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό

φορτίο µε συνέπεια ο πυρήνας του να έλκει ισχυρότερα τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στι-

βά-

δας και η ακτίνα του να είναι µικρότερη. ∆ηλαδή, 9F – <7Ν 3–


Η ατοµική ακτίνα του 9F και του 10Ne σε Α είναι αντίστοιχα:

Α. 0,72 και 1,60

Β. 1,6 και 1,6

Γ. 0,72 και 0,72

Δ. τίποτα από τα παραπάνω

Λύση: Δ, Η δομή του φθορίου είναι 2/7 και του νέου 2/8 επομένως το νέο πρέπει να έχει

μικρότερη ακτίνα αφού έχει ισχυρότερο πυρηνικό φορτίο


Ποιο από τα παρακάτω άτοµα ή ιόντα έχει το µεγαλύτερο µέγεθος;

Α.Αl Β. Al+ Γ. Al2+` Δ. Al3+

Λύση:

Α, τα κατιόντα έχουν μικρότερο μέγεθος από τα αντίστοιχα ουδέτερα άτομα τους, επειδή τα

κατιόντα δημιουργούνται με απομάκρυνση ηλεκτρονίων από το άτομο.


Ποια υδρογονούχος ένωση της V Α οµάδας του περιοδικού πίνακα, έχει εντονό-

τερο βασικό χαρακτήρα;

Α. του αζώτου Β. του βισµούθιου Γ. του αρσενικού Δ. του

φωσφόρου

Λύση:

Α, το Ν είναι πιο ηλεκτροαρνητικό

121


∆ίνονται τα χηµικά στοιχεία:

10Α, 17Β, 19Γ, 23∆ και 59Ε.

α. Να επιλέξετε το στοιχείο που έχει τη µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα στην περίοδό του.

β. Να επιλέξετε το στοιχείο που σχηµατίζει σύµπλοκα ιόντα.

γ. Να επιλέξετε το στοιχείο που είναι ευγενές αέριο

δ. Να επιλέξετε το στοιχείο που έχει τον εντονότερο αµεταλλικό χαρακτήρα στην πε-

ρίοδό του.

ε. Να επιλέξετε το στοιχείο που ανήκει στον τοµέα f.

Λύση:

Γράφουµε τις ηλεκτρονιακές δοµές και βρίσκουµε τη θέση στον περιοδικό πίνακα των Α, Β,

Γ, ∆ και Ε:

10Α: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 Τοµέας p, 2η περίοδος,

18η οµάδα.

17Β: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 5 Τοµέας p, 3η περίοδος,

17η οµάδα.

19Γ: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 4s 1 Τοµέας s, 4η περίοδος, 1η

οµάδα.

23∆: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 ,3d 3 , 4s 2 Τοµέας d, 4η περίοδος, 5η

οµάδα.

59E: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 3d 10 , 4s 2 ,

4p 6 , 4d 10 , 5s 2 , 5p 6 , 4f 3 , 6s 2 Τοµέας f, 6η περίοδος, 3η

οµάδα.

α. Το στοιχείο µε τη µεγαλύτερη ακτίνα σε κάθε περίοδο, είναι αυτό που βρίσκεται στην 1η

οµάδα (αλκάλιο). Άρα, το στοιχείο µε τη µεγαλύτερη ακτίνα στη περίοδό του είναι το Γ.

β. Σύµπλοκα ιόντα σχηµατίζουν τα στοιχεία µετάπτωσης, δηλαδή τα στοιχεία του τοµέα

d.Άρα, το στοιχείο που σχηµατίζει σύµπλοκα ιόντα είναι το ∆.

γ. Τα ευγενή αέρια βρίσκονται στην 18η ή VIIIA οµάδα του περιοδικού πίνακα. Άρα το στο-

ιχείο που είναι ευγενές αέριο είναι το Α.

δ. Τα στοιχεία µε τον εντονότερο αµεταλλικό χαρακτήρα σε κάθε περίοδο του περιοδικού

πίνακα είναι αυτά της 17ης οµάδας (αλογόνα). Άρα, το στοιχείο µε τον εντονότερο

αµεταλλικό χαρακτήρα στην περίοδό του είναι το Β.

ε. Το στοιχείο που ανήκει στον τοµέα f είναι το Ε


Ποιο από τα παρακάτω ιόντα έχει µεγαλύτερο µέγεθος και γιατί;

α. 7Ν 3- ή 9F - β. 12Mg 2+ ή 20Ca

2+ γ. 26Fe 2+ ή 26Fe

3+

Λύση:

α. Ν 3- γιατί έχει μεγάλο αποτελεσματικό φορτίο

β. Ca 2+ γιατί έχει περισσότερες στιβάδες

γ. Fe 2+


Δίνονται τα χημικά στοιχεία 11 Na και 17 Cl.

α) Ποιες είναι οι ηλεκτρονιακές δομές των παραπάνω στοιχείων στην θεμελιώδη κα-

τάσταση;

β) Ποιο από τα δύο αυτά στοιχεία έχει την μικρότερη ατομική ακτίνα; Να αιτιολογήσε-

τε την απάντησή σας

(Απολυτήριες Εξετάσεις Γ’ τάξης Ενιαίου Λυκείου 2004 – Xημεία Θετικής Κατεύθυν-

σης)

Λύση:

α) Οι ηλεκτρονιακές δομές είναι:

122

11 Na 1s2 2s2 2p6 3s1

17 Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

β) Το Cl έχει την μικρότερη ακτίνα. Τα δύο στοιχεία βρίσκονται στην ίδια περίοδο (περίοδος

3 του περιοδικού πίνακα) και ισχύει ότι καθώς μετακινούμαστε από τα αριστερά προς

τα δεξιά (από τα μέταλλα προς τα αμέταλλα) σε μία περίοδο η ατομική ακτίνα ελαττώνε-

ται.

Η αιτιολόγηση για το γεγονός αυτό δίνεται στην Μεθοδολογία #4 και την Μέθοδο Α. Το

δραστικό πυρηνικό φορτίο που επιδρά στα ηλεκτρόνια των ατόμων αυξάνει καθώς

μετακινούμαστε από το Na προς το Cl (αυξάνει ο ατομικός αριθμός Z ενώ παραμέ-

νει σταθερός ο αριθμός των ενδιάμεσων ηλεκτρονίων). Το αποτέλεσμα είναι τα ηλεκ-

τρόνια να έλκονται ισχυρότερα προς τον πυρήνα στην περίπτωση του Cl.


Nα κατατάξετε τα στοιχεία 18Αr, 19K + , 17Cl

- , 16S -2 , 20Ca +2 ως προς αύξουσα

ακτίνα (μεγαλύτερο μέγεθος).

Λύση:

Τα παραπάνω στοιχεία είναι ισοηλεκτρονικά και έχουν την ηλεκτρονιακή δομή

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

μέγεθος και προκύπτει: Ca+2 < K + < Αr < Cl- < S -2

Το S -2 έχει το μεγαλύτερο μέγεθος καθώς έχει το μεγαλύτερο αρνητικό φορτίο και άρα τα

ηλεκτρόνια απωθούνται ισχυρότερα από ότι για παράδειγμα στο Cl- ή στο Αr. Αντί-

θετα - το Ca +2 έχει το μικρότερο μέγεθος καθώς έχει το μεγαλύτερο θετικό φορτίο

με αποτέλεσμα τα ηλεκτρόνια να έλκονται ισχυρότερα από ότι στα άλλα στοιχεία .


Τοποθετείστε τα στοιχεία ως προς αύξουσα ατομική ακτίνα: 8Ο, 17Cl, 34Se, 35Br

Λύση:

8 Ο 1s2 2s2 2p4 2η περίοδο 16η ομάδα

17 Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 3η περίοδο 17η ομάδα

34 Se 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4 4η περίοδο

16η ομάδα

34 Br 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5 4η περίοδο

17η ομάδα

Τα στοιχεία ανήκουν σε δύο ομάδες του περιοδικού πίνακα. Το O και το Se ανήκουν στην

ομάδα 16 ενώ το Cl και Br στην ομάδα 17.

Βήμα Ι: Ταξινομούμε τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια ομάδα ως προς αύξουσα ατομική

ακτίνα και έτσι

έχουμε: Ο < Se και Cl < Br

Βήμα ΙΙ: Το Se και το Br ανήκουν στην ίδια περίοδο και ισχύει Se > Br

Βήμα ΙΙI: Mε βάση το Βήμα Ι και ΙΙ ταξινομούμε όλα τα στοιχεία: Ο < Cl < Br < Se


Ταξινομήστε τα στοιχεία 16S, 32Ge, 15P και 14Si ως προς αύξουσα ατομική ακτίνα.

Λύση:

16 S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 3η περίοδο 16η ομάδα

15 P 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3η περίοδο 15η ομάδα

14 Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 3η περίοδο 14η ομάδα

34 Ge 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2 4η περίοδο

14η ομάδα

Oρισμένα από τα στοιχεία βρίσκονται στην ίδια ομάδα και ορισμένα στην ίδια περίοδο. Ε-

φαρμόζουμε την

123

Βήμα Ι:

Τα στοιχεία Si, P, S, ανήκουν στην ίδια περίοδο (περίοδος 3)

Τα στοιχεία Si και Ge στην ίδια ομάδα (ομάδα 14)

Βήμα ΙΙ:

Ταξινομούμε τα στοιχεία που βρίσκονται στην ίδια περίοδο ως προς αύξουσα ατομική ακτί-

να: S < P < Si

Ταξινομούμε τα στοιχεία που βρίσκονται στην ίδια ομάδα ως προς αύξουσα ατομική ακτίνα:

Si < Ge

Βήμα ΙΙI:

Κοινό στοιχείο είναι το Si. Mε βάση το Βήμα ΙΙ ταξινομούμε όλα τα στοιχεία:

S < P < Si < Ge

Ασκήσεις όπου πρέπει να συγκρίνουµε την ενέργεια πρώτου ιοντισµού µεταξύ στοιχείων:

Στις ασκήσεις αυτής της κατηγορίας εργαζόµαστε ως εξής:

• Γράφουµε την ηλεκτρονιακή δοµή των στοιχείων.

• Βρίσκουµε τη θέση των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα.

α. Για την ενέργεια πρώτου ιοντισµού ισχύει:

• Όσο µεγαλύτερη είναι η ατοµική ακτίνα, τοσο µικρότερη είναι η ενέργεια πρώτου

ιοντισµού.

• Όσο µεγαλύτερο είναι το δραστικό πυρηνικό φορτίο, τόσο µεγαλύτερη είναι η ενέργεια

πρώτου ιοντισµού.

Γενικά ισχύει:

• Σε µία περίοδο του περιοδικού πίνακα, η ενέργεια πρώτου ιοντισµού αυξάνεται από αρισ-

τερά προς τα δεξιά.

• Σε µία οµάδα του περιοδικού πίνακα, η ενέργεια πρώτου ιοντισµού αυξάνεται από κάτω

προς τα πάνω.


Η πρώτη ενέργεια ιοντισµού του αζώτου και του οξυγόνου σε eV είναι αντίστοιχα:

Α.14,6 και 13,6 Β.13,6 και 14,6

Γ. 3,6 και 13,6 Δ.14,6 και 14,6

Λύση:

Α, Η πτώση της πρώτης ενέργειας ιοντισμού από την VA ( ns2 np3) στην ομάδα VIA (ns2

np4), αποδίδεται στην αυξημένη σταθερότητα ημισυμπληρωμένων υποστιβάδων np3


Η ορθή σειρά αύξησης της ηλεκτραρνητικότητας των παρακάτω στοιχείων είναι:

Α. 6C<7N <14Si<15P

Β. N<Si< C<P

Γ. Si<P< C<N

Δ. Ρ <Si< Ν< C

Λύση:

Γ, το Ν έχει τις λιγότερες στιβάδες άρα μεγαλύτερη τάση έλξης


Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει τη μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα

Α.F B.He Γ. Ne Δ. Na

Λύση: Α, έχει τα περισσότερα ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα.


Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει τη µεγαλύτερη πρώτη ενέργεια ιοντισµού;

Α. Fe Β. Η Γ. Li Δ. He

124

Λύση: Δ, επειδή είναι συμπληρωμένη η εξωτερική του στιβάδα.


Κατά µήκος της 2ης περιόδου, από το Li στο F, η ενέργεια πρώτου ιοντισµού:

Α. αυξάνεται Β. µειώνεται

Γ. παραµένει η ίδια Δ. τίποτα από τα παραπάνω

Λύση: Α , αφού αυξάνεται το δραστικό πυρηνικό φορτίο


Η ενέργεια πρώτου ιοντισµού του αζώτου είναι µεγαλύτερη απ' αυτή του οξυγό-

νου:

Α. επειδή το δραστικό πυρηνικό φορτίο του Ν είναι μεγαλύτερο του Ο

Β. λόγω αυξηµένης διεισδυτικότητας των ηλεκτρονίων σθένους του Ν

Γ. λόγω αυξηµένης σταθερότητας των ηµισυµπληρωµένων υποστιβάδων του Ν

Δ. επειδή η ατοµική ακτίνα του αζώτου είναι µικρότερη

Λύση: Γ


Τις χαµηλότερες τιµές ενέργειας ιοντισµού έχουν τα:

Α. αδρανή αέρια Β. αλκάλια Γ. στοιχεία µετάπτωσης Δ. αλογόνα

Λύση: Β, τα οποία έχουν ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική τους στιβάδα.


Από τα µέταλλα, Be, Mg, Ca και Sr της ΙΙΑ οµάδας του περιοδικού πίνακα, οι

λιγότερο ιοντικές χλωριούχες ενώσεις είναι αυτές που σχηµατίζονται µε το:

Α. Βe Β. Mg Γ. Ca Δ. Sr

Λύση:

Α, το Be έχει το μικρότερο μέγεθος και έλκει τα ηλεκτρόνια από το Cl- έτσι αυξάνει τον

ομοιοπολικό χαρακτήρα.


Να συγκριθούν: α) οι ατομικές ακτίνες και β) οι ενέργειες πρώτου ιοντισμού των στοι-

χείων 19Α, 17Β και 11Γ ;

Λύση

α) Αφού κάνουμε τις ηλεκτρονιακές δομές των Α, Β και Γ επιδιώκουμε να εντοπίσουμε την

ομάδα και την περίοδο στην οποία ανήκουν για να μπορέσουμε να συγκρίνουμε τις ατομικές

τους ακτίνες και στη συνέχεια τις ενέργειες ιοντισμού τους.

19Α: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1. Επομένως το Α ανήκει στην 1η ομάδα και την 4η περίοδο.

17Β: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5. Επομένως το Β ανήκει στην 17η ομάδα και την 3η περίοδο.

11Γ: 1s2, 2s2, 2p6, 3s1. Επομένως το Γ ανήκει στην 1η ομάδα και την 3η περίοδο.

Η θέση τους επομένως στον περιοδικό πίνακα είναι:

Επομένως εύκολα συμπεραίνομε ότι r(Β)<r(Γ)<r(Α), ενώ οι ενέργειες ιοντισμού τους θα έ-

χουν αντίστροφη διάταξη.


Τα ηλεκτραρνητικά στοιχεία:

125

Α. είναι µέλη της ίδιας οµάδας

Β. είναι γενικώς µέταλλα

Γ. µπορούν να προσλάβουν ηλεκτρόνια και να σχηµατίσουν ανιόντα

Δ. κατά την ηλεκτρόλυση τηγµάτων αλάτων τους οδεύουν στην κάθοδο

Λύση: Γ


Να συγκρίνετε τα 11Νa και 20Ca ως προς την ενέργεια πρώτου ιοντισµού.

Λύση:

Γράφουµε τις ηλεκτρονιακές δοµές των ατόµων:

11Na: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 1 ή Κ(2), L(8), M(1)

20Ca: 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 4s 2 ή Κ(2), L(8), M(8), Ν(2)

α. Από τις ηλεκτρονιακές δοµές παρατηρούµε ότι το Ca έχει περισσότερες συµπληρωµένες

στιβάδες από το Na, συνεπώς µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα.

Επειδή το Ca έχει µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα, αποβάλλει ευκολότερα ένα από τα ηλεκτρό-

νια της εξωτερικής στιβάδας του, σε σύγκριση µε το Νa. Άρα το Ca έχει µικρότερη ενέργεια

πρώτου ιοντισµού από το Na.


Τα αλκάλια σε κάθε περίοδο έχουν:

Α. τη µικρότερη ατοµική ακτίνα

Β. τη µεγαλύτερη ενέργεια ιοντισµού

Γ. τη µικρότερη ενέργεια ιοντισµού

Δ. τη µεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα

Λύση:

Γ, γιατί έχουν μόνο 1 ηλεκτρόνιο σθένους


∆ίνονται τα στοιχεία: 3Li, 4Be. Nα συγκρίνετε:

α. Τις ενέργειες πρώτου ιοντισµού των στοιχείων.

β. Τις ενέργειες δεύτερου ιοντισµού των στοιχείων.

Λύση:

Οι ηλεκτρονιακές δοµές των στοιχείων είναι: 3Li: 1s 2 , 2s 1 και 4Be: 1s 2 , 2s 2 .

Άρα, το Li ανήκει στη 1η οµάδα και 2η περίοδο του περιοδικού πίνακα.

Το Βe ανήκει στη 2η οµάδα και 2η περίοδο του περιοδικού πίνακα.

α. Τα 2 στοιχεία ανήκουν στην ίδια περίοδο, όµως το Be βρίσκεται πιο δεξιά. Η Ei1 αυξάνει

από αριστερά προς τα δεξιά σε µία περίοδο, συνεπώς το Be θα έχει µεγαλύτερη ενέργεια

πρώτου ιοντισµού. ∆ηλαδή, Ei1Βe > Ei1Li

O πρώτος ιοντισµός των στοιχείων περιγράφεται από τις εξισώσεις:

Li(g)(1s 2 , 2s 1 ) → Li(g)+ (1s 2 ) + e –

Be(g)(1s 2 , 2s 2 ) → Be(g)+ (1s 2 , 2s 1 ) + e –

β. O δεύτερος ιοντισµός των στοιχείων περιγράφεται από τις εξισώσεις:

Li(g)+ (1s 2 ) → Li(g)2+ (1s 1 ) + e –

Be(g)+ (1s 2 , 2s 1 ) → Be(g)2+ (1s 2 ) + e –

Για τις ενέργειες δεύτερου ιοντισµού ισχύει: Ei2Βe < Ei2Li. Αυτό συµβαίνει γιατί:

1. Στο δεύτερο ιοντισµό το ηλεκτρόνιο του Li + φεύγει από την Κ στιβάδα ενώ του Be + από

την L. Άρα το ηλεκτρόνιο του Li + έλκεται ισχυρότερα από τον πυρήνα και η απόσπαση

γίνεται δυσκολότερα.

2. Το Li µετά τον πρώτο ιοντισµό αποκτά δοµή ευγενούς αερίου, η οποία είναι ενεργειακά

σταθερότερη, συνεπώς είναι δύσκολος ο παραπέρα ιοντισµός του.

3. Το ηλεκτρόνιο του Li + φεύγει από ζεύγος ηλεκτρονίων, ενώ το ηλεκτρόνιο του Be + που

126

φεύγει είναι µονήρες. Στο ζεύγος ηλεκτρονίων τα δύο ηλεκτρόνια έλκονται µε ηλεκτρο-

µαγνητική δύναµη, άρα δυσκολεύεται η απόσπαση και αυξάνεται η ενέργεια ιοντισµού.


Για ένα άγνωστο στοιχείο κύριας οµάδας του περιοδικού πίνακα, βρέθηκε ότι: Ei1 =

590ΚJ/mol, Ei2 = 144 KJ/mol, Ei3 = 4905 KJ/mol και Ei4 = 6460 KJ/mol. Σε ποια

οµάδα του

περιοδικού πίνακα µπορεί να ανήκει το παραπάνω στοιχείο;

Λύση:

Παρατηρούµε ότι η ενέργεια τρίτου ιοντισµού του στοιχείου έχει πολύ µεγάλη διαφορά από

την ενέργεια δεύτερου ιοντισµού του στοιχείου. Αυτό µας οδηγεί στο συµπέρασµα ότι µετά

τον δεύτερο ιοντισµό, οι στιβάδες ελαττώνονται και το στοιχείο αποκτά δοµή ευγενούς αε-

ρίου. Συνεπώς, έχει 2 ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα.

Επειδή στις κύριες οµάδες του περιοδικού πίνακα ο αριθµός των ηλεκτρονίων της εξωτερι-

κής στιβάδας ταυτίζεται µε το λατινικό αριθµό της οµάδας, το στοιχείο πιθανότατα ανήκει

στην ΙΙΑ ή 2η οµάδα.


Η έλξη που ασκεί ένα άτοµο σε ένα δεσµικό ζεύγος ηλεκτρονίων το οποίο το συνδέει

µε ένα άλλο άτοµο αναφέρεται ως:

Α. ηλεκτρονιοσυγγένεια

Β. ηλεκτραρνητικότητα

Γ. ενέργεια ιοντισµού

Δ. σθένος

Λύση: Β


Ένα στοιχείο έχει διαδοχικές ενέργειες ιοντισµού (σε kJ mol-1)

940,2080,3090,4140,7030,7870,16000 και 19500. Σε ποια οµάδα του περιοδικού

πίνακα ανήκει το στοιχείο;

Α. IVΑ Β. VA Γ. VΙΑ Δ. VΙΙΑ

Λύση: Γ

Παράδειγµα Β75

. Η .... ενέργεια ιovτισµoύ του 20Ca έχει εξαιρετικά υψηλή τιµή σε σχέση µε τις

προηγούµενες.

Α. πρώτη Β. δεύτερη Γ. Τρίτη Δ. τέταρτη

Λύση:

Γ, γιατί η δομή του είναι [Ne] 3s2 3p6 4s2 και το 3ο ηλεκτρόνιο φεύγει από την 3η στιβάδα


Η τάση που έχουν τα στοιχεία της ΙΑ και VΙΙΑ οµάδας, από πάνω προς τα κάτω,

είναι:

Α. το σηµείο ζέσης να αυξάνεται

Β. η ηλεκτρονιοσυγγένεια να αυξάνεται

Γ. η οξειδωτική ικανότητα να αυξάνεται

Δ. η ενέργεια ιοντισμού να ελαττώνεται

Λύση: Δ

127


Ηλεκτραρνητικότητα είναι το µέτρο της τάσης που έχει το άτοµο ενός µορίου:

Α. να απωθεί ηλεκτρόνια

Β. να έλκει ηλεκτρόνια

Γ. να µοιράζεται ηλεκτρόνια µε άλλα άτοµα

Δ. να συνδυάζεται µε πρωτόνια

Λύση: Β


Δίνονται ότι οι τέσσερις πρώτες ενέργειες ιοντισµού ενός στοιχείου:

Εί1=7,65 eV/ mol Εί2 =15,04 eV/ mol,

Εί3 =80,14eV/mol, και Εί4=109,2eV/mol.

Σε ποια οµάδα του περιοδικού πίνακα ανήκει το στοιχείο αυτό και γιατί;

Λύση:

Στη 2η ομάδα γιατί οι δύο πρώτες ενέργειες είναι χαμηλές ενώ η Τρίτη έχει μεγάλη διαφο-

ρά άρα έφυγε ηλεκτρόνιο από πιο χαμηλή στιβάδα


Γιατί η δεύτερη ενέργεια ιοντισµού του 11Νa είναι πολύ µεγαλύτερη της αντίστοιχης

ενέργειας ιοντισµού του 12Mg;

Λύση: Το δεύτερο ηλεκτρόνιο του νατρίου φεύγει από πιο μικρή στιβάδα


Να γίνει αντιστοίχηση των στοιχείων της πρώτης στήλης µε την ατοµική ακτίνα

τους που είναι γραµµένη στη δεύτερη στήλη.

Στοιχείο ατομική ακτίνα/ Α°

11Na 2,27 17Cl 1,54 19K 2,48 37Rb 0,99

Λύση:

το 5Β έχει µικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισµού από το 4Be

(γ) Η πτώση της πρώτης ενέργειας ιοντισμού από τα στοιχεία της ομάδας IIA

(ns2) στα στοιχεία της ομάδας ΙΙΙΑ (ns2 np1) ερμηνεύεται με την αυξημένη διεισδυτικότη-

τα των s ηλεκτρονίων. Δηλ τα π ηλεκτρόνια θωρακίζονται εντονότερα από τα s, γι’ αυτό

απομακρύνονται ευκολότερα.

δ. το 16S έχει µικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισµού από το 15P

(δ) Η πτώση της πρώτης ενέργειας ιοντισμού από τα στοιχεία της ομάδας VA (ns2 np3) στην

ομάδα VIA (ns2 np4), αποδίδεται στην αυξημένη σταθερότητα των ημισυμπληρωμένων υ-

ποστιβάδων np3

ε. το 17Cl έχει µικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισµού από το 9F.

(ε) το Cl έχει μεγαλύτερο κύριο κβαντικό αριθμό n άρα μείωση της ενέργειας ιοντισμού, κα-

θώς απομακρύνονται τα τελευταία ηλεκτρόνιο ( ηλεκτρόνια σθένους) από τον πυρήνα.


128

Οι ενέργειες ιοντισµού των Cl-, Cl, Cl+ είναι αντίστοιχα 343 k]/mοΙ, 1250 k]/

mol και 2300 k]/ mol. Πώς εξηγείται αυτό; Δίνεται ότι ο ατοµικός αριθµός του

χλωρίου είναι 17.

Λύση:

Η ενέργεια ιοντισμού του Cl- είναι μικρότερη από το Cl αφού το Cl- έχει χαμηλότερο αποτε-

λεσματικό πυρηνικό φορτίο. Το Cl+ έχει την μεγαλύτερη τιμή ενέργειας ιοντισμού γιατί με

διαδοχικό ιοντισμό αυξάνεται το θετικό φορτίο του ιόντος, με αποτέλεσμα και οι ελκτικές

δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρονίων – πυρήνα.


Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει πρώτη ενέργεια ιοντισµού µεγαλύτερη από

αυτή του άνθρακα 6C;

α. 5Β β.11Na γ. 10Ne δ. 12Mg ε. 14Si

Λύση: γ, γιατί είναι συμπληρωμένη η εξωτερική του στιβάδα λόγω ψηλής τιμής του πυρηνι-

κού φορτίου


Να διατάξετε τα στοιχεία: 3Li, 9F, 10Ne, 19K.

α. Με βάση το μέγεθος των ατόμων τους.

β. Με βάση την ενέργεια πρώτου ιοντισμού.

γ. Με βάση την ηλεκτροθετικότητα τους.

Λύση:

α. Γράφουμε τις ηλεκτρονιακές δομές των ατόμων και βρίσκουμε την ομάδα και

την περίοδο στην οποία ανήκουν:

3Li: 1s2, 2s1 ανήκει: 1η ομάδα Ia, 2η περίοδος

9F: 1s2, 2s2, 2p5 ανήκει: 17η ομάδα VIIa, 2η περίοδος

10Ne: 1s2, 2s2, 2p6 ανήκει: 18η ομάδα VIIIa, 2η περίοδος

19K: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1 ανήκει: 1η ομάδα Ia , 4η περίοδος

Τα Li, F και Ne ανήκουν στην ίδια περίοδο (2η) του περιοδικού πίνακα. Μεγαλύτερη ατομική

ακτίνα έχει το Li γιατί έχει μικρότερο δραστικό πυρηνικό φορτίο, στη συνέχεια το F

και τη μικρότερη το Νe, που έχει το μεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο (σε μία πε-

ρίοδο, η ατομική ακτίνα αυξάνεται από δεξιά προς αριστερά).

Το Li και το Κ ανήκουν στην ίδια ομάδα (Ια) του περιοδικού πίνακα. Μεγαλύτερη ατομική

ακτίνα έχει το Κ γιατί έχει μεγαλύτερο αριθμό στιβάδων (σε μία ομάδα, η ατομική ακ-

τίνα αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω).

Με βάση τα παραπάνω, η διάταξη των στοιχείων με βάση το μέγεθος είναι: Κ > Li > F > Ne

β. Σε μία περίοδο του περιοδικού πίνακα, η ενέργεια πρώτου ιοντισμού αυξάνεται από αρισ-

τερά προς τα δεξιά, συνεπώς με βάση την ενέργεια πρώτου ιοντισμού τα Li, F, Ne κα-

τατάσσονται: Li < F < Ne

Σε μία ομάδα του περιοδικού πίνακα, η ενέργεια πρώτου ιοντισμού αυξάνεται από κάτω

προς τα πάνω, συνεπώς με βάση την ενέργεια πρώτου ιοντισμού τα Li, K κατατάσσον-

ται: Li > K

Με βάση τα παραπάνω, η κατάταξη των στοιχείων με βάση την ενέργεια πρώτου

ιοντισμού είναι: Κ < Li < F < Ne

γ. Όσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια πρώτου ιοντισμού, τόσο μικρότερη είναι η ηλεκτροθετι-

κότητα του στοιχείου, δηλαδή η τάση του να μετατραπεί σε κατιόν.

Συνεπώς, η ηλεκτροθετικότητα μεταβάλλεται αντίθετα από την ενέργεια πρώτου ιοντισμού:

Κ > Li > F > Ne


Δίνονται τα στοιχεία Α, Β, Γ, Δ και Ε, που έχουν ατομικούς αριθμούς 11, 21,

18, 59 και 16 αντίστοιχα. Να επιλέξετε το στοιχείο που:

129

α. Έχει τη μεγαλύτερη ατομική ακτίνα στην περίοδό του.

β. Σχηματίζει όξινα οξείδια.

γ. Ανήκει στον τομέα f του περιοδικού πίνακα.

δ. Σχηματίζει σύμπλοκα ιόντα.

ε. Είναι χημικά αδρανές.

Λύση:

Γράφουμε τις ηλεκτρονιακές δομές και βρίσκουμε τη θέση στον περιοδικό πίνακα

των Α, Β, Γ, Δ και Ε:

11Α: 1s2, 2s2, 2p6 , 3s1

Τομέας s, 3η περίοδος,1η ομάδα.(Ια)

21Β: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d1

Τομέας d, 4η περίοδος, 3η ομάδα (ΙΙΙb).

18Γ: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6

Τομέας p, 3η περίοδος, 18η ομάδα. (VIIIa)

59Δ: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d10, 4s2, 4p6, 4d10, 5s2, 5p6, 4f3, 6s2

Τομέας f, 6η περίοδος,

16E: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p4

Τομέας p, 3η περίοδος, 16η ομάδα. (VIa)

α. Το στοιχείο με τη μεγαλύτερη ακτίνα σε κάθε περίοδο, είναι αυτό που βρίσκεται στην 1η

ομάδα (αλκάλιο). Άρα, το στοιχείο με τη μεγαλύτερη ακτίνα στη περίοδό του είναι το A.

β. Όξινα οξείδια σχηματίζουν τα αμέταλλα χημικά στοιχεία. Από τα παραπάνω στοιχεία,

αμέταλλο είναι το Ε. Άρα το στοιχείο που σχηματίζει όξινα οξείδια είναι το Ε.

γ. Το στοιχείο που ανήκει στον τομέα f είναι το Δ.

δ. Σύμπλοκα ιόντα σχηματίζουν τα στοιχεία μετάπτωσης, δηλαδή τα στοιχεία του τομέα d.

Άρα, το στοιχείο που σχηματίζει σύμπλοκα ιόντα είναι το Β.

ε. Τα ευγενή αέρια βρίσκονται στην 18η ή VIIIA ομάδα του περιοδικού πίνακα. Άρα το στο-

ιχείο που είναι ευγενές αέριο είναι το Γ.


Δώστε το όνομα καθενός στοιχείου, το οποίο περιγράφεται από το ακόλουθο

χαρακτηριστικό.

(α) Το στοιχείο με ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Αr] 3d34s2

(β) Το στοιχείο της Ομάδας των αλκαλικών γαιών με τη μικρότερη ατομική ακτίνα.

(γ) Το στοιχείο της Ομάδας 5Α με τη μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού.

(δ) Το στοιχείο του οποίου το μονοσθενές κατιόν είναι ισοηλεκτρονικό με το δεύτερο

ευγενές αέριο.

Δικαιολογήστε τις απαντήσεις σας.

Λύση

(α) Το στοιχείο αυτό ανήκει στην 4η Περίοδο (n = 4). Έχει ασυμπλήρωτο τον d υποφλοιό

και διαθέτει 5 ηλεκτρόνια σθένους (τα 3 στον υποφλοιό 3d και τα 2 στον 4s). Συνεπώς, το

στοιχείο ανήκει στην Ομάδα 5Β και είναι το βανάδιο (V)..

(β) Επειδή η ατομική ακτίνα αυξάνεται στην ίδια Ομάδα από πάνω προς τα κάτω (1/157),

μικρότερο θα είναι το πρώτο στοιχείο της ομάδας των αλκαλικών γαιών, δηλαδή της Ομά-

δας 2Α. Το στοιχείο αυτό είναι το βηρύλλιο (Be).

(γ) Επειδή η ενέργεια πρώτου ιοντισμού σε κάθε Ομάδα του Π.Π. ελαττώνεται, καθώς αυ-

ξάνεται ο ατομικός αριθμός (1/175), τη μεγαλύτερη τιμή θα έχει το πρώτο στοιχείο της

Ομάδας 5Α που είναι το άζωτο (Ν).

(δ) Το δεύτερο ευγενές αέριο είναι το νέο (Ne) με ατομικό αριθμό Ζ = 10. Το ισοηλεκτρονι-

κό κατιόν πρέπει να έχει επίσης 10 ηλεκτρόνια και αφού είναι μονοσθενές, το πυρηνικό του

φορτίο θα είναι κατά ένα μεγαλύτερο από τον αριθμό ηλεκτρονίων. Άρα ο Ζ του στοιχείου

είναι 11 και το στοιχείο είναι το νάτριο (Νa) (το δεύτερο στοιχείο των αλκαλιμετάλλων).

130


Δίνονται οι διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού σε kJ/mol ενός στοιχείου Χ που ανήκει

στην 3 περίοδο του Περιοδικού Πίνακα. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση του Χ;

ΙΕ1 ΙΕ2 ΙΕ3 ΙΕ4 ΙΕ5 ΙΕ6

1012 1903 2910 4956 6278 22230

Λύση

Η ενέργεια ιοντισμού αυξάνεται απότομα, όταν απομακρύνεται ηλεκτρόνιο από στα-

θερή δομή (π.χ. δομή ευγενούς αερίου). Άρα, παρατηρώντας τις διαδοχικές ενέργειες ιον-

τισμού ενός ατόμου, μπορούμε να βγάλουμε συμπεράσματα για τη δομή του. Το απότομο άλ-

μα που εμφανίζεται στις διαδοχικές ενέργειες ιοντισμού, οφείλεται στην απομάκρυνση του

πρώτου εσωτερικού ηλεκτρονίου.

Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, παρατηρούμε ότι υπάρχει μεγάλο άλμα με-

ταξύ των ΙΕ5 και ΙΕ6. Άρα το έκτο ηλεκτρόνιο που αποσπάται είναι εσωτερικό ηλεκτρόνιο.

Επομένως τα πέντε πρώτα ηλεκτρόνια που απομακρύνθηκαν είναι ηλεκτρόνια σθένους. Η

ηλεκτρονιακή του Χ είναι:

Χ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3

Παράδειγµα B87.

Δίνονται τα στοιχεία: άνθρακας (6C), οξυγόνο (8O) και πυρίτιο (14Si). Τοποθετήστε τα

στοιχεία αυτά κατά αυξανόμενη:

(α) ατομική ακτίνα.

(β) ενέργεια πρώτου ιοντισμού.


Λύση (α) Η ατομική ακτίνα ελαττώνεται κατά μήκος μιας περιόδου από αριστερά προς τα

δεξιά (1/157) και έτσι το οξυγόνο (Ο) έχει μικρότερη ακτίνα από τον άνθρακα (C). Εξ’ άλ-

λου, η ατομική ακτίνα αυξάνεται (επίδραση κύριου κβαντικού αριθμού 1/157) από πάνω

προς τα κάτω σε μια ομάδα του περιοδικού πίνακα. Επειδή, ο άνθρακας (C) και το πυρίτιο

(Si) ανήκουν στην ίδια ομάδα (4Α), το μέγεθος του ατόμου του πυριτίου (Si) είναι μεγαλύ-

τερο από εκείνο του ατόμου του άνθρακα (C).

Άρα η σειρά των στοιχείων κατά αυξανόμενη ατομική ακτίνα είναι: O < C < Si.

(β) Γενικά, η ενέργεια ιοντισμού Ι1 αυξάνεται κατά μήκος μιας περιόδου από τα αριστερά

προς τα δεξιά (1/175), ενώ μέσα σε μια ομάδα η Ι1 ελαττώνεται από πάνω προς τα κάτω

(1/176). Οι τάσεις για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου καθορίζεται από την μέση απόσ-

ταση του ηλεκτρονίου από τον πυρήνα (δηλαδή την ατομική ακτίνα) και από το φορτίο του

πυρήνα που «αισθάνεται» αυτό το ηλεκτρόνιο (δηλαδή το Ζeff). Κοιτάξτε λίγο την αντίστοι-

χη θεωρία (1/120, 1/154, 1/170).

Άρα η σειρά των στοιχείων κατά αυξανόμενη ενέργεια ιοντισμού είναι: Si < C < O.


Δίνονται τα ιόντα: 19K+, 17Cl

, 20Ca2+, 16S

2.

(α) Να καταταγούν κατά ελαττούμενο μέγεθος.

(β) Ποιο από τα ιόντα έχει τη χαμηλότερη ενέργεια ιοντισμού;

(γ) Γράψτε την ηλεκτρονική δομή του ιόντος αυτού και περιγράψτε το πιο «χαλαρά»

συνδεδεμένο ηλεκτρόνιό του, δίνοντας τους κβαντικούς αριθμούς του.


Λύση.(α) Τα τέσσερα ιόντα είναι ισοηλεκτρονικά με αριθμό ηλεκτρονίων 18 και ηλεκτρονική

δομή [Ne]3s 23p6 (δομή του ισοηλεκτρονικού ατόμου του στοιχείου Αr). Μεταξύ ισοηλεκ-

τρονικών ιόντων μεγαλύτερο είναι το ιόν με τον μικρότερο ατομικό αριθμό. Έτσι από τα ιόν-

131

τα που δίνονται, μεγαλύτερο είναι το 16S2 και μικρότερο το 20Ca2+. Κατά σειρά ελαττούμε-

νου μεγέθους τα δεδομένα ιόντα κατατάσσονται ως εξής:

16S 2 > 17Cl

> 19K + > 20Ca

2+

(β) Το ιόν με τη χαμηλότερη ενέργεια ιοντισμού είναι αυτό που έχει το χαμηλότερο πυρηνι-

κό φορτίο και τη μεγαλύτερη ακτίνα. Όπως φάνηκε στην απάντηση του προηγούμενου ερω-

τήματος, το ιόν αυτό είναι το S 2.

(γ) Η ηλεκτρονική δομή του ιόντος αυτού είναι [Ne]3s23p6. Αν απομακρυνθεί κάποιο ηλεκ-

τρόνιο, αυτό θα είναι ένα από τα έξι 3p ηλεκτρόνια τα οποία έλκονται από τον πυρήνα λιγό-

τερο ισχυρά σε σχέση με τα 3s. Οι κβαντικοί αριθμοί ενός ηλεκτρονίου 3p είναι:

n = 3, = 1, m = + 1, ή 0 ή –1 ms = +½ ή ½


Δώστε τον ατομικό αριθμό καθενός στοιχείου, το οποίο περιγράφεται από

το ακόλουθο χαρακτηριστικό.

(α) Το στοιχείο µε ηλεκτρονική διαµόρφωση: [Αr] 3d34s2

(β) Το στοιχείο της Οµάδας των αλκαλικών γαιών µε τη µικρότερη ατοµική ακτίνα.

(γ) Το στοιχείο της Οµάδας 5Α µε τη µεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισµού.

(δ) Το στοιχείο του οποίου το µονοσθενές κατιόν είναι ισοηλεκτρονικό µε το

δεύτερο ευγενές αέριο.


Λύση

(α) Το στοιχείο αυτό ανήκει στην 4η Περίοδο (n = 4). Έχει ασυµπλήρωτο τον d υποφλοιό

και

διαθέτει 5 ηλεκτρόνια σθένους (τα 3 στον υποφλοιό 3d και τα 2 στον 4s). Συνε-

πώς, το στοιχείο ανήκει στην Οµάδα 5Β

δομή 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2

και είναι το βανάδιο (V) και εχει ατομικό αριθμό 22.

(β) Επειδή η ατοµική ακτίνα αυξάνεται στην ίδια Οµάδα από πάνω προς τα κάτω ,

µικρότερο θα είναι το πρώτο στοιχείο της οµάδας των αλκαλικών γαιών, δηλαδή της Οµά-

δας

2Α. δομή 1s2 2s2 .Το στοιχείο αυτό είναι το βηρύλλιο (Be) με ατομικό αριθμό 4 .

(γ) Επειδή η ενέργεια πρώτου ιοντισµού σε κάθε Οµάδα του Π.Π. ελαττώνεται, κα-

θώς αυξάνεται ο ατοµικός αριθµός , τη µεγαλύτερη τιµή θα έχει το πρώτο στοιχείο

της Οµάδας 5Α

δομή 1s2 2s2 2p3 με ατομικό αριθμό 7 που είναι το άζωτο (Ν).

(δ) Το δεύτερο ευγενές αέριο είναι το νέο (Ne) µε ατοµικό αριθµό Ζ = 10. Το ισοηλεκτρονι-

κό κατιόν πρέπει να έχει επίσης 10 ηλεκτρόνια και αφού είναι µονοσθενές, το πυ-

ρηνικό του φορτίο θα είναι κατά ένα µεγαλύτερο από τον αριθµό ηλεκτρονίων. Άρα ο Ζ του

στοιχείου είναι 11 και το στοιχείο είναι το νάτριο (Νa) (το δεύτερο στοιχείο των

αλκαλιµετάλλων).


H αντίδραση για την ενέργεια τρίτου ιοντισμού του Ti δίνεται από:

α) Τi+3 (g) + e- Ti+2 (g) δ) Τi (g) Ti+3(g) + 3e-

β) Τi+2 (g) Ti+3 (g) + e- ε) Τi (s) Ti(g) + e-

γ) 3 Τi (g) 3 Ti+(g) + 3e-

Λύση:

H σωστή απάντηση είναι η (β). Ως ενέργεια τρίτου ιοντισμού ορίζεται η ενέργεια που απαι-

τείται για την πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα χημικό είδος που βρίσκεται σε

αέρια φάση και έχει ήδη «χάσει» δύο ηλεκτρόνια (στην συγκεκριμένη περίπτωση από το

Τi+2). Η μόνη αντίδραση που μπορεί να επιλεγεί από τις παραπάνω είναι η (β

132

Τi+2 (g) Ti+3 (g) + e-

133


376. Γράψτε τη δομή των ηλεκτρονίων της στιβάδας σθένους για το δεύτερο και για το

τέταρτο ευγενές αέριο.

377. Γράψτε το σύνολο των υποστιβάδων στις οποίες είναι δυνατό να περιέχονται ηλεκτρό-

νια (θεμελιώδης κατάσταση) για ένα στοιχείο που ανήκει στην 4η περίοδο του Περιοδι-

κού Πίνακα.

378. Με ποιο κριτήριο ένα στοιχείο κατατάσσεται στον τομέα s του Π.Π.;

379. Ποια ομοιότητα εμφανίζουν ως προς τη δομή τα στοιχεία που ανήκουν στην 17η ομάδα

του Π.Π.;

380. Πόσα στοιχεία συμπεριλαμβάνονται στη σειρά του λανθανίου και πόσα απ' αυτά ανή-

κουν στον τομέα f του Π.Π.;

381. Ποιες ομάδες αποτελούν τον τομέα d του Π.Π.; Γράψτε την ηλεκτρονιακή δομή ενός

στοιχείου Σ που ανήκει στον τομέα d και βρείτε την ομάδα του Π.Π. στην οποία ανήκει

αυτό το στοιχείο.

382. Ποιες από τις 18 ομάδες του Π.Π. χαρακτηρίζονται ως κύριες και σε ποιους τομείς

ανήκουν οι ομάδες αυτές; Γράψτε τον ατομικό αριθμό ενός στοιχείου που ανήκει σε μία από

τις δευτερεύουσες ομάδες του Π.Π. και βρείτε στη συνέχεια τον τομέα του Π.Π. στον οπο-

ίο ανήκει αυτό το στοιχείο.

383. Πόσα στοιχεία περιλαμβάνει η 6η περίοδος του Π.Π. και πώς κατανέμονται αυτά

στους τέσσερις τομείς;

384. Να αναφέρετε τι κοινό εμφανίζουν ως προς την ηλεκτρονιακή τους δομή:

α) τα στοιχεία του τομέα d του Π. Π.

β) τα στοιχεία της 13ης ομάδας του Π.Π. γ) τα στοιχεία της 4ης περιόδου του .Π.Π

385. Μελετήστε τον Π.Π. και εξετάστε σε πόσες περιόδους και σε πόσες ομάδες κατανέ-

μονται τα στοιχεία των τομέων s και ρ. Εξηγήστε τους λόγους αυτών των κατανομών.

386. Πόσα ηλεκτρόνια έχουν στη στιβάδα σθένους τα στοιχεία της 2ης , της 13ης και της 18ης

ομάδας του Π.Π. και πώς κατανέμονται αυτά τα ηλεκτρόνια σε υποστιβάδες; Βρείτε τους

ατομικούς αριθμούς των στοιχείων που ανήκουν στις τρεις παραπάνω ομάδες και στην 3η

περίοδο του Π.Π.

387. Ισχυρίστηκε κάποιος ότι τα χημικά στοιχεία που βρίσκονται σε κάποιο πλανήτη

είναι διαφορετικά από αυτά που βρίσκονται στη Γη. Ποια είναι η δική σας γνώμη; Αιτιολο-

γήστε την απάντηση σας.

388. Ποιοι είναι οι τομείς του Περιοδικού Πίνακα και τι είδους στοιχεία περιέχονται στον

καθένα;

389. Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή της στιβάδας σθένους για τα αλκάλια, τα αλογόνα και τα

ευγενή αέρια;

390. Πόσα στοιχεία περιέχει κάθε περίοδος του Π.Π; Ποια δεν είναι πλήρως

συμπληρωμένη και γιατί;

391. Με βάση την ηλεκτρονιακή δομή του He που έχει ατομικό αριθμό 2, σε ποιο τομέα και σε

ποια ομάδα του Π.Π. θα το κατατάσσατε; Γιατί παρ' όλα αυτά κατατάσσεται στη 18η, ομάδα;

Ι) Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή για τα στοιχεία που βρίσκονται στην:

α. 3η περίοδο, 1η (ΙΑ) ομάδα β. 4η περίοδο, 1η (ΙΑ) ομάδα γ. 3η περίοδο, 13η (ΙΙΙΑ) ομάδα δ. 3η περίοδο, 18η (VIIIA) ομάδα ε. 4η περίοδο, 7η (VIIB) ομάδα στ. 6η περίοδο, 15η (VA) ομάδα.

392. Χρησιμοποιώντας τον Π.Π. να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων:

Α) Rb, β) Ρ, γ) Xe, δ) Ag, ε) Co.

Na αντικαταστήσετε τις εσωτερικές στιβάδες με το

σύμβολο του αμέσως προηγούμενου ευγενούς αερίου.

393. Γιατί η 3η περίοδος του Περιοδικού Πίνακα δεν περιλαμβάνει τομέα d;

394. .Να συμβολίσετε τα τροχιακά της εξωτερικής στιβάδας των στοιχείων:

α) 12Mg β) 32Ge γ) 34Se

134

395. Γιατί είναι δύσκολο να οριστεί η ατομική ακτίνα των ευγενών αερίων;

396. Γιατί η ατομική ακτίνα των στοιχείων μιας περιόδου του Π.Π. καθορίζεται μόνο από

έναν παράγοντα;

397. Γιατί η ατομική ακτίνα των στοιχείων μιας στήλης του Π.Π. καθορίζεται μόνο από

έναν παράγοντα;

398. Χρησιμοποιώντας τη θέση τους στον Π.Π. να κατατάξετε τα στοιχεία S, Cl, Ge, Se

κατά

φθίνουσα ατομική ακτίνα.

399. Να εξηγήσετε γιατί ένα κατιόν έχει μικρότερη ακτίνα από το άτομο απ 1 το

οποίο προέρχεται, ενώ ένα ανιόν έχει μεγαλύτερη ακτίνα απ' το αντίστοιχο άτομο.

400. Ποιο κατιόν έχει κατά τη γνώμη σας μικρότερη ακτίνα, το Na+ ή το Mg2+; Να βασίσετε

την απάντηση σας στους ίδιους παράγοντες που επηρεάζουν και την ατομική ακτίνα.

Σκεπτόμενοι ομοίως να συγκρίνετε το μέγεθος των ανιόντων O2, F και S2.

401. Το άτομο του στοιχείου Χ έχει μεγαλύτερη ακτίνα από το άτομο του στοιχείου Ζ.

Ποιο στοιχείο έχει μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού και ποιο έχει μικ-

ρότερη ηλεκτρονιακή συγγένεια; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας.

402. Να σχολιάσετε τις παρακάτω προτάσεις.

α. H ενέργεια πρώτου ιοντισμού ενός στοιχείου που βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση

είναι μικρότερη από την ενέργεια πρώτου ιοντισμού του στη θεμελιώδη ενεργεια-

κή κατάσταση.

β. Τις περισσότερες φορές η ενέργεια πρώτου ιοντισμού στοιχείου με ατομικό αριθμό κ

είναι μικρότερη από την ενέργεια πρώτου ιοντισμού στοιχείου με ατομικό αριθμό κ+1.

γ. H ενέργεια πρώτου ιοντισμού συνήθως μεταβάλλεται, όπως και η ηλεκτρονιακή

συγγένεια, επειδή όσο πιο εύκολα ένα άτομο χάνει τα ηλεκτρόνια του τόσο πιο εύκολα

προσλαμβάνει επιπλέον ηλεκτρόνια.

δ. H οξειδωτική ικανότητα ενός στοιχείου αυξάνεται με την ικανότητα που έχουν τα άτομα

αυτού του στοιχείου να πλησιάσουν όσο κοντύτερα γίνεται τους πυρήνες ατόμων άλλων

στοιχείων.

ε. H ηλεκτραρνητικότητα συμβαδίζει με την οξειδωτική ικανότητα των στοιχείων.

στ. Τα στοιχεία με ηλεκτρόνια σθένους ns1 έχουν τη μικρότερη ενέργεια πρώτου

ιοντισμού, ενώ εκείνα με ηλεκτρόνια σθένους ns2 np6, έχουν τη μεγαλύτερη ενέργε-

ια πρώτου ιοντισμού.

ζ. Τα μέταλλα έχουν μεγαλύτερες ατομικές ακτίνες από τα αμέταλλα.

403. Να κατατάξετε τα στοιχεία Ρ, Ar, Cu και Ag κατά αύξουσα ενέργεια πρώτου ιοντισ-

μού.

404. Ποια από τις παρακάτω εξισώσεις παριστάνει καλύτερα την αντίδραση ιοντισμού ενός

στοιχείου Χ;

α) X(s) X+(g) + e β) X~(g) X(g) + e

γ) X(g) X+ (g) + e δ) X+

(s) X++(g) + e

405. Να κατατάξετε τα στοιχεία Be, C, O, Mn, Ca, Rb και Te

κατά αύξουσα μεταλλικότητα Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας.

406. Χωρίς να ανατρέξετε σε πίνακες ή σε γραφικές παραστάσεις άλλες εκτός του Π.Π.

να βρείτε ποιο μπορεί να είναι το στοιχείο το οποίο:

α. Από τα αλογόνα έχει τη δεύτερη μικρότερη ατομική ακτί-

να;

β. Ανήκει στη δεύτερη περίοδο του Π.Π. και έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια πρώ-

του ιοντισμού;

γ. Ανήκει στην ΙΑ ομάδα του Π.Π. και δε δίνει ιοντικές ενώσεις;

δ. Έχει μικρότερη ατομική ακτίνα από το νάτριο και το οξείδιο του είναι

βασικό; ε. Ανήκει στην 4η περίοδο του Π.Π. και έχει μεγα-

135

λύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού από το στοιχείο με τον αμέσως επόμενο ατομικό α-

ριθμό;

στ. Ανήκει στη 2η περίοδο του Π.Π. και έχει μεγαλύτερη ηλεκτρονιακή συγγένεια τόσο

από το προηγούμενο όσο και από το επόμενο στοιχείο στην ίδια περίοδο.

407. Οι ενέργειες ιοντισμού για το μαγνήσιο είναι Ι1 = 740kJ/mol και Ι2= 1450 kj/mol.

Να υπολογίσετε πόση ενέργεια απαιτείται για τη μετατροπή 1 γραμμαρίου μαγνησίου σε

ιόντα Mg2+ στην αέρια φάση.

408. Για το ασβέστιο ισχύει I1 = 590 kJ/-mol και Ι2= 1,14 kJ-mol. Επίσης, η ηλεκτρονιακή

συγγένεια του χλωρίου ισούται με 350 kj/mol. Να υπολογίσετε τη θερμική μεταβολή κα-

τά την αντίδραση: Ca(g) + 2CI(g) - Ca2+(g) + 2CI-(g).

3,2 Ερωτήσεις τύπον «σωστό - λάθος:» με αιτιολόγηση



409. Γνωρίζοντας ότι ο Περιοδικός Πίνακας έχει 18 ομάδες να διατάξετε τα στοιχεία

Σι (Ζ = 21), Σ2 (Ζ = 8), Σ3 (Ζ = 36), Σ4 (Ζ = 15), Σ5 (Ζ = 37) και Σ6 (Ζ = 31) κατά σειρά

αυξανόμενης τάξης της ομάδας του Π.Π. στην οποία ανήκουν Πώς σχετίζεται η ηλεκτρονι-

ακή δομή των ατόμων των στοιχείων με τον περιοδικό πίνακα;

410. Ποιοι είναι οι τομείς του περιοδικού πίνακα και τι στοιχεία περιλαμβάνουν;

α) Τι είναι η ενέργεια ιοντισμού και τι η ηλεκτρονιακή συγγένεια;

β) Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ηλεκτρονιακής συγγένειας και ηλεκτραρνητικότη-

τας;

γ) Πόσα στοιχεία περιέχει κάθε περίοδος του περιοδικού πίνακα; Ποια περίο-

δος δεν είναι συμπληρωμένη και γιατί;

δ) Γιατί υπάρχουν στον περιοδικό πίνακα δύο «είδη» ομάδων, Α και Β;

411. Ποια στοιχεία χαρακτηρίζονται ως στοιχεία μετάπτωσης; Ανάφερε δύο παραδείγ-

ματα.

412. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων που έχουν ατομικούς αριθμούς:

α)4, β) 7, γ) 12, δ) 18, ε) 23, χωρίς να χρησιμοποιήσετε τον Π.Π. Πόσα

ασύζευκτα ηλεκτρόνια έχει καθένα από τα στοιχεία αυτά στο άτομο του σε θεμελιώδη κα-

τάσταση;

413. To άτομο ενός στοιχείου έχει 5 ηλεκτρόνια σθένους. Σε ποια ομάδα του Π.Π. μπορεί

να ανήκει; Ενός άλλου στοιχείου το άτομο έχει 2 ηλεκτρόνια σθένους. Σε ποια ομάδα μπο-

ρεί να ανήκει; Ενός τρίτου στοιχείου το άτομο έχει ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων σε ρ

τροχιακό. Σε ποια ομάδα μπορεί να ανήκει; Ενός τέταρτου στοιχείου το άτομο περιέχει

4 μονήρη ηλεκτρόνια. Σε ποιο τομέα μπορεί να ανήκει; Όλα τα παραπάνω άτομα βρίσ-

κονται σε θεμελιώδη ενεργειακή κατάσταση

414. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή για τα στοιχεία που βρίσκονται στην:

α. 3η περίοδο, 1η (ΙΑ) ομάδα β. 4η περίοδο, 1η (ΙΑ) ομάδα

γ. 3η περίοδο, 13η (ΙΙΙΑ) ομάδα δ. 3η περίοδο, 18η (VIIIA)

ομάδα ε. 4η περίοδο, 7η (VIIB) ομάδα στ. 6η περίοδο,

15η (VA) ομάδα

415. Ποια είναι στη θεμελιώδη κατάσταση η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση (ή δομή) των

στοιχείων της 1ης ομάδας του περιοδικού πίνακα και ποια της 18ης;

416. Χρησιμοποιώντας τη θέση τους στον Π.Π. να κατατάξετε τα στοιχεία S, Cl, Ge, Se

κατά


417. Να γράψεις τις ηλεκτρονιακές δομές των ατόμων των στοιχείων της VΙΑ ομάδας

του περιοδικού πίνακα. Ποια χαρακτηριστική ομοιότητα παρουσιάζουν;

418. Με τη βοήθεια του Π.Π. να βρείτε ποιο στοιχείο σε καθένα από τα παρακάτω ζευγά-

ρια έχει το μεγαλύτερο άτομο:

136

α) Na -Mg β) Κ - Na γ) Na - F δ) F - I ε) Κ - Ρ στ) Cl - Se

419. Σε ποιον τομέα του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα παρακάτω άτομα με ηλεκτρονια-

κές δομές:

Α= 1s2, 2s2, 2p1 Β = 1s2, 2s2, 2p6

Γ = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 Δ = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,

3d6, 4s2

Ε = [Xe], 4f14, 5d2, 6s2

420. Ποια είναι η θέση στον περιοδικό πίνακα ενός στοιχείου με ηλεκτρονιακή δομή

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5

Πώς γράφεται η δομή του παραπάνω στοιχείου με βάση αυτή του προηγούμενου ευγενούς

αερίου;

421. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αφορούν τα στοιχεία μετάπτωσης είναι λαν-

θασμένη και γιατί;

(Α) Είναι όλα μέταλλα.

(Β) Παρουσιάζουν μια οξειδωτική κατάσταση.

Γ) Ανήκουν στον τομέα d του περιοδικού πίνακα.

(Δ) Έχουν μη συμπληρωμένα d τροχιακά.

(Ε) Παρουσιάζονται από την 4η περίοδο του περιοδικού πίνακα και πάνω.

422. Σε ποια ομάδα του περιοδικού πίνακα ανήκει το στοιχείο Α με Α = 1s2, 2s2, 2p6,

3s2, 3p1; Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή ατόμου στοιχείου Β που ανήκει στην ίδια ομά-

δα με το Α και έχει μεγαλύτερη ενέργεια ιοντισμού;

423. Για τα στοιχεία των τομέων s και ρ του περιοδικού πίνακα ο κύριος κβαντικός

αριθμός της τελευταίας στιβάδας, που καταλαμβάνεται με ηλεκτρόνια, δείχνει τον α-

ριθμό της περιόδου. Ισχύει αυτό για τα στοιχεία των τομέων d και f;

Διάταξε

424. Γνωρίζοντας ότι ο Περιοδικός Πίνακας έχει 18 ομάδες να διατάξετε τα στοιχεία

Σι (Ζ = 21), Σ2 (Ζ = 8), Σ3 (Ζ = 36), Σ4 (Ζ = 15), Σ5 (Ζ = 37) και Σ6 (Ζ = 31) κατά σειρά

αυξανόμενης τάξης της ομάδας του Π.Π. στην οποία ανήκουν.

425. Να διατάξεις τα παρακάτω άτομα κατά σειρά αυξανόμενου αριθμού μοναχικών η-

λεκτρονίων: Ρ, Ne, O, Β

426. To Zn(OH)2 είναι επαμφοτερίζον υδροξείδιο. Σε όξινο περιβάλλον είναι βάση και

σε ισχυρό βασικό περιβάλλον διπρωτικό οξύ. Γράψε:

α) το συντακτικό τύπο του υδροξειδίου του ψευδαργύρου

β) την εξίσωση ιοντισμού του σε όξινο περιβάλλον

γ) την εξίσωση ιοντισμού του σε ισχυρό βασικό περιβάλλον

427. Γνωρίζουμε ότι η 4s υποστιβάδα του χαλκού ενεργειακά προηγείται της 3d, δηλαδή

πρώτα τοποθετούμε ηλεκτρόνια στην 4s και μετά στην 3d. Όμως η σταθερότερη ενερ-

γειακή κατάσταση, αποδεδειγμένη με πειραματικά δεδομένα, είναι για το άτομο του

χαλκού αυτή που έχει ένα ηλεκτρόνιο στην 4s. Μπορείς να γράψεις την ηλεκτρονια-

κή δομή a) Cu, β) Cu+, γ) Cu2+.

428. Να διατάξεις τα στοιχεία 18 Ar, 8O, 15Ρ, 35Br, 53I και 11Na κατά σειρά αυξανόμενης

ατομικής ακτίνας.

429. Να υπολογίσεις την ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονί-

ου από ένα άτομο χλωρίου, σε αέρια φάση, αν γνωρίζεις ότι για το χλώριο έχουμε Ε1, =

1260 kj/mol. Εξήγησε

α) Γιατί υπάρχει διαφορά στην ενέργεια ιοντισμού μεταξύ H και He και μεταξύ Li και Κ;

β) Γιατί υπάρχει διαφορά στην ατομική ακτίνα μεταξύ F και Cl;

430. Για ένα άγνωστο στοιχείο βρέθηκε Εj1 = 590 kJ/ mol, Ej2 = 1144 kJ/mol, EJ3

137

= 4905 kJ/mol και Ej4 = 6460 kJ/mol. Σε ποια ομάδα του περιοδικού πίνακα μπορεί να

ανήκει;

431. Ποια ηλεκτρονιακή διάταξη έχουν τα παρακάτω ιόντα σε θεμελιώδη κατάσταση;

432. 20Ca2+ , β. 29Cu+ γ. 35Br , δ. 14S2- ποία από αυτά εμφανίζουν ηλεκτρονιακή δομή

ευγενούς αερίου;

433. Η δεύτερη περίοδος του Περιοδικού Πίνακα περιλαμβάνει οκτώ στοιχεία.

434. Ένα χημικό στοιχείο ανήκει στον τομέα s του Π.Π. όταν είναι συμπληρωμένες όλες

οι υποστιβάδες του.

435. Τα στοιχεία του τομέα ρ του Π.Π. κατανέμονται σε 6 ομάδες.

436. Όλα τα ευγενή αέρια έχουν δομή εξωτερικής στιβάδας s2 ρ6.

437. Αν το άτομο ενός στοιχείου Σ διαθέτει στη στιβάδα σθένους ένα μόνο ηλεκτρο-

νιακό ζεύγος, τότε το στοιχείο Σ ανήκει στον s τομέα του Π.Π.

438. Το στοιχείο Σ με ηλεκτρονιακή δομή [Ne] 3s2 3p5 έχει ατομικό αριθμό 17.

439. Ο σίδηρος (Ζ = 26) ανήκει στον τομέα d του Π.Π.

3.3Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

Στις ερωτήσεις 241-266 βάλτε σε ένα κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάν-

τηση.

440. Ένα στοιχείο ανήκει στην 3η περίοδο του Π.Π. όταν:

α. ο ατομικός του αριθμός είναι μεγαλύτερος από 10

β. διαθέτει τρία ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα

γ. είναι συμπληρωμένη η τρίτη ηλεκτρονιακή του στιβάδα

δ. η εξωτερική του στιβάδα είναι η Μ.

441. Το στοιχείο ΑΙ (Ζ = 13) ανήκει:

α. στη 2η περίοδο και στην 3η ομάδα του Π.Π. β. στην 3η περίοδο και στην 13η ομά-

δα του Π.Π.

γ. στην 3η περίοδο και στην ΙΙΙΒ ομάδα του Π.Π. δ. στη 2η περίοδο και στην ΙΙΙΑ ομά-

δα του Π.Π.

442. Ένα χημικό στοιχείο ανήκει στον τομέα ρ του Π.Π. όταν:

α. έχει συμπληρωμένες τις υποστιβάδες p

β. έχει τουλάχιστον ένα ηλεκτρόνιο σε ρ ατομικό τροχιακό

γ. τα ηλεκτρόνια του με την περισσότερη ενέργεια βρίσκονται σε p-τροχιακό

δ. όλα τα p-τροχιακά του είναι ασυμπλήρωτα.

443. Το στοιχείο με ηλεκτρονιακή δομή [Ar] 3d10 4s2 4p5 ανήκει:

α. στην 4η περίοδο και στην 5η ομάδα του Π.Π. β. στην 4η περίοδο και στην 17η ομάδα του

Π.Π.

γ. στην 5η περίοδο και στην 4η ομάδα του Π.Π. δ. στην 7η περίοδο και την 5η ομάδα

του Π.Π.

444. Η 1η (ΙΑ) ομάδα του Π.Π.ΐ) περιλαμβάνει:

α. οκτώ στοιχεία β. επτά στοιχεία γ. δεκατρία στοιχεία δ. δεκατέσσερα

στοιχεία

ii) η εξωτερική στιβάδα των οποίων έχει δομή:

α. ns1 β. ns2 γ. ns1 ή ns2 δ. ns1 ή ηρ1

ή nd1.

445. Το στοιχείο με το μικρότερο ατομικό αριθμό του τομέα d του Περιοδικού Πίνακα

είναι:

α. το 2iSc β. το ι9Κ γ. ο 30Ζη δ. κανένα από τα τρία παραπάνω

στοιχεία.

446. Ο τομέας s του Π.Π .Ι περιλαμβάνει:

α. οκτώ στοιχεία β. επτά στοιχεία γ. δεκατρία στοιχεία δ. δεκατέσσερα

στοιχεία,

138

ii) η εξωτερική στιβάδα των οποίων έχει δομή:

α. ns1 β. ns2 γ. ns1 ή ns2 δ. 1s1 ή

2s2.

447. Τα στοιχεία του τομέα d του Π.Π. είναι τοποθετημένα σε:

α. τέσσερις περιόδους και οκτώ ομάδες β. οκτώ περιόδους και τέσσερις ο-

μάδες γ. επτά περιόδους και δέκα ομάδες δ. τέσσερις περιόδους και

δέκα ομάδες.

448. Τα στοιχεία με δομή εξωτερικής στιβάδας ns2, np6i) ανήκουν στην ομάδα:

α. των αλκαλίων (1η) γ. των ευγενών αερίων (18η)

β. των αλκαλικών γαιών (2η) δ. του οξυγόνου (16η)

ii) και είναι συνολικά:

α. οκτώ β. έξι γ. πέντε δ. επτά.

449. Τη μικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισμού την έχει το στοιχείο:

(Α) Cl (Β) H (Γ) Mg (Δ) He (E) Kr

450. Από τα στοιχεία Κ (Ζ = 19), Τι (Ζ = 22), Cu (Ζ = 29) και As (Ζ = 33) ανήκουν

στα στοιχεία μεταπτώσεως:

α. το Τι, ο Cu και το As β. το Τι και ο Cu γ. ο Cu και το As

δ. όλα.

451. .Στοιχεία με όμοιες χημικές ιδιότητες υπάρχουν στο περιοδικό πίνακα.

a) σε κάθε ομάδα του ΠΠ b) σε κάθε περίοδο του

ΠΠ

c) στο προηγούμενο και στο επόμενο στοιχείο d) σε οριζόντια σειρά του ΠΠ

452. .Η οριζόντια σειρά στο περιοδικό πίνακα περιέχει στοιχεία μιας:

a) υποομάδας b) περιόδου c) οικογένειας d) ομάδας

453. .Τα στοιχεία μιας ομάδας στο περιοδικό πίνακα:

a) Υπάρχουν μόνο μέταλλα η μόνο αμέταλλα .

b) Έχει αυξανόμενο ατομικό αριθμό.

c) Υπάρχουν ισότοπα.

d) Έχουν όμοιες χημικές ιδιότητες.

454. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία είναι μέταλλο Se Ti Ba Br O

a) Br και O b) only Se c) Ti και Ba d) Ba e) Se, Br και O

455. Ποιό μέταλλο των αλκαλίων είναι στη περίοδο 4?

a) Na b) Ca c) K d) Sr e) Mg

456. .Ποιό αλογόνο είναι στη περίοδο 4?

a) Cl b) Se c) Ga d) Br e) K

457. Σε ποια ομάδα είναι το στοιχείο με [Xe]6s25d1?

a) VB b) IIIB c) IIIA d) VIII

e) VA

458. .Τα στοιχεία στην Ομάδα IVB του περιοδικού πίνακα έχουν όλα ηλεκτρόνιο δομή

a) f 4 b) d2 c) p2 d) d4 e) p4

459. Με βάση την ηλεκτρονική διαμόρφωση των στοιχείων με ατομικούς αριθμούς 13,

21 37,και 49?

a) όλα είναι στοιχεία μετάπτωσης.

b) όλα έχουν ένα ηλεκτρόνιο μονήρες σε ένα τροχιακό.

c) όλα έχουν ηλεκτρόνια σε d υποστιβάδα.

d) όλα είναι μεταλλοειδή.

460. πόσα στοιχεία υπάρχουν για να έχουμε συμπληρωμένη την 7 περίοδο,

a) 87 b) 1189 c) 132 d) 106 e) 113

461. Ποιο ιον χάνει ποιο εύκολα ηλεκτρόνιο?

a) Se2- b) Mg+ c) Ti4+ d) Na+ e) Sc3+

139


a) Ba2+ b) Mn2+ c) P3- d) S2- e) Al3+

463. Ποιο στοιχείο έχει υψηλότερη πρώτη ενέργεια ιονισμού?

a) I(53) b) K(19) c) Cs(55) d) Na(11) e) Cl(17)

464. Ποιο στοιχείο έχει τον ισχυρότερο αμεταλλικό χαρακτήρα

a) Br(35) b) N(7) c) Se(34) d) Sb(51) e) Te(52)

465. Το 3ο στοιχείο της ομάδας των αλογόνων ανήκει:

α. Στην 3η περίοδο και στην VIIA ομάδα.

β. Στην 4η περίοδο και στην VIIA ομάδα

γ. Στην 4η περίοδο και στην VIA ομάδα,

δ. Στην 3η περίοδο και στην VIIIA ομάδα.

3,4 Ερωτήσεις ανάπτυξης

466. Ποια από τα επόμενα οξείδια είναι βασικό; α. Na2O, β. CO2 , γ. Cl2Ο7, δ. Ρ2Ο5

467. Σε ποια περίοδο, ποιο τομέα και ποια ομάδα του Π.Π. ανήκουν τα στοιχεία:12Mg,

,18Αr, 26Fe, 33As, 37Rb

468. Να συγκρίνετε το μέγεθος (ατομική ακτίνα) στα παρακάτω ζεύγη:

α. Fe2+ Fe3+ β. F F- γ. 19Κ+ 20Ca2+ Δ. 16S

2- I7Cl-

469. Ποιο από τα στοιχεία: 19Κ, 11Na, 12Mg έχει:

α. μεγαλύτερη ατομική ακτίνα

β. μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού γ. μικρότερη ηλεκτροθετικότητα

470. Να δικαιολογήσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λαν-

θασμένες:

α. Όλα τα ευγενή αέρια έχουν δομή εξωτερικής στιβάδας ns2np6.

β. Το Cr (Ζ = 24) ανήκει στον τομέα d του Π.Π. και έχει 6 μονήρη ηλεκτρόνια,

γ.δ. Το στοιχείο με ηλεκτρονιακή δομή 3d24s2 ανήκει στη 2η ομάδα,

ε. H ηλεκτρονιακή δομή: Is2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 αντιστοιχεί σε διεγερμένη κα-

τάσταση.

στ. Τα άτομα των στοιχείων της 14ης ομάδας του Π.Π στη θεμελιώδη κατάσταση έ-

χουν άθροισμα κβαντικών αριθμών spin μηδέν,

ζ. H ενέργεια πρώτου ιοντισμού του «Κ είναι μικρότερη απ 'την αντίστοιχη του 3Li.

η. H ενέργεια δεύτερου ιοντισμού του 12Mg είναι μεγαλύτερη απ' την αντίστοιχη του

11Na.

471. Το ιόν του καλίου έχει την ίδια ηλεκτρονιακή δομή με άτομο στοιχείου που έχει

ατομικό αριθμό (Α) 2 (Β) 11 (Γ) 18 (Δ) 36 (Ε) 37

472. Συμπληρώστε στο κάθε ορθογώνιο της δεύτερης σειράς του παρακάτω πίνακα

έναν από τους αριθμούς 2, 8, 10, 18, 26, 32, 42.

Περίοδος Π. Π. 1η 2η 3η 4η 5η 6η ?η

Αριθμός στοιχείων

που περιέχει

3,5 Ερωτήσεις αντιστοίχησης

473. Δίπλα από το κάθε στοιχείο της στήλης (II) αναγράφεται η κατανομή των ηλεκτρονί-

ων του στη θεμελιώδη κατάσταση. Αντιστοιχήστε το κάθε στοιχείο της στήλης (II) με την

περίοδο (στήλη Ι) και με την ομάδα (στήλη III) του Π.Π. στις οποίες αυτό ανήκει.

(Ι) ΙΙ ΙΙΙ

περίοδος Π.Π. στοιχείο - κατανομή e ομάδα Π.Π.

140

Α. 1η 1. Mg Is22s22p63s2 α. 1η

Β. 2η 2. He Is2 β. 2η

Γ. 3η 3. Ti Is22s22p63s23p63d24s2 γ. 3η

Δ. 4η 4. J [Kr] 4d10 5s2 5p5 δ. 4η

Ε. 5η ε. 17η

ζ.18η

474. Να αντιστοιχήσετε το κάθε στοιχείο της στήλης (Ι) για το οποίο δίνεται μέσα στην πα-

ρένθεση μία πληροφορία, με μία από τις ηλεκτρονιακές δομές της στήλης (ΙΙ).

στοιχείο – Ι Πληροφορία ΙΙ ηλεκτρονιακή δομή ΙΙΙ

Α. Κ (αλκάλιο) 1. [Rh] 7s2

Β. Ar (ευγενές αέριο) 2. 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Γ. Zr (ανήκει σον τομέα d του Π.Π.) 3. [Kr] 4d2 5s2

Δ. Ga (ανήκει στην 13η ομάδα του Π.Π.) 4. Is2 2s2 2p6 3s2 3p6

Ε. Ra (ανήκει στην 2η ομάδα του Π.Π.) 5. [Ar] 3d10 4s2 4pL

475. Να αντιστοιχήσεις τις στήλες του παρακάτω πίνακα:

Τομέας

αλκάλια 1 α s

αλκαλικές γαίες 2 β p

Αλογόνα 3 γ d

ευγενή αέρια δ f

ομάδα του άνθρακα

στοιχεία μετάπτωσης

3,6 Ερωτήσεις συμπλήρωσης

476. Η τρίτη περίοδος του Περιοδικού Πίνακα περιλαμβάνει συνολικά ……….. στο-

ιχεία των οποίων τα άτομα στη θεμελιώδη κατάσταση περιέχουν ηλεκτρόνια στην

υποστιβάδα……… ή στις υποστιβάδες ………………………….

477. Η 18η ομάδα του Περιοδικού Πίνακα περιλαμβάνει συνολικά ………….. στοιχεία

τα οποία ονομάζονται ………………………………. και ανήκουν στον τομέα…………Η ηλεκτρονι-

ακή δομή της εξωτερικής τους στιβάδας είναι ………………… εκτός από το για το οπο-

ίο είναι ……………….

478. Οι τομείς s και……. αποτελούν τις ομάδες………………………….., ενώ οι τομείς

……….. αποτελούν τις ………………….. ομάδες του Π.Π.

479. Ο τομέας f του Π.Π. περιλαμβάνει …………… σειρές στοιχείων οι οποίες ανή-

κουν στην …………………. και στην…………… περίοδο του Π.Π.

480. .. Ο τομέας f του Π.Π. περιλαμβάνει συνολικά……………………..στοιχεία, τα οποία είναι το-

ποθετημένα σε περιόδους. Τα στοιχεία του τομέα f της………………………. περιόδου

ανήκουν στις , ενώ αυτά που ανήκουν στην περίοδο υπάγονται

στις………………………

481. Οι ομάδες………………. (τομέας s), καθώς και οι ομάδες

…………………..……(τομέας……………… ) αποτελούν τις κύριες ομάδες του Π.Π.

482. .Η δεύτερη περίοδος του Π.Π. περιλαμβάνει τα στοιχεία με ατομικούς αριθμούς

από ……………έως…………… , τα οποία ανήκουν στους τομείς …………… και ……………….

483. Συμπληρώστε τα διάστικτα στον παρακάτω πίνακα:

Σύμβολο και ατομι-

κός αριθμός

στοιχείου

Κατανομή ηλεκτρονίων

στιβάδας σθένο-

υς

Περίοδος του Π.Π. Ομάδα του Π.Π. Τομέας του Π.Π.

Ca , (Ζ = 20)

Si , (Ζ= ...... ) 3s2 3p2

141

As , (Ζ = ........ ) 4η 15η

, (Ζ= ) s1 1η

Sc , (Ζ = ........ ) 4s2 3η d

3,7 Ασκήσεις προβλήματα

484. Βρείτε τους ατομικούς αριθμούς:

α) του στοιχείου ΣΙ που διαθέτει τρία μονήρη ηλεκτρόνια στη στιβάδα Μ

β) του στοιχείου Σ2 που διαθέτει δύο ηλεκτρονιακά ζεύγη στην υποστιβάδα 4ρ.

485. Δύο στοιχεία ΣΙ και Σ2 των οποίων οι ατομικοί αριθμοί ZL και Ζ2 (Ζ2 > ZL) διαφέρουν

κατά 1 βρίσκονται σε διαφορετικές περιόδους του Π.Π.

α) Βρείτε τις ομάδες του Π.Π. στις οποίες ανήκουν τα στοιχεία ΣΙ και Σ2. β) Αν το στοιχείο Σ3

με ατομικό αριθμό Ζ3 = Ζ2 + 16 ανήκει στην ίδια ομάδα του Π.Π. με το Σ2, βρείτε τους

ατομικούς αριθμούς Zb Z2 και Ζ3 των στοιχείων Σ1; Σ2 και Σ3.

486. Τα στοιχεία Α, Β, Γ και Δ έχουν διαδοχικούς ατομικούς αριθμούς, ανήκουν ανά δύο

στον ίδιο τομέα του Π.Π. και το σύνολο των ηλεκτρονίων του καθενός από αυτά κα-

τανέμονται σε τρεις στιβάδες.

α) Εξετάστε σε ποια περίοδο και σε ποια ομάδα του Π.Π. ανήκει καθένα από τα στοιχεία Α, Β, Γ

και Δ.

β) Υπολογίστε τους ατομικούς αριθμούς όλων των στοιχείων που ανήκουν στην ίδια ομάδα

του Π.Π. με το στοιχείο Δ.

487. Τα άτομα των στοιχείων Σ1; Σ2, Σ3, Σ4 και Σ5 έχουν στη θεμελιώδη κατάσταση

αντίστοιχα 13, 5, 2, 6 και 14 ηλεκτρόνια των οποίων η τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού

n είναι 3.

α) Υπολογίστε τους ατομικούς αριθμούς των στοιχείων Σ1; Σ2, Σ3, Σ4 και Σ5.

β) Βρείτε την περίοδο και την ομάδα του Π.Π. στην οποία ανήκει καθένα από τα στοιχεία

αυτά.

γ) Ταξινομήστε τα στοιχεία αυτά σε μέταλλα, αμέταλλα. Ποια απ' αυτά ανήκουν στα στοι-

χεία μετάπτωσης;

δ) Υπολογίστε τον ατομικό αριθμό του στοιχείου Χ το οποίο έχει τον μέγιστο αριθμό

ηλεκτρονίων που χαρακτηρίζονται από τον κύριο κβαντικό αριθμό n = 3 και το μικ-

ρότερο δυνατό ατομικό αριθμό.

461. .Στοιχεία με όμοιες χημικές ιδιότητες υπάρχουν στο περιοδικό πίνακα.

a) σε κάθε ομάδα του ΠΠ b) σε κάθε περίοδο του ΠΠ

c) στο προηγούμενο και στο επόμενο στοιχείο d) σε οριζόντια σειρά του ΠΠ

462. .Η οριζόντια σειρά στο περιοδικό πίνακα περιέχει στοιχεία μιας:

a) υποομάδας b) περιόδου c) οικογένειας d) ομά-

δας

463. .Τα στοιχεία μιας ομάδας στο περιοδικό πίνακα:

a) Υπάρχουν μόνο μέταλλα η μόνο αμέταλλα .

b) Έχει αυξανόμενο ατομικό αριθμό.

c) Υπάρχουν ισότοπα.

d) Έχουν όμοιες χημικές ιδιότητες.

e) υπάρχουν also called a περίοδο.

464. .Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία είναι μέταλλο Se Ti Ba Br O

a) Br και O b) only Se c) Ti και Ba d) Ba e)

Se, Br και O

142

465. Ποιό μέταλλο των αλκαλίων είναι στη περίοδο 4?

a) Na b) Ca c) K d) Sr e) Mg

466. Ποιό αλογόνο είναι στη περίοδο 4?

a) Cl b) Se c) Ga d) Br e) K

467. Σε ποια ομάδα είναι το στοιχείο με [Xe]6s25d1?

a) VB b) IIIB c) IIIA d) VIII

e) VA

468. Τα στοιχεία στην Ομάδα IVB του περιοδικού πίνακα έχουν όλα ηλεκ-

τρόνιο δομή

a) f 4 b) d2 c) p2 d) d4 e) p4

469. Με βάση την ηλεκτρονική διαμόρφωση των στοιχείων με ατομικούς α-

ριθμούς 13, 21 37,και 49?

a) όλα είναι στοιχεία μετάπτωσης.

b) όλα έχουν ένα ηλεκτρόνιο μονήρες σε ένα τροχιακό.

c) όλα έχουν ηλεκτρόνια σε d υποστιβάδα.

d) όλα είναι μεταλλοειδή.

470. Ποιο στοιχείο έχει υψηλότερη πρώτη ενέργεια ιονισμού?

a) I(53) b) K(19) c) Cs(55)

d) Na(11) e) Cl(17)

471. Ποιο στοιχείο έχει τον ισχυρότερο αμεταλλικό χαρακτήρα

a) Br(35) b) N(7) c) Se(34) d) Sb(51) e) Te(52)

472. . A. Η τέταρτη περίοδος z του περιοδικού πίνακα περιλαμβάνει:

α. 8 στοιχεία β. 16 στοιχεία γ. 18 στοιχεία δ. 32 στοιχεία

B Το στοιχείο με ηλεκτρονιακή δομή 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ανήκει στην:

α. 1η ομάδα β. 15η ομάδα γ. 17η ομάδα δ. 7η ομάδα

473. . Τα άτομα των στοιχείων Α, Β, Γ, Δ και Ε έχουν στη θεμελιώδη κατάσταση

10, 5, 2, 6 και 14 ηλεκτρόνια, των οποίων η τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού εί-

ναι n = 3.

α. Να υπολογήσετε τους ατομικούς τους αριθμούς.

β. Να βρείτε την περίοδο και την ομάδα του περιοδικού πίνακα στην οποία ανήκει το καθέ-

να από αυτά τα στοιχεία.

γ. Να ταξινομήσετε τα στοιχεία αυτά σε μέταλλα και αμέταλλα. Ποια από αυτά ανήκουν στα

στοιχεία μετάπτωσης;

δ. Να δικαιολογήσετε τον όξινο ή βασικό χαρακτήρα του διαλύματος που προκύπτει αν δια-

λυθεί σε H2O, ΔΟ3 ή ΓΟ.

474. Δίνεται το ακόλουθο τμήμα του περιοδικού πίνακα:

και τα στοιχεία: 9F, 26Fe, 12Mg, 19K, 11Na, 5B, 8O, 30Zn, 18Ar.

α. Να τοποθετήσετε τα παραπάνω στοιχεία στη θέση που κατέχουν στον περιοδικό πίνακα.

Σε ποιον τομέα ανήκει το καθε ένα από αυτά;

β. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός για τα στοιχεία Α, Β, Γ, και Δ; Σε ποιον τομέα ανήκει το

κάθε ένα από αυτά;

γ. Ποιο από τα Α, Β, Γ, και Δ με πρόσληψη ενός ηλεκτρονίου αποκτά δομή ευγενούς αερίου;

δ. Ποιο από τα Α, Β, Γ, και Δ με αποβολή δύο ηλεκτρονίων αποκτά δομή ανάλογη του 18Ar;

ε. Να γραφεί η ηλεκτρονιακή δομή του στοιχείου Δ στη θεμελιώδη κατάσταση, συναρτήσει

του ευγενούς αερίου που προηγείται στον περιοδικό πίνακα.

475. Να χαρακτηρίσετε τις ακόλουθες προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες. Να

αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

α. Το 9F έχει μεγαλύτερη Εi1, τόσο από το 3Li όσο και από το 17Cl.

β. Το 12Mg είναι περισσότερο ηλεκτροθετικό στοιχείο από το 11Νa.

143

476. Ένα στοιχείο Α περιέχει 3 μονήρη ηλεκτρόνια σε υποστιβάδα d, στη θεμε-

λιώδη κατάσταση.

α. Ποιος είναι ο ελάχιστος ατομικός αριθμός του Α;

β. Σε ποιον τομέα και σε ποια περίοδο του περιοδικού πίνακα ανήκει;

γ. Το Α είναι παραμαγνητικό στοιχείο;

477. Να μελετήσετε τον παρακάτω συνοπτικό Π.Π. και να απαντήσετε

στις ερωτήσεις που ακολουθούν:

3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne

11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar

19K 35Br

37Rb 53I

55Cs 85At

i) Ποιος συνδυασμός στοιχείων θα δώσει την πιο ιοντική ένωση;

ii) Ποια στοιχεία έχουν τις ηλεκτρονικές δομές:

α) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 β) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

iii) Ποιο από τα στοιχεία Να, Rb, CΙ έχει τη μεγαλύτερη πρώτη ενέργεια ιοντισμού;

iv) Ποιο από τα οξείδια στις παρακάτω σειρές θα είναι πιο όξινο:

α) Β2Ο3, CΟ2, RbO. β) SiΟ2, Η2Ο, Cl2Ο.

v) Δίνονται οι ενώσεις:

α) RbΒr, CsF, ΑlCl3 β) ΜgΟ, CαΟ, Κ2Ο, Ρ2Ο3 γ) Β2Ο3, Αl2Ο3, SiΟ2, Ο2,

SΟ2.

Ποιες από τις παραπάνω ενώσεις είναι ιοντικές και ποιες ομοιοπολικές. Κατατάξτε τις ε-

νώσεις κάθε ομάδας από την πλέον ιοντική προς την πλέον ομοιοπολική.

478. Στη γραφική παράστα-

ση δίνεται ο λογάριθμος της

απαιτούμενης ενέργειας για

την απόσπαση και των 19

ηλεκτρονίων από ποσότητα ε-

νός mοl καλίου.

i) Ποιο ηλεκτρόνιο απομακρύνεται

ευκολότερα από το άτομο του καλί-

ου

και γιατί;

ii) Πόσες φορές μεγαλύτερη είναι η

ενέργεια ιοντισμού του επόμενου

ηλεκτρονίου; Πού αποδίδετε αυτή η

διαφορά;

iii) Να σχολιάσετε τη μεγάλη διαφορά των ενεργειών ιοντισμού του 9ου και του 10ου

ηλεκτρονίου;

479. Ένα στοιχείο Χ περιέχει 18 νετρόνια και 17 πρωτόνια.

i) Ποιος ο ατομικός και ποιος ο μαζικός αριθμός του Χ.

ii) Ποια η κατανομή των ηλεκτρονίων του;

iii) Σε ποια ομάδα του Π.Σ. ανήκει;

iv) Ποια από τα στοιχεία A199 B3216 , και 12

6 , ανήκουν στην ίδια ομάδα και ποια στην

ίδια περίοδο με το Χ.

v) Ποιοι οι μοριακοί τύποι των ενώσεων του Χ με Mg, O2 και Al;

480. Να κάνετε τις αντιστοιχίσεις των στοιχείων της Ι. στήλης, με τον

τύπο του οξειδίου του (στήλη ΙΙ), το σημείο βρασμού του (στήλη ΙΙΙ) και τον χα-

ρακτήρα του (στήλη ΙV).

144

Στοιχείο Οξείδιο Σημείο βρασμού χαρακτήρας

11Α ΣΟ -20°C Όξινος

13 Β Σ2Ο3 80°C Βασικός

16 Γ Σ2Ο 520°C Επαμφοτερίζων

20 Δ ΣΟ2 10°C

481. Τα άτομα των στοιχείων Σ1; Σ2, Σ3, Σ4 και Σ5 έχουν στη θεμελιώδη κα-

τάσταση αντίστοιχα 13, 5, 2, 6 και 14 ηλεκτρόνια των οποίων η τιμή του κύριου

κβαντικού αριθμού n είναι 3.

α) Υπολογίστε τους ατομικούς αριθμούς των στοιχείων Σ1; Σ2, Σ3, Σ4 και Σ5.

β) Βρείτε την περίοδο και την ομάδα του Π.Π. στην οποία ανήκει καθένα από τα στοιχεία

αυτά.

γ) Ταξινομήστε τα στοιχεία αυτά σε μέταλλα, αμέταλλα. Ποια απ' αυτά ανήκουν στα στοιχε-

ία μετάπτωσης;

δ) Υπολογίστε τον ατομικό αριθμό του στοιχείου Χ το οποίο έχει τον μέγιστο αριθμό η-

λεκτρονίων που χαρακτηρίζονται από τον κύριο κβαντικό αριθμό n = 3 και το μικρότερο

δυνατό ατομικό αριθμό.

482. Τα στοιχεία Α-Ε έχουν ατομικούς αριθμούς Α=11, Β=15, Γ=17, Δ=36 και

Ε=50. Ποιο από

τα Α-Ε:

i) είναι μονοσθενές μέταλλο,

ii) έχει την μικρότερη ατομική ακτίνα,

iii) έχει οξείδιο που είναι ιοντική ένωση,

iv) έχει ένωση με υδρογόνο που είναι ισχυρό οξύ,

v) σχηματίζει ένωση του γενικού τύπου ΧCΙ4,

vi) είναι το περισσότερο ηλεκτραρνητικό,

vii) υφίσταται ως διατομικό αέριο;

483. Το άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin για το σύνολο των ηλεκτρο-

νίων ενός ατόμου στοιχείου Δ είναι ίσο με 6 7 2

i) Βρείτε το συνολικό αριθμό των μονήρων ηλεκτρονίων στο άτομο Σ.

ii) Δεδομένου ότι το στοιχείο Σ δεν είναι υπερουράνιο (Ζ≤92), βρείτε τον ατομικό του α-

ριθμό.

iii) Σε ποια ομάδα και ποια περίοδο του Π.Π. ανήκει το στοιχείο Σ;

484. Με βάση την ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων τους στη θεμελιώδη κατάστα-

ση, να βρείτε σε ποιον τομέα, σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο του Π.Π. ανήκουν

τα παρακάτω στοιχεία:

8Ο 17Cl 32Ge 38Sr 40Zr 58Ce

485. Ποια από τα παρακάτω στοιχεία ανήκουν στα στοιχεία μετάπτωσης;

16S 19K 22Ti 25Mn 28Ni 31Ga 35Br 40Zr 47Ag 74W

80Hg

Σε ποια ομάδα του Π.Π και σε ποια σειρά στοιχείων μετάπτωσης ανήκει καθένα από τα

στοιχεία αυτά;

486. Πώς σχετίζεται η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων των στοιχείων με τον πε-

ριοδικό πίνακα;

487. Ποιοι είναι οι τομείς του περιοδικού πίνακα και τι στοιχεία περιλαμβάνουν;

α) Τι είναι η ενέργεια ιοντισμού και τι η ηλεκτρονιακή συγγένεια;

β) Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ηλεκτρονιακής συγγένειας και ηλεκτραρνητικότητας;

γ) Πόσα στοιχεία περιέχει κάθε περίοδος του περιοδικού πίνακα; Ποια περίοδος

δεν είναι συμπληρωμένη και γιατί;

δ) Γιατί υπάρχουν στον περιοδικό πίνακα δύο «είδη» ομάδων, Α και Β;

488. Ποια στοιχεία χαρακτηρίζονται ως στοιχεία μετάπτωσης; Ανάφερε δύο πα-

145

ραδείγματα.

489. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων που έχουν ατομικούς αριθ-

μούς: α)4, β) 7, γ) 12, δ) 18, ε) 23, χωρίς να χρησιμοποιήσετε τον

Π.Π. Πόσα ασύζευκτα ηλεκτρόνια έχει καθένα από τα στοιχεία αυτά στο άτομο του

σε θεμελιώδη κατάσταση;

490. To άτομο ενός στοιχείου έχει 5 ηλεκτρόνια σθένους. Σε ποια ομάδα του

Π.Π. μπορεί να ανήκει; Ενός άλλου στοιχείου το άτομο έχει 2 ηλεκτρόνια σθένους. Σε

ποια ομάδα μπορεί να ανήκει; Ενός τρίτου στοιχείου το άτομο έχει ένα μόνο ζεύγος

ηλεκτρονίων σε ρ τροχιακό. Σε ποια ομάδα μπορεί να ανήκει; Ενός τέταρτου στοι-

χείου το άτομο περιέχει 4 μονήρη ηλεκτρόνια. Σε ποιο τομέα μπορεί να ανήκει;

Όλα τα παραπάνω άτομα βρίσκονται σε θεμελιώδη ενεργειακή κατάσταση

491. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή για τα στοιχεία που βρίσκονται στην:

α. 3η περίοδο, 1η (ΙΑ) ομάδα

β. 4η περίοδο, 1η (ΙΑ) ομάδα

γ. 3η περίοδο, 13η (ΙΙΙΑ) ομάδα

δ. 3η περίοδο, 18η (VIIIA) ομάδα

ε. 4η περίοδο, 7η (VIIB)

ομάδα στ.

6η περίοδο, 15η (VA) ομάδα

492. Να αντιστοιχήσεις τις στήλες του παρακάτω πίνακα:

Ομάδα

αλκάλια 1.

αλκαλικές γαίες 2

αλογόνα 3.

ευγενή αέρια 4.

ομάδα του άνθρακα 5.

στοιχεία μετάπτωσης 6.

493. Ποια είναι στη θεμελιώδη κατάσταση η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση (ή δομή)

των στοιχείων της 1ης ομάδας του περιοδικού πίνακα και ποια της 18ης;

494. Χρησιμοποιώντας τη θέση τους στον Π.Π. να κατατάξετε τα στοιχεία S, Cl,

Ge, Se κατά


495. Να γράψεις τις ηλεκτρονιακές δομές των ατόμων των στοιχείων της VΙΑ

ομάδας του περιοδικού πίνακα. Ποια χαρακτηριστική ομοιότητα παρουσιάζουν;

496. Με τη βοήθεια του Π.Π. να βρείτε ποιο στοιχείο σε καθένα από τα παρακά-

τω ζευγάρια έχει το μεγαλύτερο άτομο:

α) Na -Mg β) Κ - Na γ) Na - F δ) F - I ε) Κ - Ρ στ) Cl - Se

497. Σε ποιον τομέα του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα παρακάτω άτομα με η-

λεκτρονιακές δομές:

Α= 1s2, 2s2, 2p1

Β = 1s2, 2s2, 2p6

Γ = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2

Δ = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d6, 4s2

Ε = [Xe], 4f14, 5d2, 6s2

498. Ποια είναι η θέση στον περιοδικό πίνακα ενός στοιχείου με ηλεκτρονια-

κή δομή

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5

Πώς γράφεται η δομή του παραπάνω στοιχείου με βάση αυτή του προηγούμενου ευγενούς

αερίου;

499. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αφορούν τα στοιχεία μετάπτωσης είναι

λανθασμένη και γιατί;

Τομέας

. α s

β p

γ d

δ f

146

(Α) Είναι όλα μέταλλα.

(Β) Παρουσιάζουν μια οξειδωτική κατάσταση.

(Γ) Ανήκουν στον τομέα d του περιοδικού πίνακα.

(Δ) Έχουν μη συμπληρωμένα d τροχιακά.

(Ε) Παρουσιάζονται από την 4η περίοδο του περιοδικού πίνακα και πάνω.

500. Το ιόν του καλίου έχει την ίδια ηλεκτρονιακή δομή με άτομο στοιχείου που

έχει ατομικό αριθμό

(Α) 2 (Β) 11 (Γ) 18 (Δ) 36 (Ε) 37

501. Χρησιμοποίησε το γεγονός ότι το κάλιο ανήκει στην 4η περίοδο και στην 1 η

ομάδα του περιοδικού πίνακα.

502. Σε ποια ομάδα του περιοδικού πίνακα ανήκει το στοιχείο Α με Α = 1s2,

2s2, 2p6, 3s2, 3p1; Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή ατόμου στοιχείου Β που ανήκει

στην ίδια ομάδα με το Α και έχει μεγαλύτερη ενέργεια ιοντισμού;

503. Για τα στοιχεία των τομέων s και ρ του περιοδικού πίνακα ο κύριος κβαν-

τικός αριθμός της τελευταίας στιβάδας, που καταλαμβάνεται με ηλεκτρόνια, δείχ-

νει τον αριθμό της περιόδου. Ισχύει αυτό για τα στοιχεία των τομέων d και f;

Διάταξε

504. Να διατάξεις τα παρακάτω άτομα κατά σειρά αυξανόμενου αριθμού μονα-

χικών ηλεκτρονίων:

Ρ, Ne, O, Β

505. Τη μικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισμού την έχει το στοιχείο:

(Α) Cl (Β) H (Γ) Mg (Δ) He (E) Kr

506. Πώς μεταβάλλεται η πολικότητα του δεσμού στα παρακάτω φθορίδια της

3ης περιόδου;

NaF, MgF2, AIF3, SiF4, PF5, SF6

507. To Zn(OH)2 είναι επαμφοτερίζον υδροξείδιο. Σε όξινο περιβάλλον είναι

βάση και σε ισχυρό βασικό

περιβάλλον διπρωτικό οξύ. Γράψε:

α) το συντακτικό τύπο του υδροξειδίου του ψευδαργύρου

β) την εξίσωση ιοντισμού του σε όξινο περιβάλλον

γ) την εξίσωση ιοντισμού του σε ισχυρό βασικό περιβάλλον

508. Γνωρίζουμε ότι η 4s υποστιβάδα του χαλκού ενεργειακά προηγείται της 3d,

δηλαδή πρώτα τοποθετούμε ηλεκτρόνια στην 4s και μετά στην 3d. Όμως η σταθε-

ρότερη ενεργειακή κατάσταση, αποδεδειγμένη με πειραματικά δεδομένα, είναι

για το άτομο του χαλκού αυτή που έχει ένα ηλεκτρόνιο στην 4s. Μπορείς να

γράψεις την ηλεκτρονιακή δομή a) Cu, β) Cu+, γ) Cu2+.

509. Να διατάξεις τα στοιχεία Ar, O, Ρ, Br, I και Na κατά σειρά αυξανόμενης

ατομικής ακτίνας.

Μπορείς να αντλήσεις πληροφορίες από τον περιοδικό πίνακα.

510. Να υπολογίσεις την ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός

ηλεκτρονίου από ένα άτομο χλωρίου, σε αέρια φάση, αν γνωρίζεις ότι για το χλώριο

έχουμε Ε,, = 1260 kj/mol.

Εξήγησε

511. α) Γιατί υπάρχει διαφορά στην ενέργεια ιοντισμού μεταξύ H και He και

μεταξύ Li και Κ; β) Γιατί υπάρχει διαφορά στην ατομική ακτίνα μεταξύ F και Cl;

512. Για ένα άγνωστο στοιχείο βρέθηκε Ε,, = 590 kJ/ mol, Ejz = 1144

kJ/mol, EJ3 = 4905 kJ/mol και Ej4 = 6460 kJ/mol. Σε ποια ομάδα του περιοδικού

πίνακα μπορεί να ανήκει;

147

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 1 ΚΕΦ ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Β περιοδικός πίνακας

Β1 Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν γράφοντας στο τετράδιό σας τη λέξη

"Σωστό" αν η πρόταση είναι σωστή ή "Λάθος" αν η πρόταση είναι λανθασμένη, δίπλα

στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση.

α Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του 11Ναείναι μεγαλύτερη από την ενέργεια πρώ-

του ιοντισμού του 19Κ

2002

β Στοιχεία μετάπτωσης είναι τα στοιχεία που καταλαμβάνουν τον τομέα d του πε-

ριοδικού πίνακα.

2003

γ Στοιχείο που βρίσκεται στη θεµελιώδη κατάσταση και έχει ηλεκτρονιακή δοµή

1s22s22p3 , ανήκει στην οµάδα 13 (ΙΙΙΑ) του Περιοδικού Πίνακα.

2004

δ Από τα στοιχεία 17Cℓ και 35Br που ανήκουν στην ίδια οµάδα του περιοδικού πί-

νακα, το 17Cℓ έχει τη µικρότερη ατοµική ακτίνα

2004

ε Κατά μήκος μιας περιόδου του περιοδικού πίνακα η ατομική ακτίνα ελαττώνεται

από τα αριστερά προς τα δεξιά.

ΣΤ Στον περιοδικό πίνακα η ενέργεια πρώτου ιοντισμού αυξάνεται από αριστερά

προς τα δεξιά και από κάτω προς τα πάνω.

Z Ο αριθμός των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας ενός στοιχείου καθορίζει

τον αριθμό της περιόδου, στην οποία ανήκει το στοιχείο.

H. Τα μέταλλα έχουν σχετικά υψηλές τιμές ενέργειας ιοντισμού

Θ Σε μια ομάδα του περιοδικού πίνακα η ατομική ακτίνα ελαττώνεται καθώς προ-

χωρούμε από πάνω προς τα κάτω.

Ι Οι τομείς s και p του περιοδικού πίνακα περιέχουν 2 και 6 ομάδες αντίστοιχα.

Από τα επόμενα χημικά στοιχεία τη μικρότερη ατομική ακτίνα έχει το στοιχείο :

α. 6C β.

8O γ.

9F δ.

17Cl

Μονάδες 5

B!A Το στοιχείο 19Κ έχει στη θεμελιώδη κατάσταση την ηλεκτρονιακή δομή

1s22s22p63s23p64s1 και ανήκει

α. στην τέταρτη περίοδο, στην πρώτη ομάδα και στον τομέα s του περιοδικού πί-

νακα.

β. στην τέταρτη περίοδο, στην πρώτη ομάδα και στον τομέα d του περιοδικού πί-

νακα.

γ. στην πρώτη περίοδο, στην τέταρτη ομάδα και στον τομέα s του περιοδικού πί-

νακα.

δ. στην πρώτη περίοδο, στην τέταρτη ομάδα και στον τομέα p του περιοδικού πί-

νακα.

Μονάδες 5/2003es

B1bΠοια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές αποδίδει τη δομή ατόμου στοιχείου του

τομέα s στη θεμελιώδη κατάσταση;

α. 1s22s22p63s23p2 . β. 1s22s22p63s23p64s1 .

γ. 1s22s22p63s23p63d64s2 . δ. 1s22s22p63s23p64s3 .

Μονάδες/2004

B1c Το σύνολο των στοιχείων που ανήκουν στις κύριες ομάδες του περιοδικού πίνακα

βρίσκονται στους τομείς: α. s β. p γ. s και p δ. s, p και d

B1d Από τα επόμενα χημικά στοιχεία τη μικρότερη ατομική ακτίνα έχει το στοιχείο :

148

α. 6C β. 8O γ. 9F δ. 17Cl

B1e Η ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου στοιχείου Σ σε θεμελιώδη κατάσταση είναι:

1s22s22p63s23p63d104s24p65s2. Το στοιχείο Σ ανήκει στη:

α. 2η ομάδα, 5η περίοδο και p τομέα. β. 5η ομάδα, 2η περίοδο και s το-

μέα.

γ. 2η ομάδα, 5η περίοδο και s τομέα. δ. 5η ομάδα, 2η περίοδο και d το-

μέα.

B1f O τομέας p του περιοδικού πίνακα περιλαμβάνει:

α. 2 ομάδες β. 4 ομάδες γ. 6 ομάδες δ. 10 ομάδες

2012

Β1g Ποια από τις επόμενες εξισώσεις παριστάνει την ενέργεια 2ου ιοντισμού του μαγνησίου:

2013

α. Mg+(s) → Mg2+ (g) +e– β. Mg+

(g) → Mg2+(g) +e– γ. Mg(s) → Mg2+

(g) +2e– δ. Mg(g) →

Mg2+(g) +2e–

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 2 ΘΕΜΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ

Β2 Δίνονται τα χηµικά στοιχεία 11Νa και 17Cl .

α. Ποιες είναι οι ηλεκτρονιακές δοµές των παραπάνω στοιχείων στη θεµελιώδη κα-

τάσταση;

β. Ποιο από τα δύο αυτά στοιχεία έχει τη µικρότερη ατοµική ακτίνα;

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (µονάδες1+ 3) Μονά-

δες2+ 4/2004

Β3 Δίνονται τα παρακάτω στοιχεία: 19Κ, 3Li , 11Νa

α. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή τους δομή στη θεμελιώδη κατάσταση. Μονάδες

6/2003es

β. Να τα κατατάξετε κατά σειρά αυξανόμενης ατομικής ακτίνας. Μονάδες

3/2003es

Β4 Δίνεται ο παρακάτω πίνακας:

Ενέργειες ιοντισμού (MJ/mol)

Li(g) Li+(g) + e– Ei1= 0,52

Li+(g) Li2+(g) + e– Ei2= 7,30

Li2+(g) Li3+

(g) + e– Ei3= 11,81

α. Να εξηγήσετε γιατί ισχύει η διάταξη Ei1< Ei2< Ei3 για τις ενέργειες ιοντισμού.


β. Να εξηγήσετε γιατί η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του 3Li είναι μεγαλύτερη από

την ενέργεια πρώτου ιοντισμού του 11Νa.


B5. Δίνονται τα στοιχεία 11Χ και 9Ψ.

α) Πώς κατανέμονται σε υποστιβάδες τα ηλεκτρόνια των ατόμων Χ και Ψ, όταν αυ-

τά βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση;

Μονάδες 3

β) Σε ποια ομάδα και ποιον τομέα του Περιοδικού Πίνακα ανήκουν τα στοιχεία Χ

και Ψ; Μονάδες 2

γ) Ποιο από τα άτομα Χ και Ψ έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα; (Μονάδα 1) Να αιτι-

ολογήσετε την απάντησή σας (Μονάδες 2).

Mονάδες 3

B6. Το ιόν Μ2+ έχει ηλεκτρονιακή δομή 1s22s22p6 .

α) Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Μ;

(Μονάδες 2)

149

β) i. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου του στοιχείου Μ σε υποστιβά-

δες, όταν βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση.

(Μονάδες 2)

ii. Σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο του περιοδικού πίνακα ανήκει το στοιχείο Μ;

(Μονάδες 2)

γ) Να γράψετε τις τιμές των τεσσάρων κβαντικών αριθμών για κάθε ένα από τα η-

λεκτρόνια σθένους του ατόμου του στοιχείου Μ, στη θεμελιώδη κατάσταση.

(Μονάδες 3) Mονάδες 9

B7 Το παρακάτω διάγραμμα αναπαριστά ένα μέρος του Περιοδικού Πίνακα όπου σημειώ-

νονται μερικά στοιχεία με τα σύμβολά τους.

α. Ποιο από τα στοιχεία αυτά έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού;

Μονάδα 1

β. Ποιο από τα στοιχεία αυτά σχηματίζει έγχρωμα σύμπλοκα ιόντα;

Μονάδα 1

γ. Ποιο από τα στοιχεία αυτά έχει τη μεγαλύτερη ατομική ακτίνα;

Μονάδα 1

δ. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή σε υποστιβάδες των ατόμων των στοιχείων

Mg και F στη θεμελιώδη κατάσταση.

Μονάδες 2

ε. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης μεταξύ των στοιχεί-

ων Mg και F.

Μονάδες 3

Β8. Το στοιχείο 11Νa έχει μικρότερη ατομική ακτίνα από το στοιχείο 12Μg (μονάδα 1).


Μονάδες 5

Β9. Τα στοιχεία Α, Β, Γ, Δ έχουν διαδοχικούς ατομικούς αριθμούς. Τα Α, Β, Γ, ανήκουν

στην 2η περίοδο του περιοδικού πίνακα και το Δ στην 3η περίοδο. Ζητούνται:

α. Ο ατομικός αριθμός (Ζ) του κάθε στοιχείου.

Μονάδες 8

β. Η ηλεκτρονιακή δομή του κάθε στοιχείου.

Μονάδες 4

Β10 Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας Σωστό, ή Λάθος και

Να αιτιολογήσετε όλες τις απαντήσεις σας

Α) Οι πρώτες ενέργειες ιοντισμού τεσσάρων διαδοχικών στοιχείων του Περιοδικού Πίνακα

(σε kJ/mol), είναι 1314, 1681, 2081, 496 αντίστοιχα. Τα στοιχεία αυτά μπορεί

να είναι τα τρία τελευταία στοιχεία μιας περιόδου και το πρώτο στοιχείο

της επόμενης περιόδου. 2012

Β) Η 1 η ενέργεια ιοντισμού του 17 Cl είναι μεγαλύτερη από την 1 η ενέργεια ιοντισμού

του 16 S. 2011

Γ) Η ατομική ακτίνα του 17 Cℓ είναι μεγαλύτερη από την ατομική ακτίνα του 35 Br.

2011

Β11 α. Πόσα στοιχεία έχει η 2 η περίοδος του περιοδικού πίνακα; Να αιτιολογήσετε την

απάντησή σας.

β. Σε ποιο τομέα, ποια περίοδο και ποια ομάδα ανήκει το στοιχείο με ατομικό

αριθμό Ζ=27; Και με Ζ=35 Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

2013

150

3 ΔΟΜΈΣ LEWIS

Εξετάστε το λοξά περιοδικό διάγραμμα με τους αριθμούς της Shell ηλεκτρονίων πάλι. Όλη

η ομάδα Ι στοιχεία και υδρογόνο (η κορυφαία σειρά του διαγράμματος) έχει ένα και μόνο ένα

ηλεκτρόνιο στην εξωτερική στιβάδα. Εκείνο το ενιαίο ηλεκτρόνιο είναι τι δίνει σε αυτά τα

στοιχεία το διακριτικό χαρακτήρα της ομάδας. Οι δομές Lewis είναι ακριβώς μια προσπάθε-

ια να παρουσιαστούν αυτά τα ηλεκτρόνια σθένους κατά τρόπο γραφικό δεδομένου ότι χρησι-

μοποιούνται για να συνδυάσουν με άλλα στοιχεία.

Το σύμβολο στοιχείων είναι στο κέντρο και τόσο πολλά όπως τέσσερις ομάδες δύο ηλεκ-

τρονίων αποδεικνύονται ως σημεία ανωτέρω, κατωτέρω, στο δικαίωμα και αριστερά του

συμβόλου στοιχείων για να παρουσιάσουν ηλεκτρόνια σθένους. Όλα τα αδρανή αέρια (ευγε-

νή αέρια) έχουν οκτώ ηλεκτρόνια γύρω από το σύμβολο στοιχείων, εκτός από το ήλιο, το

οποίο έχει μόνο δύο ηλεκτρόνια ακόμη και με πλήρεις στιβάδες. Κατωτέρω είναι μια επίδει-

ξη των ευγενών αερίων που γράφονται στη δομή Lewis. Παρατηρήστε ότι τα ηλεκτρόνια

πρόκειται στο κόκκινο ακριβώς να τους υπογραμμίσουν.

Όλα τα άλλα στοιχεία έχουν λιγότερο από οκτώ ηλεκτρόνια στο εξωτερικό στιβάδα. Αυτά

τα ηλεκτρόνια μπορούν να είναι στις θέσεις των οκτώ ηλεκτρονίων των ευγενών αερίων,

αλλά υπάρχει κάποιο abo προτάσεων ut όπου ανήκουν.Η ομάδα Ι στοιχεία έχει μόνο ένα

ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό στιβάδα, έτσι πραγματικά δεν πειράζει όπου το σημείο ηλεκτρο-

νίων τοποθετείται, πέρα από, κάτω, δεξιός ή αριστερά του συμβόλου στοιχείων.

Η ομάδα ΙΙ στοιχεία έχει δύο ηλεκτρόνια. Μερικοί συντάκτες θα τοποθετήσουν τα δύο ση-

μεία ηλεκτρονίων μαζί σε οποιαδήποτε πλευρά του συμβόλου στοιχείων επειδή τα ηλεκτρό-

νια είναι πραγματικά στο s υποστιβάδα από κοινού.

Μερικοί συντάκτες θα παρουσιάσουν τα ηλεκτρόνια που χωρίζονται ο ένας από τον άλλον

σε οποιεσδήποτε απο τις δύο θέσεις με μόνο ένα ηλεκτρόνιο σε κάθε θέση. Ο συλλογισμός

πίσω από αυτόν είναι ότι τα ηλεκτρόνια πραγματικά προσπαθούν να κινηθούν όσο το δυνα-

τόν πιό μακριά το ένα μακρυά από το άλλο.

Το βόριο και τα στοιχεία κάτω από το στον περιοδικό πίνακα όλοι έχουν τρία ηλεκτρόνια

στο εξωτερικό στιβάδα. Αυτά τα ηλεκτρόνια μπορούν να ομαδοποιηθούν ως κάθε ηλεκτρό-

νιο μόνο σε μια απο τις θέσεις γύρω από το σύμβολο στοιχείων ή ως ομάδα δύο ηλεκτρονί-

ων (του s) σε μια θέση και ένα ηλεκτρόνιο σε άλλη. Το βόριο παρουσιάζεται συνήθως με τα

χωριστά ηλεκτρόνια επειδή συνδέει συνήθως covalently. Ομοιοπολικοί δεσμοί, ξέρουμε από

τη μορφή των μορίων, τείνουμε να συνδυάσουμε το s και το π υποστιβάδες στα τροχια-

κούς SP με ένα s και ένας τροχιακό

συνδυασμένος π, sp2 τροχιακοοι με ένα s και δύο τροχιακοοι π που συνδυάζονται, ή

sp3 τροχιακοοι, που χρησιμοποιούν το ενιαίο τροχιακό του s και με τα τρία τροχιακούς

π. Τα sp2 τροχιακοοι του βορίου τείνουν να είναι επίπεδη τρίγωνη μορφή, δηλαδή οι δεσμοί

είναι σε 120 βαθμούς ο ένας από τον άλλον σε έναν επίπεδο κύκλο γύρω από το άτομο βο-

ρίου στο κέντρο. Η δομή Lewis του βορίου είναι οποιαδήποτε απο τις μορφές κατωτέρω.

Ο άνθρακας και τα στοιχεία κάτω από το έχουν τέσσερα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό στιβά-

δα. Ο άνθρακας και το πυρίτιο αποδεικνύονται συνήθως στις δομές Lewis για να έχουν τέσ-

σερα χωρισμένα ηλεκτρόνια, πάλι επειδή αυτά τα στοιχεία συνδέουν καθαρά με τους ομοιο-

151

πολικούς δεσμούς. Τα sp3 τροχιακοοι του άνθρακα και του πυριτίου είναι tetrahedral

στη μορφή.

¶ζωτο και ο στοιχείο κάτω από αυτός έχω πέντε ηλεκτρόνιο ο σθένος στιβάδα, έτσι αυτός

πρέπει είμαι παρουσιάζω με ένας ζευγάρι (οπουδήποτε) και τρεις απόμερος ηλεκτρόνιο.

Το οξυγόνο και τα στοιχεία κάτω από το έχουν έξι ηλεκτρόνια σθένους και πρέπει έτσι να

έχουν δύο ζευγάρια και δύο απόμερα ηλεκτρόνια.

Τα στοιχεία στην ομάδα αλόγονου, ομάδα VII, όλες έχουν επτά ηλεκτρόνια στο εξωτερικό

στιβάδα, τόσο μόνο υπάρχουν τρεις ομάδες δύο και ένα ενιαίο ηλεκτρόνιο στην τελευταία

θέση.

Τα στοιχεία μετάβασης και τα lanthanide και ακτινίδων στοιχεία σειράς δεν χρησιμοποιού-

νται συχνά στους ομοιοπολικούς δεσμούς που οι δομές Lewis απεικονίζουν συνήθως, αλλά

αυτά τα στοιχεία μετάλλων μπορούν να απεικονιστούν με αυτόν τον τρόπο χρησιμοποιώντας

τον αριθμό ηλεκτρονίων στο εξωτερικό στιβάδα που αντιστοιχεί με το σθένος του στοιχεί-

ου.

Σε χρησιμοποίηση των δομών Lewis για να παρουσιάσει ομοιοπολικούς δεσμούς, το ζευγάρι

των ηλεκτρονίων που είναι στο δεσμό παρουσιάζεται ως ορμούμενη γραμμή. Παραδείγματος

χάριν, η αμμωνία θα παρουσιαζόταν με τους δεσμούς από το άζωτο στα hydrogens και το

ζευγάρι των ηλεκτρονίων στο άζωτο.

Η ομοιοπολική εξόρμηση δεσμών είναι στο κόκκινο στο ανωτέρω σκίτσο επίσης. Παρατη-

ρήστε ότι τα ηλεκτρόνια από όλους τους συμμετέχοντες σε αυτό το μόριο όλα αποτελούνται.

Παράδειγμα Γ1

Πόσα ηλεκτρόνια σθένους είναι στον ακόλουθο;

Ν H2S CO32 - NH4

+

Λύση:

a. Το άζωτο είναι στην ομάδα Vα. Έχει πέντε ηλεκτρόνια σθένους.

b. Το υδρογόνο έχει ένα ηλεκτρόνιο σθένους, και το θείο έχει έξι. Το σύνολο

για το μόριο είναι 2 (1) + 6 = 8.

c. Ο άνθρακας έχει τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους το οξυγόνο έχει έξι κατόπιν

δύο για τη δαπάνη. 4 + 3 (6) + 2 = 24,

d. Το άζωτο έχει πέντε ηλεκτρόνια σθένους το υδρογόνο έχει το ένα, μείον

ένα για τη δαπάνη. 5 + 4 (1) - 1 = 8.

Παράδειγμα 3 Ποια είναι η δομή Lewis τουPCl3

Λύση:

προσομοίωση εύρεσης

δομών Lewis

2 προσομοίωση εύρεσης

δομών Lewis

παρουσίαση διαδραστι-

κή δομών Lewis

152

1. Μετρήστε τον αριθμό ηλεκτρονίων σθένους (Α): Π = 5, Cl = 7, τόσο συνολικός Ve =

5 + 3 (7) = 26

2. Καθορίστε τον αριθμό ηλεκτρονίων που απαιτούνται (ν): οκτώ για κάθε 4 (8) = 32

3. Καθορίστε τον αριθμό δεσμών (s): 32 - 26 = 6, έτσι τρεις δεσμοί.

4. Καθορίστε τη σκελετική δομή: Ο φώσφορος είναι το κεντρικό άτομο. Περιβάλλεται

από τα χλώρια:

5. Τα χλώρια συνδέονται με το φώσφορο, χρησιμοποιώντας και τους τρεις δεσμούς.

6. Το υπόλοιπο των ηλεκτρονίων διανέμεται γύρω από τα άτομα έτσι ώστε

κάθε ένα έχει ένα octet.

7. Υπαινιγμός 1: Διανείμετε ανά τα ζευγάρια εργαζόμενος από εξωτερικό in.

8. Υπαινιγμός 2: Δύο ηλεκτρόνια σε κάθε πλευρά (επάνω, κάτω από, αφημέ-

νος, σωστός) είναι ένα octet.


Ποια είναι η δομή Lewis του H2CO3

απάντηση

1. Μετρήστε τον αριθμό ηλεκτρονίων σθένους: H = 1, C = 4, O = 6, έτσι 2 (1) + 4 + 3 (6) =

24

2. Αριθμός ηλεκτρονίων που απαιτούνται: Ανάγκη 2 H άλλοι χρειάζονται 8. 2 (2) + 4

(8) = 36

3. Ο αριθμός δεσμών χρειάστηκε: ν - Α = 36 - 24 = 12, έτσι έξι δεσμοί.

4. Σκελετική δομή. Αυτό είναι oxyacid, έτσι ο άνθρακας είναι το κεντρικό άτομο. Πε-

ριβάλλεται από το οξυγόνο και το υδρογόνο συνδέεται με ένα από τα oxygens. Κάθε ο-

ξυγόνο είναι το ίδιο, έτσι δεν πειράζει ποιο ένα.

5. Δεδομένου ότι η σκελετική δομή χρησιμοποιεί μόνο πέντε από τους έξι δεσμούς,

ένας άλλος δεσμός πρέπει να είναι κάπου. Τα hydrogens έχουν ήδη το μέγιστο αριθμό

δεσμών τους. Η δομή Lewis του οξυγόνου ατόμων έχει δύο αταίριαστα ηλεκτρόνια, το

οποίο υπονοεί ότι το οξυγόνο επιθυμεί να συνδέσει δύο φορές. Τα oxygens που συνδέ-

ονται με τα hydrogens έχουν ήδη δύο δεσμούς, έτσι ένας δεύτερος (διπλός) δεσμός εί-

ναι πλέον πιθανός στο άλλο οξυγόνο. Το υπόλοιπο των ηλεκτρονίων μπορεί έπειτα να

διανεμηθεί.


Ποια είναι η δομή Lewis του CH3NH2

απάντηση

1. Ηλεκτρόνια σθένους αρίθμησης: C = 4, H = 1, N = 5, έτσι 4 + 3 (1) + 5 + 2 (1) = 14,

2. Ηλεκτρόνια αρίθμησης που απαιτούνται: Δύο για το υδρογόνο, οκτώ για άλλους,

έτσι 2 (8) + 5 (2) = 26,

3. Καθορίστε τον αριθμό δεσμών: 26 - 14 = 12, ή έξι δεσμοί.

4. Σκελετική δομή. Το υδρογόνο δεν μπορεί να είναι ένα συνδέοντας άτομο, έτσι ο

άνθρακας πρέπει να συνδεθεί με το άζωτο. Ο τρόπος ο τύπος γράφεται ότι υπονοεί

τρία hydrogens στον άνθρακα και δύο στο άζωτο.

153

5. Διανείμετε το υπόλοιπο ηλεκτρόνια. όλα τα άτομα συνδέονται, δεν υπάρχουν

πλέον δεσμοί Όταν, και μόνο δύο περισσότερα ηλεκτρόνια. χωρίς ένα octet είναι

άζωτο άτομο μόνο Το.


Καθορίστε τον αριθμό ηλεκτρονίων σθένους στο ιόν χλωρικού άλατος (ClO3-).

απάντηση

Ένα άτομο χλωρίου (ομάδα VIIA) έχει επτά ηλεκτρόνια σθένους και κάθε άτομο οξυγόνου

(ομάδα ΜΈΣΩ) έχει έξι ηλεκτρόνια σθένους. Επειδή το ιόν χλωρικού άλατος έχει μια δα-

πάνη -1, αυτό το ιόν περιέχει ένα περισσότερο ηλεκτρόνιο από ένα ουδέτερο μόριοClO 3.

Κατά συνέπεια, το ClO3- το ιόν έχει συνολικά 26 ηλεκτρόνια σθένους.

ClO3-: 7 + 3 (6) + 1 = 26

Το δεύτερο βήμα σε αυτήν την διαδικασία περιλαμβάνει την απόφαση ποιου άτομα στο μόριο

συνδέονται με τους ομοιοπολικούς δεσμούς. Ο τύπος της ένωσης παρέχει συχνά έναν υπαι-

νιγμό ως προς τη δομή σκελετών. Ο τύπος για το ιόν χλωρικού άλατος, παραδείγματος χά-

ριν, προτείνει την ακόλουθη δομή σκελετών.

Το τρίτο βήμα υποθέτει ότι η δομή σκελετών του μορίου διατηρείται τη συνοχή από τους

ομοιοπολικούς δεσμούς. Τα ηλεκτρόνια σθένους διαιρούνται επομένως σε δύο κατηγορίες:

συνδέοντας ηλεκτρόνια και μη δεσμικά ηλεκτρόνια. Επειδή παίρνει δύο ηλεκτρόνια για να

διαμορφώσει έναν ομοιοπολικό δεσμό, μπορούμε να υπολογίσουμε τον αριθμό τα ηλεκτρόνια

στο μόριο με την αφαίρεση δύο ηλεκτρονίων από το συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων σθένους

για κάθε δεσμό στη δομή σκελετών.

Υπάρχουν τρεις ομοιοπολικοί δεσμοί στη λογικότερη δομή σκελετών για το ιόν χλωρικού

άλατος. Κατά συνέπεια, έξι από τα 26 ηλεκτρόνια σθένους πρέπει να χρησιμοποιηθούν ό-

πως συνδέοντας ηλεκτρόνια. Αυτό αφήνει 20 μη δεσμικά ηλεκτρόνια στη στιβάδα σθένους.

26 ηλεκτρόνια σθένους

- 6 συνδέοντας ηλεκτρόνια

20 ηλεκτρόνια μη δεσμικά

Τα μη δεσμικά ηλεκτρόνια σθένους χρησιμοποιούνται τώρα για να ικανοποιήσουν τα octets

των ατόμων στο μόριο. Κάθε άτομο οξυγόνου στο ClO3- το ιόν έχει ήδη δύο ηλεκτρόνια

τα ηλεκτρόνια στο Cl-O ομοιοπολικό δεσμό. Επειδή κάθε άτομο οξυγόνου χρειάζεται έξι μη

δεσμικά ηλεκτρόνια για να ικανοποιήσει την οκτάδα του, παίρνει 18 μη δεσμικά ηλεκτρόνια

για να ικανοποιήσει τα τρία άτομα οξυγόνου. Αυτό αφήνει ένα ζευγάρι τα ηλεκτρόνια, τα ο-

ποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να γεμίσουν το octet του κεντρικού ατόμου.


: Εξετάστε το (BF 3)

απάντηση

περιέχει 24 ηλεκτρόνια σθένους.

BF 3: 3 + 3 (7) = 24

154

Υπάρχουν τρεις ομοιοπολικοί δεσμοί στη λογικότερη δομή σκελετών για το μόριο. Επειδή

παίρνει έξι ηλεκτρόνια για να διαμορφώσει τη δομή σκελετών, υπάρχουν 18 nonbonding η-

λεκτρόνια σθένους. Κάθε άτομο φθορίου χρειάζεται έξι nonbonding ηλεκτρόνια για να ικα-

νοποιήσει το octet του. Κατά συνέπεια, όλα τα nonbonding ηλεκτρόνια καταναλώνονται από

τα τρία άτομα φθορίου. Κατά συνέπεια, τρέχουμε από τα ηλεκτρόνια ενώ το άτομο βορίου

έχει μόνο έξι ηλεκτρόνια σθένους.

video από το Solvay Physics Conference 1927

video η ζωή του Werner Heisenberg

αντιπαράθεση απόψεων Niels Bohr -- Werner Heisenberg

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΤΥΠOΥΣ ΚΑΤΑ LEWIS

Α. ΙΟΝΤΙΚΩΝ Ή ΕΤΕΡΟΠΟΛΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ.

Ιοντικές ενώσεις είναι:

1) Τα άλατα (π.χ. NaCl, K2SO4, Ca(NO3)2, NH4NO3 κλπ)

2) Τα οξείδια των Μετάλλων (π.χ. FeO, MgO, κλπ)

3) Τα υδροξείδια των Μετάλλων (π.χ. KOH, Ca(OH)2, κλπ)

4) Τα υδρίδια των Μετάλλων (π.χ. NaH, CaH2, κλπ)

Στην περίπτωση αυτή βρίσκουμε τους ηλεκτρονιακούς τύπους των ιόντων που συνθέ-

τουν την ιοντική ένωση (π.χ. ΝΗ4+ και ΝΟ3

- για το αλάτι ΝΗ4ΝΟ3), τα οποία με την

αναλογία με την οποία υπάρχουν στον μοριακό τύπο, δίνουν τον τελικό τύπο.

Παράδειγµα Γ6

Να γραφεί ο ηλεκτρονικός τύπος κατά Lewis των κατωτέρω χημικών ενώσεων ή ιόν-

των: α)Να2Ο, β)Na2SO4, γ)(NH4)2CO3, δ)Mg(OH)2. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί:

Na:11, O:8, S:16, H:1, C:6, Mg:12.

Λύση

Α) Na2O: To Na2O αποτελείται από τα ιόντα Na+και Ο2-.

Το άτομο του Νa έχει ηλ. δομή: 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 , δηλ. έχει 1 ηλεκτρόνιο σθένους.

Επομένως το ιόν Na+ αποβάλλοντας 1 ηλεκτρόνιο έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους και ηλεκτρο-

νιακό τύπο:

Το άτομο του Ο έχει ηλ. δομή: 1s2, 2s2, 2p4 , δηλ. έχει 6 ηλεκτρόνια σθένους.

Επομένως το ιόν Ο2- προσλαμβάνοντας 2 ηλεκτρόνια έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους και ηλεκ-

τρονιακό τύπο:

Τελικός ηλεκτρονικός τύπος:

ΠΡΟΣΟΧΗ! Στους ηλεκτρονιακούς τύπους ιοντικών ενώσεων πρέπει να εμφανίζονται

οπωσδήποτε τα φορτία των ιόντων.

Β) Na2SO4: To Na2SO4 αποτελείται από τα ιόντα Na+και SΟ42-.

Το άτομο του Νa έχει ηλ. δομή: 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 , δηλ. έχει 1 ηλεκτρόνιο σθένους.

Επομένως το ιόν Na+ αποβάλλοντας 1 ηλεκτρόνιο έχει 8 ηλεκτρόνια σθένους και ηλεκτρο-

νιακό τύπο:

155

Προσδιορίζουμε τον ηλ. τύπο του ιόντος SΟ42-.

Ηλ. δομή ατόμου S: 1s2, 2s2, 2p6, 3S2, 3p4 , δηλ. έχει 6 ηλεκτρόνια σθένους.

Ηλ. δομή ατόμου O: 1s2, 2s2, 2p4 , δηλ. έχει 6 ηλεκτρόνια σθένους.

Συνολικά υπάρχουν δηλαδή: 6+4.6=30 ηλεκτρόνια σθένους.

Λόγω του αρνητικού φορτίου 2- , προσθέτουμε 2 ακόμη ηλεκτρόνια στο ιόν, άρα 32.

Κάθε δεσμός S-O αντιπροσωπεύει 2 ηλεκτρόνια (δεσμικά). Επομένως τα δεσμικά ηλεκτρό-

νια στο είναι 4.2=8. (Κεντρικό άτομο θεωρείται αυτό που συνήθως έχει δείκτη

1).

Επομένως απομένουν 32-8=24 διαθέσιμα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια αυτά τα κατανέμουμε

στα περιφερειακά άτομα του Ο έτσι ώστε να αποκτήσουν 8 συνολικά ηλεκτρόνια σθένους

(δομή ευγενούς αερίου).

Έτσι προκύπτει ο ηλ. τύπος: (Δεν χρειάζεται μετακίνηση ηλεκτρονιακών

ζευγών , διότι και το κεντρικό άτομο είναι με συμπληρωμένη την οκτάδα ηλεκτρονίων του.)

Τελικός ηλεκτρονικός τύπος: .

Γ) (NH4)2CO3: To (NH4)2CO3 αποτελείται από τα ιόντα NH4+και CO3

2-.

Προσδιορίζουμε τον ηλ. τύπο του ιόντος NH4+.

Ηλ. δομή ατόμου H: 1s1 δηλ. έχει 6 ηλεκτρόνια σθένους.

Ηλ. δομή ατόμου N: 1s2, 2s2, 2p3 , δηλ. έχει 5 ηλεκτρόνιο σθένους.


Λόγω του θετικού φορτίου +1, αφαιρούμε 1 ηλεκτρόνιο, άρα 8 ηλεκτρόνια..

Κάθε δεσμός N-H αντιπροσωπεύει 2 ηλεκτρόνια (δεσμικά). Επομένως τα δεσμικά ηλεκτρό-

νια στο είναι 4.2=8.

Επομένως δεν απομένουν διαθέσιμα ηλεκτρόνια, αλλά ήδη όλα τα στοιχεία έχουν αποκτήσει

δομή ευγενούς αερίου. (Το Η συμπληρώνει την εξωτερική του στιβάδα με 2 ηλεκτρόνια).

Προσδιορίζουμε τον ηλ. τύπο του ιόντος CΟ32-.

Ηλ. δομή ατόμου C: 1s2, 2s2, 2p2, δηλ. έχει 4 ηλεκτρόνια σθένους.



Λόγω του αρνητικού φορτίου 2- , προσθέτουμε 2 ακόμη ηλεκτρόνια στο ιόν, άρα 26.

Κάθε δεσμός C-O αντιπροσωπεύει 2 ηλεκτρόνια (δεσμικά). Επομένως τα δεσμικά ηλεκτρό-

νια στο είναι 3.2=6.

Επομένως απομένουν 26-6=20 διαθέσιμα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια αυτά τα κατανέμουμε

στα περιφερειακά άτομα του Ο έτσι ώστε να αποκτήσουν 8 συνολικά ηλεκτρόνια σθένους

(δομή ευγενούς αερίου).

Έτσι προκύπτει ο ηλ. τύπος:

156

Εδώ χρειάζεται μετακίνηση ενός ηλεκτρονιακού ζεύγους , διότι και το κεντρικό άτομο του

άνθρακα έχει 6 μόνο ηλεκτρόνια σθένους, πότε καταλήγουμε στον εξής τύπο του ανθρακι-

κού ιόντος.


Δ) Mg(ΟΗ)2: To Mg(ΟΗ)2 αποτελείται από τα ιόντα Mg2+και ΟΗ-.

Το άτομο του Mg έχει ηλ. δομή: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 , δηλ. έχει 2 ηλεκτρόνια σθένους.

Επομένως το ιόν Μg2+ αποβάλλοντας 2 ηλεκτρόνια αποκτά 8 ηλεκτρόνια σθένους και έχει

ηλεκτρονιακό τύπο:

Προσδιορίζουμε τον ηλ. τύπο του ιόντος ΟΗ-.

Ηλ. δομή ατόμου H: 1s1, δηλ. έχει 1 ηλεκτρόνιο σθένους.


Συνολικά υπάρχουν δηλαδή: 1+6=7 ηλεκτρόνια σθένους.

Λόγω του αρνητικού φορτίου 1- , προσθέτουμε 1 ακόμη ηλεκτρόνιο στο ιόν, άρα 8.

Τα δεσμικά ηλεκτρόνια στο (Ο-Η-) είναι 2 (Ένας δεσμός Η-Ο).

Επομένως απομένουν 8-2=6 διαθέσιμα ηλεκτρόνια, τα οποία κατανέμουμε στο άτομο του Ο

και καταλήγουμε στον τύπο:



(α) Γράψτε τη δομή Lewis για το μόριο του φθοριδίου του αντιμονίου(ΙΙΙ),

SbF3.

(α) Το κεντρικό άτομο Sb ανήκει στην Ομάδα 5Α και έχει 5 ηλεκτρόνια σθένους. Για τα

περιφερειακά άτομα F ισχύει ο κανόνας της οκτάδας. Συνεπώς, η δομή Lewis του SbF3 εί-

ναι:


.Για τα στοιχεία Α, Β και Γ δίνονται οι παρακάτω πληροφορίες:

(i) Το στοιχείο Α ανήκει στην 1 ομάδα του Περιοδικού Πίνακα.

(ii) Το στοιχείο Β έχει ατομικό αριθμό 20.

(iii) Το άτομο του στοιχείου Γ που ανήκει στον p τομέα έχει επτά εξωτερικά ηλεκτρό-

νια.

Να προσδιορίσετε το είδος των δεσμών και να γράψτε τους ηλεκτρονιακούς τύπους

των παρακάτω ενώσεων:

α) Ένωση μεταξύ των στοιχείων Α και Γ

β) Ένωση μεταξύ των Β και Γ.

Λύση

Το στοιχείο Α ανήκει στην 1 ομάδα του Περιοδικού Πίνακα: μπορεί να είναι

Η ή αλκάλιο της 1 ομάδας.

SbF

F

F

157

Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση του ατόμου του στοιχείου Β είναι:

20Β: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 το άτομο του στοιχέίου Β έχει δύο ηλεκτρό-

νια σθένους.

Το άτομο του στοιχείου Γ που ανήκει στον p τομέα έχει επτά εξωτερικά

ηλεκτρόνια, επομένως επτά ηλεκτρόνια σθένους.

Ένωση μεταξύ Α και Γ

(i) Aν το Α είναι Η : ο δεσμός μεταξύ Α και Γ είναι πολωμένος ομοιο-

πολικός ..

..A :

(ii) Aν το Α είναι αλκάλιο: ο δεσμός μεταξύ Α και Γ θα είναι ιοντικός. Ο

ηλεκτρονιακός τύπος της ένωσης που προκύπτει είναι:

1..

..::

1..

..::

Ένωση μεταξύ Β και Γ: ο δεσμός μεταξύ τους είναι ιοντικός 2

..

..::

B

2

1..

..::


. Δίνονται τα στοιχεία Μg, S, K, Br, που έχουν ατομικούς αριθμούς 12,

16,19, 35, αντίστοιχα.

α. Να εντάξετε τα στοιχεία σε περιόδους, κύριες ομάδες και τομείς του περιοδικού

πίνακα.

β. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των ενώσεων ΜgS, KBr.

Λύση:

α. Οι ηλεκτρονιακές δομές των Mg, S, K και Br σε υποστιβάδες και στιβάδες είναι:

12Μg: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 ή Κ(2), L(8), M(2) 3η περίοδος, 2η ή IIA

ομάδα, τομέας s

16S: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p4 ή Κ(2), L(8), M(6) 3η περίοδος, 16η ή VIA

ομάδα, τομέας p

19K: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1 ή Κ(2), L(8), M(8), N(1) 4η περίοδος, 1η ή IA ομά-

δα, τομέας s

35Br: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 3p6,3d10,4s2,4p5 ή Κ(2), L(8), M(18), N(7) 4η περίοδος, 17η ή

VIIA ομάδα, τομέας p

β. Το ΜgS είναι ιοντική ένωση.

Το Μg για να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου αποβάλλει τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής

στιβάδας και μετατρέπεται σε Μg2+, με ηλεκρονιακό τύπο κατά Lewis:

2..

..

::

Mg

Το S, για να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου, προσλαμβάνει 2 ηλεκτρόνια και μετατρέπεται

σε S2–, με ηλεκρονιακό τύπο κατά Lewis:

2..

..::

S

Συνδυάζοντας τους ηλεκτρονιακούς τύπους των ιόντων, γράφουμε τον ηλεκτρονιακό τύπο

κατά Lewis του MgS:

2..

..

::

Mg

2..

..::

S

Το KBr είναι ιοντική ένωση.

158

Το K για να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου αποβάλλει τo ηλεκτρόνιo της εξωτερικής στι-

βάδας και μετατρέπεται σε K+, με ηλεκρονιακό τύπο κατά Lewis:

1..

..::

K

Το Br, για να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου, προσλαμβάνει 1 ηλεκτρόνιo και μετατρέπε-

ται σε Br–, με ηλεκρονιακό τύπο κατά Lewis:

1..

..::

Br

Συνδυάζοντας τους ηλεκτρονιακούς τύπους των ιόντων, γράφουμε τον ηλεκτρονιακό τύπο

κατά Lewis του KBr:

1..

..::

K

1..

..::

Br


Να γραφεί ο ηλεκτρονικός τύπος κατά Lewis των κατωτέρω χημικών ενώσεων ή ιόν-

των: α)H2CΟ3, β)HSO3-, γ)N2, δ) HCOOH. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί: N:7, O:8,

S:16, H:1, C:6 .

Λύση

α) H2CO3:

Το άτομο του H έχει ηλ. δομή: 1s1 , δηλ. έχει 1 ηλεκτρόνια σθένους.


Το άτομο του C έχει ηλ. δομή: 1s2, 2s2, 2p2 , δηλ. έχει 4 ηλεκτρόνια σθένους.

Συνολικά υπάρχουν δηλαδή: 2+4+3.6=24 ηλεκτρόνια σθένους.

ΠΡΟΣΟΧΗ! Όταν σχηματίζουμε ηλεκτρονιακούς τύπους οξυγονούχων οξέων π.χ.

Η2SO4, H3PO4, H2CO3 κλπ , τα άτομα του Η δεν θα τα συνδέουμε με το κεντρικό α-

μέταλλο, αλλά με τα άτομα του Ο.

Αρχικός τύπος:

Κάθε δεσμός αντιπροσωπεύει 2 ηλεκτρόνια (δεσμικά). Επομένως τα δεσμικά ηλεκτρόνια

είναι 5.2=10.

Επομένως απομένουν 24-10=14 διαθέσιμα ηλεκτρόνια.

Τα ηλεκτρόνια αυτά τα κατανέμουμε στα περιφερειακά άτομα του Ο (Τα άτομα του Η έχουν

ήδη συμπληρώσει την εξ. στιβάδα τους με τα 2 ηλεκτρόνια), έτσι ώστε να αποκτήσουν 8

συνολικά ηλεκτρόνια σθένους (δομή ευγενούς αερίου).


Εδώ χρειάζεται μετακίνηση ενός ηλεκτρονιακού ζεύγους , διότι και το κεντρικό άτομο του

άνθρακα έχει 6 μόνο ηλεκτρόνια σθένους, πότε καταλήγουμε στον εξής τελικό τύπο του

ανθρακικού οξέος:

β) HSO3-:



Το άτομο του S έχει ηλ. δομή: 1s2, 2s2, 2p6, 3S2, 3p4 , δηλ. έχει 6 ηλεκτρόνια σθένους.


Λόγω του αρνητικού φορτίου -1 του ιόντος προσθέτουμε ένα ηλεκτρόνιο, άρα έχουμε συνο-

λικά 26 ηλεκτρόνια σθένους.

Αρχικός τύπος:

159

Δεσμικά ηλεκτρόνια: 4.2=8.


Τα ηλεκτρόνια αυτά τα κατανέμουμε στα περιφερειακά άτομα του Ο και αν υπάρχει πλεό-

νασμα και στο άτομο του S, έτσι ώστε να αποκτήσουν 8 συνολικά ηλεκτρόνια σθένους (δομή

ευγενούς αερίου).


β) N2:

Το άτομο του N έχει ηλ. δομή: 1s2, 2s2, 2p3 , δηλ. έχει 5 ηλεκτρόνια σθένους.

Άρα στο μόριο του Ν2 υπάρχουν συνολικά 10 ηλεκτρόνια.

Αρχικός τύπος: Ν-Ν. Δεσμικά ηλεκτρόνια: 2.

Επομένως απομένουν, 10-2=8 διαθέσιμα ηλεκτρόνια.

Χρεώνοντας από 4 ηλεκτρόνια σε κάθε άτομο Ν οδηγούμαστε στον τύπο:

Επειδή όμως κάθε άτομο Ν χρειάζεται από 2 ηλεκτρόνια για να συμπληρώσει την εξωτερι-

κή του στοιβάδα , μετατρέπεται από ένα ζευγάρι μη δεσμικών ηλεκτρονίων σε δεσμικό. Έτσι

προκύπτει ο ηλ. τύπος:

β) HCOOH:



Το άτομο του C έχει ηλ. δομή: 1s2, 2s2, 2p2,δηλ. έχει 4 ηλεκτρόνια σθένους.


Αρχικός τύπος: (Ειδικά στο οξύ αυτό, το ένα άτομο Η συνδέεται με το κεντρι-

κό αμέταλλο, δηλαδή το άτομο του άνθρακα).

Δεσμικά ηλεκτρόνια: 4.2=8.


Τα ηλεκτρόνια αυτά τα κατανέμουμε στα περιφερειακά άτομα του Ο, έτσι ώστε να αποκτή-

σουν 8 συνολικά ηλεκτρόνια σθένους (δομή ευγενούς αερίου).


Επειδή όμως το άτομο του C έχει 6 μόνο ηλεκτρόνια σθένους , μετατρέπουμε ένα μη δεσμι-

κό ζευγάρι ηλεκτρονίων σε δεσμικό.

Τελικός ηλεκτρονικός τύπος:

ΠΡΟΣΟΧΗ! Το άτομο Ο που παραχωρεί το δεσμικό ζευγάρι ηλεκτρονίων, στις περιπ-

τώσεις αυτές, είναι το «μοναχικό» με τον απλό δεσμό και όχι αυτά που ήδη έχουν 2

δεσμούς.


Ποια είναι σωστή και ποια λάθος από τις παρακάτω προτάσεις; Δικαιολογήστε τις

απαντήσεις σας.

160

Πρόταση Σωστo Λ

ά

θ

ο

ς

1 Η πρώτη ενέργεια ιοντισμού του μαγνησίου

(Mg) είναι υψηλότερη από αυτή του νατρίου

(Na), ενώ η ενέργεια δεύτερου ιοντισμού του

Mg είναι χαμηλότερη από την αντίστοιχη του

Na.

Λύση

Σωστό. Επειδή η ενέργεια ιοντισμού αυξάνεται κατά μή-

κος μιας περιόδου του Π.Π. (Ε 3.4, 1/175), η

πρώτη ενέργεια ιοντισμού του Mg είναι μεγαλύτερη από

αυτή του Na. Μετά την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου

από το άτομο του Na, αυτό έχει την ηλεκτρονική δομή

του ευγενούς αερίου Ne (1s22s22p6), ενώ το Mg+ έχει τη

δομή [Ne]3s1. Η απομάκρυνση ενός εσωτερικού ηλεκ-

τρονίου από το Na+ απαιτεί μεγαλύτερη ενέργεια σε σχέ-

ση με την απομάκρυνση του 3s ηλεκτρονίου από το Mg+,

επειδή ένα 2p ηλεκτρόνιο του Νa+ βρίσκεται πολύ κοντά

στον πυρήνα και έλκεται από αυτόν ισχυρότερα σε σύγ-

κριση με το 3s ηλεκτρόνιο του Mg+

√

2. Η ατομική ακτίνα του φθορίου (F) είναι μεγαλύτε-

ρη από αυτή του αζώτου (N).

Λύση

Λάθος. Είναι μικρότερη, αφού η ατομική ακτίνα ελαττώ-

νεται κατά μήκος μιας περιόδου

√

3. Οι αλκαλικές γαίες είναι περισσότερο δραστικές

από τα στοιχεία της 1Α Ομάδας της ίδιας Πε-

ριόδου.

Λύση

Λάθος. Αυτές τείνουν να είναι λιγότερο δραστικές, λόγω

της δεύτερης ενέργειας ιοντισμού που απαιτείται για τον

σχηματισμό των ιόντων Μ2+.

√

4. Τα ιόντα Cl και Br έχουν ηλεκτρονική δομή

φλοιού σθένους του ίδιου τύπου, δηλαδή ns2np6,

επομένως είναι ισοηλεκτρονικά.

Λύση

Λάθος. Για να είναι ισοηλεκτρονικά δύο χημικά είδη

(1/151) θα πρέπει να έχουν τον ίδιο συνολικό αριθμό

ηλεκτρονίων και την ίδια ηλεκτρονική δομή. Όμως, το Cl

έχει συνολικά 18 ηλεκτρόνια, ενώ το Br έχει 36.

√

5. Η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του αζώτου (Ν) εί-

ναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη του οξυγόνου

(Ο).

Λύση

Σωστό. Η ενέργεια ιοντισμού του Ο είναι μικρότερη από

αυτή του Ν διότι το επιπλέον ηλεκτρόνιο στα 2p τροχια-

κά του Ο είναι συζευγμένο

√

161

6. Το χρώμιο (Cr) έχει παραμαγνητισμό που αντιστοι-

χεί σε τέσσερα μονήρη ηλεκτρόνια.

Λύση

Λάθος. Το άτομο του Cr με ηλεκτρονική δομή

[Ar]3d54s1, έχει παραμαγνητισμό που αντιστοιχεί σε έξι

ασύζευκτα ηλεκτρόνια.

√

7. Ένα ηλεκτρόνιο στο φλοιό n = 2 του ατόμου του νέ-

ου (Ne) βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα από όσο

ένα ηλεκτρόνιο με n = 2 στο άτομο του αργού (Ar).

Λύση

Λάθος. Η έλξη που ασκείται πάνω σε ένα ηλεκτρόνιο με

n = 2 είναι προφανώς μεγαλύτερη στην περίπτωση του

Ar λόγω μεγαλύτερου δραστικού πυρηνικού φορτίου Zef

και άρα το ηλεκτρόνιο βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα

του Ar.

√


Δίνονται τα στοιχεία H, N, O, που έχουν ατομικούς αριθμούς 1, 7, 8, αντίστοιχα.

α. Να εντάξετε τα στοιχεία σε περιόδους, κύριες ομάδες και τομέις του περιοδικού

πίνακα.

β. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των ενώσεων HNO2.

Λύση:

α. Οι ηλεκτρονιακές δομές των H, N και O σε υποστιβάδες και στιβάδες είναι:

1H: 1s1 ή Κ(1)

7N: 1s2, 2s2, 2p3 ή Κ(2), L(5)

8O: 1s2, 2s2, 2p4 ή Κ(2), L(6)

H θέση των παραπάνω στοιχείων στον περιοδικό πίνακα είναι:

1H: 1η περίοδος, 1η ή IA ομάδα, τομέας s.

7N: 2η περίοδος, 15η ή VA ομάδα, τομέας p.

8O: 2η περίοδος, 16η ή VIA ομάδα, τομέας p.

β. To HNO2 είναι ομοιοπολική ένωση.

Συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων σθένους είναι: 1 + 5 + 2 · 6 = 18

Κεντρικό άτομο είναι το Ν.

Συνδέουμε το κεντρικό άτομο με τα άτομα του O, και το άτομο του H με αυτό του O.

Ο : Ν : Ο : Η ή Ο – Ν – Ο – Η

Περισσεύουν 18 - 6 = 12 ηλεκτρόνια τα οποία τοποθετούμε στα άτομα του O και στο άτομο

του Ν, ώστε να αποκτήσουν δομή ευγενούς αερίου οπότε έχουμε:

Ο τύπος δεν είναι αποδεκτός γιατί το N δεν έχει αποκτήσει οκτάδα ηλεκτρονίων.

Δοκιμάζουμε το σχηματισμό διπλού δεσμού μεταξύ των ατόμων N και O.

Ο παραπάνω είναι ο ηλεκτρονικός τύπος του ΗΝΟ2.

HONO ..

......:


Σχεδιάστε τις δομές κατά Lewis με τα λιγότερα και μικρότερα τυπικά φορτία για τα

ακόλουθα χημικά είδη: (α) ClO4 (β) NH3, (γ) BΟ3

3. Ποια από αυτά δεν υπακούουν

στον κανόνα της οκτάδας; Να γράψετε τις δυνατές δομές συντονισμού για το ιόν

ClO4.

Λύση

Εργαζόμενοι βρίσκουμε τις δομές :

162

(α)

Το χλώριο περιβάλλεται από 14 ηλεκτρόνια και δεν υπακούει στον κανόνα της οκτάδας

(«επέκταση» της οκτάδας).

B)

(β)

Το άζωτο εδώ περιβάλλεται από οκτώ ηλεκτρόνια (υπακούει στον κανόνα της οκτάδας). Το

υδρογόνο (Η) αποκτά την ηλεκτρονική δομή του ηλίου (He) με δύο ηλεκτρόνια.

Γ)

Το βόριο περιβάλλεται από 6 ηλεκτρόνια και δεν υπα-

κούει στον κανόνα της οκτάδας («ασυμπλήρωτη οκτά-

δα»).


Πώς µμπορείτε να αποδείξετε τον ιοντικό χαρακτήρα που έχει µια ένωση, π.χ.

AlF3;

Λύση: Ο ιοντικός χαρακτήρας μπορεί να αποδεικτεί με την διαλυτότητα σε πολικούς διαλύ-

τες, με την αγωγιμότητα.

μεγαλύτερη η έλξη μεταξύ των φορτίων. Όσο αυξάνονται τα ιόντα το μέταλλο έχει αριθμό

οξείδωσης +3;


Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των παρακάτω ενώσεων:

Α. ΗΝΟ2 Β. HCl03 Γ. CO2 ;Δ. (NH4)2 C03

Λύση:


Ποιο από τα παρακάτω μόρια υπακούει στον κανόνα των οκτάδων;

Α. ClF3 Β. ΟF2 Γ. SF4 Δ.ΙF7

163

Λύση: Β


Εξετάστε τη φορμαλδεϋ'δη (χ 2 κοβάλτιο) που περιέχει 12 ηλεκτρόνια σθένους.

H 2 CO: 2(1) + 4 + 6 = 12

Ο τύπος αυτού του μορίου προτείνει την ακόλουθη δομή σκελετών.

Υπάρχουν τρεις ομοιοπολικοί δεσμοί σε αυτήν την δομή σκελετών, το οποίο σημαίνει ότι έξι

ηλεκτρόνια σθένους πρέπει να χρησιμοποιηθούν όπως συνδέοντας ηλεκτρόνια. Αυτό αφήνει

έξι nonbonding ηλεκτρόνια. Είναι αδύνατο, εντούτοις, να ικανοποιηθούν τα octets των ατό-

μων σε αυτό το μόριο με μόνο έξι nonbonding ηλεκτρόνια. Όταν τα nonbonding ηλεκτρόνια

χρησιμοποιούνται για να ικανοποιήσουν το octet του ατόμου οξυγόνου, το άτομο άνθρακα

έχει συνολικά μόνο έξι ηλεκτρόνια σθένους.

Επομένως υποθέτουμε ότι τα άτομα άνθρακα και οξυγόνου μοιράζονται δύο ζευγάρια των

ηλεκτρονίων. Υπάρχουν τώρα τέσσερις δεσμοί στη δομή σκελετών, η οποία αφήνει μόνο

τέσσερα nonbonding ηλεκτρόνια. Αυτό είναι αρκετό, εντούτοις, να ικανοποιήσει τα octets

των ατόμων άνθρακα και οξυγόνου.

Κάθε πότε-πότε, αντιμετωπίζουμε ένα μόριο για το οποίο είναι αδύνατο να γραφτεί μια ικα-

νοποιητική δομή Lewis.


Το φωσγένιο (COCl2) είναι ένα ισχυρά δηλητηριώδες αέριο που χρησιμοποιήθηκε

ως πολεμικό αέριο κατά τη διάρκεια του πρώτου παγκοσμίου πολέμου και σήμε-

ρα χρησιμοποιείται στην Παρασκευή ρητινών. Ποιος είναι ο «καλύτερος» ηλεκ-

τρονικός τύπος που μπορείτε να γράψετε για το φωσγένιο;

Λύση:

1.

164

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΛΥΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ

2.9 Ασκήσεις προβλήματα

513. . Να γραφούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι των παρακάτω ενώσεων και ιόντων:

α. COCl2 β. NH4 γ. Ca(NO3)2 δ. HCO3

514. Ένα στοιχείο Β περιέχει 3 μονήρη ηλεκτρόνια στην υποστιβάδα 2p, στη θε-

μελιώδη κατάσταση.

α. Να γίνει η ηλεκτρονιακή του δομή και να βρεθεί ο ατομικός του αριθμός.

β. Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δομή του ιόντος Β3–. Ποιο ευγενές αέριο είναι ισοηλεκτρο-

νιακό με τύπο Β3–;

γ. Τι είδους ένωση σχηματίζει το στοιχείο Β με το υδρογόνο (ομοιοπολική ή ιοντική) και

ποιος είναι ο πιο απλός τύπος αυτής της ένωσης;

515. Για το στοιχείο Α υπάρχουν τα παρακάτω δεδομένα:

• Ανήκει στην 4η περίοδο και στον τομέα s.

• To συνολικό άθροισμα των κβαντικών αριθμών του spin των ηλεκτρονίων του στη θεμε-

λιώδη κατάσταση είναι +1/2.

α. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του Α;

β. Ποιος είναι ο ηλεκτρονιακός τύπος του οξειδίου του Α;

γ. Να γράψετε τις χημικές εξισώσεις των αντιδράσεων του παραπάνω οξειδίου με:

1. H2O2. H2SO4 3. NaOH

Δίνεται ο ατομικός αριθμός του οξυγόνου 8.

516. Να γραφούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis:

i) Η2Ο, ΝΗ3, Η2S, SΟ2, SΟ3, SΟCΙ2, Η2Ο2.

ii) ΝαCΙΟ, ΗCΙΟ4, Να2CΟ3, ΗΝΟ3, ΝaΟΗ, Cα(ΟΗ)2, ΚΗCΟ3.

iii) ΝΗ4+, ΝΟ2-, SΟ4

2-, CH3ΝΗ3 +.

517. Ποιοι είναι οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis των

a) Na2O, β) ΝΗ3, γ) OF2,

518. Ποιος είναι ο σωστός ηλεκτρονιακός τύπος της υδραζίνης (Ν2Η4);

519. Να βρεθούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis των ακόλουθων ενώσεων και

ιόντων:

α. HCI03 β-NaCI03 Υ^°3 δ. KHCO3 ε. ΗΝΟ3 στ.

Fe(NO3)2 ζ-Na2O θ. CH4O ι. CNH5 ία. AsO3 ιβ. PCI4+ ιγCtF- ιδ.

POCI3 ιέ. ΝΟ2Η

520. Να βρεθούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis των ακόλουθων ενώσεων και

ιόντων α. Η2Ο β. ΡΗ3 γ. H2CO3 δ. HBrO2. ε. SO42 στ.

POCI ζ. Ν02 η. HCN. θ. HCIO3 ι. ΗΝΟ3 ια. ΡΗ3 ιβ. CH4Ο ιγ. CNH5. ιδ. SO2 και

CO2, ιε. H2CO3 και H2SO3, ιστ. H2SO4 και H2SO3

521. Ποιες από τις παρακάτω σταθερές ενώσεις περιέχουν άτομα στοιχείων

που δεν πληρούν τον κανόνα της οκτάδας; Να γίνουν οι ηλεκτρονικοί τύποι αυ-

τών των ενώσεων.

BF3, CCI4, PCI5, SF6

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 1 ΚΕΦ ΧΗΜΕΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Γ ηλεκτρονικοί τύποι

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ (2 ΘΕΜΑ)

Γ1. Για να μελετηθούν τα οξέα ορθοπυριτικό (Η4SiO4) και φωσφορικό (H3PO4), δίνον-

ται οι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων Η=1, Ο=8, Si=14, Ρ=15 .

α. Να ταξινομήσετε τα ηλεκτρόνια κάθε στοιχείου σε στιβάδες και υποστιβά-

δες

165

β. Να εντάξετε τα στοιχεία σε περιόδους, κύριες ομάδες και τομείς του Περι-

οδικού Πίνακα.

Μονάδες 3+4/2001

γ. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των παραπάνω οξέ-

ων.


Γ2.Δίνονται τα στοιχεία H, O, Cl που έχουν ατομικούς αριθμούς 1, 8, 17, αντίστοιχα.

α. Να γράψετε τις ηλεκτρονιακές δομές (στιβάδες, υποστιβάδες) των παραπάνω στο-

ιχείων στη θεμελιώδη κατάσταση και να αναφέρετε ονομαστικά τις αρχές και

τον κανόνα της ηλεκτρονιακής δόμησης.


β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis του χλωριώδους οξέος

(HClO2).Μον 5/2000

Γ3. ∆ίνονται τα στοιχεία 11Νa και 16S.

α. Να δώσετε την ηλεκτρονιακή τους δομή (κατανομή ηλεκτρονίων σε υποστοιβά-

δες).

β. Σε ποιον τομέα του περιοδικού πίνακα ανήκει το καθένα;

γ. Να δώσετε τον ηλεκτρονιακό τύπο της ένωσης Νa2S. Moνάδες

2+2+4/2005

Γ4 Δίνονται τα άτομα 9F, 8O και 7Ν στη θεμελιώδη κατάσταση.

α. Ποια είναι η κατανομή των ηλεκτρονίων τους σε υποστιβάδες; Μονάδες

3/2003ep

β. Να κατατάξετε τα άτομα 9F, 8O και 7Ν κατά σειρά αυξανόμενης ατομικής

ακτίνας (μονάδες 2) και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας (μονάδες 4).

Μονάδες 6/2003ep

γ. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης NOF, αν δίνε-

ται ότι το άτομο του αζώτου είναι το κεντρικό άτομο του μορίου.

Μονάδες 4/2003ep

Γ5 . ∆ίνονται τα στοιχεία H, N και O που βρίσκονται: το H στην 1η περίοδο και 1η οµάδα

(ΙΑ), το N στη 2ηπερίοδο και 15η οµάδα (VA) και το O στη 2η περίοδο και 16η οµάδα (VIA)

του περιοδικού πίνακα.

α. Πώς κατανέµονται τα ηλεκτρόνια των στοιχείων H, N και O σε υποστιβάδες;

(µονάδες 3)

β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης HNO2. (µον 6) Μο-

νάδες 9/2005επ

Γ6. ∆ίδονται τα στοιχεία 8Α και 16Β και ζητούνται:

α. σε ποια περίοδο και σε ποιο τοµέα του περιοδικού πίνακα ανήκει το καθένα απ’

αυτά.Μον 4/2004ε

β. ο ηλεκτρονιακός τύπος κατά Lewis, της ένωσης ΒΑ2. Μονάδες

4/2004εσ

Γ7 Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των ενώσεων ΗΝΟ2 ,

Αℓ2Ο3 .

Δίνονται τα στοιχεία με τους ατομικούς τους αριθμούς:

1Η , 7Ν, 8Ο και 13Αℓ . Μονάδες

8/2003es

Γ8 Δίνονται τα στοιχεία 6C και 9F.

α) Ποιο από τα δύο στοιχεία έχει μικρότερη ενέργεια πρώτου ιοντισμού; (Μονάδα

1).

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (Μονάδες 2).

Μονάδες 3

166

β) Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης CF4, που σχηματίζο-

υν τα παραπάνω στοιχεία.

Μονάδες 3

γ) Να χαρακτηρίσετε τους δεσμούς (σ ή π) που υπάρχουν στο μόριο CF4 αναφέροντας και το

είδος των τροχιακών που επικαλύπτονται.

Mονάδες 3

Γ9 Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των ενώσεων : NH4Cl, HCN,

H2SO4.

Δίνονται : 1Η, 7N, 17Cl, 6C, 16S, 8O .

Μονάδες 9

Γ10. Δίνονται τα στοιχεία Η, S και O με ατομικούς αριθμούς 1, 16 και 8 αντίστοιχα.

α. Να γράψετε την κατανομή των ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες στο άτομο του S

στη θεμελιώδη κατάσταση (μονάδες 2).

Με βάση την παραπάνω κατανομή, να υπολογίσετε πόσα μονήρη ηλεκτρόνια περι-

έχονται στο άτομο του S και πόσα p ατομικά τροχιακά του ατόμου του S περι-

έχουν ηλεκτρόνια (μονάδες 2).

Μονάδες 4

β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis του ιόντος . HSO4–

Μονάδες 5

Γ11. Δίνονται τα στοιχεία Η, Ν, Ο με ατομικούς αριθμούς 1, 7, 8 αντίστοιχα. Να γράψετε:

α. Τις ηλεκτρονιακές δομές (στιβάδες, υποστιβάδες) των ατόμων Ν και Ο

στη θεμελιώδη κατάσταση.

Μονάδες 2

β. Τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis του νιτρώδους οξέος (ΗΝΟ2). Μονάδες 4

Γ12. Δίνονται τα στοιχεία 8Ο και 6C. α. Να δώσετε την ηλεκτρονιακή τους δομή (κατανομή

ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες).

Moνάδες 2

β. Σε ποια ομάδα και σε ποιον τομέα του περιοδικού πίνακα ανήκει το καθένα;

Moνάδες 4

γ. Να δώσετε τον ηλεκτρονιακό τύπο της ένωσης CΟ2.

Moνάδες 5

Γ13 Δίνονται τα στοιχεία 8Ο και 17Cℓ.

α. Να δώσετε την ηλεκτρονιακή τους δομή (κατανομή ηλεκτρονίων σε υποστιβάδες).

Moνάδες 2

β. Σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο του περιοδικού πίνακα ανήκει το καθένα;

Moνάδες 4

γ. Να δώσετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης ΗCℓO. Δίνεται ο ατο-

μικός αριθμός Η: 1.

Moνάδες 4

Γ14 ∆ίνονται τα στοιχεία: 7 Ν, 8 Ο, 11 Νa.

α. Ποιο από τα στοιχεία αυτά έχει περισσότερα μονήρη ηλεκτρόνια στη θεμελιώδη κατάστα-

ση; (μονάδες 3)

β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο Lewis της ένωσης HNO 2 . Ο ατομικός

αριθμός του Η είναι 1. (μονάδες 2)


Γ15 ∆ίνονται τα στοιχεία 1 Η, 7 Ν, 8 Ο, 11 Νa και 15 P

α. Ποια από τα παραπάνω στοιχεία ανήκουν

i) στην ίδια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα.

ii) στην ίδια περίοδο του Περιοδικού Πίνακα.

β. Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο Lewis της ένωσης (NH4)3PO4 (μονάδες

5)/2012επ

167

Γ16 Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των ιοντικών ενώσεων:

NaHCO3 και Mg3N 2

∆ίνονται οι Ατομικοί Αριθμοί: H=1, C=6, N=7, O=8, Na=11, Mg=12

2011επ

168

ΚΕΦ. 1 ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ

522. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Τα ατομικά τροχιακά 1s και 3s έχουν:

Α. ίδιο μέγεθος

Β. ίδια ενέργεια

Γ. ίδιο κβαντικό αριθμό n

Δ. ίδιο κβαντικό αριθμό l

523. Σε ποια υποστιβάδα μπορούν να τοποθετηθούν περισσότερα ηλεκτρόνια;

Α. 1p B. 3d Γ. 5p Δ. 4s

524. Ποιο από τα επόμενα στοιχεία έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα;

Α. 12Mg Β. 17Cl

Γ. 18Ar Δ. 11Na

525. To στοιχείο Χ ανήκει στη δεύτερη περίοδο του Π.Π. και το άτομό του έχει

στη θεμελιώδη κατάσταση 3 μονήρη ηλεκτρόνια.

Σε ποια ομάδα ανήκει το στοιχείο Χ και ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του;

Να γραφούν οι κβαντικοί αριθμοί όλων των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας

του ατόμου του στοιχ4ίου Χ στη θεμελιώδη κατάσταση.

Να διαταχθούν τα στοιχεία Βe, X και Mg κατά σειρά αυξανόμενης ενέργειας πρώτου

ιοντισμού.

Να γραφούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι των ενώσεων Mg3X2, HXO3

Δίνονται: 1Η, 8O, 12Mg, 4Be.

526. O μαγνητικός κβαντικός αριθμός ml σε ένα ατομικό τροχιακό καθoρίζει:

Α. το μέγεθος

Β. το σχήμα

Γ. τον προσανατολισμό

Δ. την αυτοπεριστροφή (spin)

527. Τα ατομικά τροχιακά 3s και 4s έχουν:

Α. το ίδιο μέγεθος

Β. την ίδια ενέργεια

Γ. δύο λοβούς

Δ. ίδιο κβαντικό αριθμό l.

Σε ποια από τις επόμενης μεταπτώσεις του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου, αν-

τιστοιχεί ακτινοβολία με μικρότερο μήκος κύματος;

Α. Από n = 3 σε n = 2

Β. από n = 4 σε n = 2

Γ. από n = 2 σε n = 1

Δ. από n = 4 σε n = 3

528. Από τα επόμενα τροχιακά μικρότερη ενέργεια έχει:

Α. 3d Β. 3p Γ. 4s Δ. 4p

529. Οι παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές, σε θεμελιώδη κατάσταση είναι λανθασ-

μένες. Να αναφέρετε μόνο την αρχή ή τον κανόνα που παραβιάζεται σε κάθε ηλεκ-

τρονιακή δομή.

Α. 1s22s2sp63s23p63d2

Β. 1s22s32p2

169

Γ. 1s 2s 2p

Δ. 1s 2s 2p

530. Να γραφεί η ηλεκτρονιακή κατανομή θεμελιώδους κατάστασης σε στιβάδες,

υποστιβάδες και τροχιακά για το άτομο του S (Z = 16).

Πόσα ηλεκτρόνια περιέχονται στη στιβάδα σθένους του S;

Να συγκρίνετε την ατομική ακτίνα του S με την ατομική ακτίνα του S2-.

532. Η κατανομή των ηλεκτρονίων του ατόμου του οξυγόνου (Ζ = 8) στη θεμελιώδη κα-

τάσταση παριστάνεται με τον συμβολισμό:

Α. () () () () ( )

1s 2s 2p

Β. () () () () ()

1s 2s 2p

Γ. () () () () ()

1s 2s 2p

533. Στο ιόν 26Fe2+ ο αριθμός των ηλεκτρονίων στην υποστιβάδα 3d και στη θεμελιώδη

κατάσταση είναι:

Α. 2 Β. 5 Γ. 3 Δ. 6

534. Τα τροχιακά 3s και 3p σε ένα πολυηλεκτρονιακό άτομο έχουν:

Α. διαφορετικό σχήμα

Β. ίδια ενέργεια

Γ. ίδιο l

535. Πόσα ηλεκτρόνια μπορούν να υπάρχουν σε ένα άτομο, τα οποία να έχουν:

Α. n = 4 , l = 3 B. n = 5, l = 1

Γ. n = 5, l = 2, ml = 3 Δ. n = 2, ms = ½

536. Να κατατάξετε κατά αυξανόμενο αριθμό μονήρων ηλεκτρονίων στη θεμελι-

ώδη κατάσταση, τα στοιχεία με ατομικούς αριθμούς:

17Α, 27Β, 7Γ, 18Δ

Επίσης να βρείτε τον τομέα, την περίοδο και την ομάδα που ανήκει το καθένα από αυ-

τά.

537. Για τα στοιχεία Α, Β, Γ και Δ γνωρίζουμε ότι:

Το στοιχείο Α περιέχει 6 ηλεκτρόνια στην L στιβάδα του σε θεμελιώδη κατάσταση. Το

άτομο του στοιχείου Β έχει 8 ηλεκτρόνια με l = 1 σε θεμελιώδη κατάσταση. Το στοιχείο Γ

βρίσκεται στην ίδια ομάδα με το στοιχείο Α και έχει την αμέσως μεγαλύτερη ακτίνα. Το

στοιχείο Δ ανήκει στην ίδια περίοδο με το Α και είναι το πιο ηλεκτροθετικό στοιχείο της

περιόδου αυτής.

i. Να βρεθεί η θέση των παραπάνω στοιχείων (περίοδος, τομέας, ομάδα) στον Π.Π.

Να προσδιορίσετε τον ατομικό τους αριθμό.

Να συγκρίνετε τα στοιχεία Β και Γ ως προς το δραστικό πυρηνικό φορτίο.

Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο κατά Lewis της ένωσης ΓΑ3.

538. Για τα στοιχεία Α, Β, Γ και Δ γνωρίζουμε ότι:

Τα στοιχεία Α και Β ανήκουν στην τρίτη περίοδο και ότι το Α έχει μεγαλύτερο μέγεθος

από το B. Το στοιχείο Β (κατάσταση ατμών) έχει πολύ μεγάλη ενέργεια τρίτου ιοντισμο-

ύ.

Το στοιχείο Γ είναι το τρίτο αλογόνο, ενώ το στοιχείο Δ ανήκει στην ίδια περίοδο με το

Γ και το άτομό του έχει 5 ηλεκτρόνια με l = 2 σε θεμελιώδη κατάσταση και 5 μονήρη

ηλεκτρόνια συνολικά.

170

Να βρεθεί η θέση των παραπάνω στοιχείων (περίοδος, τομέας, ομάδα) στον Π.Π.

Να προσδιορίσετε τον ατομικό τους αριθμό.

Να συγκρίνετε τα στοιχεία Γ και Δ ως προς το μέγεθός τους.

Σε ένα ποτήρι που περιέχει νερό διαλύουμε το οξείδιο Α2Ο. Να εξηγήσετε αν το δι-

άλυμα που προκύπτει είναι όξινο ή βασικό;

Να γράψετε τους ηλεκτρονικούς τύπους κατά Lewis της ένωσης του Α με το Γ και

της ένωσης του Β με το Γ.

539. Δίνονται τα στοιχεία 8O, 16S, 17Cl, 9F, 15P

Να γράψετε την ηλεκτρονιακή δόμηση των ατόμων τους σε θεμελιώδη κατάσταση.

Να βρείτε τη θέση τους (περίοδος, τομέας, ομάδα) στον Π.Π.

Να συγκρίνετε τα στοιχεία F και Cl ως προς την ενέργεια πρώτου ιοντισμού τους.

Πόσα μονήρη ηλεκτρόνια περιέχει σε θεμελιώδη κατάσταση το άτομο του Ο;

Να συγκρίνετε ως προς την ηλεκτροθετικότητα τα στοιχεία Ρ και Ο.

Να γράψετε τους ηλεκτρονικούς τύπους κατά Lewis των παρακάτω ενώσεων: OF2,

SOCl2, POCl3

Ποιος είναι ο αριθμός οξείδωσης του Ο στην ένωση OF2; Τι παρατηρείτε;

540. Βάση κατά Lewis είναι η ουσία που μπορεί να δώσει ζεύγος ηλεκτρονίων,

ενώ οξύ η ουσία που μπορεί να πάρει ζεύγος ηλεκτρονίων. Με βάση τη θεωρία αυτή

να εξηγήσετε γιατί η αντίδραση BF3 + NH3 είναι αντίδραση εξουδετέρωσης.

Δίνονται τα στοιχεία: 5B, 9F, 7N, 1H.

541. Να υπολογίσετε τους ατομικούς αριθμούς των παρακάτω στοιχείων:

Του 2ου και 3ου μέλους της ομάδας των ευγενών αερίων.

Του 3ου μέλους της ομάδας των αλκαλικών γαιών.

Του 2ου και 4ου μέλους της ομάδας των αλκαλίων.

542. H στιβάδα σθένους των ατόμων ενός στοιχείου είναι ημισυμπληρωμένη και

το άθροισμα των τιμών του κβαντικού αριθμού spin για το σύνολο των ηλεκτρονίων

στο άτομο είναι 1.

Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου;

Ποια είναι η ηλεκτρονιακή δομή του ευγενούς αερίου που έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκ-

τρονιακών στιβάδων;

543. Οι ενέργειες ιοντισμού του 12Mg είναι : Ε1=738KJ/mol, E2=1450KJ/mol,

E3=7730KJ/mol. Εξηγείστε τη διαφορά στις τιμές αυτές.

544. Να συγκρίνετε το μέγεθος στα παρακάτω ζεύγη:

26Fe2+, 26Fe3+

9F, 9F-

19K+, 20Ca2+,

16S2-, 17Cl-

545. Ποιο από τα στοιχεία 19Κ, 11Νa, 12Mg έχει:

μεγαλύτερη ατομική ακτίνα

μεγαλύτερη ενέργεια Εi1

μικρότερη ηλεκτροθετικότητα

546. Τα άτομα των στοιχείων Σ1,Σ2,Σ3,Σ4,Σ5 έχουν στη θεμελιώδη τους κατάσ-

ταση 13,5,2,6,14 ηλεκτρόνια αντίστοιχα με τιμή κύριου κβαντικού αριθμού 3.

Να υπολογίσετε:

171

Τους ατομικούς τους αριθμούς.

Σε ποια περίοδο και ομάδα του Π.Π. ανήκουν;

Ποια απ’ αυτά είναι μέταλλα, αμέταλλα και ποια ανήκουν στα στοιχεία μετάπτωσης;

4,1 ερωτήσεις

544. Η αιτία της δημιουργίας των χημικών δεσμών είναι:

α. η τάση των στοιχείων να μεταπίπτουν σε σταθερότερη κατάσταση με λιγότερη ενέργεια

β. η τάση των στοιχείων να σχηματίζουν χημικές ενώσεις

γ. η αστάθεια κάθε συστήματος που αποτελείται από μεμονωμένα άτομα

δ. η τάση των στοιχείων να συμπληρώνουν όλα τα τροχιακά της εξωτερικής τους στιβάδας.

545. Ποιοι είναι οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis των

a) Na2O, β) ΝΗ3, γ) OF2,

546. Ποιος είναι ο σωστός ηλεκτρονιακός τύπος της υδραζίνης (Ν2Η4);

547. Να βρεθούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis των παρακάτω ενώσεων και ιόντων:

α. HCl03 β-NaCl03 γ KHCO3 δ SO3 ε. ΗΝΟ3 στ. Fe(NO3)2 ζCH4O

ι. CNH5 ία. AsO3 ιβ. PCI4+ ιγCtF- ιδ. POCI3 ιέ.

ΝΟ2Η

548. Να βρεθούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis των παρακάτω ενώσεων και ιόντων

α. Η2Ο β. ΡΗ3 γ. H2CO3 δ. HBrO2. ε. SO42 στ. POCl ζ. Ν02 η.

HCN. θ. HCIO3 ι. ΗΝΟ3 iα. ΡΗ3 ιβ. CH4Ο ιγ. CNH5. ιδ. SO2 και CO2,

ιε. H2CO3 και H2SO3, ιστ. H2SO4 και H2SO3

549. Ποιες από τις παρακάτω σταθερές ενώσεις περιέχουν άτομα στοιχείων που δεν

πληρούν τον κανόνα της οκτάδας; Να γίνουν οι ηλεκτρονικοί τύποι αυτών των ενώ-

σεων. BF3, CCI4, PCI5, SF6

550. Ποιες είναι οι βασικές αρχές της θεωρίας Lewis;

551. Πώς επιλέγεται το κεντρικό άτομο μιας μοριακής ένωσης;

552. Να βρεθούν οι ηλεκτρονιακοί τύποι κατά Lewis:

MgCl2, BF3, Na2SO4 Η30+, CIO-, NO2

- , SO2-

4

Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί: S: 16,0:8, H: 1, C: 6, N: 7, Mg: 12, Cl: 17,

553. Για τα στοιχεία Α, Β, Γ και Δ γνωρίζουμε ότι: Έχουν διαδοχικούς ατομικούς αριθ-

μούς.KAI Α, Β, Γ βρίσκονται στην 3η περίοδο και το Δ στην 4η.ποιος ο ατομικός αριθ-

μός του κάθε στοιχείου και ποια η ομάδα στην οποία ανήκει

Πόσα ζεύγη e-, και πόσο e- με l=0 έχει το κάθε στοιχείο

γράψτε την ηλεκτρονιακή δομή του Α και του Δ σε συνάρτηση με το προηγούμενο ευ-

γενές αέριο στον ΠΠ.

Ποιο από τα στοιχεία αυτά είναι περισσότερο ηλεκτραρνητικό και που παρουσιάζει

παρόμοιες ιδιότητες με το 8Ο; γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους των

ενώσεων που σχηματίζουν Το Α με H, β. το Β με H, γ. το Λ με O

554. Στον ηλεκτρονιακό τύπο (POCl3) το κεντρικό άτομο είναι το άτομο του οξυγόνου.

555. Κατά την αναζήτηση κατά Lewis των ηλεκτρονικών τύπων των ενώσεων CHCl3,

H2SO4, H3PO4 και HClO2 θεωρούμε ως κεντρικό άτομο αντίστοιχα το άτομο του ,

του , του , του ,και του

556. στο μόριο του SO3 το ένα από τα τρία άτομα οξυγόνου έχει κοινά ζεύγη ηλεκ-

τρονίων με το άτομο του και μη δεσμικά (ασύζευκτα), ενώ το καθένα από τα υ-

πόλοιπα δύο άτομα οξυγόνου έχει μη δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων.


557. Τι κοινό εμφανίζει η ηλεκτρονιακή δομή των στοιχείων, σύμφωνα με τη θεωρία

του Lewis, όταν αυτά σχηματίσουν χημικές ενώσεις; Ποια είναι η αιτία απόκτησης της

κοινής αυτής ηλεκτρονιακής δομής για τα στοιχεία και με ποιους τρόπους επιτυγχάνεται;

558. Πόσα κοινά και πόσα μη δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων περιέχονται στο μόριο του HC1;

172

Το υδρογόνο έχει ατομικό αριθμό 1 και το χλώριο 17.

559. Γράψτε τους ηλεκτρονικούς τύπους κατά Lewis του HC1O και του HC1O3. Το υδρογό-

νο έχει ατομικό αριθμό 1, το χλώριο 17 και το οξυγόνο 8.

560. Εξηγήστε γιατί οι ηλεκτρονικοί τύποι B(-F )3 και P(-C1 )5 δεν συμφωνούν με τη θεωρία

του Lewis.

4,3 Ερωτήσεις ανάπτυξης

561. Γράψτε τον ηλεκτρονικό τύπο κατά Lewis του ανθρακικού οξέος (H2CO3) και εξηγήσ-

τε τα στάδια που ακολουθήσατε για την εύρεση του. Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί των στοι-

χείων: C: 6, Η: 1, Ο: 8.

562. Πώς προκύπτει το κοινό ηλεκτρονιακό ζεύγος στο μόριο του HC1 και που οφείλεται

η σταθερότητα αυτού; Πώς ονομάζεται ο χώρος στον οποίο κινείται το κοινό αυτό

ηλεκτρονιακό ζεύγος και πώς προκύπτει; Δίνονται οι ατομικοί αριθμοί των στοιχείων: C1:

17, Η: 1.

563. Δύο διαφορετικά αλογόνα μπορούν να σχηματίσουν διατομικό μόρια του τύπου ΧΓΧ2.

Σε ποιο από τα μόρια CI-F, Br-F, I-F, Br-Cl, I-CI και l-Br ο ομοιοπολικός δεσμός είναι πιο

πολωμένος; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας.

Μοριακά τροχιακά

5,1 ερωτήσεις

564. Πώς μπορεί να σχηματισθεί ένα μοριακό τροχιακό;

565. Τι ονομάζεται δεσμός σ και τι δεσμός π; Ποιες είναι οι διαφορές ανάμεσα σε

ένα μοριακό τροχιακό σ και σε ένα π;

566. Πώς σχετίζεται η απόσταση δύο πυρήνων με την ισχύ του μεταξύ τους δεσμού;

567. Ένας δεσμός σ ή ένας δεσμός π βρίσκεται σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση και

γιατί;

568. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ).

α. Τα ηλεκτρόνια του ζεύγους ενός ομοιοπολικού δεσμού έχουν αντίθετο spin.

β. Τα ηλεκτρόνια του ομοιοπολικού δεσμού ανήκουν σε περισσότερα του ενός άτομα.

γ. Το άτομο του πιο ηλεκτραρνητικού στοιχείου μιας ένωσης είναι συνήθως το κεντρικό

άτομο.

δ. Ένα τριατομικό μόριο έχει πάντα σχήμα επίπεδο.

ε. Ένα τετρατομικό μόριο έχει πάντα επίπεδο σχήμα.

στ. Τα μη δεσμικό ζεύγη ηλεκτρονίων σθένους καθορίζουν το σχήμα ενός μορίου.

ζ. Για να προσδιορίσουμε τις γωνίες που σχηματίζονται μεταξύ των δεσμών ενός μορίου,

είναι απαραίτητο να βρούμε το πολύεδρο των ηλεκτρονιακών ομάδων σθένους.

η. Μοριακά τροχιακά μπορούν να σχηματιστούν από την επικάλυψη δύο ημισυμπληρωμένων

ατομικών τροχιακών.

θ. Ένα μοριακό τροχιακό σ έχει τη μέγιστη πυκνότητα ηλεκτρονιακού νέφους μεταξύ των πυ-

ρήνων των ατόμων του δεσμού.

ι. Ένα μοριακό τροχιακό π έχει τη μέγιστη πυκνότητα ηλεκτρονιακού νέφους εκατέρωθεν

του άξονα του δεσμού μεταξύ των ατόμων που συνδέει.

ία. Το μήκος ενός δεσμού είναι ενδεικτικό της ισχύος του.

ιβ. O απλός δεσμός δεν είναι ποτέ δεσμός σ.

ιγ. O διπλός δεσμός περιέχει πάντα ένα δεσμό σ.

ιδ. O τριπλός δεσμός δεν περιέχει ένα είδος δεσμού.

569. Να διατάξετε τις χημικές ενώσεις C2H4, HBr, C2H6, H2S, CHC13 και C2H2 κατά σειρά

αυξανόμενου αριθμού σ δεσμών που περιέχουν στο μόριο τους.

570. Να βρείτε τις σωστές απαντήσεις.

α. Στοιχεία που διαφέρουν πολύ στην ηλεκτραρνητικότητα σχηματίζουν ενώσεις

ΐ. ομοιοπολικές ii ιοντικές

173

iii. είτε ομοιοπολικές είτε ιοντικές iv. καμιά από τις παραπάνω.

β. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί δημιουργούνται από

1. ηλεκτρόνια σθένους 2. κοινά ηλεκτρόνια

3. ιόντα 4. ιόντα και ηλεκτρόνια.

ν. Τη πλήθος των ηλεκτρονίων που κατανέμονται. όταν στη γιατί τύπος ενός μορίου, ισού-

ται με:

ΐ. το πλήθος των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται από άτομο σε άτομο

ϋ. το άθροισμα των δεσμικών ηλεκτρονίων του μορίου

iii. το άθροισμα δεσμικών και μη δεσμικών ηλεκτρονίων

ϊν. το άθροισμα των ηλεκτρονίων σθένους όλων των ατόμων του μορίου.

δ. Το πλήθος των ηλεκτρονίων που κατανέμεται, όταν σχηματίζεται ο ηλεκτρονιακός τύπος

ενός ιόντος, ισούται με:

ΐ. το πλήθος των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται από άτομο σε άτομο

ii το άθροισμα των δεσμικών, των μη δεσμικών ηλεκτρονίων, καθώς και του φορτίου του ιόντος

iii. το άθροισμα των ηλεκτρονίων σθένους όλων των ατόμων μειωμένο κατά το φορτίο του ιόν-

τος

iv. το άθροισμα των ηλεκτρονίων σθένους όλων των ατόμων του μορίου.

ε. Το πολύεδρο των ηλεκτρονιακών ομάδων είναι:

i. η διάταξη των ηλεκτρονίων του μορίου στο χώρο

ιι. η διάταξη των ηλεκτρονίων σθένους του κεντρικού ατόμου ενός μορίου στο χώρο

iii. η επίπεδη αναπαράσταση των ηλεκτρονίων του μορίου στο χώρο

iv. η επίπεδη αναπαράσταση των ηλεκτρονίων του κεντρικού ατόμου ενός μορίου στο χώρο

ν. καμιά από τις παραπάνω.

στζ. H φύση του ομοιοπολικού δεσμού είναι

ΐ. μαγνητική ιι. ηλεκτρομαγνητική iii. ηλεκτροστατική iv. κανένα από τα παραπάνω.

η. O δεσμός π προέρχεται από

ι. αξονική επικάλυψη τροχιακών ii. πλευρική επικάλυψη τροχιακών

iii. αμοιβαία επικάλυψη τροχιακών iv. επικάλυψη μοριακών τροχιακών.

θ. O διπλός δεσμός C=C είναι ισχυρότερος από τον απλό δεσμό C-C, αφού

ι. στον πρώτο δημιουργείται δεσμός σ

ii. ο δεσμός π χρειάζεται λιγότερη ενέργεια για τη διάσπαση του από το δεσμό σ

iii o πρώτος χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για τη διάσπαση του απ1 ό,τι ο δεύτερος

ΐν. τα δύο ανθρακοάτομο βρίσκονται πιο κοντά στον πρώτο παρά στο δεύτερο.

571. ........................................................................................... Τα ηλεκτρόνια

ενός ομοιοπολικού δεσμού έχουν ..................................................................... spin με αποτέ-

λεσμα να μη δημιουργούν .................................................................................... k

572. ............................................................................................. ατά την επι-

κάλυψη δύο …………………………… ατομικών τροχιακών δημιουργείται ένα ...... τροχιακό.

573. ........................................................................................ Το μοριακό τροχι-

ακό στο μόριο του HF (ατομικός αριθμός F = 9) δημιουργείται με επικάλυψη του Is ατομι-

κού τροχιακού του Η με ένα .......................................................................... ατομικό

574. ................................................................... τροχιακό του F και χαρακτηρίζε-

ται ως .................................................................................. δεσμός, διότι οι άξονες συμμετρίας

των ατομικών τροχιακών που επικαλύπτονται .................

575. Να συμπληρώσετε τα κενά στο παρακάτω κείμενο:

H θεωρία του ομοιοπολικού δεσμού προτάθηκε το 1916 από τον Αμερικανό 01………... Αυτός

ισχυρίστηκε ότι επειδή η δεσμική κατάσταση χαρακτηρίζεται από μεγάλη ενεργειακή

02…………, πρέπει να παρομοιαστεί με τα ευγενή αέρια, τα οποία επίσης είναι ενεργεια-

κά 03……….. . Πρότεινε λοιπόν ότι τα άτομα 04 …….ηλεκτρόνια, προκειμένου να

05…………. τη σταθερή 06 ………07………… των 08……….. 09…….

174

H θεωρία του 10 ………αναφέρεται και ως ηλεκτρονιακή θεωρία του σθένους επειδή τα ηλεκτρό-

νια που συμμετέχουν στη δημιουργία των 11……… 12………. είναι τα ηλεκτρόνια της 13

…………..14……………..

Το κεντρικό άτομο μιας 15……….. ένωσης έχει γύρω του τέσσερα 16…………… ηλεκτρονίων

σύμφωνα με τη θεωρία Lewis. Κάθε τέτοιο ζεύγος ηλεκτρονίων μπορεί να είναι είτε

17………….. είτε μη 18…………….

Στη θεωρία Lewis διακρίνουμε 19……………..ηλεκτρονίων

,Τη δημιουργία του ομοιοπολικού δεσμού μπορούμε να την αποδώσουμε τόσο στην 38

………………που ασκούν τα 39 ………………ηλεκτρονίων στα άτομα που συνδέουν όσο και στη

"έλξη" των ηλεκτρονίων μεταξύ τους λόγω αντίθετου 40………………... ΓΓ αυτό η φύση του

ομοιοπολικού δεσμού είναι 41…………………..

Ανάμεσα στα ατομικά και τα μοριακά τροχιακά υπάρχουν αρκετές ομοιότητες αλλά και

42…………..

Μια ομοιότητα είναι ότι κάθε ατομικό ή μοριακό τροχιακό συμπληρώνεται με ένα 43……………..

44…………… Μια διαφορά είναι ότι το ατομικό τροχιακό περιλαμβάνει ένα άτομο ενώ το μο-

ριακό δύο ή περισσότερα 45………….

576. Τι ονομάζουμε επικάλυψη ατομικών τροχιακών και τι δημιουργείται από την επικάλυψη

αυτή;

577. Σχεδιάστε τα ατομικά τροχιακά του Η (Ζ = 1) και του F (Ζ = 9) που συμμετέ-

χουν στο χημικό δεσμό του μορίου του HF και δείξτε σχηματικά πώς προκύπτει το μορια-

κό τροχιακό του HF με επικάλυψη των δύο αυτών ατομικών τροχιακών. Πώς χα-

ρακτηρίζεται ο χημικός δεσμός του HF εξ αιτίας του τρόπου με τον οποίο γίνεται η

επικάλυψη των δύο ατομικών τροχιακών;

578. Κατά τι διαφέρουν οι σ δεσμοί από τους π δεσμούς; Αποδώστε σχηματικά ένα μόριο

στο οποίο να υπάρχει ένας σ δεσμός, καθώς και ένα άλλο μόριο στο οποίο να υπάρχουν σ

και ένας π δεσμός. Στις απεικονίσεις σας αυτές να διακρίνονται οι επικαλύψεις των αντίσ-

τοιχων ατομικών τροχιακών.

579. Τι είδους δεσμοί δημιουργούνται κατά την επικάλυψη δύο s ατομικών τροχιακών,

ενός s και ενός ρ, καθώς και δύο ρ ατομικών τροχιακών; Σε ποιες περιοχές του χώρου η

πυκνότητα του ηλεκτρονιακού νέφους στο δημιουργούμενο μοριακό τροχιακό είναι μεγα-

λύτερη;

580. Σχεδιάστε τα μοριακά τροχιακά στα μόρια του αιθενίου και του αιθινίου και αναγνω-

ρίστε όλους τους σ και π δεσμούς που υπάρχουν στα μόρια των δύο αυτών ενώσεων.

581. Σε ποια από τα μόρια Η2, Η2Ο, Ο2, CH2=CH2 υπάρχουν μόνο σ δεσμοί και σε ποια υπάρχουν σ

και π δεσμοί; Ατομικοί αριθμοί: Η: 1,C: 6, Ο: 16.

582. Με ποια προϋπόθεση δημιουργείται σε ένα μόριο π χημικός δεσμός;

583. Για ποιο λόγο το άτομο του Η δε σχηματίζει π χημικό δεσμό;

584. Να αναφέρετε το πλήθος των σ και των π δεσμών που υπάρχουν στο μόριο του

HC≡C-CH3. Μεταξύ ποιών ατόμων σχηματίζονται π δεσμοί;

585. Να βρείτε και να σχεδιάσετε τα μοριακά τροχιακά σ και τα μοριακά τροχιακά π; στα

ακόλουθα μόρια: F2O, CO2, F2, O=N-CI.

586. Σε ποιο από τα παρακάτω μόρια η απόσταση μεταξύ των ακραίων ατόμων της

ανθρακικής αλυσίδας είναι μεταβλητή ;α. βουτάνιο β. 2-βουτίνιο

587. Ποιο από τα παρακάτω μόρια είναι επίπεδο;

α) αιθίνιο, β) αιθάνιο, γ) αιθένιο, δ) προπένιο, ε) προπίνιο.

588. Ποιο από τα ακόλουθα μόρια είναι γραμμικό;

α. Η2Ο, β. H2S, γ. CO2, δ. SO2, ε. ΝΗ3.

589. Να αντιστοιχήσετε τον κάθε μοριακό τύπο της στήλης (Ι) με τον αριθμό και τα είδη

των δεσμών που αναφέρονται στη στήλη (II) που υπάρχουν στο μόριο το οποίο αυτός

συμβολίζει.

175

(Ι) (ΙΙ),,Μοριακός τύποςαριθμός και είδος δεσμών ανά μόριο

Α. Ο2 1. 1σκαι 1π

Β. CH4 2. 2σ

Γ. Η2Ο 3. 5σ και 1π

Δ. C2H4 4. 3σ

Ε. ΝΗ3 5. 4σ

6. 1σκαι3π

7. 1σκαι2π.

590. Αντιστοιχήστε τον κάθε μοριακό τύπο της στήλης (Ι) με τη γεωμετρική διάταξη

του μορίου της ένωσης (στήλη II) που αυτός συμβολίζει.

(Ι)μοριακός τύπος (II) γεωμετρία μορίου

A. CH4 1.γραμμικό

Β. C2H2 2.τρισδιάστατο συμμετρικό

Γ. C2H4 3.επίπεδο, αλλά όχι γραμμικό

Δ. C3H6 4.τρισδιάστατο, μη συμμετρικό.

591. Κάθε μοριακό τροχιακό καταλαμβάνεται από:

α. δύο ηλεκτρόνια με παράλληλα spin β. ένα ή δύο ηλεκτρόνια

γ. ένα ή περισσότερα ζεύγη ηλεκτρονίων δ. από οσαδήποτε ηλεκτρό-

νια.

592. Ο απλός ομοιοπολικός δεσμός είναι:

α. πάντα σ

γ. σ μόνο στα μόρια των στοιχείων

β. πάντα π

δ. σ μόνο στα μόρια των χημικών ενώσεων.

593. Στο μόριο του αιθινίου (CΗ≡CH) περιέχονται:

α. δύο σ δεσμοί

γ. τρεις δεσμοί σ και δύο δεσμοί π

β. τρεις π δεσμοί

δ. δύο δεσμοί σ και ένας δεσμός π.

594. Στα μόρια των οργανικών ενώσεων περιέχονται:

α. μόνο σ δεσμοί

β. μόνο π δεσμοί

γ. μόνο σ δεσμοί ή μόνο π δεσμοί

δ. μόνο σ δεσμοί ή σ και π δεσμοί.

595. Στο μόριο του αιθενίου (CH2=CH2) περιέχονται:

α. τέσσερις σ δεσμοί

γ. πέντε σ δεσμοί και ένας π δεσμός

β. έξι σ δεσμοί

δ. τέσσερις σ δεσμοί και δύο π δεσμοί.

596. Ένας χημικός δεσμός χαρακτηρίζεται ως π, όταν πραγματοποιείται με επικάλυ-

ψη ρ ατομικών τροχιακών.

597. Το άτομο του υδρογόνου μπορεί να σχηματίσει είτε σ είτε π ομοιοπολικούς δεσμούς.

598. Ο δεσμός σ είναι ισχυρότερος από το δεσμό π.

599. Δύο άτομα άνθρακα που συνδέονται με διπλό δεσμό περιστρέφονται ανεξάρτητα το

ένα από το άλλο γύρω από τον άξονα του δεσμού.

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

600. Να συμπληρώσετε τα κενά στο παρακάτω κείμενο:

(Συμβολισμός: οι τρεις τελείες (...) συμβολίζουν μια λέξη στις ασκήσεις συμπλήρωσης

πρότασης).

176

Σύμφωνα με τη κβαντομηχανική το ηλεκτρόνιο συμπεριφέρεται ως ....................... και ως ...

Υπάρχουν πειραματικά δεδομένα που συνηγορούν και για τις δύο φύσεις του ηλεκτρο-

νίου. Η εξίσωση του Schrödinger συμπεριλαμβάνει και τις δύο φύσεις του ηλεκτρονίου.

Όμως η χρήση της εκείνη που έχει την πλέον προφανή φυσική σημασία είναι ότι μπορεί

να μας δώσει την πιθανότητα ……………… του ηλεκτρονίου σε ορισμένο μικρό .Γ Αυτή η

πιθανότητα αναφέρεται και σαν πυκνότητα του ηλεκτρονιακού .... Δε μιλάμε δηλαδή πλέον

για ακριβή ... της θέσης ή της ...του ηλεκτρονίου αλλά για πιθανότητα μόνο σύμφωνα με

την αρχή της ........................ του ....................... Αλλά μήπως η νέα θεώρηση συνιστά μια

κάθετη ρήξη με το ατομικό πρότυπο του υδρογόνου του Bohr; Όχι ακριβώς. Κατά τον

Bohr το ……………………………….. μπορεί να κινείται πάνω σε τροχιές που έχουν

…………………………..τον πυρήνα και η πρώτη απ' αυτές έχει ... 5,3-10- 11 m. Σύμφωνα με τη

νέα κβαντομηχανική, παρ' όλο που ο χώρος με τη μεγαλύτερη πιθανότητα εύρεσης

του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση είναι ο

……………………………………...., η σφαιρική επιφάνεια με τη μεγαλύτερη πιθανότητα δεν είναι

άλλη από αυτή που προσδιόρισε ο Bohr.

601. Να παραστήσετε γραφικά την ενέργεια του ηλεκτρονίου του υδρογόνου συναρτήσει

του κύριου κβαντικού αριθμού n: En = f(nx). Για ευκολία να εκφράσετε την ενέργεια σε

πολλαπλάσια της ποσότητας -2.18*10 -18 J. Ποιο διαδοχικό ζεύγος στιβάδων χωρίζεται από

το μεγαλύτερο ενεργειακό χάσμα; Τι σημαίνει αυτό για την ενέργεια ιοντισμού του υδ-

ρογόνου;

602. Χρησιμοποιώντας τη γραφική παράσταση να σχεδιάσατε να κατατάξετε τις παρακάτω

μεταπτώσεις ηλεκτρονίων κατά μειούμενη συχνότητα της αντίστοιχης εκπεμπόμενης ακ-

τινοβολίας, α) από n = 4 σε n = 3, β) από n = 4 σε n = 2, γ) από n = 4 σε n = 1 , δ) από n = 6

σε n = 1 .

603. Ξεκινώντας από την εξίσωση της σελίδας 4. να αποδείξετε ότι όταν το ηλεκτρόνιο

ενός ατόμου υδρογόνου μεταπηδά από στιβάδα με κύριο κβαντικό αριθμό n, σε εσωτερική

στιβάδα με κύριο κβαντικό αριθμό nf, εκπέμπει φωτόνιο που έχει συχνότητα ν =……….

604. Πώς μετασχηματίζεται η σχέση της σελίδας 4., όταν το ηλεκτρόνιο καταλήγει στην

πρώτη στιβάδα; Με βάση την απάντηση σας, βρείτε ποια είναι η μεγαλύτερη και ποια η μικ-

ρότερη συχνότητα που μπορούν να έχουν τα φωτόνια που προκύπτουν από την αποδιέγερ-

ση του ατόμου του ηλεκτρονίου, δηλαδή κατά τη μετάβαση του από κατάσταση υψηλής ενέρ-

γειας στη θεμελιώδη ενεργειακή κατάσταση.

605. Το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται στο ηλεκτρονικό μικροσ-

κόπιο πρέπει να είναι παρεμφερές με την τάξη μεγέθους του παρατηρουμένου αντικειμένου.

Έτσι, για την παρατήρηση ενός ζωικού κυττάρου που έχει διάμετρο 20μm περίπου, απαι-

τείται ακτινοβολία μήκους κύματος 0.01 μm. Τι ταχύτητα πρέπει να έχουν τα ηλεκτρόνια

που θα χρησιμοποιηθούν ως ακτίνες, προκειμένου να συμπεριφερθούν σαν κύματα αυτού

του μήκους;

606. Εάν η απαγορευτική αρχή του Pauli επέτρεπε τρία ηλεκτρόνια σε κάθε τροχια-

κό, ποιες από

τις παρακάτω δομές θα ήταν ευγενούς αερίου;

α) 1s3 β) 1s32s32p6 Y)1s32s32p6

5)1s32s32p93s3

607. Το στοιχείο Υ έχει διπλάσιο ατομικό αριθμό

από το Χ. Οι τρεις πρώ-

τες ενέργειες ιοντισμού των Υ και Χ

είναι οι ακόλουθες:

Ποιο από τα ακόλουθα ζεύγη μπορεί να είναι το Χ και το

Υ: α) Be-O, β) He-Be, γ) C-Mg, δ) Li-C, ε) Β-Ne.

608. Αν δεχθούμε ότι τα στοιχεία της ΙΑ ομάδας του Π.Π. στη

I1

(

k

j

/

m

o

l

)

I2(k

J/

m

ol)

l3(kJmol)

Χ

r

528 7340 11850

Υ 1095 2370 4660

177

μεταλλική μορφή τους αποτελούνται από άτομα διατεταγμένα, όπως δείχνει το διπλανό

σχήμα, να προτείνετε πώς

μπορεί να υπολογιστεί η ατομική ακτίνα αυτών των στοιχείων, όταν είναι γνωστή η

πυκνότητα και το ατομικό βάρος τους. Να ελέγξετε την ορθότητα της πρότασης

σας

προσδιορίζοντας την ατομική ακτίνα δύο οποιονδήποτε στοιχείων του παρακάτω πίνακα

και συγκρίνοντας τις υπολογιζόμενες με τις πειραματικά ευρεθείσες τιμές:

Στοιχείο AT. Βάρος Πυκνότητα

(gr/cm3)

Ατομική ακτίνα

(m 1 0"12)

Li 7 53 145

Na 23 97 180

Κ 39 86 220

Rb 155 153 235

Lα 133 188 266

609. Ποιος παράγοντας προκαλεί τη μεγαλύτερη μεταβολή στην ατομική ακτίνα των στοιχε-

ίων,

η αύξηση του κύριου κβαντικού αριθμού των ηλεκτρονίων σθένους ή η μείωση του ατο-

μικού

αριθμού; Για την απάντηση σας να συμβουλευτείτε το σχ. 1.15 και να περιοριστείτε στα στο-

ιχεία

των κύριων ομάδων του Π.Π.

610. Με βάση την απάντηση σας στην προηγούμενη ερώτηση, να συγκρίνετε τις ατομι-

κές

ακτίνες των στοιχείων στα ζεύγη: α) Κ - Sr, β) C - Ρ, γ) S - Br.

611. Το ορατό φως (ακτινοβολία με μήκη κύματος από 390 έως 760 nm) μπορεί να προκα-

λέσει

ιοντισμό των ατόμων ορισμένων μετάλλων μόνο. Ποια είναι η μέγιστη ενέργεια

πρώτου

ιοντισμού που μπορεί να έχει ένα μέταλλο, ώστε να μπορεί να ιονιστεί από το ορατό

φως;

612. O πρώτος βαθμός ιοντισμού του νέου, που είναι ευγενές αέριο, περιγράφεται από

την

εξίσωση: Ne Ne+ +e - 2,08 MJ / mol

α) Πόσα φωτόνια χρειάζονται για τον ιοντισμό 2 gr νέου; β) Πόση ενέργεια μετφέρει αυτή η

ποσότητα φωτονίων; γ) Τι μήκος κύματος έχει η ακτινοβολία που προκαλεί αυτό τον

ιοντισμό;

613. Ακτινοβολία μήκους κύματος 6OOnm προσπίπτει πάνω σε άτομα ασβεστίου που

βρίσκονται σε αέρια κατάσταση. Να βρεθεί αν θα ιονιστούν. Δίνεται η χημική εξίσωση για

τον πρώτο ιοντισμό του ασβεστίου: Ca - Ca+ + e - 0,59 MJ mol 1

614. Για τα στοιχεία Α, Β, Γ και Δ, των οποίων οι ατομικοί αριθμοί είναι διαδοχικοί α-

κέραιοι

αριθμοί, γνωρίζουμε ότι το Β έχει τη μεγαλύτερη ηλεκτρονιακή συγγένεια, ενώ το Δ

έχει τη μεγαλύτερη ατομική ακτίνα.

α. Ποιο/α από τα στοιχεία αυτά δίνει διατομικό μόρια και ποιο/α μεταλλικό δεσμό;

β. Ποια/ες από τις παρακάτω ενώσεις είναι ομοιοπολικές: Δ2Α, ΗΒ, Η2Α;

γ. Στην/στις ομοιοπολικές ενώσεις της υποερώτησης β, να αναγνωρίσετε τους δεσμούς σ και

τους δεσμούς π.

δ. Ποιο στοιχείο δίνει διατομικό μόριο με δεσμό σ και ποιο στοιχείο δίνει διατομικό μόριο

με δεσμό π;

178

α. Rb, Cs, K β. ΑΙ+, ΑΙ2+, ΑΙ3+ γ- N, O, F δ. Be, Mg,

Ca.

615. Από τα ακόλουθα σύνολα δεσμών να βρείτε ποιο αντιστοιχεί στο μόριο CH3CHO:

α) 2σ, 2π β)5σ, 1π γ) 6σ, 1π δ) 7σ, 2π

ε) 4σ, 1π.

616. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των παρακάτω ενώ-

σεων:

ii. CaCl2, KClO3, Mg(OH)2, NaH

iii. SF6, H2CO3, SO3, PH3, HClO2, H3PO4, H4SiO4

iv. C3H6O

179

Κβαντική Θεωρία στο χρονικό ανακαλήψεων

Κατά την έναρξη του εικοστού αιώνα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έχουν κατανοήσει τα πιο

θεμελιώδεις αρχές της φύσης. Άτομα ήταν στερεά συστατικά στοιχεία της φύσης? Έμπιστο-

υς ανθρώπους Newtonian νόμους της κίνησης? Τα περισσότερα από τα προβλήματα της

φυσικής έμοιαζε να επιλυθούν.. Ωστόσο, ξεκινώντας με τον Αϊνστάιν η θεωρία της σχετικό-

τητας η οποία αντικατέστησε Newtonian μηχανική, επιστήμονες σταδιακά συνειδητοποίησαν

ότι οι γνώσεις τους ήταν κατά πολύ από την ολοκλήρωσή της. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον είχε η

αυξανόμενη τομέα της κβαντικής μηχανικής, η οποία μεταβάλλεται πλήρως τα θεμελιώδη

παραινέσεις της φυσικής.

Σωματίδια που ανακαλύφθηκαν 1898 - 1964:

1900 Max Planck δείχνει ότι είναι κβαντισμένη η ακτινοβολία

(πρόκειται σε διακριτά ποσά.)

1905

Albert Einstein , ένας από τους λίγους επιστήμονες να

λάβουν σοβαρά Planck ιδέες της, προτείνει ένα ποιοτικό

του φωτός (το φωτόνιο), η οποία συμπεριφέρεται σαν ένα

σωματίδιο. Άλλες θεωρίες του Αϊνστάιν εξήγησε την ισο-

δυναμία μάζας και ενέργειας, η δυαδικότητα σωματιδίου-

κύματος των φωτονίων, η ισοδυναμία αρχή, και η ειδική

σχετικότητα.

1909

Hans Geiger and Ernest Marsden , , υπό την εποπτεία

του Ernest Rutherford, σκέδασης σωματίδια άλφα off

ένα χρυσό φύλλο και να παρατηρήσει μεγάλες γωνίες

σκέδαση, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα άτομα έχουν

ένα μικρό, πυκνό, θετικά φορτισμένες πυρήνα.

1911

Ernest Rutherford συνάγει τον πυρήνα, όπως προκύπ-

τει από την α-σκέδαση πείραμα εκτελείται από τον Hans

μέτρο ραδιενέργειας και Ernest Marsden.

1912 Albert Einstein εξηγεί την καμπυλότητα του χώρου-

χρόνου.

1913 Niels Bohr επιτυγχάνει κατά την κατασκευή της ατομι-

κής θεωρίας δομή βασίζεται σε ιδέες quantum.

1919 Ernest Rutherford διαπιστώσει την πρώτη απόδειξη για

πρωτονίων.

1921 . James Chadwick και ES Bieler συμπέρασμα ότι κάποια

ισχυρή δύναμη κατέχει τον πυρήνα μαζί.

180

1923

. Arthur Compton ανακαλύπτει την κβαντική (σωματιδί-

ων) φύση των ακτίνων Χ, επιβεβαιώνοντας έτσι φωτόνια

όπως σωματίδια.

1924 . Louis de Broglie προτείνει ότι το θέμα έχει κύμα ιδιό-

τητες.

1925 Ιανο-

υαριος

Wolfgang Pauli διατυπώνει την αρχή αποκλεισμού για

ηλεκτρόνια σε ένα άτομο.

1925 (Α-

πρίλιος)

. Walther Bothe και Hans μέτρο ραδιενέργειας αποδεί-

ξει ότι η ενέργεια και η μάζα είναι συντηρούνται σε ατο-

μικό διαδικασίες.

1926

. Erwin Schroedinger αναπτύσσει κύμα Μηχανική, που

περιγράφει τη συμπεριφορά των συστημάτων για την

κβαντική Μποζόνια. Max Born δίνει μια πιθανότητα ερ-

μηνεία της κβαντικής μηχανικής. GN Lewis προτείνει το

όνομα "φωτόνιο" για ένα ελαφρύ quantum.

1927

Certain materials had been observed to emit electrons

(beta decay). Ορισμένα υλικά είχαν παρατηρηθεί να εκ-

πέμπουν ηλεκτρόνια (beta decay). Since both the atom

and the nucleus have discrete energy levels, it is hard

to see how electrons produced in transition could have

a continuous spectrum (see 1930 for an answer.) Δε-

δομένου ότι τόσο το άτομο και τον πυρήνα έχουν διακρι-

τά επίπεδα ενέργειας, είναι δύσκολο να δούμε πώς τα

ηλεκτρόνια που παράγονται σε μεταβατικό στάδιο θα

μπορούσε να έχει ένα συνεχές φάσμα (βλέπε 1930 για

μια απάντηση.)

1927

Werner Heisenberg διατυπώνει την αρχή της αβεβαιό-

τητας: όσο περισσότερα γνωρίζετε για ένα σωματίδιο με

ενέργεια, το λιγότερο σας για το χρόνο της ενέργειας

(και αντιστρόφως). Το ίδιο ισχύει και για την αβεβαιότη-

τα και momenta συντεταγμένες.

1928 Paul Dirac συνδυάζει την κβαντική μηχανική και την ει-

δική σχετικότητα για την περιγραφή των ηλεκτρονίων.

1930

Η κβαντική μηχανική και η ειδική σχετικότητα είναι καλά

εδραιωμένη. Υπάρχουν μόνο τρεις θεμελιώδεις σωματι-

δίων: πρωτόνια, ηλεκτρόνια και φωτόνια. Max Born,

μετά την εκμάθηση των εξίσωση Dirac, είπε, "Φυσική

όπως την ξέρουμε θα είναι πάνω από έξι μήνες."

1930 Wolfgang Pauli προτείνει η νετρίνου να εξηγήσει τη συ-

νεχή ηλεκτρονίων φάσματος για βήτα αποσύνθεσης.

1931

Paul Dirac Αντιλαμβάνεται ότι θετικά φορτισμένα σω-

ματίδια που απαιτούνται από την εξίσωση είναι νέα αντι-

κείμενα (ζητά τα "ποζιτρόνια"). Είναι ακριβώς όπως τα

ηλεκτρόνια, αλλά θετικά φορτισμένα. Αυτό είναι το πρώ-

το παράδειγμα αντιύλης.

1931

James Chadwick ανακαλύπτει το νετρόνιο. Οι μηχανισ-

μοί της πυρηνικής δεσμευτικής και αποσύνθεσης γίνει

πρωτογενή προβλήματα.

181

1933-34

Enrico Fermi θέτει αμέσως μια θεωρία της β αποσύνθε-

σης που εισάγει η ασθενής αλληλεπίδραση. Αυτή είναι η

πρώτη θεωρία για την χρήση ρητά νετρίνα και σωματιδί-

ων γεύση αλλαγές.

1933-34

Hideki Yukawa συνδυάζει σχετικότητας και η κβαντική

θεωρία για την περιγραφή των πυρηνικών αλληλεπιδρά-

σεις με ανταλλαγή νέων σωματιδίων (mesons ονομάζεται

"pions") μεταξύ πρωτόνια και τα νετρόνια.. Από το μέγε-

θος του πυρήνα, Yukawa στο συμπέρασμα ότι η μάζα των

σωματιδίων conjectured (mesons) είναι περίπου 200

ηλεκτρονίων μάζες.. Αυτή είναι η αρχή του μεσόνιο θεω-

ρία των πυρηνικών δυνάμεων.

1937

Μία 200 ηλεκτρόνιο μάζες είναι ανακαλυφθεί στο κοσμι-

κών ακτίνων. Ενώ σε πρώτη φυσικούς Νόμιζα ότι ήταν

Yukawa της PION, ήταν αργότερα ανακάλυψε ότι είναι

muon.

1938

ECG Stuckelberg παρατηρεί ότι πρωτόνια και τα νετρό-

νια δεν φθορά σε οποιοδήποτε συνδυασμό των ηλεκτρό-

νια, νετρίνα, muons, ή τους antiparticles. Η σταθερότητα

των πρωτονίων δεν μπορεί να εξηγηθεί από την άποψη

της διατήρησης της ενέργειας ή επιβάρυνση? Προτείνει

ότι τα βαρέα σωματίδια είναι ανεξάρτητα διατηρηθούν.

1941 1941

. C. Moller και Αβραάμ Pais εισάγουν τον όρο "στον πυ-

ρήνα του ατόμου" ως γενικός όρος για πρωτόνια και τα

νετρόνια.

1946-47

Φυσικοί συνειδητοποιήσουν ότι οι κοσμικές ακτίνες σω-

ματιδίων σκέψης που πρέπει να είναι Yukawa της μεσόνιο

αντί ενός "muon," το πρώτο σωματίδιο της δεύτερης γε-

νιάς σωματίδια της ύλης που πρέπει να βρεθεί. Η ανακά-

λυψη αυτή ήταν εντελώς απρόσμενη - II Rabi παρατη-

ρήσεις "που διέταξε αυτό;" Ο όρος "lepton" χρησιμοποι-

είται προκειμένου να περιγράψει αντικείμενα που δεν

επικοινωνούν πολύ έντονα (ηλεκτρόνια και muons είναι

τόσο leptons).

1947

. Μια μεσόνιο ότι κάνει αλληλεπιδρούν έντονα παρατηρεί-

ται στις κοσμικές ακτίνες, και είναι αποφασισμένη να το

PION.

1947

. Φυσικοί αναπτύσσουν διαδικασίες για τον υπολογισμό

των ηλεκτρομαγνητικών ιδιοτήτων των ηλεκτρονίων,

positrons, και φωτονίων. Εισαγωγή των διαγραμμάτων

Feynman.

1948 Το Berkeley Synchro κυκλοτρόνιο παράγει το πρώτο

τεχνητό pions.

1949

Enrico Fermi και Yang υποδηλώνουν ότι ενα PION είναι

μια σύνθετη δομή του πυρήνα του ατόμου και ένα αντι-

στον πυρήνα του ατόμου. Η ιδέα του σύνθετου σωματίδια

είναι αρκετά ριζοσπαστικό.

1949 Ανακάλυψη της K + μέσω της αποσύνθεσης.

182

1950 Η ουδέτερη PION ανακαλύπτεται.

1951

Δύο νέα είδη που ανακαλύφθηκαν σε σωματίδια είναι

κοσμικών ακτίνων. Έχουν ανακαλυφθεί από την εξέταση

ενός V-όπως και τα κομμάτια και ανακατασκευής του

ηλεκτρικά ουδέτερο αντικείμενο που πρέπει να έχει σά-

πιοι να παράγει τα δύο αντικείμενα που χρεώνονται αρισ-

τερά τα κομμάτια.. Τα σωματίδια που ονομάστηκαν το

λάμδα και το 0 K 0.

1952

Η ανακάλυψη των σωματιδίων που ονομάζεται δέλτα:

υπήρχαν τέσσερις παρόμοιες σωματίδια (δέλτα + + + Δέλ-

τα, Δέλτα 0, δέλτα και -.)

1952

Donald Glaser επινοεί τον θάλαμο φούσκα. Η BROOK-

HAVEN Cosmotron, ένα 1,3 GeV επιταχυντή, ξεκινά τη

λειτουργία.

1953 . Η αρχή μιας "σωματιδίων έκρηξη" - μια πραγματική διά-

δοση των σωματιδίων.

1953 - 57

. Σκέδαση των ηλεκτρονίων από πυρήνες αποκαλύπτει

χρέωση πυκνότητα διανομής εντός πρωτόνια και τα νετ-

ρόνια ακόμη. Περιγραφή της δομής των ηλεκτρομαγνητι-

κών πρωτόνια και τα νετρόνια προτείνει κάποιο είδος

εσωτερικής δομής σε αυτά τα αντικείμενα, παρόλο που

είναι ακόμα θεωρούνται θεμελιώδη σωματίδια.

1954

CN Yang και Robert Mills αναπτυχθεί μια νέα κατηγο-

ρία των θεωριών που ονομάζεται "περιτύπωμα θεωρίες."

Αν δεν πραγματοποιηθεί κατά το χρόνο, αυτό το είδος

της θεωρίας σήμερα αποτελεί τη βάση του Προτύπου

Μοντέλου.

1957

. Julian Schwinger γράφει ένα έγγραφο προτείνει την

ενοποίηση της ασθενούς και την ηλεκτρομαγνητική αλλη-

λεπίδραση.

1957-59

. Julian Schwinger, Sidney Bludman, και Sheldon

Glashow, σε χωριστά έγγραφα, προκύπτει ότι όλες οι

αλληλεπιδράσεις είναι αδύναμη μεσολάβηση χρεώνονται

βαρέα Μποζόνια, που αργότερα ονομάσθηκε W + και W -..

Στην πραγματικότητα, ήταν Yukawa που συζητήθηκε για

πρώτη φορά boson ανταλλαγή είκοσι χρόνια νωρίτερα,

αλλά εκείνος που πρότεινε το PION ως μεσολαβητής της

ασθενούς δύναμης.

1961

Δεδομένου ότι ο αριθμός των γνωστών σωματιδίων εξα-

κολουθούν να αυξάνονται, ένα μαθηματικό σύστημα ταξι-

νόμησης για να οργανώσετε τα σωματίδια (η ομάδα SU

(3)) βοηθά τους φυσικούς αναγνωρίζουν σωματίδια τύ-

πους μοντέλων.

1962

. Πειράματα επαλήθευση ότι υπάρχουν δύο διαφορετικοί

τύποι νετρίνα (ηλεκτρονίων και muon νετρίνα). Αυτό ή-

ταν νωρίτερα συναχθεί από θεωρητικές εκτιμήσεις.

183

Ηλεκτρονική δομή των στοιχείων

N. στοιχείο 1 2 3 4 5 6 7

1 υδρογόνο 1

2 ήλιο 2

3 λιθιο 2 1

4 βηρύλλιο 2 2

5 βόριο 2 3

6 άνθρακας 2 4

7 άζωτο 2 5

8 οξυγόνο 2 6

9 φθόριο 2 7

10 νέο 2 8

11 νάτριο 2 8 1

12 μαγνήσιο 2 8 2

13 αργίλιο 2 8 3

14 πυρίτιο 2 8 4

15 φωσφόρος 2 8 5

16 θείο 2 8 6

17 χλώριο 2 8 7

18 Αργό 2 8 8

19 Κάλιο 2 8 8 1

20 Ασβέστιο 2 8 8 2

21 Σκάνδιο 2 8 9 2

22 Τιτάνιο 2 8 10 2

23 Βανάδιο 2 8 11 2

24 Χρώμιο 2 8 13 1

25 Μαγγάνιο 2 8 13 2

26 Σίδηρος 2 8 14 2

27 Κοβάλτιο 2 8 15 2

28 Νικέλιο 2 8 16 2

29 Χαλκός 2 8 18 1

30 Ψευδάργυρος 2 8 18 2

31 Γάλλιο 2 8 18 3

32 Γερμάνιο 2 8 18 4

33 Αρσενικό 2 8 18 5

34 Σελήνιο 2 8 18 6

35 Βρώμιο 2 8 18 7

36 Κρυπτό 2 8 18 8

37 ρουβίδιο 2 8 18 8 1

38 Στρόντιο 2 8 18 8 2

39 Ύτριο 2 8 18 9 2

40 Ζιρκόνιο 2 8 18 10 2

184

41 Νιόβιο 2 8 18 12 1

42 Μολυβδένιο 2 8 18 13 1

43 Τεχνήτιο 2 8 18 14 1

44 ρουθήνιο 2 8 18 15 1

45 ΄ροδιο 2 8 18 16 1

46 Παλλάδιο 2 8 18 18 0

47 Αργυρος 2 8 18 18 1

48 Καδμιο 2 8 18 18 2

49 Ίνδιο 2 8 18 18 3

50 Κασσίτερος 2 8 18 18 4

51 αντιμόνιο 2 8 18 18 5

52 Τελλούριο 2 8 18 18 6

53 Ιώδιο 2 8 18 18 7

54 Ξένο 2 8 18 18 8

55 Καίσιο 2 8 18 18 8 1

56 Βάριο 2 8 18 18 8 2

57 Λανθάνιο 2 8 18 18 9 2

58 Σέριο 2 8 18 19 9 2

59 Πρασεοδύμιο 2 8 18 21 8 2

60 Νεοδύμιο 2 8 18 22 8 2

61 Προμυθειο 2 8 18 23 8 2

62 Σαμάριο 2 8 18 24 8 2

63 Ευρώπιο 2 8 18 25 8 2

64 Γαδολίνιο 2 8 18 25 9 2

65 Τέρβιο 2 8 18 27 8 2

66 Δυσπροσιο 2 8 18 28 8 2

67 Ολμιο 2 8 18 29 8 2

68 Ερβιο 2 8 18 30 8 2

69 θουλιο 2 8 18 31 8 2

70 Υττερβιο 2 8 18 32 8 2

71 Λουτετσιο 2 8 18 32 9 2

72 Χαφνιο 2 8 18 32 10 2

73 Τανταλιο 2 8 18 32 11 2

74 Βολφράμιο 2 8 18 32 12 2

75 Ρήνιο 2 8 18 32 13 2

76 Οσμιο 2 8 18 32 14 2

77 Ιρίδιο 2 8 18 32 15 2

78 Λευκόχρυσος 2 8 18 32 17 1

79 Χρυσός 2 8 18 32 18 1

80 Υδράργυρος 2 8 18 32 18 2

81 θαλιο 2 8 18 32 18 3

82 Μόλυβδος 2 8 18 32 18 4

83 Βισμούθιο 2 8 18 32 18 5

185

84 Πολώνιο 2 8 18 32 18 6

85 Αστατιο 2 8 18 32 18 7

86 Ράδιο 2 8 18 32 18 8

87 Φράνκιο 2 8 18 32 18 8 1

88 Ράδιο 2 8 18 32 18 8 2

89 Αψτίνιο 2 8 18 32 18 9 2

90 Θόριο 2 8 18 32 18 10 2

91 Προτακτίνιο 2 8 18 32 20 9 2

92 Ουράνιο 2 8 18 32 21 9 2

93 2 8 18 32 22 9 2

94 Πλουτώνιο 2 8 18 32 24 8 2

95 Αμερίκιο 2 8 18 32 25 8 2

96 Κιουριο 2 8 18 32 25 9 2

97 μπερκελιο 2 8 18 32 27 8 2

98 Καλιφόρνιο 2 8 18 32 28 8 2

99 Αινστανιο 2 8 18 32 29 8 2

100 Φέρμιο 2 8 18 32 30 8 2

101 Μεντελεβιο 2 8 18 32 31 8 2

102 Νομπελιο 2 8 18 32 32 8 2

103 Λωρενσιο 2 8 18 32 32 9 2

104 Ραδερφορμιο 2 8 18 32 32 10 2

105 Ντουβνιο 2 8 18 32 32 11 2

106 Σεμποργιο 2 8 18 32 32 12 2

107 Μποριο 2 8 18 32 32 13 2

108 Χασσιο 2 8 18 32 32 14 2

109 Μειντεριο 2 8 18 32 32 15 2

110 2 8 18 32 32 16 2

111 2 8 18 32 32 17 2

112 2 8 18 32 32 18 2

113 2 8 18 32 32 18 3

114 2 8 18 32 32 18 4

115 2 8 18 32 32 18 5

116 2 8 18 32 32 18 6

117 2 8 18 32 32 18 7

118 2 8 18 32 32 18 8

x g l

Documents