Download - Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

Transcript
Page 1: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΛΥΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Ν. Μαραβελάκη Επίκουρος Καθηγήτρια

Γενικού Τµήµατος

Πολυτεχνείου Κρήτης

Χανιά Απρίλιος 2011

Page 2: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

2

Ασκήσεις και Λύσεις στο µάθηµα Γενική & Ανόργανη Χηµεία

1. Εάν ο πυρήνας ενός ατόµου µεγεθυνθεί, έτσι ώστε να έχει διάµετρο 3 cm, ποια θα είναι τότε η διάµετρος του ατόµου;

Λύση:

Γνωρίζουµε ότι η διάµετρος του ατόµου είναι περίπου 100000 φορές µεγαλύτερη από την διάµετρο του πυρήνα.

Άρα 3 cm x 100000=300000 cm ή 300000 cm x1m

100 cm = 3000 m ή

3000 m x1 km

1000 m= 3 km

Έτσι η διάµετρος του ατόµου θα είναι 3 km.

2. Ορισµένα γυαλιά ηλίου διαθέτουν ειδικούς φακούς που αλλάζουν χρώµα. Οι φακοί τους δηλαδή γίνονται σκουρόχρωµοι όταν εκτίθενται σε έντονο φως και ανοιχτόχρωµοι όταν εκτίθενται στη σκιά. Αυτό συµβαίνει επειδή στους φακούς προστίθενται µικρή ποσότητα AgCl το οποίο διασπάται από το φως σύµφωνα µε την αντίδραση: ΑgCl → Ag +Cl. Ο Ag που σχηµατίζεται σκουραίνει το χρώµα του φακού. Απουσία φωτός λαµβάνει χώρα η αντίστροφη αντίδραση. Η ενέργεια που χρειάζεται για να γίνει η παραπάνω αντίδραση είναι 310 KJ mol-1. Με βάση τα παραπάνω δεδοµένα να βρείτε την ελάχιστη συχνότητα ακτινοβολίας, ώστε να γίνει η αντίδραση. ∆ίνεται h= σταθερά του Planck = 6,63 10-34 J s, N= 6 1023 mol - 1

Λύση:

v=E/h = 310 x 1000 J mol-1/ 6 1023 mol-1 x 6,63 10-34 J s = 7,79 1014 s-1

3. Το ατοµικό βάρος ενός υποθετικού στοιχείου Α είναι 10,38. Αν το στοιχείο αυτό αποτελεί µίγµα δυο ισοτόπων Α1 και Α2 µε ατοµικές µάζες 10 και 11, αντίστοιχα, να υπολογιστεί το ποσοστό του κάθε ισοτόπου στο µίγµα.

Λύση:

Έστω χ το ποσοστό του ισοτόπου Α1. Τότε: χ 10 + (1-χ) 11=10,38 => 11-10,38=χ => χ=0,62

4. Τι είναι το ατοµικό τροχιακό και τι σχέση έχει µε το ηλεκτρονιακό νέφος; Τι τιµές παίρνει α) ο κύριος κβαντικός αριθµός (n), β) ο αζιµουθιακός κβαντικός αριθµός (l), γ) ο µαγνητικός κβαντικός αριθµός (ml) και δ) ο κβαντικός αριθµός του spin (ms); Τι εκφράζει ο καθένας απ’ αυτούς;

Page 3: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

3

Λύση:

Ατοµικό τροχιακό ονοµάζεται η κυµατοσυνάρτηση ψ που προκύπτει από την επίλυση της εξίσωσης Schrödinger, αντιστοιχεί σε µια κατάσταση συγκεκριµένης ενέργειας και περιγράφει ένα ηλεκτρονιακό νέφος, το οποίο χαρακτηρίζεται από µέγεθος, σχήµα και προσανατολισµό. Το ψ2 προσδιορίζει την περιοχή του χώρου γύρω από τον πυρήνα, στον οποίο είναι πιθανό να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο.

(α) Ο κύριος κβαντικός αριθµός, n=1, 2, 3.., καθορίζει το µέγεθος του ηλεκτρονικού νέφους (τροχιακού) και συσχετίζεται µε την έλξη πυρήνα - ηλεκτρονίου. Τροχιακά µε τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθµό συγκροτούν τη στιβάδα ή φλοιό.

(β) Ο δευτερεύων ή αζιµουθιακός, l=0, 1, 2,…(n-1), καθορίζει το σχήµα του ηλεκτρονιακού νέφους (τροχιακού) και συσχετίζεται µε την διηλεκτρονιακή άπωση. Ατοµικά τροχιακά που έχουν το ίδιο n και l συγκροτούν την υποστιβάδα ή υποφλοιό.

(γ) Ο µαγνητικός κβαντικός αριθµός, ml=-l,…,0,…,+l, καθορίζει τον προσανατολισµό του ηλεκτρονιακού νέφους σε σχέση µε τους άξονες x, y, z. Σε κάθε τιµή του µαγνητικού κβαντικού αριθµού αντιστοιχεί και ένα τροχιακό.

(δ) Ο µαγνητικός κβαντικός αριθµός του spin ms=+1/2, -1/2, είναι ανεξάρτητος από τις τιµές των άλλων κβαντικών αριθµών. Ο µαγνητικός κβαντικός αριθµός του spin καθορίζει την ιδιοπεριστροφή του ηλεκτρονίου.

Ηλεκτρόνια που έχουν τους τρεις πρώτους κβαντικούς αριθµούς ίδιους ανήκουν στο ίδιο τροχιακό.

5. Πόσα και ποια τροχιακά αντιστοιχούν στους παρακάτω συνδυασµούς κβαντικών αριθµών: (α) n=3, (β) n=4 & l=2, (γ) n=4 & l=1 & ml=-1, (δ) 4p, (ε) 5p.

Λύση:

(α) n l ml ms Τροχιακά 3 l=0�s 0 ±½ 3s

1=1�p -1, ±½ 3py

0, ±½ 3pz

+1 ±½ 3px

l=2�d -2 ±½ 3dxy

-1 ±½ 3dyz

0 ±½ 3dz2

1 ±½ 3dxz

2 ±½ 3d x2-y

2

(β) 4 l=2�d -2 ±½ 4dxy

-1 ±½ 4dyz

0 ±½ 4dz2

1 ±½ 4dxz

2 ±½ 4d x2-y

2

Page 4: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

4

(γ) 4 1=1�p -1 ±½ 4py

(δ) 4 1=1�p -1 ±½ 4py

0, ±½ 4pz

+1 ±½ 4px

(ε) 5 1=1�p -1 ±½ 5py

0, ±½ 5pz

+1 ±½ 5px

6. 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 κύριος κβαντικός αριθµός n=1, εποµένως ο δευτερεύων ή αζιµουθιακός κβαντικός αριθµός µπορεί να πάρει µόνο την τιµή l=0, αφού οι τιµές που παίρνει είναι: l=n-1. Η τιµή τιµή l=0 αντιστοιχεί σε τροχιακό s. Επίσης είναι λάθος οι συµβολισµοί 3f (γιατί για n=3, l=0, 1, 2 και ml = -2, -1, 0, 1, 2 µπορούµε να έχουµε µέχρι 3d τροχιακά) και 2d (γιατί για n=2, l=0, 1 και ml = -1, 0, 1 οπότε µπορούµε να έχουµε µέχρι 3p τροχιακά).

7. Ποιοι από τους παρακάτω συνδυασµούς κβαντικών αριθµών δεν είναι επιτρεπτοί και γιατί;

n l ml α 2 1 -1 β 1 1 0 γ 8 7 -6 δ 3 2 2 ε 4 3 4 ζ 0 0 0 η 2 -1 1

Λύση:

Το β, ε, ζ, η γιατί οι τιµές που παίρνει ο κύριος κβαντικός αριθµός n είναι: n=1, 2, 3.., ο δευτερεύων ή αζιµουθιακός κβαντικός αριθµός είναι: l=0 έως n-1 και οι τιµές που παίρνει ο µαγνητικός κβαντικός αριθµός είναι: ml=-l έως +l.

Page 5: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

5

8. Ποιοι από τους παρακάτω συνδυασµούς κβαντικών αριθµών δεν είναι επιτρεπτοί και γιατί;

n l ml ms α 6 2 +2 -1/2 β 0 1 -1 +1/2 γ 4 3 -3 +1/2 δ 2 2 +1 +1/2 ε 1 1 -2 -1/2 ζ 2 1 -2 0 η 4 2 -2 +1/2

Λύση:

Tο β, δ, ε και ζ, γιατί οι τιµές που παίρνει ο κύριος κβαντικός αριθµός n είναι: n=1, 2, 3.., ο δευτερεύων ή αζιµουθιακός κβαντικός αριθµός είναι: l=0 έως n-1, οι τιµές που παίρνει ο µαγνητικός κβαντικός αριθµός είναι: ml=-l έως +l και οι τιµές του µαγνητικού κβαντικού αριθµού του spin ms=+1/2, -1/2.

9. Πόσα τροχιακά αντιστοιχούν στους κβαντικούς αριθµούς;

α. n=4 και l=3

β. n=4, l=3 και ml=-2 γ. n=4

Λύση:

(α) Για το n=4 και l=3, αντιστοιχούν 7 τροχιακά 4f, αφού ml= -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

(β) Για n=4, l=3 και ml=-2 αντιστοιχεί 1 τροχιακό 4f

(γ) Για n=4, αντιστοιχούν 16 τροχιακά αφού ο αριθµός των τροχιακών δίνεται ίσος µε n2. Τα τροχιακά είναι: ένα 4s, τρία 4p, πέντε 4d και επτά 4f.

10. Πόσα τροχιακά s, p και d έχουµε για n=3. Πώς απεικονίζεται το s και πώς το p τροχιακό;

Λύση:

Στα s τροχιακά έχουµε ένα µόνο είδος, το οποίο έχει σφαιρικό σχήµα. Αντίθετα, υπάρχουν τρία είδη p τροχιακών που έχουν το σχήµα διπλού λοβού, µε διαφορετικό προσανατολισµό το καθένα, στο χώρο. Απ’ αυτά, το px, το py και το pz, προσανατολίζονται αντίστοιχα στους άξονες x, y και z. Τέλος, έχουµε πέντε είδη d τροχιακών και επτά είδη f τροχιακών τα οποία έχουν πολύπλοκα σχήµατα (βλέπε επίσης λύση άσκησης 16).

11. 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.

Page 6: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

6

Λύση:

α. n=2, l=1 και ml=-1, 0, 1

β. n=5, l=2 και ml=-2,-1, 0, 1, 2

12. Σε τι διαφέρουν τα τροχιακά 2p µεταξύ τους;

Λύση:

∆ιαφέρουν ως προς τον προσανατολισµό του ηλεκτρονιακού νέφους σε σχέση µε τους άξονες χ,ψ,z και έτσι έχουµε τα px, py, pz.

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

Λύση:

∆ιαφέρουν στον πρώτο κύριο κβαντικό αριθµό, ο οποίος καθορίζει το µέγεθος του ηλεκτρονιακού νέφους και την ενέργεια του ηλεκτρονίου. Τα τροχιακά 3p θα χαρακτηρίζονται από αυξανόµενο µέγεθος και ενέργεια εν συγκρίσει µε τα 2p.

14. Γιατί για τον καθορισµό ενός s απαιτούνται δυο κβαντικοί αριθµοί, ενώ για τον καθορισµό κάθε άλλου είδους τροχιακού απαιτούνται τρεις;

Λύση:

Επειδή το s τροχιακό είναι σφαιρικό (αφού l=0), δηλ δεν υπάρχουν γωνιακοί δεσµοί, έτσι τα s τροχιακά στερούνται στροφορµής.

15. Να αντιστοιχίσετε τους κβαντικούς αριθµούς που βρίσκονται στις τρεις πρώτες στήλες µε το τροχιακό που αναγράφεται στην τέταρτη στήλη:

n l ml τροχιακό 5 0 -3 4dx2-y2 6 1 -1 5dxy 4 2 +2 6fxyz 6 3 -2 4py 4 2 0 6s

Λύση:

p τροχιακά: για ml=+1=> px, ml=0 => pz, ml= -1 => py

d τροχιακά: για ml=+2=> dx2-y2, ml=+1 => dxz, ml=0 => dz2, ml=-1 => dyz, ml=-2 => dxy, έτσι:

Page 7: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

7

n l ml τροχιακό 4 2 +2 4dx2-y2 5 2 -2 5dxy 6 3 -3 6fxyz 4 1 -1 4py 6 0 0 6s

16. Σε ποια τροχιακά αναφέρονται τα παρακάτω σχήµατα και σε ποιους κβαντικούς αριθµούς αντιστοιχούν τα α, β και γ τροχιακά;

α β γ

δ ε στ

Λύση:

α. 1s τροχιακό (1,0,0) β. 2s τροχιακό (2,0,0) γ. 3s (3,0,0) τροχιακό

δ. pz τροχιακό ε. px τροχιακό στ. py τροχιακό

Page 8: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

8

17. Μερικές φορές τα τροχιακά 2p παριστάνονται γραφικά ως εξής:

Τι παριστάνει το παρακάτω διάγραµµα;

Λύση:

Παριστάνει τη σχηµατική παρουσίαση pz τροχιακού µε κουκίδες. Η γραφική παράσταση του Ψ2 (ηλεκτρονικού νέφους) µπορεί να γίνει µε κουκίδες. Ο αριθµός των κουκίδων σε συγκεκριµένο όγκο είναι ανάλογος µε την πιθανότητα εύρεσης του ηλεκτρονίου στο χώρο αυτό.

18. Ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων σε µια στιβάδα προκύπτει µε εφαρµογή:

α. της απαγορευτικής αρχής του Pauli

β. του κανόνα µέγιστης πολλαπλότητας ή κανόνα του Hund

γ. της αρχής ελάχιστης ενέργειας

δ. της αρχής aufbau

ε. Όλων των παραπάνω.

Λύση: (ε)

Απαγορευτική αρχή Pauli: «είναι αδύνατον να υπάρχουν στο ίδιο άτοµο ηλεκτρόνια µε ίδιους όλους τους κβαντικούς αριθµούς».

Αρχή της ελάχιστης ενέργειας: «κατά την ηλεκτρονιακή δόµηση ενός πολυηλεκτρονικού ατόµου, τα ηλεκτρόνια καταλαµβάνουν τροχιακά µε τη µικρότερη ενέργεια, ώστε να αποκτήσουν τη µεγίστη σταθερότητα στη θεµελιώδη τους κατάσταση».

Κανόνας του Hund: «ηλεκτρόνια που καταλαµβάνουν τροχιακά της ίδιας ενέργειας (της ίδιας υποστιβάδας) έχουν κατά προτίµηση παράλληλα spin».

Αρχή δόµησης (aufbau) των ηλεκτρονίων σ’ ένα πολυηλεκτρονικό άτοµο στη θεµελιώδη του κατάσταση, είναι ο συνδυασµός της αρχής της ελάχιστης ενέργειας, της απαγορευτικής αρχής του Pauli και του κανόνα του Hund.

Page 9: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

9

19. Ποια από τα παρακάτω τροχιακά είναι το 1s, 2s, 2pz, 3px και 3s και να δώσετε τους αντίστοιχους κβαντικούς αριθµούς που τα χαρακτηρίζουν:

α β γ

δ ε

Λύση:

(α) 1s (1,0,0)

(β) 3px (3,1,1)

(γ) 3pz (2,1,0)

(δ) 2s (2,0,0)

(ε) 3s (3,0,0)

20. Οι κβαντικοί αριθµοί τεσσάρων ηλεκτρονίων που ανήκουν στο ίδιο άτοµο είναι: n l ml ms

(α) 4 0 0 +½

(β) 3 2 1 +½

(γ) 3 2 -2 -½

(δ) 3 1 1 -½

Να γραφτούν τα τροχιακά στα οποία ανήκουν και να ταξινοµηθούν κατά σειρά αυξανόµενης ενέργειας.

Λύση:

(α) τροχιακό 4s, (b) τροχιακό 3d (γ) τροχιακό 3d (δ) τροχιακό 3px

H σειρά αυξανόµενης ενέργειας είναι 3p<4s<3d

Page 10: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

10

21. Ποιες από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές παραβιάζουν την απαγορευτική αρχή του Pauli και ποιες τον κανόνα του Hund;

Λύση:

Απαγορευτική αρχή Pauli: «είναι αδύνατον να υπάρχουν στο ίδιο άτοµο ηλεκτρόνια µε ίδιους όλους τους κβαντικούς αριθµούς». Με βάση αυτή την αρχή προκύπτει ο µέγιστος αριθµός ηλεκτρονίων που µπορεί να έχει µια υποστιβάδα: s2 p6 d10 f14.

Κανόνας του Hund: «Ηλεκτρόνια που καταλαµβάνουν τροχιακά της ίδιας ενέργειας (της ίδιας υποστιβάδας) έχουν κατά προτίµηση παράλληλα spin. Μ’ αυτό τον τρόπο τα ηλεκτρόνια έχουν το µέγιστο άθροισµα των κβαντικών αριθµών spin ».

α,ζ: Pauli

β, δ, ε: Hund

γ: σωστή

22. Να εξηγήσετε γιατί:

α. Η ηλεκτρονιακή δοµή του 24Cr είναι [Ar] 4s1 3d5 και όχι [Ar] 4s2 3d4

β. Η ηλεκτρονιακή δοµή του 22Ti είναι [Ar] 4s2 3d2, ενώ του Cr2+ είναι [Ar] 3d4

γ. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Fe2+ είναι: [Ar] 3d6+

δ. Η ηλεκτρονιακή δοµή του Fe3+ είναι: [Ar] 3d5+

Γιατί το ιόν Fe3+ είναι σταθερότερο από το Fe2+

Λύση:

∆ικαιολογείται µε βάση την αρχή της µέγιστης σταθερότητας των συµπληρωµένων και ηµισυµπληρωµένων τροχιακών, σύµφωνα µε την οποία: αυξηµένη σταθερότητα επιδεικνύουν τα συµπληρωµένα και ηµισυµπληρωµένα τροχιακά.

23. Ποιες από τις παρακάτω ουσίες είναι παραµαγνητικές και ποιες είναι διαµαγνητικές στη θεµελιώδη τους κατάσταση;

α. 2Ηe

β. 4Be

γ. 6C

δ. 11Na

Page 11: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

11

ε. Na+

στ. 8Ο2-

ζ. 16S

Λύση:

Η ηλεκτρονιακή διαµόρφωση των ουσιών είναι: α. 2Ηe: 1s2

β. 4Be: 1s22s2

γ. 6C: 1s22s22p2

δ. 11Na: 1s22s22p63s1

ε. 11Na+: 1s22s22p6

στ. 8Ο2-: 1s22s22p6

ζ. 16S: 1s22s22p63s23p4

∆ιαµαγνητική ουσία είναι αυτή που δεν διαθέτει µαγνητικά άτοµα, δηλ. άτοµα µε µονήρη ηλεκτρόνια και η οποία απωθείται ελαφρώς από τους µαγνήτες. => α, β, ε, στ. Παραµαγνητική ουσία είναι αυτή που διαθέτει µαγνητικά άτοµα, δηλ άτοµα µε µονήρη ηλεκτρόνια και η οποία έλκεται από τους µαγνήτες => γ,δ, ζ.

24. Ποια από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµές αναφέρεται στο άτοµο 7Ν στη θεµελιώδη του κατάσταση;

α. ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

β. ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

γ. ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

δ. ↑↓ ↑↓ ↑↓ __ __ ↑

Λύση: γ

Το γ, γιατί το Ν µε 7e παρουσιάζει ηλεκτρονιακή διαµόρφωση: 1s2 2s2 2p3, που συµφωνεί µε τον κανόνα του Hund.

25. Τα στοιχεία µε ατοµικούς αριθµούς 10, 18, 36, 54, 86 είναι: Α. ελαφρά µέταλλα .

Β. ευγενή αέρια

Γ. αλογόνα

∆. σπάνιες γαίες

Λύση: Β.

H ηλεκτρονιακή διαµόρφωση των στοιχείων µε ατοµικούς αριθµούς 10, 18, 36, 54, 86 είναι:

10: 1s2 2s2 2p6

18: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

36: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6

Page 12: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

12

54: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6

86: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6

Επειδή έχουν συµπληρωµένη την εξωτερική τους στιβάδα ανήκουν στα ευγενή αέρια.

26. Τα περισσότερα στοιχεία στο δεξί µέρος του περιοδικού πίνακα είναι:

Α. µέταλλα

Β. αµέταλλα

Γ. µεταλλοειδή

∆. στοιχεία µετάπτωσης

Λύση: Β

27. Σε µια περίοδο του περιοδικού πίνακα, µε την αύξηση του ατοµικού αριθµού ελαττώνεται:

Α. η ατοµική ακτίνα

Β. η ηλεκτραρνητικότητα

Γ. η ηλεκτρονιοσυγγένεια

∆. η πρώτη ενέργεια ιοντισµού

Λύση:

Α, περισσότερα πρωτόνια, άρα µεγαλύτερη έλξη από τον πυρήνα στα ηλεκτρόνια, τα οποία αυξάνονται αλλά τοποθετούνται στην ίδια απόσταση (ίδια στιβάδα) από τον πυρήνα.

28. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει τη µεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα:

Α. 9F

B. 2He

Γ. 10Ne

∆. 11Na

Λύση:

Α, έχει τα περισσότερα ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα και δεν είναι ευγενές αέριο. Το Α, είναι το πρώτο στοιχείο της οµάδας των αλογόνων τα οποία και εµφανίζουν τη µεγαλύτερη τάση για «προσέλκυση» ηλεκτρονίων. Επίσης στην οµάδα των αλογόνων η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται από κάτω προς τα πάνω (Ι→F).

29. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει τη µικρότερη ηλεκτροαρνητικότητα;

Α. 3Li

B. 9F

Γ. 87Fr

Page 13: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

13

∆. 17Cl

Λύση:

Γ, έχει τις περισσότερες στιβάδες και τα λιγότερα ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα. Tα F, Cl είναι αλογόνα άρα εµφανίζουν µεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα σε σύγκριση µε τα Li και Fr. Ανάµεσα στα Li, Fr µικρότερη ηλεκτραρνητικότητα εµφανίζει το Fr αφού και τα δυο βρίσκονται στην ίδια οµάδα (ηλεκτρονιακή διαµόρφωση ..3s1) αλλά το Fr έχει περισσότερες στιβάδες.

30. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει τη µεγαλύτερη πρώτη ενέργεια ιοντισµού;

Α. 26Fe

Β. 1Η

Γ. 3Li

∆. 2He

Λύση:

∆, επειδή είναι συµπληρωµένη η εξωτερική του στιβάδα και έχει επίσης και το µεγαλύτερο δραστικό πυρηνικό φορτίο.

31. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία είναι το πιο ηλεκτραρνητικό;

Α. 8O

Β. 17Cl

Γ. 9F

∆. 7N

Λύση:

Γ, έχει τα περισσότερα ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα και τις λιγότερες στιβάδες.

32. ∆ιαγώνια σχέση έχουν τα στοιχεία:

Α. 3Li και 12Mg

Β. 3Li και 11Na

Γ. 5Β και 13ΑΙ

∆. 4Be και 12Mg

Λύση: Α

33. Ποιο από τα παρακάτω άτοµα ή ιόντα έχει το µεγαλύτερο µέγεθος;

Α. 35Βr

Β. 53Ι-

Page 14: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

14

Γ. 53Ι

∆. 9F

Λύση: Β. Επειδή έχει τον µεγαλύτερο ατοµικό αριθµό και είναι και ανιόν.

34. Τα στοιχεία Α, Β, Γ και ∆ έχουν τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δοµήσεις (κατά στιβάδες). Ποιο απ' αυτά έχει εντονότερο µεταλλικό χαρακτήρα;

Α. Κ(2), L(8), Μ(4)

Β.Κ(2), L(8), Ν(8)

Γ. Κ(2), L(8), Μ(8), N(l)

∆. Κ(2), L(8), Ν(8), 0(7)

Λύση:

Γ, έχει ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα.

35. Κατεβαίνοντας µια κύρια οµάδα του περιοδικού πίνακα, η ατοµική ακτίνα:

Α. συνεχώς µειώνεται

Β. συνεχώς αυξάνεται

Γ. µειώνεται και στη συνέχεια αυξάνεται

∆. αυξάνεται και στη συνέχεια µειώνεται

Λύση: Β

36. Κατεβαίνοντας την οµάδα των αλογόνων:

Α. η δραστικότητα αυξάνεται

Β. η ηλεκτροαρνητικότητα αυξάνεται

Γ. η ιοντική ακτίνα αυξάνεται

∆. η ενέργεια πρώτου ιοντισµού αυξάνεται

Λύση: Γ, γιατί αυξάνονται οι στιβάδες.

37. Κατά µήκος της 2ης περιόδου, από το Li στο F, η ενέργεια πρώτου ιοντισµού:

Α. αυξάνεται

Β. µειώνεται

Γ. παραµένει η ίδια

∆. τίποτα από τα παραπάνω

Λύση: Α, λόγω αύξησης του δραστικού πυρηνικού φορτίου.

Page 15: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

15

38. Η ενέργεια πρώτου ιοντισµού του αζώτου είναι µεγαλύτερη απ' αυτή του οξυγόνου:

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

∆. επειδή η ατοµική ακτίνα του αζώτου είναι µικρότερη

Λύση: Γ

39. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία έχει τη µικρότερη ατοµική ακτίνα; A. 6C

Β. 9F

Γ. 3Li

∆. 37Rb

Λύση:

Β, γιατί έχει τα περισσότερα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα.

40. Τα περισσότερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα είναι:

Α. µέταλλα

Β. Αµέταλλα

Γ. µεταλλοειδή

∆. αέρια

Λύση: Α

41. 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

∆. µειώνεται

Λύση: Α

42. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία είναι πιο δραστικό αµέταλλο;

Α. F2

Β. Ν2

Γ. Ο2

∆. S

Page 16: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

16

Λύση: Α

43. Στοιχείο που έχει την ηλεκτρονιακή διαµόρφωση [Kr]4d105f145s25p65d16s2 ανήκει στον:

Α. s-τοµέα

Β. ρ-τοµέα

Γ. d-τοµέα

∆. f-τοµέα

Λύση:

Γ, Τα τελευταία κατά την δόµηση ηλεκτρόνια τοποθετούνται σε d τροχιακά.

44. Ποιο από τα παρακάτω ιόντα έχει µεγαλύτερη ακτίνα;

Α. 1Η-

Β. 9F-

Γ. 35Br -

∆. 53Ι-

Λύση: ∆

45. Ηλεκτροαρνητικότητα 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

∆. να συνδυάζεται µε πρωτόνια

Λύση: Β

46. Τα στοιχεία της ΙΑ και ΙΙΑ οµάδας ανήκουν στον:

Α. s-τοµέα

Β. ρ-τοµέα

Γ. d-τοµέα

∆. f-τοµέα

Λύση:

Α, γιατί τα ηλεκτρόνια σθένους τους βρίσκονται σε s τροχιακά.

47. Επιλέξετε την πιο πτητική ένωση:

A. ΗΙ Β. ΗCl Γ. ΗΒr ∆. HF

Page 17: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

17

Λύση: Β.

Στο HF, εξ αιτίας της µεγάλης ηλεκτροαρνητικότητας του φθορίου αναπτύσσονται ισχυροί δεσµοί υδρογόνου µε αποτέλεσµα, αν και έχει το µικρότερο µοριακό βάρος (ΜΒ) να βρίσκεται σηµαντικά πιο ψηλά το σηµείο ζέσεώς του από τα άλλα υδραλογόνα. Στα υπόλοιπα µόρια το σηµείο ζέσεως αυξάνεται µε την αύξηση του ΜΒ, αφού οι δυνάµεις London, οι οποίες αναπτύσσονται ανάµεσα σε στιγµιαία δίπολα, είναι ισχυρότερες σε πολυηλεκτρονικά άτοµα, δηλ. στα µόρια µε µεγαλύτερο ΜΒ. Άρα αύξηση ΜΒ συνεπάγεται ισχυρότερες δυνάµεις London και άρα µεγαλύτερα σηµεία ζέσεως. Εποµένως η πλέον πτητική ένωση θα εµφανίζει το µικρότερο σηµείο ζέσεως και θα είναι το HCl.

48. Τις χαµηλότερες τιµές ενέργειας ιοντισµού έχουν τα: Α. αδρανή αέρια Β. αλκάλια Γ. στοιχεία µετάπτωσης ∆. αλογόνα

Λύση:

Β, τα αλκάλια τα οποία έχουν ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική τους στιβάδα.

49. Στη σειρά, άνθρακας, άζωτο, οξυγόνο και φθόριο, η ηλεκτραρνητικότητα:

Α. ελαττώνεται από τον άνθρακα στο φθόριο

Β. αυξάνεται από τον άνθρακα στο φθόριο

Γ. παραµένει σταθερή

∆. ελαττώνεται από τον άνθρακα στο οξυγόνο και µετά αυξάνεται

Λύση: Β

50. 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, ∆. Sr

Λύση:

Α, το Be έχει το µικρότερο µέγεθος και έλκει τα ηλεκτρόνια από το Cl- έτσι αυξάνει τον οµοιοπολικό χαρακτήρα.

51. Ποιο από τα παρακάτω ζεύγη ανήκει στην ίδια οµάδα του περιοδικού πίνακα;

Α: 12Mg, 56Ba, Β: 11Na, 20Ca Γ: 29Cu, 22Ti

Λύση:

Α, έχουν τον ίδιο αριθµό ηλεκτρονίων στην εξωτερική τους στιβάδα

52. Με την αύξηση του ατοµικού αριθµού το σηµείο τήξης των αλκαλίων:

Page 18: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

18

Α. αυξάνεται

Β. µειώνεται

Γ. παραµένει σχεδόν σταθερό

∆. δεν υπάρχει µια συγκεκριµένη τάση

Λύση:

Β, Αυτό συµβαίνει επειδή η αύξηση του µεγέθους των ατόµων προκαλεί µείωση της ισχύος του µεταλλικού δεσµού.

53. Στη θεµελιώδη κατάσταση η ηλεκτρονιακή διαµόρφωση του χρυσού (έχει Ζ=79) είναι:

Α. [Xe] 4f145d106s1

Β. [Xe] 4f145d66s2

Γ. [Xe] 4f145d96s2

∆. [Xe] 4d105s2

Πώς εξηγείται η σταθερότητα του στοιχείου;

Λύση: Α

54. Με βάση την ηλεκτρονιακή διαµόρφωση των ατόµων τους να εξηγήσετε γιατί:

α. 16S έχει µικρότερη ηλεκτρονιοσυγγένεια από το 17Cl

β. το 53I έχει µικρότερη ηλεκτρονιοσυγγένεια από το 35Br

γ. το 5Β έχει µικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισµού από το 4Be

δ. το 16S έχει µικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισµού από το 15P

ε. το 17Cl έχει µικρότερη πρώτη ενέργεια ιοντισµού από το 9F.

Λύση:

(α) Έχουν τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθµό (n), άρα βρίσκονται σε ίση απόσταση από τον πυρήνα, αλλά το Cl έχει πιο µεγάλο δραστικό πυρηνικό φορτίο, άρα µεγαλώνει και η έλξη που ασκεί ο πυρήνας στο ηλεκτρόνιο.

(β) Το I έχει µικρότερη ηλεκτρονιοσυγγένεια αφού έχει µεγαλύτερο κύριο κβαντικό αριθµό (n) και έτσι όσο µεγαλώνει το µέγεθος του ατόµου µειώνεται και η τάση προσέλκυσης ενός ηλεκτρονίου.

(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 διεισδυτικότητα των s ηλεκτρονίων. ∆ηλ τα p ηλεκτρόνια θωρακίζονται εντονότερα από τα s, γι’ αυτό αποµακρύνονται ευκολότερα.

(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 υποστιβάδων np3

(ε) το Cl έχει µεγαλύτερο κύριο κβαντικό αριθµό n άρα µείωση της ενέργειας ιοντισµού, καθώς αποµακρύνονται τα τελευταία ηλεκτρόνια (ηλεκτρόνια σθένους) από τον πυρήνα.

Page 19: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

19

55. Ο παρακάτω πίνακας αναπαριστά ένα µέρος του περιοδικού πίνακα όπου αναφέρονται µερικά στοιχεία όχι µε τα σύµβολα τους, αλλά µε γράµµατα από το Α έως το Κ.

Α Ε Ζ

Γ Η Θ Ι Κ

Β ∆

Λ

Να απαντήσετε στις επόµενες ερωτήσεις αναφερόµενοι στα γράµµατα Α έως Λ.

α. Να επιλέξετε ένα στοιχείο που σχηµατίζει ως κατιόν ιοντικές ενώσεις.

β. Να επιλέξετε ένα στοιχείο που σχηµατίζει ως ανιόν ιοντικές ενώσεις.

γ. Να επιλέξετε ένα στοιχείο που είναι µεταλλοειδές.

δ. Να επιλέξετε ένα στοιχείο ή στοιχεία που παρουσιάζουν χηµική αδράνεια.

ε. Να επιλέξετε ένα στοιχείο που σχηµατίζει οξείδιο µε τύπο ΧΟ.

στ. Να επιλέξετε ένα στοιχείο που σχηµατίζει µε το υδρογόνο αέρια ένωση µε τύπο ΨΗ3.

ζ. Να επιλέξετε ένα στοιχείο που είναι ευγενές αέριο.

η. Να επιλέξετε ένα στοιχείο µε την µεγαλύτερη ατοµική ακτίνα.

Λύση:

α. Α

β. Ζ

γ. Ε

δ. ∆ και Κ

ε. Γ

στ. Ε.

ζ. Κ

η. Λ

56. Να γράψετε τους ηλεκτρονιακούς τύπους κατά Lewis των παρακάτω ενώσεων:

Α. ΗΝΟ2

Β. HCl03

Γ. CO2

∆. (NH4)2 C03

Λύση:

Α. .. .. .. Η-O-Ν=O

¨ ¨ OH

Page 20: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

20

/ .. Β. : Cl –O: .. | :O: ..

57. Ποιο από τα παρακάτω µόρια υπακούει στον κανόνα των οκτάδων;

Α. ClF3

Β. ΟF2

Γ. SF4

∆. ΙF7

Λύση: Β

58. Με βάση τις ηλεκτρονιακές δοµές κατά Lewis, δείξτε τι δεσµούς σχηµατίζουν τα παρακάτω ζεύγη, οµοιοπολικούς ή ετεροπολικούς;

Α. 55Cs και 35Br

Β. 1Η και 33Αs

Γ. 5Β και 17Cl

∆. 55Cs και 17Cl

Ε. 3Li και 8Ο

Ζ. 17Cl και 53Ι

Λύση:

Α, ∆, Ε ιοντική και Β, Γ, Ζ οµοιοπολική

59. Τον µεσαίωνα, η παρασκευή του µεθανίου οξέος (HCOOH) γινόταν από τους αλχηµιστές, µε απόσταξη ερυθρών µυρµηγκιών (γι' αυτό έχουµε και την εµπειρική ονοµασία µυρµηκικό οξύ). Να γράψετε τον ηλεκτρονιακό τύπο του µορίου κατά Lewis. Αν είναι γνωστό ότι στο µεθανικό οξύ ένας δεσµός άνθρακα -

Page 21: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

21

οξυγόνου έχει µήκος 134 pm και ένας άλλος 120 pm, να σηµειώσετε στον ηλεκτρονιακό τύπο που θα γράψετε, ποιος δεσµός αντιστοιχεί στο ένα µήκος και ποιος στον άλλο.

Λύση:

60. Ποιο από τα επόµενα µόρια είναι γραµµικό;

Α. SiH4

Β. BeCl2

Γ. Η2Ο

∆. BCl3

Λύση: Β.

Για να βρούµε τη γεωµετρία ενός µορίου:

(α) γράφουµε την ηλεκτρονιακή δοµή κατά Lewis,

(β) γράφουµε το µόριο υπό µορφή AXnEm, όπου Α=κεντρικό άτοµο, ενώ Χ=δεσµικά ζεύγη ηλεκτρονίων (n) και Ε=µη δεσµικά ή µονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων (m) και µε βάση τον παρακάτω πίνακα προσδιορίζουµε τη γεωµετρία του µορίου:

Page 22: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

22

Πίνακας 1: Ενώσεις µε ζεύγη δεσµικών ηλεκτρονίων

Αριθµός ζευγών ∆εσµικών Ηλεκτρονίων

2 3 4 5 6

2 3 4 5 6

Γεωµετρία Γραµµική (2)

Τριγωνική (3)

Τετραεδρική (4)

Τριγωνική διπυραµιδική (5)

Οκταεδρική (6)

Page 23: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

23

Πίνακας 2: Ενώσεις AXnEm µε ζεύγη δεσµικών (m) και µη δεσµικών ηλεκτρονίων (n)

m+n 2 3 4 5 6

Γεωµετρία Γραµ-µική

Τριγωνική Τετραεδρική Τριγωνική διπυραµιδική

Οκταεδρική

Σχήµα µορίου

AX2 AX3

(επίπεδη τριγωνική)

AX2E

(κεκαµµένη, δηλ. γωνιακή)

AX4

(τετραεδρική)

AX3E

(τριγωνική πυραµίδα)

AX2E2

(κεκαµµένη, δηλ. γωνιακή)

AX5

(τριγωνική διπυραµιδική)

AX4E

(τραµπάλα)

AX3E2

(T-σχήµατος)

AX2E3

(γραµµική)

AX6

(οκτάεδρο)

AX5E

(τετραγωνική πυραµίδα)

AX4E2

(επίπεδη τετραγωνική)

AX3E3

(T-σχήµατος)

συνέχεια πίνακα 2�

AX2E

(κεκαµµένη)

Γωνία 120 ο

AX2E2

(κεκαµµένη)

Γωνία 104,5 ο

Page 24: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

24

61. Να προβλέψετε τα γεωµετρικά σχήµατα των παρακάτω µορίων ή ιόντων µε βάση τη θεωρία VSEPR:

Α. Ν2

Β. HCN

Γ. ΝΗ4+

∆. ΝΟ3-

Ε. NSF

Λύση:

Α και Β γραµµικό, Γ τετραεδρικό, ∆ επίπεδο τριγωνικό, Ε γωνιακό

62. Πώς δικαιολογείτε την ελάττωση στις γωνίες δεσµών κατά τη σειρά:

Η2Ο: 104° < H2S: 92° < H2Se: 91 ° < H2Te: 90°

Λύση:

Τα στοιχεία 8O, 16S, 34Se, 52Te ανήκουν στην ίδια οµάδα του ΠΣ (VIA) και παρουσιάζουν µείωση της ηλεκτροαρνητικότητας από το O προς το Te. Άρα τα

Page 25: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

25

δεσµικά ζεύγη ηλεκτρονίων έλκονται περισσότερο από το οξυγόνο απ’ ότι από το τελούριο µε αποτέλεσµα να καταλαµβάνουν λιγότερο χώρο και νε επιτρέπεται έτσι η αύξηση της γωνίας µεταξύ π.χ. οξυγόνου και υδρογόνου. Με µείωση της ηλεκτραρνητικότητας του κεντρικού ατόµου τα δεσµικά ηλεκτρόνια µετατοπίζονται προς τα υδρογόνα και άρα συντελείται µείωση της γωνίας π.χ. τελουρίου (Te) και υδρογόνου.

63. Το µόριο του υπεροξειδίου του υδρογόνου έχει διπολική ροπή µ = 2,2 D. Αν ο συντακτικός τύπος της ένωσης είναι H-Ο-Ο-Η µπορείτε να προβλέψετε αν το µόριο είναι γραµµικό;

Λύση:

∆εν είναι γραµµικό

64. Τι σχήµα έχουν τα µόρια των ενώσεων:

(α) BeH2,

(β) BF3,

(γ) CH4,

(δ) NH3,

(ε) H2O

Λύση:

(α) γραµµικό

(β) επίπεδο τριγωνικό

(γ) τετραεδρικό

(δ) τριγωνική πυραµίδα

(ε) κεκαµµένο

65. Πότε γίνεται ένας χηµικός δεσµός και ποιες συνθήκες ευνοούν τον σχηµατισµό ιονικών ενώσεων;

Λύση:

Το κριτήριο ύπαρξης χηµικού δεσµού είναι η ελάττωση της ενέργειας του συστήµατος. Στις ιονικές ενώσεις σχηµατίζονται ιόντα, δηλ. κατιόν και ανιόν. Το κατιόν σχηµατίζεται µε πρόσληψη ενέργειας (ενέργεια ιονισµού), ενώ το ανιόν µε απελευθέρωση ενέργειας (ηλεκτρονιοσυγγένεια). Τέλος ενέργεια εκλύεται και κατά την ένωση των δύο ιόντων (ενέργεια πλέγµατος). Εποµένως ο σχηµατισµός ιονικών ενώσεων ευνοείται, όταν το ένα στοιχείο έχει µικρή ενέργεια ιονισµού (ΕΙ) και το άλλο µεγάλη ηλεκτρονιοσυγγένεια (ΗΣ), πράγµα που παρατηρείται π.χ. µεταξύ αλκαλίων και αλογόνων. Ειδικά, ο πλέον ευνοούµενος σχηµατισµός ένωσης συµβαίνει µεταξύ του τελευταίου στοιχείου της οµάδας των αλκαλίων (που έχει και την µικρότερη ΕΙ από όλα τα στοιχεία) και του πρώτου στοιχείου της οµάδας των αλογόνων (που έχει και την µεγαλύτερη ΗΣ από όλα τα στοιχεία).

Page 26: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

26

66. ∆ώστε δύο παραδείγµατα αποκλίσεως από τον νόµο της οκτάδας του Lewis.

Λύση:

Στην ένωση BH3, όπου το κεντρικό άτοµο παρουσιάζει έλλειµµα ηλεκτρονίων, ενώ στην ένωση PCl5 το κεντρικό άτοµο παρουσιάζει περίσσευµα ηλεκτρονίων.

67. (α) Ποια είναι τα χαρακτηριστικά µεγέθη του χηµικού δεσµού, από τι επηρεάζονται και πώς µεταβάλλονται. (β) ∆ίνονται οι παρακάτω οµάδες δεσµών: (β1) C-C, C=C, C≡C, (β2) H-Cl, H-F, H-J, H-Br, και (β3) H-O, H-N, H-F. Κατατάξτε τους δεσµούς στις παραπάνω οµάδες σύµφωνα µε αυξανόµενη ισχύ και αυξανόµενο µήκος δεσµού.

Λύση:

Τα χαρακτηριστικά µεγέθη του χηµικού δεσµού είναι το µήκος και η ισχύς του. Μήκος χηµικού δεσµού είναι η απόσταση των πυρήνων δύο ατόµων που ενώνονται µε οµοιοπολικό δεσµό. Στην περίπτωση ιονικών ενώσεων το µήκος δεσµού είναι πάντοτε µικρότερο από το άθροισµα της ακτίνας του ανιόντος και του κατιόντος. Γενικά το µήκος δεσµού αντιπροσωπεύει την απόσταση ανάµεσα σε δύο άτοµα, η οποία αντιστοιχεί στην µικρότερη ενέργεια του συστήµατος.

Το µήκος δεσµού εξαρτάται από τις ακτίνες των ατόµων, τη διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας των ατόµων του δεσµού, την πολλαπλότητα του δεσµού.

Ισχύς δεσµού καλείται η ενέργεια που απαιτείται για την διάσπασή του. Αυξάνει η ισχύς δεσµού σε παρόµοιες ενώσεις καθώς ελαττώνεται το µήκος δεσµού.

Η σειρά αύξησης του µήκους δεσµού είναι (β1) C-C > C=C > C≡C διότι στον τριπλό δεσµό έχω 1σ και 2π δεσµούς που εξασφαλίζουν καλύτερη επικάλυψη ανάµεσα στα άτοµα και άρα ελαττώνεται το µήκος δεσµού, στον διπλό δεσµό έχω 1σ και 1π δεσµό, ενώ στον απλό 1σ, (β2) H-J > H-Br > H-Cl > H-F και (β3) H-N > H-O > H-F, διότι έτσι αυξάνεται και η ατοµική ακτίνα των στοιχείων που ενώνονται µε το Η.

Η ισχύς δεσµού είναι αντίστροφη από την τάση αύξησης του µήκους δεσµού, δηλ.:

(β1) C-C < C=C < C≡C, (β2) H-J < H-Br < H-Cl < H-F, (β3) H-N < H-O < H-F. Συµπερασµατικά ο τριπλός δεσµός C≡C (199 kcal/mol) και ο δεσµός H-F (135 kcal/mol) έχουν µεγάλη ισχύ, δηλ. απαιτούν µεγάλο ποσόν ενέργειας για την διάσπασή τους.

Αναφέρονται παρακάτω το µήκος οµοιοπολικού και ετεροπολικού δεσµού σε σχέση µε τα άτοµα αρχικά άτοµα και ιόντα.

Page 27: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

27

68. Πότε ένα µόριο εµφανίζει διπολική ροπή; Ποια από τα µόρια H2O, CO2, BeI2, BCl3 και NH3 έχουν πολικούς δεσµούς και ποια εµφανίζουν διπολική ροπή.

Λύση:

Ένα µόριο εµφανίζει διπολική ροπή όταν έχει πολωµένους δεσµούς, δηλ. υπάρχει διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας ανάµεσα στα άτοµα. Επειδή η διπολική ροπή είναι διανυσµατικό µέγεθος θα πρέπει το µόριο να έχει κατάλληλη διάταξη στο χώρο που να µην αναιρείται το άθροισµα των επιµέρους διπολικών ροπών, δηλ. να είναι µ≠0.

Όλα τα µόρια που δίδονται έχουν πολωµένους δεσµούς. Το µόριο H2O έχει και γωνιακή διάταξη, άρα έχει διπολική ροπή. Η γωνιακή διάταξη του H2O εξηγείται µε την θεωρία VSEPR και την θεωρία του υβριδισµού (sp3 υβριδισµός), όπως αναφέρεται αναλυτικά στα συγγράµµατα.

Μήκος δεσµού οµοιοπολικής ένωσης 199 pm. Οµοιοπολική ακτίνα για το Cl: 99,5 pm

Οµοιοπολική ακτίνα για το Cl:99,5 pm Οµοιοπολική ακτίνα για το Να:157 pm

Μήκος δεσµού ετεροπολικής ένωσης 139 pm. Ιοντική ακτίνα για το Cl-:181 pm Ιοντική ακτίνα για το Να+:97 pm

236 pm

Μήκος δεσµού

Page 28: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

28

Το µόριο της NH3 έχει δοµή πυραµιδική σύµφωνα µε την θεωρία VSEPR και την

θεωρία του υβριδισµού (sp3 υβριδισµός), άρα παρουσιάζει συνολική διπολική ροπή.

Τα µόρια CO2, BeI2 και BCl3 είναι τα δύο πρώτα γραµµικά και το τελευταίο επίπεδο τριγωνικό, οπότε το άθροισµα των επιµέρους διπολικών ροπών είναι µηδέν.

69. Ποια από τα παρακάτω µόρια είναι µη πολικά;

Α. S02

B. NH3

Γ. H2S

∆. C2H4

Ε. SF6

Λύση: ∆+Ε

Τα µόρια: Α είναι γωνιακό µε διπολική ροπή≠0, Β είναι τριγωνική πυραµίδα µε διπολική ροπή≠0, Γ είναι γωνιακό µε διπολική ροπή≠0, ∆ είναι επίπεδο µε γωνίες 120ο και διπολική ροπή=0 και το Ε είναι οκτάεδρο µε διπολική ροπή=0.

70. Η µεθυλική αλκοόλη (CH3OH) έχει πυκνότητα 0,793 Kg/L. Πόση ποσότητα CH3OH χρειάζεται να προστεθεί σε νερό ώστε να παρασκευαστούν 15 λίτρα διαλύµατος CH3OH µε περιεκτικότητα 0.1M;

Λύση:

n= C V = 0.1 (moles/L))15 L ) n= 1.5 moles. Το µοριακό βάρος της CH3OH είναι 32.042. Άρα m = n)F = 1.5 moles) 32.042 g/mol ) m = 48.063 g.

d=m/V) V=48.063 g/ 0.793 Kg/L = 0.0606 L CH3OH = 60.6 mL CH3OH

Page 29: Χημεία Ασκήσεις και Λύσεις για το μάθημα στους ΜΠΔ

29

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

• Μ. Κονσολάκης, Γενική Χηµεία Θεωρία & Εφαρµογές, Εκδόσεις Αέναος, Αθήνα, 2008.

• Π. Καραγιαννίδης, Ανόργανη Χηµεία, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, 2003.

• Ι. Τοσσίδης, Η Ανόργανη Χηµεία µε Ερωτήσεις, Τόµος Α, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, 2003.

• Σ. Λιοδάκης, Εφαρµοσµένη Ανόργανη Χηµεία, Επιστηµονικές Εκδόσεις Παρισιανού ΑΕ, Αθήνα, 2003.

• Πανεπιστήµιο Κύπρου, Τµήµα Χηµείας, CHEM 121 Chemistry exercises and solutions.

• http://www.chem1.com/acad/webtext/virtualtextbook.html

• http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl?Type=TOC

Χανιά Μάιος 2010

Ν. Μαραβελάκη

Επίκουρος Καθηγήτρια

Γενικού Τµήµατος

Πολυτεχνείου Κρήτης