ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ Α. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 1. Πως είναι κατασκευασμένα τα άτομα; Μία πολύ απλή εικόνα σχετικά με το άτομο, μας έχει δώσει ο Bohr, εμπνευσμένος από τη βαρύτητα και αξιοποιώντας τα πειραματικά δεδομένα του Rutherford για την ανακάλυψη του πυρήνα. Το ατομικό πρότυπο του Bohr αποτελεί μία μινιατούρα πλανητικού συστήματος. Το άτομο αποτελείται από τον πυρήνα, που περιέχει τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια και τα ουδέτερα νετρόνια. Στον πυρήνα είναι πρακτικά συγκεντρωμένη η μάζα του ατόμου. Γύρω από τον πυρήνα και σε αρκετά μεγάλες αποστάσεις κινούνται σε καθορισμένες (επιτρεπτές) τροχιές τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια που κινούνται στην ίδια περίπου απόσταση από τον πυρήνα λέμε ότι βρίσκονται στην ίδια στιβάδα ή φλοιό ή ενεργειακή στάθμη. 2. Πόσες και ποιες είναι οι στιβάδες; Όταν τα άτομα δεν είναι σε διέγερση, τα ηλεκτρόνιά τους κατανέμονται σε επτά το πολύ στιβάδες, τις K, L, M, N, O, P, και Q. Κάθε στιβάδα χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό που συμβολίζεται με n και ονομάζεται κύριος κβαντικός αριθμός. Για n = 1 έχουμε την πλησιέστερη προς τον πυρήνα στιβάδα, την Κ, για n = 2 έχουμε τη στιβάδα L, κλπ. Όσο απομακρυνόμαστε από τον πυρήνα, τόσο αυξάνεται η ενεργειακή στάθμη της στιβάδας. Δηλαδή, EK < EL < EM< … 3. Τι σημαίνει «το άτομο δεν είναι σε διέγερση.»; Όταν γίνεται η κατανομή των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο πάντοτε γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε τα ηλεκτρόνια να έχουν την μικρότερη δυνατή ενέργεια. Τότε λέμε ότι το άτομο είναι σε θεμελιώδη κατάσταση. Σε αντίθετη περίπτωση τα ηλεκτρόνια έχουν αποκτήσει μεγαλύτερα ποσά ενέργειας και λέμε ότι το άτομο είναι σε διεγερμένη κατάσταση. 4. Τελικά ποιο μοντέλο ακολουθούμε; Έχουν αναπτυχθεί αρκετές θεωρίες ως προς τη δομή των ατόμων. Εμείς σε γενικές γραμμές ακολουθούμε το μοντέλο Bohr. 5. Όταν μοιράζουμε τα ηλεκτρόνια στις στιβάδες ακολουθούμε κάποιους κανόνες; 1 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ναι. Για τη διάταξη των ηλεκτρονίων σε στιβάδες (ηλεκτρονιακή δομή) ακολουθούμε τους εξής κανόνες: Α. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να πάρει κάθε μία από τις τέσσερις πρώτες στιβάδες δίνεται από τον τύπο 2n2, όπου n ο κύριος κβαντικός αριθμός, δηλαδή ο αριθμός της στιβάδας. Παράδειγμα. Έτσι η Κ μπορεί να πάρει έως 2 ηλεκτρόνια, η L έως 8 ηλεκτρόνια, η Μ έως 18 ηλεκτρόνια και η Ν έως 32 ηλεκτρόνια. Β. Η τελευταία στιβάδα οποιουδήποτε ατόμου δεν μπορεί να έχει περισσότερα από 8 ηλεκτρόνια. Εκτός αν είναι η Κ που συμπληρώνεται με 2 ηλεκτρόνια. Όταν έχουμε 8 ηλεκτρόνια λέμε ότι έχουμε σταθερή δομή ευγενούς αερίου. Γ. Η προτελευταία στιβάδα μπορεί να περιέχει 18 ή 8 ηλεκτρόνια. Εκτός αν είναι η Κ που έχει 2. Με βάση τους παραπάνω κανόνες, μπορούμε να βρούμε την κατανομή των ηλεκτρονίων στα 20 πρώτα στοιχεία. (ατομικός αριθμός 1-20), όπως φαίνεται στον Πίνακα που ακολουθεί. Τα στοιχεία με ατομικό αριθμό μεγαλύτερο από 20 απαιτούν παραπάνω γνώσεις για την κατανομή των ηλεκτρονίων που ακόμα δεν διαθέτουμε. Ζ στοιχείο K L M N 1 H υδρογόνο 1 2 He ήλιο 2 3 Li λίθιο 2 1 4 Be βηρύλλιο 2 2 5 B βόριο 2 3 6 C άνθρακας 2 4 7 N άζωτο 2 5 8 O οξυγόνο 2 6 9 F φθόριο 2 7 10 Ne νέο 2 8 11 12 13 14 15 16 17 18 Na Mg Al Si P S Cl Ar νάτριο μαγνήσιο αργίλιο πυρίτιο φώσφορος θείο χλώριο αργό 2 2 2 2 2 2 2 2 8 8 8 8 8 8 8 8 1 2 3 4 5 6 7 8 19 20 K Ca κάλιο ασβέστιο 2 2 8 8 8 8 1 2 Ακολουθεί σχηματική παράσταση των δομών των παραπάνω ατόμων. 2 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 6. Τι είναι ο Περιοδικός Πίνακας; Ο Περιοδικός πίνακας είναι ένας πίνακας συστηματικής κατάταξης και μελέτης των στοιχείων. Είναι αποτέλεσμα προσπαθειών που κράτησαν πολλά χρόνια προκειμένου να κατατάξουν τα στοιχεία με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η μελέτη τους. 7. Πως είναι φτιαγμένος ο Περιοδικός Πίνακας; Ο Περιοδικός Πίνακας έχει 7 οριζόντιες γραμμές που ονομάζονται Περίοδοι. Έχει 18 κάθετες στήλες που λέγονται ομάδες. Οι ομάδες διακρίνονται σε κύριες και δευτερεύουσες. Τα στοιχεία κατατάσσονται ξεκινώντας από το μικρότερο και πηγαίνοντας προς το μεγαλύτερο. Η κατανομή έχει γίνει με τέτοιο τρόπο ώστε σε κάθε στήλη να υπάρχουν στοιχεία με ίδιες ιδιότητες. 8. Ποιες είναι οι περιοχές που έχει ο Περιοδικός Πίνακας; Δίπλα φαίνεται ένας σύγχρονος Περιοδικός Πίνακας όπου διακρίνουμε αριστερά την περιοχή των Μετάλλων και δεξιά την περιοχή των αμετάλλων. Ανάμεσα τους βρίσκονται τα μεταλλοειδή. Είναι στοιχεία που έχουν κάποιες ιδιότητες των μετάλλων και κάποιες ιδιότητες αμετάλλων. Έξω από το κυρίως σώμα του πίνακα βρίσκονται δυο σειρές στοιχείων. Η πρώτη σειρά είναι τα στοιχεία της σειράς των λανθανιδών και η δεύτερη σειρά είναι τα στοιχεία των ακτινιδών. 9. Τι χαρακτηρίζει τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια περίοδο; Τα στοιχεία της ίδιας περιόδου έχουν τον ίδιο αριθμό στιβάδων. Αυτό σημαίνει ότι έχουν περίπου το ίδιο μέγεθος. Μέσα στην ίδια περίοδο τα στοιχεία έχουν ακτίνες που μειώνονται όταν κινούμαστε από αριστερά προς τα δεξιά. Έτσι στη 3 περίοδο το Να έχει μεγαλύτερη ακτίνα από το Mg και αυτό από το Al και αυτό από το Si και πάει λέγοντας. 10. Τι χαρακτηρίζει τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια ομάδα; Τα στοιχεία της ίδιας ομάδας έχουν όλα τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα. Αυτό σημαίνει ότι αυτά τα στοιχεία έχουν όλα τις ίδιες ιδιότητες αφού οι χημικές ιδιότητες οφείλονται στα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. Τα στοιχεία που ανήκουν στις κύριες υποομάδες έχουν τόσα ηλεκτρόνια όσα είναι ο αριθμός της ομάδας. Αυτό δεν συμβαίνει για τα στοιχεία που ανήκουν στις δευτερεύουσες υποομάδες. 3 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 11. Γιατί έχουμε τα παραρτήματα; Θα έπρεπε όλα αυτά τα στοιχεία να βρίσκονται στην ίδια θέση γιατί έχουν τις ίδιες ακριβώς ιδιότητες. Αυτό όμως πρακτικά δεν μπορεί να γίνει και έτσι οι δυο δεκατετράδες των στοιχείων να εμφανίζονται σαν παραρτήματα έξω από τον Περιοδικό Πίνακα. 12. Ποιες συγκεκριμένες χαρακτηριστικές ομάδες υπάρχουν; Η πρώτη ομάδα είναι τα αλκάλια. Σε αυτή την ομάδα δεν πρέπει να υπολογίσουμε το Υδρογόνο που είναι αέριο και δεν ανήκει στα αλκάλια. Εδώ έχουμε τα μέταλλα Na, K. Η δεύτερη ομάδα είναι οι αλκαλικές γαίες. Εδώ έχουμε πολλά γνωστά μέταλλα όπως Mg, Ca, Ba. Στην άλλη άκρη του Περιοδικού Πίνακα βρίσκονται τα ευγενή αέρια, στην 8 ομάδα του Περιοδικού Πίνακα. Δίπλα στην 7 ομάδα του Περιοδικού Πίνακα είναι τα αλογόνα όπου έχουμε τα στοιχεία F, Cl, Br και I. Στην εικόνα δίπλα φαίνεται ο περιοδικός πίνακας όπου φαίνονται οι κύριες και δευτερεύουσες ομάδες του περιοδικού πίνακα. 13. Ποια είναι η χρησιμότητα του Περιοδικού Πίνακα; 1. Για την ανακάλυψη νέων στοιχείων. Ο περιοδικός πίνακας Mendeleev αποτέλεσε τη βάση για την ανακάλυψη πολλών νέων στοιχείων. Η αναζήτηση αυτών υπαγορεύτηκε από τις κενές θέσεις που είχε αφήσει κενές ο Mendeleev όταν συμπλήρωνε τον Πίνακα ενώ ταυτόχρονα προσδιόρισε τις ακριβείς ιδιότητες πολλών στοιχείων που δεν είχαν ανακαλυφθεί στην εποχή του. Γνωρίζοντας απλά και μόνο τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα προέβλεψε την ύπαρξή τους. Ακόμα και σήμερα ο περιοδικός πίνακας αποτελεί χρήσιμο βοήθημα για την ανακάλυψη νέων τεχνητών στοιχείων. 2. Γιατί διευκολύνει τη μελέτη των ιδιοτήτων (φυσικών και χημικών) και των μεθόδων παρασκευής των στοιχείων, καθώς αυτά εξετάζονται κατά ομάδες αντί το καθένα χωριστά. Έτσι, μπορούμε να μιλάμε για τις γενικές ιδιότητες αλογόνων και όχι μόνο για το Cl, που είναι ένα αλογόνο. 3. Γιατί δίνει τη δυνατότητα πρόβλεψης της συμπεριφοράς ενός στοιχείου, για το είδος του δεσμού που μπορεί να δημιουργήσει, καθώς και για τη συμπεριφορά των ενώσεών του, με βάση τη συμπεριφορά των γειτονικών του στοιχείων. Π.χ. τα αλκάλια και οι αλκαλικές γαίες έχουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά. 4 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Β. ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής Στις παρακάτω ερωτήσεις (1-24) να βάλετε σε κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να τοποθετηθεί στη στιβάδα Ρ είναι: α. 72, όπως προκύπτει από τον τύπο 2n2 β. 8, επειδή είναι πάντα εξωτερική στιβάδα γ. 32, επειδή τόσα στοιχεία έχει η 6η περίοδος του Π.Π. δ. 18 2. Η εξωτερική στιβάδα οποιουδήποτε ατόμου είναι: α. η Q β. αυτή που έχει 8 ηλεκτρόνια γ. από τις στιβάδες που έχουν ηλεκτρόνια, εκείνη η οποία αντιστοιχεί στη μέγιστη τιμή του αριθμού n δ. αυτή που χαρακτηρίζεται από τη λιγότερη ενέργεια 3. Η εξωτερική στιβάδα του ατόμου ενός στοιχείου Χ έχει 7 ηλεκτρόνια. Ο ατομικός αριθμός αυτού του στοιχείου μπορεί να είναι: α. 7 β. 35 γ. 127 δ. 67 4. Η εξωτερική στιβάδα του ατόμου ενός στοιχείου Ψ έχει 4 ηλεκτρόνια. Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Ψ δε μπορεί να είναι: α. 32 β. 14 γ. 50 δ. 24 5. Η θέση ενός στοιχείου στον περιοδικό πίνακα καθορίζεται από: α. το ατομικό του βάρος β. τον αριθμό των ηλεκτρονικών του στιβάδων γ. τον ατομικό του αριθμό δ. τον αριθμό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής του στιβάδας ε. από άλλους παράγοντες 6. Η θέση ενός στοιχείου στον περιοδικό πίνακα μας δίνει πληροφορίες: α. για τις ιδιότητες του στοιχείου β. για τους μαζικούς αριθμούς των ισοτόπων του γ. για την προέλευσή του δ. για όλα τα παραπάνω. 5 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 7. Από τα στοιχεία Σ1, Σ2, Σ3, Σ4 και Σ5 με αντίστοιχους ατομικούς αριθμούς 16, 12, 8, 20 και 36, τα ζεύγη που έχουν παρόμοιες ιδιότητες είναι: α. το (Σ1 , Σ5) και το (Σ2, Σ3) γ. το (Σ1, Σ2) και το (Σ2, Σ4) β. .το (Σ1, Σ3) και το (Σ2, Σ4) δ. το (Σ1, Σ3) και το (Σ4, Σ5) 8. Το μαγνήσιο (Mg) βρίσκεται στην 3η περίοδο του περιοδικού πίνακα, ενώ το ιόν αυτού Μg2+ έχει δομή ευγενούς αερίου. Με βάση τα δεδομένα αυτά προκύπτει για το μαγνήσιο ότι: α. έχει ατομικό αριθμό 12 και βρίσκεται στην VIA ομάδα του Π.Π. β. έχει ατομικό αριθμό 8 και βρίσκεται στην ΙΙΑ ομάδα του Π.Π. γ. έχει ατομικό αριθμό 16 και βρίσκεται στην ΙVΑ ομάδα δ. έχει ατομικό αριθμό 12 και βρίσκεται στην ΙΙΑ ομάδα του Π.Π. 9. Αν τα ιόντα Α+ και Β3+ έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το ευγενές αέριο Αr(Ζ=18), τότε τα στοιχεία Α και Β βρίσκονται: α. στην ίδια περίοδο και σε διαφορετική ομάδα του Π.Π. β. στην ίδια ομάδα και σε διαφορετική περίοδο γ. σε διαφορετική ομάδα και σε διαφορετική περίοδο δ. στην ίδια ομάδα και στην ίδια περιοδο του Π.Π. 10. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αναφέρεται στον σύγχρονο περιοδικό πίνακα είναι λανθασμένη; α. Τα στοιχεία της 3ης περιόδου είναι συνολικά οχτώ. β. Τα στοιχεία μεταπτώσεως βρίσκονται όλα στην ίδια περίοδο γ. Η ατομική ακτίνα των στοιχείων μιας περιόδου μειώνεται με την αύξηση του ατομικού αριθμού δ. Τα στοιχεία της ΙΙΑ ομάδας έχουν στην εξωτερική τους στιβάδα δύο ηλεκτρόνια. 12. Δίνονται τα σύμβολα των 18 πρώτων στοιχείων του Π.Π. κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού αριθμού: H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar. i) Ένα δισθενές κατιόν και ένα μονοσθενές ανιόν που έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με το Νe είναι: α. το Be2+ και το Fγ. το S2- και το Na+ β. το Ca2+ και το Clδ. το Mg2+ και το Fii) Τα στοιχεία αυτά είναι τοποθετημένα στον περιοδικό πίνακα: α. σε τρεις περιόδους και σε εννιά ομάδες β. σε τρεις ομάδες και σε οχτώ περιόδους γ. σε δύο ομάδες και σε εννιά περιόδους 6 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 δ. σε τρεις ομάδες και σε οχτώ περιόδους 13. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αναφέρονται στον περιοδικό πίνακα είναι σωστή; α. Η πρώτη περίοδος περιλαμβάνει το υδρογόνο και τα αλκάλια β. Τα στοιχεία της ίδιας περιόδου έχουν όλα τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική τους στιβάδα γ. Η τρίτη περίοδος περιλαμβάνει 18 στοιχεία δ. Τα στοιχεία της ομάδας VIIΑ είναι όλα αμέταλλα και περιέχουν 7 ηλεκτρόνια στην εξωτερική τους στιβάδα. ε. Όλα τα ευγενή αέρια περιέχουν οχτώ ηλεκτρόνια στη στιβάδα σθένους. Eρωτήσεις συμπλήρωσης κενού 1. Η εξωτερική στιβάδα ενός ατόμου δε μπορεί να περιέχει περισσότερα από ............... ηλεκτρόνια. Ειδικότερα αν αυτή είναι η .......... δε μπορεί να Περιέχει περισσότερα από ............. ηλεκτρόνια. Η προηγούμενη της εξωτερικής ηλεκτρονική στιβάδα δεν μπορεί να έχει περισσότερα από ............ ηλεκτρόνια Με βάση τους κανόνες αυτούς η κατανομή των ηλεκτρονίων στο άτομο του καλίου (Ζ=19) είναι: .............................................................. . 2. Η δεύτερη περίοδος του περιοδικού πίνακα περιλαμβάνει συνολικά ................ στοιχεία με ατομικούς αριθμούς από ............. μέχρι .......... . Το πρώτο στοιχείο αυτής της περιόδου ανήκει στην .......... ομάδα η οποία περιλαμβάνει το αμέταλλο .............................................. και τα μέταλλα που ονομάζονται ....................................................... . Δύο από τα μέταλλα αυτά είναι το ............................... και το ................................... . 3. Το τελευταίο στοιχείο της δεύτερης περιόδου έχει ατομικό αριθμό ................................ και ανήκει στην .............................................. ομάδα του Π.Π. στην οποία βρίσκονται όλα τα ...................................................... . 4. Ο αριθμός ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας ενός στοιχείου συμπίπτει με .............................. του Π.Π., ενώ ο αριθμός των .......................................... συμπίπτει με ................................ που βρίσκεται το στοιχείο αυτό στον Π.Π. 5. Ένα στοιχείο Α με ατομικό αριθμό 35 έχει στην εξωτερική του στιβάδα .................. ηλεκτρόνια, ανήκει στην ...................... περίοδο του Π.Π. της οποίας το πρώτο στοιχείο έχει ατομικό αριθμό ..................... . Το στοιχείο Α ανήκει στην 7 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ...................... ομάδα του Π.Π. η οποία περιλαμβάνει τα στοιχεία που ονομάζονται ........................................ . 6. Τα στοιχεία που έχουν συμπληρωμένη τη στιβάδα σθένους με ..................... ........................ ηλεκτρόνια ονομάζονται .............................................. και ανήκουν στην ................................... ............................ ομάδα του Π.Π. Ερωτήσεις τύπου σωστό λάθος με αιτιολόγηση Εξηγήστε αν ισχύουν ή όχι οι προτάσεις που ακολουθούν. Να αναφέρετε σχετικό παράδειγμα, όπου το κρίνετε σκόπιμο. 1. Η εξωτερική στιβάδα κάθε ατόμου περιλαμβάνει οχτώ ηλεκτρόνια. 2. Τα δύο ηλεκτρόνια στο άτομο του ηλίου (Ζ = 2) έχουν την ίδια περίπου ενέργεια. 3. Για να περιέχει ένα άτομο ηλεκτρόνια στη στιβάδα Ν θα πρέπει να είναι συμπληρωμένη η ηλεκτρονική του στιβάδα Μ με 18 ηλεκτρόνια. 4. Η ταξινόμηση των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα γίνεται κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού τους βάρους. 5. Αν τα ιόντα Α- και Β- έχουν δομή ευγενούς αερίου, τότε τα στοιχεία Α και Β είναι αλογόνα. 6. Τα στοιχεία της ίδιας κύριας ομάδας του περιοδικού πίνακα έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονικών στιβάδων. 7. Τα άτομα των στοιχείων της ίδιας περιόδου του Π.Π. έχουν περίπου ίσες ατομικές ακτίνες. 8. Στα άτομα των αλογόνων τα ηλεκτρόνια πλεονάζουν κατά ένα έναντι των πρωτονίων του πυρήνα. 9. Τα στοιχεία της τρίτης περιόδου του Π.Π. έχουν ατομικούς αριθμούς από 11 μέχρι 18. 10. Αν από ένα άτομο ασβεστίου (Ζ=20) αφαιρεθούν δύο ηλεκτρόνια, τότε αυτό μετετρέπεται σε άτομο αργού. 11. Εφαρμόζοντας τον τύπο 2n2 βρίσκουμε ότι η τρίτη περίοδος του Π.Π. περιλαμβάνει 18 στοιχεία. 12. Κάθε στοιχείο της IVΑ ομάδας του Π.Π. έχει μεγαλύτερο ατομικό αριθμό από όλα τα στοιχεία της ΙΙΙΑ ομάδας. 13. Μεταξύ δύο στοιχείων της ίδιας ομάδας του Π.Π. μεγαλύτερο ατομικό αριθμό έχει το στοιχείο που ανήκει σε περίοδο μεγαλύτερης τάξης. 8 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Συνδυαστικές ερωτήσεις διαφόρων μορφών 1. Τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα που βρίσκονται κατά μήκος μιας οριζόντιας γραμμής του, αποτελούν μία .................................... αυτού και έχουν: α. τις ίδιες ιδιότητες β. τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική τους στιβάδα γ. τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονικών στιβάδων. δ. τον ίδιο ατομικό αριθμό. 2. Τα στοιχεία του Π.Π. που βρίσκονται κατά μήκος της ίδιας κατακόρυφης στήλης του αποτελούν μία .............................. αυτού και έχουν: α. παρόμοιες ιδιότητες β. παραπλήσιο ατομικό αριθμό γ. τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονικών στιβάδων δ. την ίδια ατομική ακτίνα. 3. Τα στοιχεία της VIIΑ ομάδας του Π.Π ονομάζονται ............................. , έχουν όλα ........................... ηλεκτρόνια στην εξωτερική τους στιβάδα και: α. έχουν 7 ηλεκτρονικές στιβάδες β. έχουν όλα αριθμό οξείδωσης 7 γ. είναι συνολικά επτά 4. Η χημική συμπεριφορά ενός στοιχείου καθορίζεται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων που υπάρχουν ........................................................................... και από ................................................................ . Με βάση τα δύο παραπάνω δεδομένα εξηγήστε: α) γιατί όλα τα αλογόνα είναι ηλεκτραρνητικά στοιχεία β) γιατί το F(Z=9) είναι περισσότερο ηλεκτραρνητικό από το Cl(Z=17). 5. Το αργίλιο (Al) έχει ατομικό αριθμό Ζ1=13, ενώ το πυρίτιο (Si) έχει ατομικό αριθμό Ζ2=14. Ένα από τα άγνωστα στοιχεία του οποίου ο Mendeleev προέβλεψε την ύπαρξη ονομάστηκε από αυτόν εκα-αργίλιο. Αργότερα ανακαλύφθηκε στη Γαλλία, ονομάσθηκε γάλλιο (Ga) και βρέθηκε ότι είχε ατομικό αριθμό Ζ3=31. i) Ποια είναι η κατανομή των ηλεκτρονίων στο άτομο του αργιλίου και του γαλλίου;. ii) Ποια είναι η θέση του γαλλίου στον περιοδικό πίνακα σε σχέση με το αργίλιο; iii) Ένα άλλο στοιχείο του οποίου ο Mendeleev προέβλεψε την ύπαρξη ονομάσθηκε από αυτόν εκαπυρίτιο. Η θέση του στοιχείου αυτού στον Π.Π. είναι: α. πάνω από το πυρίτιο (ίδια ομάδα, προηγούμενη περίοδος) β. κάτω από το πυρίτιο (ίδια ομάδα, επόμενη περίοδος) 9 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 γ. δεξιά από το πυρίτιο (ίδια περίοδος, επόμενη ομάδα) δ. αριστερά από το πυρίτιο (ίδια περίοδος, προηγούμενη ομάδα). iv) Το στοιχείο αυτό ανακαλύφθηκε αργότερα και διαπιστώθηκε ότι ήταν: α. ο άνθρακας με ατομικό αριθμό 6 β. ο φώσφορος με ατομικό αριθμό 15 γ. το αρσενικό με ατομικό αριθμό 33 δ. το γερμάνιο με ατομικό αριθμό 32. 10 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΙΔΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΕΣΜΩΝ Β. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Δίνεται ο Περιοδικός Πίνακας των στοιχείων σαν εργαλείο χρήσης 11 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 1. Τι ονομάζουμε χημικό δεσμό; Χημικό δεσμό ονομάζουμε τη δύναμη που κρατά τα άτομα ή άλλες δομικές μονάδες της ύλης ενωμένα μεταξύ τους όταν σχηματίζονται οι ενώσεις. 2. Πως δημιουργείται ένας χημικός δεσμός; Χημικός δεσμός δημιουργείται, όταν οι δομικές μονάδες της ύλης (άτομα, μόρια ή ιόντα) πλησιάσουν αρκετά, ώστε οι ελκτικές δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ τους (π.χ. μεταξύ του πυρήνα του ενός ατόμου και των ηλεκτρονίων του άλλου) να υπερβούν τις απωστικές δυνάμεις που αναπτύσσονται (π.χ. μεταξύ των πυρήνων ή μεταξύ των ηλεκτρονίων τους). Δηλαδή για να γίνει ένας δεσμός πρέπει να πλησιάσουν στην ιδανική εκείνη απόσταση που οι ελκτικές δυνάμεις υπερισχύουν . Η απόσταση αυτή ονομάζεται μήκος δεσμού. Αν τα σωματίδια πλησιάσουν περισσότερο τότε αναπτύσσονται υπερβολικά οι απωστικές δυνάμεις μεταξύ των πυρήνων κυρίως με αποτέλεσμα να απαιτούνται τεράστια ποσά ενέργειας. 3. Πως πραγματοποιείται ένας χημικός δεσμός; Οι διασυνδέσεις αυτές των ατόμων γίνονται μέσω των ηλεκτρονίων σθένους. Ηλεκτρόνια σθένους ονομάζονται τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. Δηλαδή τα τελευταία ηλεκτρόνια που μπήκαν σε στιβάδα. Μην ξεχνάτε ότι η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων εμφανίζει μία περιοδικότητα, η οποία εκφράζεται στη διάταξη των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα. Θυμίζω ότι όλα τα στοιχεία της ίδιας ομάδας έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα άρα εμφανίζουν τον ίδιο τύπο δεσμών όπως θα δούμε αργότερα. Η δομή αυτή αντανακλάται στο είδος και την ισχύ των δεσμών που αναπτύσσονται μεταξύ των στοιχείων. Τέλος, θα πρέπει να τονιστεί ότι η δημιουργία του χημικού δεσμού οδηγεί το σύστημα σε χαμηλότερη ενέργεια, το κάνει δηλαδή σταθερότερο. Γενικά στη φύση ευνοείται η πορεία εκείνη που έχει το μικρότερο ενεργειακό περιεχόμενο. 4. Πως τα ηλεκτρόνια σθένους καθορίζουν την χημική συμπεριφορά των ατόμων; Όταν ένα στοιχείο έχει στην εξωτερική στιβάδα από 1 έως 7 ηλεκτρόνια τότε το στοιχείο αυτό δίνει αντιδράσεις. Στοιχεία που έχουν συμπληρωμένη την εξωτερική στιβάδα του ατόμου τους με οκτώ ηλεκτρόνια (εκτός από τη στιβάδα Κ που συμπληρώνεται με δύο), ή περισσότερο σωστά τέσσερα ζεύγη ηλεκτρονίων, δεν έχουν την τάση να σχηματίζουν χημικές ενώσεις. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα ευγενή αέρια. Τα άτομα αυτών των στοιχείων βρίσκονται σε μία πολύ σταθερή ενεργειακή κατάσταση και η σταθερότητα αυτή αποδίδεται στην πληρότητα της εξωτερικής τους στιβάδας. Άτομα άλλων στοιχείων που δε βρίσκονται στην ίδια μοίρα, που δεν έχουν δηλαδή στην εξωτερική τους στιβάδα οκτάδα ηλεκτρονίων (ή δυάδα αν πρόκειται για τη στιβάδα Κ), τείνουν 12 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 να αποκτήσουν αυτή τη δομή, δηλαδή να «μοιάσουν» με τα ευγενή αέρια. Έτσι συνδέονται χημικά μεταξύ τους, αποβάλλοντας ή προσλαμβάνοντας ή συνεισφέροντας ηλεκτρόνια, ώστε να αποκτήσουν τη σταθερή ηλεκτρονική δομή των ευγενών αερίων (κανόνας των οκτώ). Δίπλα δίνεται πίνακας με τα ηλεκτρόνια σθένους χαρακτηριστικών στοιχείων. Να σημειωθεί ότι τα ηλεκτρόνια μέχρι 4 είναι μονήρη (μοναχικά), ενώ από 5 και πάνω αρχίζουν τα ζευγάρια. Με βάση αυτό τον πίνακα μπορούμε να προσδιορίζουμε τους ηλεκτρονιακούς τύπους των ενώσεων. 5. Τελικά τι ρόλο παίζουν τα ηλεκτρόνια σθένους; Ας δούμε κάποια παραδείγματα του τρόπου λειτουργίας των ηλεκτρονίων σθένους. Ένα στοιχείο της ομάδας IA των αλκαλίων, προφανώς έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του στιβάδα, το οποίο επιδιώκει να αποβάλλει, ώστε να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου. Κατ΄ αυτό τον τρόπο φορτίζεται θετικά (ηλεκτροθετικό στοιχείο). Με ανάλογο σκεπτικό, ένα στοιχείο της VIIA ομάδας του περιοδικού πίνακα, που έχει στην εξωτερική του στιβάδα επτά ηλεκτρόνια, τείνει να προσλάβει ένα ηλεκτρόνιο, ώστε να αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου, οπότε και φορτίζεται αρνητικά (ηλεκτραρνητικό στοιχείο). Έτσι μπορούμε να συμπεράνουμε ότι στοιχεία που έχουν «λίγα» ηλεκτρόνια (δηλαδή από 1 έως 3 ηλεκτρόνια) στην εξωτερική τους στιβάδα έχουν την τάση να δίνουν ηλεκτρόνια, και αυτό συμβαίνει συνήθως με τα στοιχεία των IΑ, IIΑ, και IIIΑ ομάδων του περιοδικού πίνακα. Αντίθετα, στοιχεία που έχουν «πολλά» ηλεκτρόνια στην εξωτερική τους στιβάδα (δηλαδή 5,6 ή 7 ηλεκτρόνια) έχουν τάση να παίρνουν ηλεκτρόνια, και αυτό συμβαίνει συνήθως με τα στοιχεία των VΑ, VIΑ και VIIΑ ομάδων του περιοδικού πίνακα. 6. Ποιος άλλος παράγοντας παίζει ρόλο στους δεσμούς; Ο άλλος παράγοντας είναι η ατομική ακτίνα. Το μέγεθος ενός ατόμου καθορίζει τη δύναμη με την οποία τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας συγκρατούνται από τον πυρήνα, αφού μεταξύ του θετικά φορτισμένου πυρήνα και των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων ασκούνται δυνάμεις ηλεκτροστατικής φύσης (Coulomb). Συνεπώς, όσο πιο μικρό είναι ένα άτομο, τόσο πιο δύσκολα χάνει ηλεκτρόνια (γιατί αυτά είναι πιο κοντά στον πυρήνα) ή τόσο πιο εύκολα παίρνει ηλεκτρόνια (μεγάλη έλξη από τον πυρήνα). Αντίθετα, όσο πιο μεγάλο είναι ένα άτομο, τόσο πιο εύκολα χάνει ηλεκτρόνια ή τόσο πιο δύσκολα παίρνει ηλεκτρόνια. (μικρή έλξη από τον πυρήνα και ταυτόχρονα τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται ανάμεσα στα εξωτερικά ηλεκτρόνια και τον πυρήνα μειώνουν ακόμα περισσότερο τις έλξεις). 7. Πως μεταβάλλεται η ατομική ακτίνα; Το μέγεθος ενός ατόμου είναι μία από τις πιο ομαλά μεταβαλλόμενες ιδιότητες στον περιοδικό πίνακα. Κατά μήκος μιας περιόδου η ατομική ακτίνα ελαττώνεται από τα αριστερά προς τα δεξιά. 13 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Αυτό συμβαίνει, γιατί όσο πηγαίνουμε προς τα δεξιά αυξάνει ο ατομικός αριθμός, κατά συνέπεια αυξάνει το θετικό φορτίο του πυρήνα, με αποτέλεσμα να μειώνεται η ακτίνα, λόγω μεγαλύτερης έλξης των ηλεκτρονίων από τον πυρήνα. Επίσης,  Σε μία ομάδα η ατομική ακτίνα αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω. Όσο πηγαίνουμε προς τα κάτω προστίθενται στιβάδες στο άτομο, οπότε μεγαλώνει η απόσταση ηλεκτρονίων σθένους από τον πυρήνα, η έλξη μειώνεται, συνεπώς η ατομική ακτίνα αυξάνεται. Μετά απ’ αυτά από τον περιοδικό πίνακα φαίνεται ότι το καίσιο (Cs) χάνει πιο εύκολα ένα ηλεκτρόνιο απ’ ότι το νάτριο (Na) γιατί είναι μεγαλύτερο. Ομοίως, το χλώριο (Cl) παίρνει πιο εύκολα ένα ηλεκτρόνιο απ’ ότι το ιώδιο (Ι) αντίθετα γιατί είναι μικρότερο. 8. Πως μετριέται η ακτίνα ενός ατόμου; Καθόλου εύκολα. Στατιστικά, ακτίνα είναι το μισό της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δύο γειτονικών ατόμων σε ένα στερεό. Αν έχουμε διατομικό αέριο μόριο τότε πάλι είναι το μισό της απόστασης μεταξύ των δυο πυρήνων. Και στις δύο περιπτώσεις ο πυρήνας θεωρείται με αμελητέες διαστάσεις (υλικό σημείο). 9. Τελικά ποιος είναι ο ρόλος της ακτίνας του ατόμου στη δημιουργία δεσμών; Ας δούμε δυο ακραίες περιπτώσεις: Όσο περισσότερες στιβάδες έχει ένα άτομο (μεγαλύτερη περίοδο στον ΠΠ) και όσο λιγότερα ηλεκτρόνια έχει στην εξωτερική στιβάδα, (μικρότερη ομάδα στον ΠΠ) τόσο πιο εύκολα χάνει ηλεκτρόνια το στοιχείο. Έτσι το Fr είναι το περισσότερο ηλεκτροθετικό στοιχείο από όλα στη φύση. Αντίθετα όσο λιγότερες στιβάδες έχουμε (μικρότερη περίοδο στο ΠΠ), και περισσότερα ηλεκτρόνια έχει στην εξωτερική στιβάδα (μεγαλύτερη ομάδα στο ΠΠ), τόσο πιο εύκολα παίρνει ηλεκτρόνια ένα στοιχείο. Έτσι το F είναι το περισσότερο ηλεκτραρνητικό στοιχείο στη φύση. 10. Με ποιο τρόπο μπορούν να γίνουν οι χημικοί δεσμοί; Οι χημικοί δεσμοί μπορούν να γίνουν με δυο τρόπους. Ο ένας τρόπος αφορά τα ηλεκτραρνητικά στοιχεία. Τα στοιχεία αυτά δεν δίνουν ηλεκτρόνια αλλά μοιράζονται. Αυτός ο δεσμός είναι ο ομοιοπολικός δεσμός και γίνεται με αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων. Ο άλλος αφορά ηλεκτραρνητικά και ηλεκτροθετικά στοιχεία. Τα ηλεκτροθετικά στοιχεία έχουν την τάση να δίνουν ηλεκτρόνια και να γίνονται θετικά ιόντα. Αντίστοιχα τα ηλεκτραρνητικά στοιχεία έχουν την τάση να παίρνουν ηλεκτρόνια και να γίνονται αρνητικά ιόντα. Αυτός ο δεσμός είναι ο ιοντικός δεσμός. 11. Τι ονομάζουμε ιοντικό ή ετεροπολικό δεσμό; Ο ιοντικός ή ετεροπολικός δεσμός, όπως υποδηλώνει το όνομά του, αναπτύσσεται μεταξύ ετεροατόμων, συνήθως μεταξύ ενός μετάλλου (στοιχείου δηλαδή που έχει την τάση να αποβάλλει ηλεκτρόνια) και ενός αμετάλλου (στοιχείου δηλαδή που έχει την τάση να 14 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 προσλαμβάνει ηλεκτρόνια). Ο δεσμός αυτός απορρέει από την έλξη αντίθετα φορτισμένων ιόντων, κατιόντων (που είναι θετικά φορτισμένα) και ανιόντων (που είναι αρνητικά φορτισμένα). Τα ιόντα αυτά σχηματίζονται με μεταφορά ηλεκτρονίων, π.χ. από το μέταλλο στο αμέταλλο. Τα ιόντα που σχηματίζονται έλκονται μεταξύ τους με ηλεκτροστατικές δυνάμεις Coulomb και διατάσσονται στο χώρο σε κανονικά γεωμετρικά σχήματα, τους ιοντικούς κρυστάλλους. Άρα η φύση του ιοντικού δεσμού είναι ηλεκτροστατική. Στο δίπλα σχήμα φαίνεται ο σχηματισμός του LiF. Παρατηρείστε την μετακίνηση του ηλεκτρονίου από το Li. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να μειώνεται το μέγεθός του και ταυτόχρονα να αποκτά θετικό φορτίο. Αντίστοιχα το F παίρνει ένα ηλεκτρόνιο με αποτέλεσμα να αυξάνεται το μέγεθός του και ταυτόχρονα αποκτά αρνητικό φορτίο. Ανάμεσα τους αναπτύσσονται ελκτικές δυνάμεις που οδηγούν στην δημιουργία ιοντικού δεσμού. 12. Που οφείλονται οι μεταβολές στην ακτίνα ανάμεσα στα ουδέτερα άτομα και στα ιόντα; Για να το εξηγήσουμε πρέπει να διακρίνουμε δυο περιπτώσεις. Η δημιουργία θετικών ιόντων οφείλεται στην απομάκρυνση ηλεκτρονίων. Με αυτό τον τρόπο τα ηλεκτροθετικά στοιχεία χάνουν την εξωτερική στιβάδα, με αποτέλεσμα να μειώνεται το μέγεθός τους. Αντίστοιχα η δημιουργία αρνητικών ιόντων οφείλεται στην πρόσληψη ηλεκτρονίων μέχρι να συμπληρωθεί η εξωτερική στιβάδα. Αυτό σημαίνει ότι αυξάνονται τα ηλεκτρόνια που έχει η εξωτερική στιβάδα μέχρι να φτάσουν στη δομή ευγενούς αερίου, δηλαδή 8 ηλεκτρόνια. Αυτό σημαίνει ότι οι απωστικές δυνάμεις μεταξύ των ηλεκτρονίων και στη προσπάθειά τους να απομακρυνθούν όσο γίνεται περισσότερο αυξάνουν τις αποστάσεις μεταξύ τους άρα το μέγεθος του ιόντος. Αυτό μπορείτε να το δείτε και στο σχηματισμό του NaCl που φαίνεται δίπλα. Το στοιχείο αριστερά είναι το Να και το στοιχείο μπροστά και δεξιά είναι το Cl. Παρατηρείστε πως η απώλεια του μοναδικού ηλεκτρονίου από το Na «εξαφανίζει» την εξωτερική του στιβάδα, ενώ το Cl αποκτά ένα ηλεκτρόνιο παραπάνω στην εξωτερική στιβάδα. 13. Τι σημαίνει η φράση «στις ιοντικές ενώσεις δεν υπάρχει η έννοια του μορίου;» Παρατηρώντας την κατασκευή που έχει το κρυσταλλικό πλέγμα του NaCl που φαίνεται δίπλα παρατηρούμε ότι δεν υπάρχουν τα σωματίδια που λέγονται μόρια αλλά μόνο ιόντα. Επειδή το ιόν είναι ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε με ποιο ιόν είναι ζευγάρι. Θα μπορούσε να είναι με οποιοδήποτε αντίθετα φορτισμένο ιόν βρίσκεται δίπλα του. Αυτό σημαίνει ότι εμείς δεν μπορούμε να ορίσουμε το ζεύγος εκείνο που θα ονομάσουμε μόριο ώστε να υπάρχει ελεύθερο στη φύση, όπως προβλέπει ο ορισμός του μορίου. Όταν γράφουμε NaCl στην πραγματικότητα υποδηλώνουμε την αναλογία ιόντων στον κρύσταλλο. Εδώ έχουμε σχέση 1:1. 15 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 14. Τι χαρακτηριστικά έχουν οι ιοντικές ενώσεις; Τα βασικά χαρακτηριστικά των ιοντικών ενώσεων είναι: 1. Ιοντικές ενώσεις είναι κατά πλειονότητα τα οξείδια των μετάλλων, τα υδροξείδια των μετάλλων και τα άλατα. 2. Στις ιοντικές ή ετεροπολικές ενώσεις δεν υπάρχουν μόρια. Σχηματίζεται κρύσταλλος του οποίου οι δομικές μονάδες είναι τα ιόντα (ιοντικός κρύσταλλος). 3. Σε αντίθεση με τους κρυστάλλους των μετάλλων (μεταλλικά κρυσταλλικά πλέγματα), οι ιοντικές ενώσεις σε στερεά κατάσταση είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Όμως, τα τήγματα και τα υδατικά τους διαλύματα άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. Στο δίπλα σχήμα φαίνεται η ηλεκτρική αγωγιμότητα διαλύματος NaCl. (αριστερά) και τήγματος NaCl (δεξιά). 4. Οι κρύσταλλοί τους είναι σκληροί και εύθραυστοι και όχι ελατοί και όλκιμοι, όπως είναι οι κρύσταλλοι των μετάλλων. 5. Οι ιοντικές ενώσεις έχουν υψηλά σημεία τήξεως λόγω των ισχυρών δυνάμεων Coulomb, που συγκρατούν τα ιόντα τους στον κρύσταλλο. Π.χ. το κοινό αλάτι (χλωριούχο νάτριο) τήκεται περίπου στους 800 °C. Άρα όλες οι ιοντικές ενώσεις είναι στερεά σώματα σε ελεύθερη κατάσταση. 6. Πολλές ιοντικές ενώσεις είναι ευδιάλυτες στο νερό. Στο σχήμα δίπλα φαίνεται ο τρόπος με τον οποίο το νερό προσεγγίζει τα ιόντα νατρίου και τα ιόντα χλωρίου. Στη συνέχεια περιβάλλουν τα ιόντα και προκαλούν διάλυση της ουσίας. Το φαινόμενο ονομάζεται εφυδάτωση και τα ιόντα λέγονται εφυδατωμένα. 15. Τι ονομάζουμε ομοιοπολικό δεσμό; Ομοιοπολικός δεσμός είναι ο δεσμός που δημιουργείται ανάμεσα σε άτομα αμετάλλων στοιχείων. Τα άτομα αυτά μπορεί να ανήκουν στο ίδιο στοιχείο ή σε διαφορετικά στοιχεία. Και στις δυο περιπτώσεις τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να απομακρυνθούν – απαιτούνται τεράστια ποσά ενέργειας-. Αυτό σημαίνει ότι επιλέγεται μια «συμβιβαστική» λύση μοιρασιάς και κοινής χρήσης των ηλεκτρονίων. Το δεσμικό ζευγάρι ηλεκτρονίων που δημιουργείται χρησιμοποιείται και από τα δύο άτομα και με αυτό τον τρόπο αποκτούν δομή ευγενούς αερίου. Στην αντίδραση σχηματισμού του Υδρογόνου φαίνεται ο τρόπος με τον οποίο δημιουργείται τα δεσμικό ζευγάρι ηλεκτρονίων ανάμεσα στα άτομα υδρογόνου. Η δομή ευγενούς αερίου εδώ είναι τα 2 ηλεκτρόνια που αντιστοιχούν στη δομή του ευγενούς αερίου Ηλίου. Με αυτό τον τρόπο μπορούν τα άτομα μπορούν να μοιραστούν 2 ή και 3 ηλεκτρόνια δημιουργώντας αντίστοιχα 2 ή 3 δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων. Σε αυτή 16 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 την περίπτωση ανάμεσα στα άτομα λέμε ότι έχουμε διπλό η τριπλό ομοιοπολικό δεσμό. 16. Μόνο με αυτό τον τρόπο μοιράζονται τα ηλεκτρόνια; Όχι. Υπάρχει και η περίπτωση που το ένα άτομο παραχωρεί ολόκληρο το ζεύγος των ηλεκτρονίων στο άλλο άτομο. Το ζευγάρι που δημιουργείται χρησιμοποιείται επίσης και από τα δυο άτομα. Από τη στιγμή που θα δημιουργηθεί ο δεσμός δεν διαφέρει από τον ομοιοπολικό δεσμό. Ο δεσμός αυτός λέγεται δοτικός ομοιοπολικός δεσμός. 17. Άρα στον ομοιοπολικό δεσμό δεν υπάρχουν ιόντα; Όχι. Οι ομοιοπολικές ενώσεις λέγονται και μοριακές ακριβώς επειδή αποτελούνται από μόρια. Υπάρχει όμως μια περίπτωση που οι ομοιοπολικές ενώσεις εμφανίζουν ένα ποσοστό ιοντικού χαρακτήρα. Αυτό γίνεται όταν στη δημιουργία δεσμού συμμετέχουν διαφορετικά είδη ατόμων, με αποτέλεσμα η έλξη του δεσμικού ζεύγους ηλεκτρονίων να είναι διαφορετική ανάμεσα στα δυο άτομα. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε μετατόπιση του ζεύγους ηλεκτρονίων. Το μόριο που δημιουργείται εμφανίζει διακριτή θετική και αρνητική περιοχή, δηλαδή είναι ένα δίπολο. Αυτός ο δεσμός λέγεται πολωμένος ή πολικός ομοιοπολικός δεσμός. Στο σχήμα που ακολουθεί φαίνονται τα έίδη των δεσμών : Ειδικότερα το σχήμα αριστερά δίνει τη μορφή μη πολικού ομοιοπολικού δεσμού ενώ το μεσαίο σχήμα είναι ένας πολικός ομοιοπολικός δεσμός. Τέλος το σχήμα δεξιά αντιπροσωπεύει τον καθαρά ιοντικό δεσμό. Παρακάτω φαίνονται οι ηλεκτρονιακοί τύποι μορίων με πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς. Το HCl έχει ένα ομοιοπολικό δεσμό ανάμεσα στο Η και το Cl . Το Cl σαν πιο ηλεκτραρνητικό έλκει το δεσμικό ζεύγος ηλεκτρονίων με αποτέλεσμα η πλευρά του Cl να εμφανίζει αρνητική πόλωση ενώ το Η αντίστοιχα εμφανίζει θετική πόλωση. Το CO2 αν και έχει πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς δεν είναι πολικά μόρια λόγω κατασκευής του μορίου. 18. Τελικά τι ιδιότητες έχουν οι ομοιοπολικές ενώσεις; 1. Οι μοριακές ενώσεις διαφέρουν εντυπωσιακά από τις ιοντικές, είναι δηλαδή διακριτά συμπλέγματα ατόμων (μόρια) και όχι εκτενή συσσωματώματα (κρύσταλλοι). Επιπλέον, οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων είναι ασθενείς σε σχέση με αυτές μεταξύ των ιόντων στο κρυσταλλικό πλέγμα. Γι’ αυτό οι μοριακές ενώσεις σχηματίζουν μαλακά στερεά με χαμηλά σημεία τήξεως, ή υγρά με χαμηλά σημεία βρασμού, ή αέρια σώματα. Υπάρχουν βέβαια περιπτώσεις στις οποίες τα 17 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 άτομα συνδέονται μεταξύ τους και σχηματίζουν μεγαλομόρια, όπως είναι το διαμάντι ή ο γραφίτης, τα οποία χαρακτηρίζονται από εξαιρετική σκληρότητα και πολύ υψηλά σημεία τήξεως. 2. Ομοιοπολικές ενώσεις είναι κατά το πλείστον οι ενώσεις μεταξύ αμετάλλων, π.χ. οξέα, οξείδια αμετάλλων κλπ. 3. Σε καθαρή κατάσταση είναι κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, ενώ τα υδατικά διαλύματα ορισμένων ομοιοπολικών ενώσεων (π.χ. οξέων) άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. Β. ΑΣΚΗΣΕΙΣ – ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής Στις παρακάτω ερωτήσεις (1-24) να βάλετε σε κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Η ένωση χλωριούχο νάτριο είναι ετεροπολική διότι: α. βρίσκεται σε συνηθισμένες συνθήκες σε στερεή φυσική κατάσταση β. σχηματίζεται με μεταφορά ηλεκτρονίων από τα άτομα του νατρίου στα άτομα του χλωρίου γ. αποτελείται από μόρια που εμφανίζουν πολικότητα δ. τα διαλύματά της είναι ηλεκτρικά αγώγιμα. 2. Τα άτομα των στοιχείων ενώνονται μεταξύ τους για να: α. μετατραπούν σε ευγενή αέρια β. μειώσουν τη συνολική τους ενέργεια γ. να αποκτήσουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονικών στιβάδων με κάποιο ευγενές αέριο δ. να αποκτήσουν τον ατομικό αριθμό του αντίστοιχου ευγενούς αερίου. 3. Οι ετεροπολικές ενώσεις σε συνηθισμένες συνθήκες είναι: α. στερεά σώματα με υψηλό σημείο τήξεως, χωρίς ηλεκτρική αγωγιμότητα β. υγρά με ηλεκτρική αγωγιμότητα γ. εύτηκτα στερεά με μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα δ. στερεά δύστηκτα με μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα. 4. Αν τα στοιχεία Α και Β σχηματίζουν μεταξύ τους μία μόνο ετεροπολική ένωση με χημικό τύπο ΑΒ3, τότε τα στοιχεία Α και Β ανήκουν αντίστοιχα στις ομάδες του περιοδικού πίνακα: α. ΙΙΙΑ και VIIA β. VIIA και IIIA γ. ΙΙΙΑ και ΙΑ δ. ΙΑ και ΙΙΙΑ 5. Στοιχείο Α της πρώτης περιόδου του Π.Π. σχηματίζει με στοιχείο Β της τρίτης περιόδου ετεροπολική ένωση με χημικό τύπο ΒΑ2. i) Ο ατομικός αριθμός του στοιχείου Β είναι: 18 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 α. 12 β. 20 γ. 16 δ. 18 ii) Ο μοριακός τύπος της χημικής ένωσης που σχηματίζει το Α με ένα αλογόνο Χ είναι: α. Α2Χ β. ΑΧ γ. ΑΧ3 δ. ΑΧ2 6. Τα αλογόνα μπορούν να σχηματίσουν: α. μόνο ομοιοπολικούς δεσμούς β. μόνο ετεροπολικούς δεσμούς γ. ομοιοπολικούς και ημιπολικούς δεσμούς δ. ομοιοπολικούς, ετεροπολικούς και ημιπολικούς δεσμούς. 7. Ένα μονοατομικό ιόν ενός στοιχείου Α με 18 ηλεκτρόνια, 20 νετρόνια και και 17 πρωτόνια έχει ηλεκτρικό φορτίο: γ. -18 δ. +17 α. +2 β. -1 8. Όταν σε μία χημική ένωση υπάρχουν ομοιοπολικοί , ετεροπολικοί και ημιπολικοί δεσμοί, τότε αυτή η ένωση χαρακτηρίζεται ως: α. Ετεροπολική β. Ημιπολική γ. Ομοιοπολική δ. Μεικτή Ερωτήσεις αντιστοίχισης 1. Να γίνει η αντιστοίχηση μεταξύ του κάθε σώματος της στήλης ( Ι ) και του είδους χημικού δεσμού που περιγράφεται στη στήλη ( ΙΙ ). (Ι) (ΙΙ) οξυγόνο πολωμένος ομοιοπολικός χλωριούχο νάτριο φθόριο ετεροπολικός νερό υδροβρώμιο ομοιοπολικός μη πολωμένος ιωδιούχο κάλιο 2. Να αντιστοιχήσετε τα είδη των χημικών δεσμών της στήλης (Ι) με τα σώματα της στήλης (ΙΙ) στα οποία αυτοί περιέχονται. (Ι) (ΙΙ) ομοιοπολικός πολικός ενώσεις των μετάλλων ομοιοπολικός μη πολικός μόρια στοιχείων ετεροπολικός δεσμός υδραλογόνα ημιπολικός δεσμός οξυγονούχα οξέα του S, του Ν κ.λ.π. 19 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΧΗΜΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ-ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ-ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Α. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 1. Τι εννοούμε όταν λέμε «η γλώσσα της Χημείας»; Η χημεία είναι μια συμβολική επιστήμη. Κατά συνέπεια πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος να περιγράψουμε ένα χημικό φαινόμενο. Ο τρόπος αυτός είναι τα χημικά σύμβολα. Τα χημικά σύμβολα είναι το αλφαβητάρι της Χημείας. Οι κανόνες γραφής των χημικών τύπων είναι η ορθογραφία της και τέλος οι χημικές εξισώσεις είναι οι προτάσεις της. Οι κανόνες που ακολουθούμε για να γράψουμε σωστά μια εξίσωση είναι το συντακτικό της. 2. Τελικά πως μπορούμε να μιλήσουμε τη γλώσσα της Χημείας; Αρχικά πρέπει να γνωρίζουμε τα σύμβολα των στοιχείων. Από τα 112 γνωστά στοιχεία συνήθως ασχολούμαστε με 30 – 40 στοιχεία που είναι τα περισσότερο γνωστά και διαδεδομένα. Το σύμβολα των στοιχείων αποτελούνται από το όνομα του στοιχείου με Λατινική γραφή. Αν το όνομα έχει δύο γράμματα, το πρώτο γράφεται κεφαλαίο και το δεύτερο πεζό. Αφού μάθουμε τα σύμβολα των στοιχείων, τα χρησιμοποιούμε για να μπορέσουμε να γράψουμε τους χημικούς τύπους. 3. Τι είναι οι χημικοί τύποι; Ο τρόπος που χρησιμοποιούμε για να περιγράψουμε ένα σώμα στην Χημεία. Κάθε χημικός τύπος δίνει πληροφορίες για την ένωση. Ο περισσότερο διαδεδομένος χημικός τύπος για την ανόργανη χημεία είναι ο μοριακός τύπος. Οι πληροφορίες που μας δίνει είναι : i. από ποια στοιχεία αποτελείται η ένωση (ποιοτική σύσταση) ii. τον ακριβή αριθμό των ατόμων στο μόριο της ένωσης (ποσοτική σύσταση) Όταν εμείς βλέπουμε για παράδειγμα τον χημικό τύπο : Η2Ο οι πληροφορίες που παίρνουμε είναι ότι αποτελείται από Υδρογόνο (Η) και Οξυγόνο (Ο). Μάλιστα έχει 2 άτομα Η (Η2) και 1 άτομο Ο (Ο1 που δεν γράφουμε σαν δείκτη). 4. Άλλους χημικούς τύπους έχουμε; Βεβαίως. Στην Οργανική Χημεία χρησιμοποιούμε τον Συντακτικό τύπο. Αυτός μας δίνει ποιοτική και ποσοτική σύσταση αλλά και την διάταξη των ατόμων στο επίπεδο. Έτσι για το μεθάνιο Συντακτικός τύπος είναι : H H–C–H H Να σημειωθεί ότι η οργανική χημεία περιλαμβάνει τις ενώσεις του άνθρακα πλην του CO, CO2, H2CO3 και ανθρακικών αλάτων. Υπάρχει ακόμα ο στερεοχημικός τύπος που δίνει την σύνταξη στο χώρο του μορίου, ο ηλεκτρονικός τύπος που δίνει την σύνταξη στο επίπεδο και την κατανομή των ηλεκτρονίων. Τέλος υπάρχει ο εμπειρικός τύπος που δίνει μόνο την ποιοτική σύσταση και την αναλογία με την 20 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 οποία συμμετέχουν στην ένωση αλλά όχι τον ακριβή αριθμό των ατόμων που την αποτελούν. 5. Ας πούμε ότι τα στοιχεία τα έμαθα. Χρειάζεται να ξέρω τίποτα άλλο; Σαφώς. Απαραίτητα είναι τα ιόντα. Γιατί σε πολλές περιπτώσεις οι ενώσεις περιέχουν μονοατομικά και πολυατομικά ιόντα. Ακολουθεί πίνακας με τα περισσότερο γνωστά ιόντα και τα φορτία τους. Πρώτα τα μονοατομικά και ακολουθούν τα πολυατομικά. Δίνονται τα ονόματά τους που χρησιμοποιούνται και στην ονομασία των ενώσεων που τα περιέχουν. ΜΟΝΟΑΤΟΜΙΚΑ ΙΟΝΤΑ Cl- χλωριούχο ή χλωρίδιο O2- οξυγονούχο ή οξείδιο Br- βρωμιούχο ή βρωμίδιο S2- θειούχο ή σουλφίδιο I- ιωδιούχο ή ιωδίδιο N3- αζωτούχο ή νιτρίδιο F- φθοριούχο ή φθορίδιο P3- φωσφορούχο ή φωσφίδιο H- υδρογονούχο ή υδρίδιο ΠΟΛΥΑΤΟΜΙΚΑ ΙΟΝΤΑ NO3- νιτρικό CN- κυάνιο (κυανίδιο) HCO3- όξινο ανθρακικό CO32- ανθρακικό ClO4- υπερχλωρικό HPO42- όξινο φωσφορικό SO42- H2PO4- δισόξινο φωσφορικό θειικό ClO3- PO43- φωσφορικό ClO2- χλωρικό χλωριώδες MnO4- υπερμαγγανικό OH- υδροξείδιο ClO- υποχλωριώδες Cr2O72- διχρωμικό NH4+ αμμώνιο HSO4- όξινο θειικό CrO42- χρωμικό 6. Τι άλλο είναι απαραίτητο για να μπορώ να γράψω σωστά μια ένωση; Ο αριθμός οξείδωσης. Ο αριθμός οξείδωσης είναι το σθένος του στοιχείου – αν πρόκειται για ιοντική ένωση – και είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος που έχουμε. Αν έχουμε ομοιοπολική ένωση τότε δεν μπορούμε να μιλάμε για ιόντα αλλά για μόρια. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε συμφωνήσει (συμβατικά) να θεωρούμε σαν φορτίο τα ηλεκτρόνια που υποτίθεται ότι έχει πάρει ή δώσει ένα στοιχείο μέσα στην ένωση αν μοιράσουμε τα ηλεκτρόνια με βάση κάποιους κανόνες. Έτσι : Αριθμός οξείδωσης ενός ατόμου σε μία ομοιοπολική ένωση ορίζεται το φαινομενικό φορτίο που θα αποκτήσει το άτομο, αν τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων αποδοθούν στο ηλεκτραρνητικότερο άτομο. Αντίστοιχα, αριθμός οξείδωσης ενός ιόντος σε μια ιοντική ένωση είναι το πραγματικό φορτίο του ιόντος. 7. Ποιοι είναι αυτοί οι κανόνες; Για τον υπολογισμό των αριθμών οξείδωσης στοιχείων σε ενώσεις ακολουθούμε τους παρακάτω πρακτικούς κανόνες: 21 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 1. Κάθε στοιχείο σε ελεύθερη κατάσταση έχει Α.Ο. ίσο με το μηδέν. Αυτό ισχύει ανεξάρτητα από το αν το στοιχείο είναι μέταλλο ή αμέταλλο μονοατομικό ή πολυατομικό στοιχείο. Κάποια στοιχεία έχουν ιδιαίτερη σημασία στον προσδιορισμό του Α.Ο. Αυτό γίνεται γιατί τα στοιχεία αυτά είναι πολύ κοινά στις ενώσεις και έχουν σχεδόν σταθερές τιμές Α.Ο. Αυτά τα στοιχεία φαίνονται παρακάτω. 2. Το Η στις ενώσεις του έχει Α.Ο ίσο με +1, εκτός από τις ενώσεις του με τα μέταλλα (υδρίδια) που έχει –1. π.χ. Η συνήθης τιμή του Η είναι +1 : Η2(+1)Ο ενώ όταν είναι με μέταλλο επειδή τα μέταλλα μόνο δίνουν e :ΝαΗ(-1) 3. Το F στις ενώσεις του έχει πάντοτε Α.Ο ίσο με –1. 4. Το Ο στις ενώσεις του έχει Α.Ο ίσο με –2, εκτός από τα υπεροξείδια (που έχουν την ομάδα -Ο-Ο-), στα οποία έχει –1, και την ένωση OF2 (οξείδιο του φθορίου), στην οποία έχει +2. 5. Τα αλκάλια, π.χ. Na, K, έχουν πάντοτε Α.Ο. +1, και οι αλκαλικές γαίες, π.χ. Ba, Ca, έχουν πάντοτε Α.Ο. +2 . Η βασικές σχέσεις που χρησιμοποιούμε για τον προσδιορισμό Α.Ο. είναι αυτές που ακολουθούν : 6. Το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο όλων των ατόμων σε μία ένωση είναι ίσο με το μηδέν. 7. Το αλγεβρικό άθροισμα των Α.Ο όλων των ατόμων σε ένα πολυατομικό ιόν είναι ίσο με το φορτίο του ιόντος. 8. Ποιες είναι οι τιμές των Α.Ο. για τα περισσότερο γνωστά στοιχεία; Μέταλλα K, Na, Ag Ba, Ca, Mg, Zn Al Cu, Hg Fe, Ni Pb, Sn Mn Cr +1 +2 +3 +1, +2 +2, +3 +2, +4 +2, +4, +7 +3, +6 Αμέταλλα F H O Cl, Br, I S N, P C, Si -1 +1 (-1) -2 (-1, +2) -1(+1, +3, +5, +7) -2 (+4, +6) -3 (+3, +5) -4, +4 Οι τιμές στις παρενθέσεις για τα αμέταλλα αντιπροσωπεύουν τους αριθμούς οξείδωσης που εμφανίζονται σε ομοιοπολικές ενώσεις ενώ η τιμή εκτός παρένθεσης είναι το φορτίο που εμφανίζει το αμέταλλο. 9. Τελικά πως γράφεται μια ένωση; Κατ’ αρχάς δεχόμαστε ότι η ανόργανη ένωση αποτελείται από δύο μέρη, που μπορεί να είναι άτομα ή ιόντα. Αν το πρώτο μέρος, π.χ. Α, έχει θετικό αριθμό οξείδωσης +χ, ενώ το δεύτερο τμήμα Β έχει αριθμό οξείδωσης –ψ, τότε ο μοριακός τύπος της ένωσης είναι ΑψΒx. Να παρατηρήσουμε ότι: 22 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Α. αν κάποιος δείκτης είναι 1, τότε αυτός παραλείπεται. Β. αν ο λόγος ψ:x απλοποιείται, τότε προηγείται απλοποίηση πριν από τη γραφή του μοριακού τύπου. Γ. Αν το Α ή Β είναι πολυατομικά ιόντα τότε αν πρέπει να γράψουμε δείκτη το πολυατομικό ιόν θα πρέπει να μπει σε παρένθεση. Δ. Προσοχή : η αμμωνία ΝΗ3 είναι η μόνη από τις ενώσεις που γνωρίζουμε που εμφανίζει το αρνητικό τμήμα μπροστά : Ν = -3 και Η = +1 10. Πως ονομάζονται οι ανόργανες χημικές ενώσεις; Η χημική γλώσσα, τέλος, ολοκληρώνεται με την ονοματολογία των ενώσεων. Σε γενικές γραμμές η ονοματολογία των ενώσεων αποτελεί συνδυασμό των ονομάτων των δύο τμημάτων (Α, Β) της ένωσης. Να παρατηρήσουμε ότι στην Ελλάδα, σε αντίθεση με τις οδηγίες της IUPAC, οι ενώσεις διαβάζονται αντίθετα από ότι γράφονται. Δηλαδή, το δεύτερο τμήμα της ένωσης διαβάζεται πρώτο και το πρώτο τμήμα αυτής δεύτερο. Οι κανόνες που παρατίθενται παρακάτω αφορούν την ονομασία ανόργανων ενώσεων, με την προϋπόθεση ότι γνωρίζουμε το μοριακό τύπο αυτών. α. Οι ενώσεις των μετάλλων (ή του ιόντος NH4+) με πολυατομικό ανιόν ονομάζονται με το όνομα του ανιόντος πρώτο και το όνομα του μετάλλου(ή NH4+) μετά. Επίσης, οι ενώσεις του υδρογόνου με πολυατομικά ανιόντα ονομάζονται με το όνομα του ανιόντος πρώτο και τη λέξη «οξύ» μετά. Π.χ. K2CO3 ανθρακικό κάλιο Ca3(PO4)2 φωσφορικό ασβέστιο NH4ClO3 χλωρικό αμμώνιο H2SO4 θειικό οξύ H3PO4 φωσφορικό οξύ β. Η ονομασία ένωσης μετάλλου (ή NH4+) με αμέταλλο προκύπτει από το όνομα του αμετάλλου με την κατάληξη -ούχο ή -ίδιο και ακολουθεί το όνομα του μετάλλου (ή NH4+). Να παρατηρήσουμε ότι, αν το μέταλλο έχει περισσότερους από έναν αριθμούς οξείδωσης, τότε μέσα σε παρένθεση αναγράφεται με λατινικό αριθμό ο αριθμός οξείδωσης στον οποίο αναφερόμαστε. π.χ. MgBr2 βρωμιούχο μαγνήσιο FeS θειούχος σίδηρος (ΙΙ) Fe2Ο3 οξείδιο σιδήρου (ΙΙΙ) γ. Η ένωση ενός μετάλλου με το υδροξείδιο ονομάζεται υδροξείδιο του μετάλλου. π.χ. KOH υδροξείδιο του καλίου, Al(OH)3 υδροξείδιο του αργιλίου 23 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 δ. Μερικές φορές δύο στοιχεία σχηματίζουν περισσότερες από μία ενώσεις. Για τη διάκριση αυτών, στις περιπτώσεις αυτές, χρησιμοποιούμε αριθμητικά προθέματα, που δείχνουν τον αριθμό ατόμων του δεύτερου στοιχείου. Π.χ. CO μονοξείδιο του άνθρακα CO2 διοξείδιο του άνθρακα Ν2Ο5 πεντοξείδιο του αζώτου PCl5 πενταχλωριούχος φωσφόρος 11. Και λίγη εξάσκηση : Δίνεται ο παρακάτω πίνακας: NO3- ClO2- SO42- PO43- S 2- OH- Cl- O2- Na+ Ca2+ Cu2+ Al3+ Al2(SO4)3 Fe3+ NH4 + H+ α. Να συμπληρώσετε τον πίνακα γράφοντας σε κάθε κενό τον αντίστοιχο μοριακό τύπο, όπως δείχνει το παράδειγμα. β. Να αριθμήσετε και να ονομάσετε τις 63 ενώσεις του πίνακα. ΑΣΚΗΣΕΙΣ : 54,55,56,61,62,63,64 ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΓΡΑΦΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΤΥΠΩΝ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΣΘΕΝΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΑ Να, Κ, H,Ag +1 Bi, Al +3 Τα υπόλοιπα μέταλλα: +2 Εξαιρέσεις: Fe +2, +3 Cu +1, +2 24 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 AMETAΛΛΑ F, Cl, Br, I O, S N, P -1 -2 -3 ΑΝΥΔΡΙΤΕΣ ΟΞΕΩΝ (οξείδια αμετάλλων) Ν2Ο5 πεντοξείδιο του αζώτου (ανυδρίτης του ΗΝΟ3) Ν2Ο3 τριοξείδιο του αζώτου (ανυδρίτης του ΗΝΟ2) SO3 τριοξείδιο του θείου (ανυδρίτης του H2SO4) SO2 διοξείδιο του θείου (ανυδρίτης του H2SO3) CO2 διοξείδιο του άνθρακα (ανυδρίτης του H2CO3) P2Ο5 πεντοξείδιο του φωσφόρου (ανυδρίτης του Η3PΟ4) P2Ο3 τριοξείδιο του φωσφόρου (ανυδρίτης του Η3PΟ3) ΑΝΥΔΡΙΤΕΣ ΒΑΣΕΩΝ Να2Ο οξείδιο του αζώτου (ανυδρίτης του ΝαΟΗ) CaO οξείδιο του ασβεστίου (ανυδρίτης του Ca(OH)2 ) Al2O3 οξείδιο του αργιλίου (ανυδρίτης του Al(OH)3 ) κ.λ.π. ΕΙΔΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΝΗ3 + ΗCl  NH4Cl 2NH3 + H2SO4  (NH4)2SO4 2Na + 2H2O  2NaOH + H2 2K + 2H2O  2KOH + H2 Ca + 2H2O  Ca(OH)2 + H2 Ba + 2H2O  Ba(OH)2 + H2 Ανυδρίτης οξέος + H2O  οξύ Ανυδρίτης βάσης + H2O  βάση π.χ. Ν2Ο5 + H2O  2ΗΝΟ3 CaO + H2O  Ca(OH)2 ΣΕΙΡΑ ΔΡΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ Κ, Βα, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au ΣΕΙΡΑ ΔΡΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΑΜΕΤΑΛΛΩΝ F, Cl, Br, O, I, S 25 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΟΞΕΑ Όλα σχεδόν ευδιάλυτα ΥΔΡΟΞΕΙΔΙΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ Δυσδιάλυτα εκτός από τα: ΚΟΗ, ΝαΟΗ, Βα(ΟΗ)2, Ca(OH)2 ΑΛΑΤΑ Ευδιάλυτα Δυσδιάλυτα + +. + Του Κ του Να του ΝΗ4 Νιτρικά Χλωρικά Όξινα ανθρακικά Χλωριούχα εκτός από τα διπλανά AgCl, PbCl2, CuCl,Hg2Cl2 Βρωμιούχα εκτός από τα διπλανά AgBr, PbBr2, CuBr,Hg2Br2 Βρωμιούχα εκτός από τα διπλανά AgI, PbI2, CuI,Hg2I2 K2CO3,Na2CO3,(NH4)2CO3 ανθρακικά (τα διπλανά εξαιρούνται) Κ3ΡΟ4,Να3ΡΟ4,(ΝΗ4)3ΡΟ4 φωσφορικά (τα διπλανά εξαιρούνται) Κ2S,Na2S,(NH4)2S,CaS,BaS,MgS θειούχα (τα διπλανά εξαιρούνται) ΚF, ΝαF, ΝΗ4F, AgF φθοριούχα (τα διπλανά εξαιρούνται) ΑΕΡΙΑ HF, HCl, HBr, HI, HCN, NH3, CO2, SO2 Όταν σε μια αντίδραση παράγεται Η2CO3, γράφουμε στη θέση του CO2 + H2O Όταν σε μια αντίδραση παράγεται Η2SO3, γράφουμε στη θέση του SO2 + H2O Όταν σε μια αντίδραση παράγεται NΗ4OH, γράφουμε στη θέση του NH3 + H2O ΣΥΝΤΟΜΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΚΟΙΝΗΣ ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ ΑΝΟΡΓΑΝΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ Α. Άλατα με αλογόνα Αλογονούχα άλατα (ανιόντα Χ-) HCl : KF : NaCl : NH4Br : ΚΙ : υδροχλώριο, υδροχλωρικό οξύ φθοριούχο νάτριο χλωριούχο νάτριο βρωμιούχο αμμώνιο ιωδιούχο κάλιο Προσοχή : 26 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 CaCl2 : χλωριούχο ασβέστιο και όχι διχλωριούχο ασβέστιο, αφού μόνο ένα χλωριούχο άλας ασβεστίου υπάρχει FeCl2 : διχλωριούχος σίδηρος ή χλωριούχος σίδηρος (II) FeCl3 : τριχλωριούχος σίδηρος ή χλωριούχος σίδηρος (III) Hg2Cl2: χλωριούχος υφυδράργυρος ή χλωριούχος υδράργυρος (I) HgCl2 : χλωριούχος υδράργυρος ή χλωριούχος υδράργυρος (II) Υποαλογονώδη άλατα (ανιόντα ΧΟ-) : HC1O : HBrO : HIO : NaClO : «χλωρίνης») NaBrO : NaIO : υποχλωριώδες οξύ (ασταθές ως οξύ) υποβρωμιώδες οξύ (ασταθές ως οξύ) υποϊωδιώδες οξύ (ασταθές ως οξύ) υποχλωριώδες νάτριο (το δραστικό συστατικό της γνωστής υποβρωμιώδες νάτριο (ασταθές) υποϊωδιώδες νάτριο (ασταθές) Αλογονώδη άλατα (ανιόντα ΧΟ2-) : HC1O2 : NaC1O2 : χλωριώδες οξύ (ισχυρό οξειδωτικό) χλωριώδες νάτριο (ισχυρά οξειδωτικά) Αλογονικά άλατα (ανιόντα ΧΟ3-) : HC1O3 : HBrO3 : KC1O3 : NaBrO3 : HIO3 : KIO3 : ΚΗ(ΙΟ3)2 : χλωρικό οξύ (σχετικά ασταθές) βρώμικο οξύ (σχετικά ασταθές) χλωρικό κάλιο βρώμικο νάτριο ιωδικό οξύ (σταθερό) ιωδικό κάλιο όξινο ιωδικό κάλιο Υπεραλογονικά άλατα (ανιόντα ΧΟ4-) : HC1O4 : υπερχλωρικό θερμοκρασίες) KC1O4 : οξύ (σταθερό, ισχυρό οξειδωτικό σε υψηλές υπερχλωρικό κάλιο NaBrO4 : υπερβρωμικό νάτριο KIO4 : υπεριωδικό κάλιο (σταθερό, ήπιο οξειδωτικό και σε χαμηλές θερμοκρασίες) Β. Άλατα με ιόντα που περιέχουν θείο Θειούχα άλατα (ανιόντα S2-) : H2S : Na2S : Ca(HS)2 : υδρόθειο θειούχο νάτριο όξινο θειούχο ασβέστιο 27 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Θειώδη άλατα (ανιόντα SΟ32-) : H2SΟ3 : θειώδες οξύ Na2SO3 : θειώδες νάτριο KHSO3 : όξινο θειώδες κάλιο Θειικά άλατα (ανιόντα SΟ42-) : H2SO4 : θειικό οξύ Na2SO4 : θειικό νάτριο PbSO4 : θειικός μόλυβδος KHSO4 : όξινο θειικό κάλιο NH4HSO4 : όξινο θειικό αμμώνιο FeSO4 : θειικός σίδηρος (II) Fe2(SO4)3: θειικός σίδηρος (III) Γενικός κανόνας : Η κατάληξη -ουχο δηλώνει την απουσία οξυγόνου στο ανιόν και το μικρότερο δυνατό αριθμό οξείδωσης (Α.Ο.) του ατόμου που συνιστά το ανιόν. Παραδείγματα : βρωμιούχο νάτριο : θειούχο κάλιο : θειούχος σίδηρος (II) : ΝaΒr (Α.ο. Βr = -1) Κ2S (Α.Ο. S = -2) FeS (Α.Ο. S = -2) Η κατάληξη -ωδες δηλώνει πάντα A.O. κεντρικού ατόμου μικρότερο από τον A.O. του κεντρικού ατόμου σε άλατα με την κατάληξη -ικο Παραδείγματα: θειώδες νάτριο : (Νa2SO3, Α.Ο. S = 4) - θειικό νάτριο : (ΝΑ2SO4, Α.Ο. S = 6) νιτρώδες νάτριο : (ΝaΝO2; Α.Ο. Ν = 3) - νιτρικό νάτριο : (ΝaΝO3; Α.Ο. Ν = 5) Γ. Αλατα με ιόντα που περιέγουν φωσφόρο Υποφωσφορώδη ή φωσφινικά (ανιόντα Η2ΡO2-) Η3ΡΟ2 : υποφωσφορώδες (ή φωσφινικό) οξύ (μονοπρωτικό οξύ, δηλ. ένα μόνο Η ιοντίζεται, ισχυρότατο αναγωγικό) ΝαΗ2ΡΟ2 : υποφωσφορώδες (όχι δισόξινο υποφωσφορώδες νάτριο) Φωσφορώδη ή φωσφονικά (ανιόντα ΗΡΟ32-) Η3ΡΟ3 : φωσφορώδες (ή φωσφονικό) οξύ (διπρωτικό οξύ, δηλ. δύο μόνο Η ιοντίζονται, ισχυρό αναγωγικό) Να2ΗΡΟ3 : φωσφορώδες νάτριο (όχι όξινο φωσφορώδες νάτριο) 28 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Φωσφορικά (ανιόντα ΡΟ43_) Η3ΡΟ4 : φωσφορικό οξύ (ή ορθο-φωσφορικό οξύ) (τριπρωτικό οξύ, δηλ. και τα τρία Η ιοντίζονται, μετρίως ισχυρό οξύ) Να3ΡΟ4 : Κ2ΗΡΟ4 : φωσφορικό νάτριο (ή φωσφορικό τρινάτριο) μονόξινο φωσφορικό κάλιο (ή φωσφορικό δικάλιο) Δ. Άλατα με ιόντα που περιέχουν άζωτο Νιτρώδη (ανιόντα ΝΟ2-) ΗΝΟ2 : νιτρώδες οξύ (ασταθές, διασπάται σε νιτρικό και οξείδια αζώτου) ΝαΝΟ2 : ΝΗ4ΝΟ2 : νιτρώδες νάτριο (σταθερό, αναγωγικό μέσο) νιτρώδες αμμώνιο Νιτρικά (ανιόντα ΝΟ3-) ΗΝΟ3 : νιτρικό οξύ (σταθερό, ισχυρό οξειδωτικό οξύ) ΝaΝΟ3 : νιτρικό νάτριο Ζn(ΝΟ3)2 : νιτρικός ψευδάργυρος E. Άλλα χρήσιμα άλατα ΝαCΝ : κυανιούχο νάτριο ΝαCΝΟ : κυανικό νάτριο Να2CO3 : ανθρακικό νάτριο ΝαΗCO3 : όξινο ανθρακικό νάτριο Κ2CrO4 : χρωμικό κάλιο Κ2Cr2O7 : διχρωμικό κάλιο ΚΜnO4 : υπερμαγγανικό κάλιο ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Να γραφούν οι χημικοί τύποι των παρακάτω ενώσεων: ανθρακικό νάτριο θειούχο βάριο χλωριούχο ασβέστιο φθοριούχος ψευδάργυρος υδροξείδιο του μαγνησίου οξείδιο του καλίου φωσφορώδες κάλιο χλωριώδες οξύ υποχλωριώδες ασβέστιο υπερμαγγανικό οξύ βρωμιώδες αργίλιο οξείδιο του σιδήρου ΙΙΙ βάση του νατρίου κυανιούχος μόλυβδος υδροχλωρικό οξύ όξινος θειώδης άργυρος 29 ΧΗΜΕΙΑΑ΄ΛΥΚΕΙΟΥ– ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 υδροκυάνιο θειïκό οξύ βρωμιούχο αργίλιο χρωμικό μαγνήσιο όξινος φωσφορώδης χαλκός ΙΙ υδροξείδιο του αμμωνίου δισόξινο φωσφορικό ασβέστιο διοξείδιο του θείου υπερχλωρικό οξύ υπερμαγγανικός σίδηρος ΙΙΙ αζωτούχο μαγνήσιο ανθρακικό οξύ υδροïώδιο οξείδιο του νατρίου βρωμικό ασβέστιο υδροξείδιο του ψευδαργύρου διχρωμικό νάτριο νιτρώδες κάλιο νιτρικό οξύ χλωριούχος χαλκός Ι φωσφορούχος μόλυβδος φωσφορικό οξύ βρωμιούχος άργυρος υδροξείδιο του χαλκού ΙΙ υδροχλώριο ιωδικό νάτριο νιτρώδες οξύ οξείδιο του αργύρου θειïκός κασσίτερος υδροïώδιο θειούχος σίδηρος ΙΙ υδρόθειο υδροξείδιο του καλίου οξείδιο του αργύρου κυανιούχο αμμώνιο φθοριούχο ασβέστιο φωσφορικό νάτριο νιτρικό μαγνήσιο υδροξείδιο του νατρίου όξινο θειώδες κάλιο μονοξείδιο του άνθρακα θειïκό κάλιο χλωριώδες οξύ ιωδικό οξύ χλωριούχος ψευδάργυρος αμμωνία νερό πεντοξείδιο του αζώτου φωσφορώδες οξύ οξείδιο του χαλκού Ι διοξείδιο του άνθρακα ιωδιούχος ψευδάργυρος υποχλωριώδες μαγνήσιο τριοξείδιο του θείου τριοξείδιο του αζώτου νιτρώδης σίδηρος ΙΙΙ κυανιούχο βάριο θειïκό βάριο 30 2. Να ονομαστούν οι παρακάτω ενώσεις Η2SO4 NaΝΟ3 Ca(ΗSO3)2 HClO3 Zn3(PO4)2 HBrO2 K2Cr2O7 NH4OH NH3 FeS Pb(OH)2 Ca(HCO3)2 K2SO4 NH4CN HCN Mg(NO2)2 Cu(OH)2 NaNO2 N2O5 MgCrO4 ZnI2 K2S BaSO4 CaCO3 Ca(H2PO4)2 Mg(NO3)2 H3PO4 K3N KNO3 KClO3 AgOH Fe3(PO4)2 K2CrO4 Fe2(Cr2O7)3 KHCrO4 AgNO2 CuCl2 HBr NaIO3 PbSO3 Sn(OH)4 BaS HF Mg(OH)2 H2CO3 Ag2O Fe(NO3)3 NaClO3 HNO2 MgO H2O Ag3PO4 Al2O3 HBr Nα2O HClO4 Fe2O3 H2CO3 NaOH Ag2SO3 KHSO3 CO2 CO H2S Al(OH)3 SO3 Pb3(PO3)2 NH4Cl ZnI2 SO2 BaCO3 KBr HClO Bi2(SO4)3 N2O5 AgHS H2MnO4 (NH4)2S Fe2S3 Zn(ClO2)2 Cu(NO3)2 Ba(HCO3)2 ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ - ΔΕΣΜΟΙ Α. ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 1. Πως κατετάγησαν τα στοιχεία από τον Mendeleev; 31 O Mendeleev κατέταξε τα 63 μέχρι τότε γνωστά στοιχεία με αυξανόμενο Α.Β. και διαπίστωσε ότι οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων όπως και των ενώσεων τους είναι περιοδική συνάρτηση του Α.Β. 2. Ποιά η διαπίστωση του Moseley (Σύγχρονος Περιοδικός Νόμος) ; Οι ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατομικού τους αριθμού. 3. Πως χωρίζεται ο περιοδικός πίνακας; Χωρίζεται σε κατακόρυφες στήλες (ομάδες) και οριζόντιες σειρές (περίοδοι). Ο αριθμός των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στοιβάδαςείναι ίσος με το αριθμό της ομάδας. Τα στοιχεία της ίδιας περιόδου έχουν τον ίδιο αριθμό στοιβάδων. Τα στοιχεία της πρώτης 1ης ομάδας ονομάζονται αλκάλια, της 2ης αλκαλικές γαίες, της 7ης αλογόνα και της 8ης ευγενή αέρια. 4. Τι είναι ο ετεροπολικός δεσμός; Ετεροπολικός δεσμός είναι τρόπος με τον οποίο συνδέονται δύο άτομα με αποβολή και πρόσληψη ηλεκτρονίων. Σχηματίζεται μεταξύ ενός μετάλλου (δότη) και ενός αμετάλλου (δέκτη). 5. Τι είναι το ετεροπολικό σθένος; Ετεροπολοκό σθένος ονομάζεται ο αριθμός των ηλεκτρονίων που δίνει ή παίρνει ένα άτομο για τον σχηματισμό μιάς ετεροπολικής ένωσης; 6. Τι είναι ο ομοιοπολικός δεσμός; Ομοιοπολικός δεσμός είναι ο τρόπος σύνδεσης δύο ατόμων με αμοιβαία συνεισφορά μονήρων ηλεκτρονίων, οπότε σχηματίζονται ένα ή περισσότερα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων. Σχηματίζεται μεταξύ δύο αμετάλλων, που μπορεί να είναι άτομα του ίδιου στοιχείου ή διαφορετικών στοιχείων. Οταν το κοινό ζεύγος των ηλεκτρονίων προέρχεται από το ένα μόνο άτομο του δεσμού τότε ο δεσμός ονομάζεται ημιπολικός. 7. Τι είναι το ομοιοπολικό σθένος; Ομοιοπολικό σθένος ονομάζεται ο αριθμός των ηλεκτρονίων που συνεισφέρει ένα άτομο γιά τον σχηματισμό ομοιοπολικής ένωσης. 8. Τι είναι ηλεκτραρνητικότητα κατά Pauling; Ονομάζεται η ικανότητα ενός στοιχείου να έλκει το ζεύγος των ηλεκτρονίων του ομοιοπολικού δεσμού που σχηματίζει με άλλα άτομα. 9. Τί είναι ο δεσμός υδρογόνου; Είναι δεσμός ηλεκτροστατικής φύσης που αναπτύσεται μεταξύ του υδρογόνου και ενός από τα πολύ ηλεκτραρνητικά άτομα όπως: F, O, N. π.χ. ' ' ' Η-F' ' ' H-F' ' ' H-F' ' ' 10. Τι είναι ο αριθμός οξείδωσης; 32 Είναι το ηλεκτρικό φορτίο που έχει ή που φαίνεται να έχει ένα άτομο αν αριθμήσουμε τα ηλεκτρόνια της χημικής ουσίας στην οποία ανήκει με βάση ορισμένους κανόνες: a. Τα ηλεκτρόνια μεταξύ ομοίων ατόμων μοιράζονται εξ' ίσου και στα δύο άτομα b. Τα ηλεκτρόνια μεταξύ ανόμοιων ατόμων αριθμούνται σαν να ανήκουν στο πιό ηλεκτραρνητικό άτομο 11. Τι είναι οι ρίζες; Ρίζες ονομάζονται τα ακόρεστα και χωρίς ηλεκτρικό φορτίο πολυατομικά σωματίδια που απομένουν μετά την απόσπαση ενός ή περισσοτέρων ατόμων από μόρια χημικών ενώσεων. Οι ρίζες είναι πολύ ασταθείς και με αποβολή ή πρόσληψη ηλεκτρονίων μετατρέπονται στα αντίστοιχα πολυατομικά ιόντα. 12. Ποιές είναι οι διαφορές μεταξύ ομοιοπολικού και ετεροπολικού δεσμού; (α) Ο ετεροπολικός δεσμός είναι ηλεκτροστατικής φύσης (Ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ ιόντων) ενώ ο ομοιοπολικός όχι (Είναι ηλεκτρομαγνητικής φύσης) (β) Ο ετεροπολικός δεσμός σχηματίζεται μεταξύ ενός μετάλλου (ηλεκτροθετικού) και ενός αμετάλλου (ηλεκτραρνητικού). Ο ομοιοπολικός δεσμός σχηματίζεται μεταξύ δύο αμετάλλων που μπορεί να είναι από το ίδιο ή διαφορετικά στοιχεία' (πχ Η2, HCl) (γ) Ο ετεροπολικός δεσμός προκύπτει με αποβολή και πρόσληψη ηλεκτρονίων που έχει σαν αποτέλεσμα την δημιουργία ιόντων. Ο ομοιοπολικός με αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων που έχει σαν αποτέλεσμα την δημιουργία κοινού ζεύγους ηλεκτρονίων. (δ) Κατά τον ομοιοπολικό δεσμό σχηματίζονται μόρια ενώ κατά τον ετεροπολικό ιοντικοί κρύσταλο. Β. ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Ι. ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ 2.1. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ) : Α. Ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο του ατόμου και τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω απ' αυτόν σε διάφορες αποστάσεις. Β. Κάθε στιβάδα χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό που παίρνει τιμές από 1 μέχρι 7, δηλαδή όσες είναι οι στιβάδες. Γ. Τα ηλεκτρόνια συμπληρώνουν πρώτα τις στιβάδες που είναι μακριά από τον πυρήνα, δηλαδή με την μικρότερη ενέργεια. Δ. Γενικά, η εξωτερική στιβάδα ενός ατόμου δεν μπορεί να έχει περισσότερα από 8eκαι η αμέσως προηγούμενη περισσότερα από 18e-. E. Ένα άτομο που έχει ατομικό αριθμό 18, θα έχει συμπληρωμένες όλες τις στιβάδες που θα πάρουν e33 2.2. Ένα στοιχείο έχει μαζικό αριθμό 72 και στον πυρήνα του η αναλογία πρωτονίων και νετρονίων είναι 4 :5 αντίστοιχα. Πόσα ηλεκτρόνια περιλαμβάνει η εξωτερική του στιβάδα : Α. 1 e-, B. 7 e-, Γ. 4 e-, Δ. 6 e- 2.3. Οι ηλεκτρονικές δομές του 55Cs, 38Sr, 52Te και ενός άλλου στοιχείου δίνονται παρακάτω (όχι στη σειρά). Ποια παριστάνει το άλλο στοιχείο : Α. 2 - 8 - 18 - 8 - 2 Γ. 2 - 8 - 18 - 18 - 8 - 1 Β. 2 - 8 - 18 - 18 - 6 Δ. 2 - 8 - 18 - 18 - 5 2.4. Ένα στοιχείο έχει επτά (7) ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα, η οποία είναι η 5η (Ο). Η ηλεκτρονιακή του δομή θα είναι : Α. 2 - 8 - 18 - 8 - 7 Β. 2 - 8 - 18 - 18 -7 Γ. 2 - 8 - 18 - 32 - 7 Δ. 2 - 8 - 8 - 18 - 7 2.5. Ποιες από τις παρακάτω ηλεκτρονιακές δομές είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ) : Διορθώστε τις λανθασμένες. Στοιχείο Α : 2 - 8 - 10 Στοιχείο Β : 2 - 8 - 18 - 6 Στοιχείο Γ : 2 - 8 - 18 - 32 - 18 - 8 - 2 Στοιχείο Δ : 2 - 8 - 18 - 20 – 5 2.6. Δίνεται το άτομο : Α. Η δομή του πυρήνα του είναι 5 πρωτόνια, 7 νετρόνια και 5 ηλεκτρόνια. Β. Θα έχει 4e- στην εξωτερική στιβάδα Γ Θα είναι ισότοπο με το άτομο 115 Δ. Με το άτομο 106 θα έχει τον ίδιο αριθμό νετρονίων. ΙΙ. ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ 2.7. Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις : 34 α) Οριζόντιες σειρές με αυξανόμενο κατά ένα ....................... ..................... ονομάζονται .................. και κατά μήκος τους παρατηρείται βαθμιαία μεταβολή των ιδιοτήτων των στοιχείων. Τα στοιχεία μιας ................. έχουν τον ίδιο αριθμό ................................. β) Οι κάθετες στήλες των στοιχείων ονομάζονται ......................... και κατά μήκος τους τα στοιχεία έχουν ............................... χημικές ιδιότητες. Τα στοιχεία μιας ....................... έχουν τον ίδιο αριθμό .............................. στην εξωτερική τους στιβάδα. γ) Τα στοιχεία της ομάδας ΙΑ ονομάζονται ........................... της Ι ΙΑ .................... , της VIIA ...................., της VIIIA ............................. ...................................... και των δευτερευουσών ομάδων (εκτός της ............................. ) ονομάζονται ....................... ....................... ή ...................... στοιχεία. 2.8. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ): Α. Στον περιοδικό πίνακα, οι οριζόντιες σειρές ονομάζονται περίοδοι. Β. Τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια ομάδα, θα έχουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες. Γ. Υπάρχουν περισσότερα αμέταλλα από μέταλλα στον περιοδικό πίνακα. Δ. Τα στοιχεία της ΙΙΑ ομάδας ονομάζονται αλογόνα. Ε. Η δραστικότητα των αλκαλίων αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω. ΣΤ. Η 3η περίοδος περιλαμβάνει 18 στοιχεία. 2.9. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ): Α. Αν το ιόν Α2+ είναι ισοηλεκτρονιακό με το 54Xe, τότε το στοιχείο Α θα ανήκει στην 6η περίοδο και ΙΙΑ ομάδα. Β. Το στοιχείο Β που ανήκει στην ΙΑ ομάδα και 5η περίοδο θα έχει ατομικό αριθμό 47. Γ. Το τρίτο ευγενές αέριο θα βρίσκεται στην VIIIA ομάδα και στην 4η περίοδο. Δ. Το στοιχείο 113 (Ununtritium με σύμβολο Uut, σύμφωνα με την προσωρινή ονομασία της IUPAC) θα ανήκει στην ΙΙΙΑ ομάδα και 8η περίοδο. 35 2.10. Τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα θα έχουν : Α. Τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα. Β. Τον ίδιο αριθμό στιβάδων. Γ. Την ίδια ατομική ακτίνα. Δ. Τις ίδιες χημικές ιδιότητες. 2.11. Τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια περίοδο του Περιοδικού Πίνακα θα έχουν : Α. Τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στην εξωτερική στιβάδα. Β. Τις ίδιες φυσικές ιδιότητες. Γ. Τον ίδιο αριθμό στιβάδων. Δ. Διαδοχικούς ατομικούς αριθμούς. 2.12. Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία δεν ανήκει στην ίδια περίοδο με το γάλλιο (31Gα) : Α. 34Se, 2.13. B. 19K, Γ. 37Rb, Δ. 20Ca Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία δεν ανήκει στην ίδια ομάδα με τον φώσφορο (15P) : Α. 7N, 2.14. B. 32Ge, Γ. 51Sb, Δ. 83Bi Το δεύτερο ευγενές αέριο έχει ατομικό αριθμό 10. Ποιος θα είναι ο ατομικός αριθμός του πέμπτου ευγενούς αερίου : Α. 54, Β. 46, Γ. 36, 2.15. Ένα στοιχείο με ατομικό αριθμό 37 θα είναι : Α. Αλκαλική γαία, 2.16. Δ. 52 Β. Αλογόνο, Γ. Αλκάλιο, Δ. Ευγενές αέριο. Δίνεται το στοιχείο 34Χ : Α. Βρίσκεται στην 3η περίοδο. Β. Έχει επτά (7) ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα. 36 Γ. Στοιχείο Ψ που βρίσκεται μία θέση πάνω και αριστερά από το Χ θα έχει Ζ= 15. Δ. Στοιχείο Φ που βρίσκεται μία θέση κάτω και δεξιά από το Χ θα έχει Ζ = 54. 2.17. Δίνονται τα στοιχεία 7Α, 9Β, 11Γ, 17Δ και 18Ε : Α. Τα στοιχεία Α και Δ βρίσκονται στην ίδια ομάδα. Β. Τα στοιχεία Β και Γ βρίσκονται στην ίδια περίοδο. Γ. Το Δ βρίσκεται κάτω από το Β. Δ. Δεν υπάρχει ευγενές αέριο μεταξύ τους. 2.18. Δίνονται τα στοιχεία Α, Β και Γ με ατομικούς αριθμούς n - 1, n, n + 1 (n >2). Αν το Β είναι ευγενές αέριο : Α. Το Γ θα ανήκει στην ίδια περίοδο με το Α. Β . Το Γ θα είναι αλκαλική γαία. Γ. Το Α θα είναι αλογόνο. Δ. Το Β θα βρίσκεται μία θέση αριστερά από το Γ. 2.19. Δίνονται τα στοιχεία 4Α, 56Β, 38Γ, 53Δ, 7Ε και 15Ζ. Ποια από αυτά ανήκουν στην ίδια ομάδα και ποια στην ίδια περίοδο ; 2.20. Δίνονται τα ιόντα : Α-, Β+, Γ2+ που είναι ισοηλεκτρονιακά με το 18Ar. Να βρεθεί η θέση των στοιχείων Α, Β, Γ στον περιοδικό πίνακα. 2.21. Δίνονται τα στοιχεία Α, Β, Γ με ατομικούς αριθμούς n - 1, n και n + 1 (n > 2) αντίστοιχα. Αν το Β είναι ευγενές : α) Σε ποιες ομάδες ανήκουν τα Α, Γ ; β) Ανήκουν και τα τρία στοιχεία στην ίδια περίοδο ; 2.22. Δίνεται το στοιχείο βρίσκεται 16Χ. Να βρεθεί ο ατομικός αριθμός του στοιχείου που : α) αριστερά, β) δεξιά, γ) πάνω, δ) κάτω και ε) δύο θέσεις κάτω και δύο δεξιά από αυτό. 37 2.23. Να βρεθεί ο ατομικός αριθμός : α) του 4ου αλκαλίου, β) της 3ης αλκαλικής γαίας, γ) στοιχείου Α που βρίσκεται στην 3η ομάδα και 6η περίοδο, δ) στοιχείου Β που βρίσκεται στην 4η ομάδα και 5η περίοδο, ε) στοιχείου Γ που βρίσκεται στην 5η ομάδα και 4η περίοδο, στ) του 4ου αλογόνου και ζ) του 5ου ευγενούςαερίου. ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ : Στα στοιχεία των ΙΑ και ΙΙΑ ομάδων, η προτελευταία στιβάδα παίρνει μέχρι 8 e-, ενώ στις υπόλοιπες κύριες ομάδες μέχρι 18 e- . III. ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ 2.24. Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις : α) Οσο μεγαλύτερη είναι η ................ ...................... , τόσο .................... είναι η ελκτική δύναμηπου ασκεί ο πυρήνας στα ηλεκτρόνια της ........................ Σε μια ομάδα του Π.Π. με την αύξηση του ατομικού αριθμού, η ατομική ακτίνα ................................. Σε μια περίοδο του Π.Π. με την αύξηση του ατομικού αριθμού, η ατομική ακτίνα ................................... , γιατί ενώ τα στοιχεία μιας περιόδου έχουν τον ίδιο αριθμό ............. , .................. το φορτίο του πυρήνα και έλκει ισχυρότερα τα ........................................... β) Ο δεσμός που σχηματίζεται με μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων και δημιουργία ................. ονομάζεται ............................ δεσμός. Οι .................. ενώσεις : είναι ουσίες .................. ................... έχουν γενικά, .............. σημείο τήξεως · .......................... γενικά στο νερό. Σε στερεή κατάσταση δεν εμφανίζουν ..................... ...................... , ενώ τα ............................ και τα ...................... τους είναι ..................... του ηλεκτρικού ρεύματος. 38 γ) Ο δεσμός που σχηματίζεται με αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων, ονομάζεται .......................... δεσμός. Για να προκύψει ................. δεσμός, τα άτομα θα πρέπει να είναι ................... με .................... ηλεκτρόνια. δ) Το μέγεθος που καθορίζει την τάση των ατόμων των στοιχείων να έλκουν ηλεκτρόνια ονομάζεται ........................................... Αν τα άτομα σε έναν ομοιοπολικό δεσμό είναι διαφορετικής .......................... τότε το πιο ....................... άτομο έλκει το κοινό ζευγάρι ηλεκτρονίων και ο δεσμός ονομάζεται ......................... Αν τα άτομα είναι της ίδιας ......................... τότε η έλξη στο κοινό ζευγάρι ηλεκτρονίων είναι ....................... και ο δεσμός ονομάζεται ................................... ε) Υπάρχουν ενώσεις που περιέχουν ομοιοπολικούς δεσμούς, στους οποίους το κοινό .................... ........................ ηλεκτρονίων δεν προκύπτει από την .......................... ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων, αλλά προσφέρεται μόνο από το ένα άτομο στο άλλο άτομο. Ο δεσμός αυτός ονομάζεται ομοιοπολικός δεσμός ή ................................ ................................... IV. ΓΙΑΤΙ ΚΑΙ ΠΟΤΕ ΤΑ ΑΤΟΜΑ ΕΝΩΝΟΝΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΤΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΕΝΟΣ ΑΤΟΜΟΥ 2.25. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ) : Α. Αιτία της δημιουργίας των χημικών δεσμών είναι η τάση που έχουν τα σώματα να μεταβούν σε καταστάσεις με μικρότερη ενέργεια. Β. Οταν πρόκειται να ενωθούν δύο άτομα, τα ηλεκτρόνια των εξωτερικών στιβάδων πλησιάζουν πρώτα. Γ. Η στιβάδα σθένους είναι συμπληρωμένη, όταν έχει τόσα ηλεκτρόνια, όσα καθορίζονται από τον τύπο 2n2. Δ. Τα ευγενή αέρια δεν σχηματίζουν ποτέ ενώσεις. 2.26. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ) : 39 Α. Η ακτίνα ενός ατόμου δεν παίζει σημαντικό ρόλο στη δημιουργία δεσμών, γιατί δεν επηρεάζει τον αριθμό e- στην εξωτερική στιβάδα. Β. Οσο μικρότερη είναι η ατομική ακτίνα, τόσο μεγαλύτερη έλξη ασκεί ο πυρήνας στα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. Γ. Σε μια ομάδα του Περιοδικού Πίνακα, η ατομική ακτίνα αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω, γιατί αυξάνονται οι στιβάδες. Δ. Σε μια περίοδο του Περιοδικού Πίνακα, η ατομική ακτίνα αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά, γιατί αυξάνονται τα e- της εξωτερικής στιβάδας. 2.27. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ) : Α. Τα στοιχεία αποκτούν δομή ευγενούς αερίου μόνον με αποβολή ή πρόσληψη ηλεκτρονίων. Β. Ανάμεσα σε δύο άτομα βρωμίου που έχουν επτά (7) ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα, σχηματίζεται ομοιοπολικός δεσμός. Γ. Ηλεκτροθετικά λέγονται τα στοιχεία, που έχουν την τάση να προσλαμβάνουν e-. Δ. Τα στοιχεία που ανήκουν στις αλκαλικές γαίες έχουν τάση να αποβάλλουν δύο (2) ηλεκτρόνια για να αποκτήσουν δομή ευγενούς αερίου. 2.28. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ) : Α. Κατά τη δημιουργία ενός χημικού δεσμού, προκύπτει ένωση ίσης ενέργειας με τα άτομα που σχημάτισαν το δεσμό. Β. Στα άτομα όλων των ευγενών αερίου η στιβάδα σθένους είναι συμπληρωμένη, δηλαδή περιέχει 8 ηλεκτρόνια. Γ. Οταν ένα στοιχείο έχει 6e- στην εξωτερική στιβάδα, αυτά θα είναι δύο ζευγάρια και δύο μονήρη. Δ. Οσο μικρότερη είναι η ατομική ακτίνα, τόσο μικρότερη έλξη θα ασκεί ο πυρήνας στα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. 2.29. α) Ποιο έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και γιατί : i) 5B ή 9F, ii) 11Να ή 19Κ, iii) 14Si ή 8O 40 β) Ανάμεσα σε ένα ουδέτερο άτομο και το κατιόν του π.χ. Να και Να+, ποιο θα έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και γιατί ; γ) Ανάμεσα σε ένα ουδέτερο άτομο και το ανιόν του π.χ. F και F-, ποιο θα έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και γιατί ; δ) Ανάμεσα σε δύο ισοηλεκτρονιακά ίοντα π.χ. Να+ και F-, ποιο θα έχει μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και γιατί ; V. ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ - ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ 2.30. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις για τον ιοντικό δεσμό είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ) : Α. Ο ιοντικός δεσμός σχηματίζεται με μεταφορά ηλεκτρονίων από ένα αμέταλλο σε ένα μέταλλο. Β. Οι χημικοί τύποι των ιοντικών ενώσεων δείχνουν την απλούστερη ακέραιη αναλογία ιόντων στην κρύσταλλο της ένωσης. Γ. Οι ιοντικές ενώσεις είναι στερεές, κρυσταλλικές και λιώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Δ. Οι ιοντικές ενώσεις εμφανίζουν ηλεκτρική αγωγιμότητα σε υγρή μορφή. 2.31. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ) : Α. Ο ιοντικός δεσμός σχηματίζεται ανάμεσα σε αμέταλλα. Β. Ο τύπος Κ2Ο δείχνει ότι σε ένα μόριο της ένωσης περιέχονται δύο άτομα καλίου και ένα άτομο οξυγόνου. Δίνονται : 19Κ, 8Ο Γ. Οταν μια ιοντική ένωση βρεθεί σε διάλυμα, είναι αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος. Δ. Η φύση του ιοντικού δεσμού είναι ηλεκτρομαγνητική. 2.32. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις για τον ομοιοπολικό δεσμό είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ) : Α. Ο ομοιοπολικός δεσμός σχηματίζεται με αμοιβαία συνεισφορά μονήρων e- μεταξύ δύο ατόμων. B. Ατομα μετάλλων με μονήρη e- μπορούν να σχηματίσουν ομοιοπολικό δεσμό όταν ενώνονται μεταξύ τους. 41 Γ. Στις ομοιοπολικές ενώσεις υπάρχει η έννοια του ατόμου και του μορίου. Δ. Οι ομοιοπολικές ενώσεις αν είναι στερεές, θα εμφανίζουν χαμηλότερα σημεία τήξης από τις ιοντικές. Ε. Ηλεκτραρνητικότητα είναι το μέγεθος που καθορίζει το πόσο αρνητικό είναι ένα ιόν. 2.33. Χαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις σαν σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ) : Α. Ο τύπος ΒaΟ μας δείχνει ότι ένα μόριο ΒaΟ αποτελείται από ένα άτομο Βa και ένα άτομο οξυγόνου. Δίνονται : 56Βa, 8Ο. B. Το ΒaΟ είναι σταθερή ένωση. Όταν διασπαστεί σε βάριο και οξυγόνο τότε απορροφάται ενέργεια από το περιβάλλον. Γ. Οταν το ΒaΟ τακεί (λιώσει), τότε δημιουργούνται ιόντα Βa2+ και Ο2-, τα οποία δεν προϋπήρχαν. Δ. Το ΒaΟ είναι ουδέτερη ένωση, γιατί ο αριθμός των θετικών φορτίων είναι ίσος με τον αριθμό των αρνητικών φορτίων. 2.34. Ποια από τα παρακάτω ζευγάρια δεν σχηματίζουν ιοντικό δεσμό : Α. Υδρογόνο και νάτριο, Γ. Κάλιο και θείο Β. Βάριο και ιώδιο Δ. Ανθρακας και χλώριο. 2.35. Ποια από τις τέσσερις ενώσεις με χλώριο με τύπο ACl2 που περιγράφονται παρακάτω ανταποκρίνεται σε ένωση αλκαλικής γαίας : Α. Κόκκινο υγρό, το οποίο θερμαινόμενο στους 6°C διασπάται. Β. Κιτρινοπορτοκαλί αέριο με Σ.Ζ. 4 °C, διαλύεται στο νερό και δίνει διάλυμα με μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Γ. Λευκό στερεό με Σ.Τ. 782 °C, διαλύεται στο νερό και δίνει διάλυμα με μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα. Δ. Υποκίτρινο στερεό με Σ.Τ. 25 °C, διαλύεται στο νερό και δίνει διάλυμα με ελάχιστη ηλεκτρική αγωγιμότητα. 2.36. Στοιχείο Α σχηματίζει με το φθόριο ένωση με τύπο AF3. Ποιος είναι ο πιθανός τύπος του οξειδίου του στοιχείου : Α. Α2Ο, Β. ΑΟ, Γ. Α2Ο3, Δ. Α2Ο5, Ε. ΑΟ2. 42 2.37. Δίνεται το στοιχείο με ατομικό αριθμό Ζ = 53. Ένας μαθητής βγάζει τα παρακάτω συμπεράσματα : Α. Το Χ ανήκει στην VIIA ομάδα του περιοδικού πίνακα. Β. Το Χ ανήκει στην 4η περίοδο του περιοδικού πίνακα. Γ. Το Χ μπορεί να σχηματίσει δύο (2) ομοιοπολικούς δεσμούς. Δ. Το Χ ενώνεται με το στοιχείο 12Ψ με ομοιοπολικό δεσμό. Ποια από αυτά είναι σωστά (Σ) και ποια λανθασμένα (Λ) ; 2.38. Στοιχείο Α έχει Ζ = 20 και στοιχείο Β έχει Ζ = 7. Ποιος από τους παρακάτω τύπους ανταποκρίνεται στην ένωση μεταξύ τους : Α. Ar, Β. Ar2, Γ. Α2Β3, Δ. Α3Β2, Ε. Α2Β. 2.39. Στοιχείο Χ έχει Ζ = 19 και στοιχείο Ψ με Ζ = 34. Ποιος από τους παρακάτω τύπους ανταποκρίνεται στην ένωση μεταξύ τους : Α. ΧΨ, 2.40. Β. ΧΨ2, Γ. Χ2Ψ, Δ. ΧΨ3, Ε. Χ3Ψ2. Στοιχείο Χ σχηματίζει με το θείο ένωση με τύπο XS. Ποιος από τους παρακάτω τύπους είναι σωστός : Α. Χ2Ο3, 2.41. Β. XCl2 Γ. ΗΧ Δ. XΒr AV το στοιχείο Χ έχει ατομικό αριθμό 9 και το στοιχείο Ψ έχει ατομικό αριθμό 20, η ένωση μεταξύ τους θα είναι : Α. Ιοντική ΧΨ3, Γ. Ομοιοπολική ΨΧ Β. Ομοιοπολική ΧΨ2, Δ. Ιοντική ΨΧ2 2.42. Δίνονται τα στοιχεία 19Κ, 16S. α) Να γίνει κατανομή των e- σε στιβάδες, β) Ποια η θέση τους στον περιοδικό πίνακα ; γ) Πόσους ιοντικούς δεσμούς δημιουργούν μεταξύ τους ; δ) Η ένωση αυτή θα είναι στερεό, υγρό ή αέριο ; ε) Υπάρχει μόριο της ένωσης αυτής ή όχι και γιατί ; 43 στ) Με τι δυνάμεις συγκρατούνται τα αντίστοιχα ιόντα ; 2.43. Δίνονται τα στοιχεία 1H, 16S. α) Να γίνει κατανομή των e- σε στιβάδες, β) Ποια η θέση τους στον περιοδικό πίνακα ; γ) Με πόσους ομοιοπολικούς δεσμούς θα ενωθούν μεταξύ τους ; δ) Ποιος ο τύπος της ένωσης που προκύπτει ; 2.44. Δίνονται τα στοιχεία 1H, 6C και 7Ν. α) Να γίνει κατανομή σε στιβάδες των e- τους, β) Σχηματίστε τους τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς στην ένωση HCN, γ) Υπάρχει μόριο HCN ; 2.45. Να προβλέψετε αν τα παρακάτω σώματα είναι ιοντικές ή ομοιοπολικές ενώσεις: α) Σώμα Α είναι στερεό και τα μόριά του είναι διατομικά. β) Σώμα Β είναι υγρό. γ) Σώμα Γ είναι στερεό με χαμηλό σημείο τήξεως. δ) Σώμα Δ σε στερεή κατάσταση δεν είναι αγωγός του ηλεκτρισμού, ενώ σε υγρή κατάσταση είναι αγωγός. 2.46. Δίνονται τα στοιχεία 19Α και 16Β. α) Η ένωση μεταξύ τους θα είναι : Α. Ιοντική AΒ2, Β. Ομοιοπολική AΒ2, Γ. Ιοντική Α2Β, Δ. Ομοιοπολική Α2Β β) Η φυσική της κατάσταση θα είναι : Α. Στερεό με χαμηλό σημείο τήξεως. Γ. Πτητικό υγρό. Β. Στερεό με υψηλό σημείο τήξεως. Δ. Αέριο με χαμηλό σημείο ζέσεως. 2.47. Χαρακτηρίστε τις παρακάτω ενώσεις σαν ομοιοπολικές (σημειώστε δίπλα Ο) ή ιοντικές (σημειώστε δίπλα Ε) : Α. Σε στερεή κατάσταση δεν εμφανίζει ηλεκτρική αγωγιμότητα, ενώ σε υγρή εμφανίζει. Β. Υγρό με διατομικά μόρια. Γ. Στερεό με Σ.Τ. 80 °C. Δ. Αέριο, διαλύεται στο νερό και το διάλυμα παρουσιάζει ηλεκτρική αγωγιμότητα. 44 2.48. Διαλύουμε σε νερό HCl και NaCl και κάνουμε απόσταξη. Στο απόσταγμα (υγροποιημένοι ατμοί) θα βρίσκεται : Α. Το NaCl, επειδή είναι κρυσταλλική ένωση. Β. Το HCl, επειδή σαν ομοιοπολική ένωση έχει χαμηλότερο Σ.Ζ. Γ. Και τα δύο, επειδή είναι πτητικές ουσίες. Δ. Τίποτα από τα παραπάνω. 2.49. Δίνεται το στοιχείο 35Α : Α. Η ένωση με το στοιχείο 56Β θα είναι ομοιοπολική. Β. Με το στοιχείο 37Γ θα σχηματίζει έναν ιοντικό δεσμό. Γ. Δεν μπορεί να σχηματίσει δεσμό με τον εαυτό του. Δ. Με το υδρογόνο σχηματίζει την ένωση Η2Α. 2.50. Δίνονται τα στοιχεία 1Α, 8Β , 17Γ, 19Δ. Α. Το Δ μπορεί να σχηματίσει έναν ιοντικό δεσμό, ενώ το Γ μπορεί να σχηματίσει δύο ιοντικούς δεσμούς. Β. Η ένωση μεταξύ των Α και Γ θα είναι ομοιοπολική μη πολική. Γ. Η ένωση μεταξύ των Α και Δ θα είναι ιοντική. Δ. Ένα άτομο του Β ενώνεται με έναν ομοιοπολικό δεσμό με άλλο ένα άτομο του Β, σχηματίζοντας το μόριο του Β. VI. ΠΟΛΙΚΟΣ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ 2.51. Σε ποιο από τα υδραλογόνα HF, HCl, HBr, HI ο δεσμός θα έχει μεγαλύτερο ποσοστό ιοντικού χαρακτήρα (περισσότερο πολικός) ; 2.52. Να κατατάξετε τους παρακάτω δεσμούς κατά σειρά αύξησης ιοντικού χαρακτήρα : NaCl, Cl2, HCl. VII. ΔΟΤΙΚΟΣ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ (ΗΜΙΠΟΛΙΚΟΣ) ΔΕΣΜΟΣ 45 2.53. Δίνονται 1H, 7N, 9F, 17Cl, 35Br. α) Να περιγράψετε τους δεσμούς στις ενώσεις NH3, HF, HCl, HBr. β) Ποιες ενώσεις προκύπτουν από την αντίδραση μεταξύ NH3 και HF, NH3 και HCl, NH3 και HBr; Τι είδους δεσμοί θα υπάρχουν σε αυτές τις ενώσεις ; γ) Οι ενώσεις αυτές θα είναι στερεά, υγρά ή αέρια και γιατί ; 2.54. Τι δεσμοί υπάρχουν στο ιόν αμμωνίου (ΝΗ4+); Γιατί είναι θετικά φορτισμένο; 2.55. Μια ένωση που περιέχει 1 ιοντικό, 1 ομοιοπολικό και 1 ημιπολικό δεσμό θα είναι στερεό, υγρό ή αέριο ; 2.56. Υπάρχουν ιοντικές ενώσεις που δεν περιέχουν μέταλλο ; VIII. ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ 2.57. Ο αριθμός οξείδωσης του μαγγανίου στο υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO4) με ποιον από τους παρακάτω Α.Ο. θα είναι ίσος : Α. Mε τον Α.Ο. του χρωμίου στο K2Cr2O7. Β. Με τον Α.Ο. του αζώτου στο ΗΝΟ3. Γ. Με τον Α.Ο. του χλωρίου στο Cl2O7. Δ. Με τον Α.Ο. του φωσφόρου στο Η3PO4 2.58. Ο αριθμός οξείδωσης (Α.Ο.) του θείου στο θειϊκό οξύ (H2SO4) : Α. Αρνητικός, επειδή το οξυγόνο είναι ηλεκτραρνητικότερο από το θείο, ενώ το υδρογόνο ηλεκτροθετικότερο. Β. Ισος με τον Α.Ο. του χρωμίου στο χρωμικό κάλιο (K2CrO4). Γ. Ίσος με τον Α.Ο. του άνθρακα στο αιθάνιο (C2H6). Δ. Ίσος με 4, γιατί σχηματίζει τέσσερις δεσμούς. 46 Γ. ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 2.59. Σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο βρίσκονται τα στοιχεία με Z =4, 9, 11, 19, 20, 35, 55. 2.60. Ποια από τα στοιχεία με ατομικούς αρθμούς 9, 10, 11, 12, 16 και 17 ανήκουν στην ίδια ομάδα και ποια στην ίδια περίοδο; 2.61. Nα βρεθεί ο αριθμός των πρωτονίων και ηλεκτρονίων στοιχείου που βρίσκεται στη πρώτη κύρια ομάδα και στην τέταρτη περίοδο. 2.62. N α γραφούν δύο κατιόντα και δύο ανιόντα που είναι ισοηλεκτρικά του 18Ne. 2.63. Δίνονται τα στοιχεία A, B, Γ, Δ με ατομικούς αριθμούς 11, 12, 16, 17 και μαζικούς αριθμούς 23, 24, 32, 37 αντίστοιχα. Zητούνται : α) H ομάδα, η περίοδος, η δομή, ο αριθμός πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων. β) Tο είδος του δεσμού που μπορεί να υπάρξει μεταξύ A-Δ, Δ-B και Δ-Δ. 2.64. Να γίνει κατανομή σε στιβάδες των ηλεκτρονίων των στοιχείων με Z= 35 και Z=56 αντίστοιχα. Ποια είναι η θέση τους στον Περιοδικό Πίνακα ; Μπορούν να ενωθούν και αν ναι, τι είδους δεσμός θα σχηματιστεί μεταξύ τους ; 2.65. Δίνονται τρία στοιχεία Α, Β, Γ με ατομικούς αριθμούς n-2, n και n+1 (n>2). Αν το Β είναι ευγενές, να βρεθεί σε ποιες ομάδες του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα Α, Γ, τι δεσμό μπορούν να σχηματίσουν μεταξύ τους και ποιος ο τύπος της ένωσής τους. 2.66. Το άτομο στοιχείου Β μπορεί να δώσει τρεις (3) ιοντικούς δεσμούς. Σε ποιες ομάδες του περιοδικού πίνακα είναι δυνατό να ανήκει ; Πόσους ομοιοπολικούς δεσμούς μπορεί να σχηματίσει ; 2.67. Το άτομο στοιχείου Χ μπορεί να σχηματίσει το πολύ δύο (2) ομοιοπολικούς δεσμούς. Τι συμπεραίνετε για την ομάδα του περιοδικού πίνακα, στην οποία ανήκει ; Πόσους ιοντικούς δεσμούς μπορεί να σχηματίσει ; 47 2.68. Το άτομο στοιχείου Α μπορεί να συμμετέχει σε ένα ημιπολικό (δοτικό ομοιοπολικό) δεσμό σαν δότης. Να βρεθεί η ομάδα του περιοδικού πίνακα που ανήκει. Πόσους ιοντικούς, ομοιοπολικούς δεσμούς μπορεί να σχηματίσει ; 2.69. Δίνονται τα στοιχεία Χ και Ψ, των οποίων η θέση στον Περιοδικό Πίνακα είναι η εξής : Χ:3η περίοδος και VIIA ομάδα Ψ : 4η περίοδος και ΙΙΑ ομάδα. Η ένωση μεταξύ των Χ και Ψ θα έχει τον τύπο : Α. ΧΨ2, Β. ΨΧ2, Γ. ΨΧ4, 2.70. Δ. Χ2Ψ3 . Το στοιχείο Α της 3ης περιόδου σχηματίζει με το υδρογόνο την ένωση ΗΑ, η οποία είναι αέριο. α) Χρησιμοποιώντας τα παραπάνω δεδομένα, να υπολογίσετε τον ατομικό αριθμό Ζ του Α. β) Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ) : i) To στοιχείο Β που έχει ατομικό αριθμό Z - 2 σχηματίζει με το Α ένωση ΒΑ3. ii) Το στοιχείο Γ που έχει ατομικό αριθμό Z + 1 σχηματίζει με το υδρογόνο ένωση Η2Γ. iii) Το στοιχείο Δ που έχει ατομικό αριθμό Z+2 δεν μπορεί να σχηματίσει ομοιοπολικό δεσμό. 2.71. Να σχηματίσετε τους ομοιοπολικούς δεσμούς στις ενώσεις και να τους κατατάξετε σε μη πολικούς και πολικούς : α) Cl2, β) O2, 2.72. γ) N2, δ) H2S, στ) NH3, ζ) C2H6, η) PH3, θ) SiH4. Να σχηματίσετε τους ιοντικούς και ομοιοπολικούς δεσμούς στις ενώσεις : α) NaOH, β) Ca(OH)2, 2.73. ε) HBr, γ) Al(OH)3. Προαιρετικά : Να σχηματίσετε τους ιοντικούς, ομοιοπολικούς και ημιπολικούς δεσμούς στις ενώσεις και ιόντα : 48 α) H2CO3, β) Na2CO3, γ) CaCO3, δ) CO32- , ε) HNO2, στ) NaNO2, ζ) NO2- , η) HClO4, θ) HClO3, ι) HClO2, ια) HClO, ιβ) Nα2SO3, ιγ) HNO3. 2.74. Δίνονται οι χημικοί τύποι : Α2Ο3, Β2Ο, Γ2Ο, Γ2Ε2Ο7, ΘΟ -. Γνωρίζουμε τα παρακάτω : α) Το οξυγόνο έχει Α.Ο. - 2, ενώ οι Α.Ο. όλων των υπολοίπων στοιχείων είναι άγνωστοι. β) Το κάθε στοιχείο εμφανίζεται στις ενώσεις αυτές μόνο με ένα Α.Ο. Με βάση αυτά, να υπολογίσετε τους Α.Ο. όλων των στοιχείων. 2.75. Nα βρεθεί ο αριθμός οξείδωσης των στοιχείων που είναι σε έντονη γραφή: HNO3, HCKD2, Fe2O3, Bi(OH)3, K2Cr2O7. 2.76. Oμοίως: HCIO3, HNO2, AI2O3, Fe(OH)3, K2CEO4. 2.77. Oμοίως: SO4-2, NO2-, NH4+, PO4-3, CIO3-. 49