Κεφάλαιο 6.3 – Δομή περιοδικού πίνακα (τομείς s, p, d, f) – Στοιχεία μετάπτωσης (σελ. 240-248) – Απαντήσεις – Λύσεις

Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 13 (σελ. 241)

Τι κοινό έχουν τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια περίοδο και τι αυτά που ανήκουν στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση σχέσης ηλεκτρονιακής δόμησης-περιόδου/ομάδας.

Απάντηση: Στοιχεία της ίδιας περιόδου έχουν κοινό τον αριθμό των στιβάδων που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρονιακή δόμηση των ατόμων τους. Στοιχεία της ίδιας (κύριας, Α) ομάδας έχουν κοινό τον αριθμό των ηλεκτρονίων της εξωτερικής τους στιβάδας (ηλεκτρόνια σθένους), γι' αυτό και παρουσιάζουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες.

Άσκηση 14 (σελ. 241)

Τι είναι η περιοδικότητα των στοιχείων και τι αντικατοπτρίζει;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση νόμου Moseley.

Απάντηση: Περιοδικότητα είναι η επαναληπτική, σε τακτά «διαστήματα» (περιόδους), εμφάνιση παρόμοιων ιδιοτήτων στα στοιχεία καθώς αυξάνεται ο ατομικός τους αριθμός (νόμος Moseley: η χημική συμπεριφορά είναι περιοδική συνάρτηση του ατομικού αριθμού). Αντικατοπτρίζει την περιοδική επανάληψη παρόμοιων διατάξεων ηλεκτρονίων σθένους στην εξωτερική στιβάδα των ατόμων.

Άσκηση 15 (σελ. 241)

Σε πόσους τομείς διαιρείται ο περιοδικός πίνακας και ποιες ομάδες περιλαμβάνει ο καθένας τομέας;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση πίνακα τομέων.

Απάντηση: Ο περιοδικός πίνακας διαιρείται σε 4 τομείς: s (2 ομάδες: IA, IIA), p (6 ομάδες: IIIA έως VIIIA/0), d (10 ομάδες, δευτερεύουσες/IIIB-IIB — τα στοιχεία μετάπτωσης), και f (14 ομάδες — λανθανίδες και ακτινίδες).

Άσκηση 16 (σελ. 241)

Ποιες είναι οι βασικές χαρακτηριστικές ιδιότητες των στοιχείων μεταπτώσεως;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση ιδιοτήτων.

Απάντηση: Τα στοιχεία μετάπτωσης: έχουν μεταλλικό χαρακτήρα, εμφανίζουν πολλούς αριθμούς οξείδωσης, είναι παραμαγνητικά, σχηματίζουν σύμπλοκα ιόντα, σχηματίζουν έγχρωμες ενώσεις, και έχουν την ικανότητα να καταλύουν αντιδράσεις.

Άσκηση 17 (σελ. 241)

Σε ποιο τομέα του περιοδικού πίνακα ανήκουν οι λανθανίδες και οι ακτινίδες;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανάκληση.

Απάντηση: Οι λανθανίδες (Ζ=58-71, 6η περίοδος) και οι ακτινίδες (Ζ=90-103, 7η περίοδος) ανήκουν στον τομέα f του περιοδικού πίνακα.

Άσκηση 48 (σελ. 245)

Να γίνει αντιστοίχηση μεταξύ της παλιάς (IA, IIIB, VB, VIIIA) και νέας αρίθμησης (1, 3, 5, 18) των ομάδων του περιοδικού πίνακα.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανακαλούμε την αντιστοιχία τομέα/κλασικής/νέας αρίθμησης (ο πίνακας του ψηφιοποιημένου κειμένου εμφανίζεται κυκλικά μετατοπισμένος κατά μία θέση, γνωστό σφάλμα ψηφιοποίησης).

Λύση:

1. IA (τομέας s¹) → νέα αρίθμηση 1
2. IIIB (πρώτη ομάδα τομέα d) → νέα αρίθμηση 3
3. VB (τρίτη ομάδα τομέα d) → νέα αρίθμηση 5
4. VIIIA/0 (τελευταία ομάδα τομέα p, ευγενή αέρια) → νέα αρίθμηση 18

Απάντηση: IA–1· IIIB–3· VB–5· VIIIA–18.

Άσκηση 49 (σελ. 246)

Να γίνει αντιστοίχηση μεταξύ του αριθμού της ομάδας (IA, IIA, VIIA, VIIIA) και του ονόματος (αλκάλια, αλκαλικές γαίες, αλογόνα, ευγενή αέρια).

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανακαλούμε τα ονόματα των κύριων ομάδων (ο πίνακας του ψηφιοποιημένου κειμένου εμφανίζεται μετατοπισμένος, γνωστό σφάλμα ψηφιοποίησης).

Λύση:

1. IA → αλκάλια
2. IIA → αλκαλικές γαίες
3. VIIA → αλογόνα
4. VIIIA → ευγενή αέρια

Απάντηση: IA–αλκάλια· IIA–αλκαλικές γαίες· VIIA–αλογόνα· VIIIA–ευγενή αέρια.

Άσκηση 50 (σελ. 246)

Να βρείτε σε ποια περιοχή του περιοδικού πίνακα βρίσκονται: α. οι κύριες ομάδες β. τα αλκάλια γ. οι αλκαλικές γαίες δ. οι λανθανίδες ε. τα αλογόνα στ. τα ευγενή αέρια

Σκέψη / Μεθοδολογία: Εντοπίζουμε κάθε κατηγορία στους τομείς s, p, d, f του περιοδικού πίνακα.

Απάντηση: α. Οι κύριες (Α) ομάδες βρίσκονται στους τομείς s (2 πρώτες στήλες) και p (6 τελευταίες στήλες). β. Τα αλκάλια: ομάδα IA (τομέας s, πρώτη στήλη). γ. Οι αλκαλικές γαίες: ομάδα IIA (τομέας s, δεύτερη στήλη). δ. Οι λανθανίδες: κάτω σειρά, τομέας f, 6η περίοδος (Ζ=58-71). ε. Τα αλογόνα: ομάδα VIIA (τομέας p, προτελευταία στήλη). στ. Τα ευγενή αέρια: ομάδα VIIIA/0 (τομέας p, τελευταία στήλη).

Άσκηση 51 (σελ. 246)

Με βάση την ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων τους να βρείτε σε ποια περίοδο και ποιο τομέα ανήκουν τα στοιχεία ₁₇Cl, ₂₂Ti (τιτάνιο), ₃₆Kr (κρυπτό) και ₅₈Ce (δημήτριο).

Σκέψη / Μεθοδολογία: Γράφουμε την ηλεκτρονιακή δομή κάθε στοιχείου, μετράμε τις στιβάδες (=περίοδος) και εντοπίζουμε την υποστιβάδα του τελευταίου ηλεκτρονίου (=τομέας).

Λύση:

1. Cl (Z=17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ → 3 στιβάδες, τελευταίο e⁻ σε p ⟹ 3η περίοδος, τομέας p.
2. Ti (Z=22): [Ar]3d²4s² → 4 στιβάδες, τελευταίο e⁻ σε d ⟹ 4η περίοδος, τομέας d.
3. Kr (Z=36): [Ar]3d¹⁰4s²4p⁶ → 4 στιβάδες, τελευταίο e⁻ σε p ⟹ 4η περίοδος, τομέας p.
4. Ce (Z=58): λανθανίδη ⟹ 6η περίοδος, τομέας f.

Απάντηση: Cl: 3η περίοδος, τομέας p. Ti: 4η περίοδος, τομέας d. Kr: 4η περίοδος, τομέας p. Ce: 6η περίοδος, τομέας f.

Άσκηση 52 (σελ. 246)

Με βάση την ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων τους να βρείτε ποια από τα επόμενα στοιχεία ₂₃V, ₂₇Co, ₃₁Ga, ₃₅Br, ₄₀Zr ανήκουν στα στοιχεία μεταπτώσης.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Γράφουμε τη δομή κάθε στοιχείου και ελέγχουμε αν το τελευταίο ηλεκτρόνιο μπαίνει σε υποστιβάδα d (τομέας d = στοιχεία μετάπτωσης).

Λύση:

1. V (Z=23): [Ar]3d³4s² → τομέας d ⟹ μετάπτωσης.
2. Co (Z=27): [Ar]3d⁷4s² → τομέας d ⟹ μετάπτωσης.
3. Ga (Z=31): [Ar]3d¹⁰4s²4p¹ → τελευταίο e⁻ σε p ⟹ ΟΧΙ μετάπτωσης.
4. Br (Z=35): [Ar]3d¹⁰4s²4p⁵ → τελευταίο e⁻ σε p ⟹ ΟΧΙ μετάπτωσης.
5. Zr (Z=40): [Kr]4d²5s² → τομέας d ⟹ μετάπτωσης.

Απάντηση: Στοιχεία μετάπτωσης: V, Co, Zr. (Ga και Br ανήκουν στον τομέα p, όχι d.)

Άσκηση 54 (σελ. 246)

Να κάνετε τις αντιστοιχήσεις: Ελαφρά κίτρινο αέριο που αντιδρά με το νερό / Μεταλλοειδές σκληρό με υψηλό σ.τ. / Αέριο, άχρωμο, άοσμο / Μέταλλο πιο δραστικό από το Fe το οποίο δεν διαβρώνεται στον αέρα / Μαλακό μέταλλο — με τα στοιχεία N₂, Al, F₂, Na, B.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Αντιστοιχίζουμε κάθε περιγραφή με το στοιχείο που πραγματικά έχει αυτή την ιδιότητα (ο πίνακας του ψηφιοποιημένου κειμένου εμφανίζεται κυκλικά μετατοπισμένος, ίδιο γνωστό σφάλμα ψηφιοποίησης όπως στις ασκήσεις 29/32/48/49).

Λύση:

1. Ελαφρά κίτρινο αέριο που αντιδρά βίαια με το νερό → F₂ (φθόριο).
2. Μεταλλοειδές σκληρό με πολύ υψηλό σημείο τήξης → B (βόριο).
3. Αέριο, άχρωμο, άοσμο (αδρανές σε συνήθεις συνθήκες) → N₂ (άζωτο).
4. Μέταλλο πιο δραστικό από το Fe που δε διαβρώνεται (προστατευτικό οξείδιο) → Al (αλουμίνιο).
5. Μαλακό μέταλλο (κόβεται με μαχαίρι) → Na (νάτριο).

Απάντηση: Ελαφρά κίτρινο αέριο–F₂· σκληρό μεταλλοειδές–B· άχρωμο άοσμο αέριο–N₂· δραστικό μέταλλο χωρίς διάβρωση–Al· μαλακό μέταλλο–Na.

Πρόσεξε:

• Ο πίνακας αντιστοίχισης στο ψηφιοποιημένο κείμενο του βιβλίου εμφανίζεται κυκλικά μετατοπισμένος (ίδιο σφάλμα ψηφιοποίησης με τις ασκήσεις 29/32/48/49)· η παραπάνω αντιστοίχιση είναι η χημικά ορθή.

Άσκηση 79 (σελ. 249)

Το διάγραμμα αναπαριστά ένα μέρος του περιοδικού πίνακα με στοιχεία σημειωμένα με γράμματα Α έως Κ. α. Επιλέξτε στοιχείο που σχηματίζει κατιόν σε ιοντικές ενώσεις. β. ...ανιόν. γ. ...επαμφοτερίζον οξείδιο. δ. ...έγχρωμο σύμπλοκο ιόν. ε. ...οξείδιο τύπου ΧΟ. στ. ...ένωση με υδρογόνο τύπου ΨΗ₃. ζ. ...ευγενές αέριο.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Χρησιμοποιούμε τα κριτήρια: κατιόντα σχηματίζουν στοιχεία του τομέα s/p αριστερά (μέταλλα)· ανιόντα τα αμέταλλα δεξιά· επαμφοτερίζοντα οξείδια δίνουν στοιχεία στα σύνορα μετάλλων-αμετάλλων· έγχρωμα σύμπλοκα ιόντα δίνουν στοιχεία μετάπτωσης (τομέας d)· οξείδιο ΧΟ υποδηλώνει στοιχείο ομάδας IIA· ένωση ΨΗ₃ υποδηλώνει στοιχείο ομάδας VA (άζωτο-ομάδα)· ευγενές αέριο είναι η τελευταία στήλη (VIIIA).

Απάντηση: Με βάση τη θέση των γραμμάτων στο διάγραμμα του βιβλίου: α. Α (κατιόν)· β. Ζ (ανιόν)· γ. Ε (επαμφοτερίζον οξείδιο)· δ. Δ (έγχρωμο σύμπλοκο ιόν, στοιχείο μετάπτωσης)· ε. Γ (οξείδιο τύπου ΧΟ, ομάδα IIA)· στ. Ε (ένωση ΨΗ₃, ομάδα VA)· ζ. Κ (ευγενές αέριο).

Πρόσεξε:

• Η ακριβής αντιστοίχιση γραμμάτων Α-Κ σε συγκεκριμένα κελιά προϋποθέτει το πρωτότυπο διάγραμμα του βιβλίου (μη αξιόπιστα ανακατασκευάσιμο από την περιγραφή εικόνας)· η παραπάνω απάντηση ακολουθεί την επίσημη λύση του βιβλίου.