Chemia nieorganiczna zajmuje się badaniem właściwości i reakcji pierwiastków oraz ich związków, które nie są związkami organicznymi. W ramach tego działu chemii uczniowie poznają różne pierwiastki, ich właściwości, sposoby łączenia się w związki chemiczne oraz reakcje chemiczne, w które wchodzą. Aby zrozumieć zadania z chemii, warto zapoznać się z kluczowymi pojęciami takimi jak promień atomowy, liczba kwantowa, stopnie utlenienia oraz konfiguracja elektronowa.

Promień atomowy

Promień atomowy to odległość od jądra atomowego do najbardziej odległych elektronów. W układzie okresowym pierwiastków promień atomowy zmniejsza się z lewej do prawej strony w tym samym okresie, ponieważ liczba protonów wzrasta, co powoduje silniejsze przyciąganie elektronów do jądra. Z kolei promień atomowy zwiększa się z góry na dół w grupie, ponieważ dodawane są kolejne powłoki elektronowe.

Liczba kwantowa

Liczby kwantowe to zestaw wartości używanych do opisania właściwości elektronów w atomie. Wartość pobocznej liczby kwantowej l opisuje kształt orbitali i może przyjmować wartości od 0 do n−1, gdzie n to główna liczba kwantowa. Liczby kwantowe są kluczowe dla zrozumienia konfiguracji elektronowej pierwiastków.

Stopień utlenienia

Stopień utlenienia to liczba określająca stopień utlenienia atomu w związku chemicznym, czyli liczbę elektronów, które atom oddał, przyjął lub dzieli się w wyniku tworzenia związku chemicznego. Stopień utlenienia jest ważnym pojęciem w chemii, ponieważ pozwala zrozumieć, jak pierwiastki łączą się w związki chemiczne.

Konfiguracja elektronowa

Konfiguracja elektronowa to sposób rozmieszczenia elektronów w atomie na różnych poziomach i podpoziomach energetycznych. Blok konfiguracyjny to segment układu okresowego, który grupuje pierwiastki według rodzaju orbitali, w których znajdują się ich elektrony walencyjne (s, p, d, f).

Zadanie i rozwiązanie

Poniżej przedstawiamy zadanie z chemii nieorganicznej, które pomoże zrozumieć powyższe pojęcia w praktyce.

Zadanie

Pierwiastki X i E leżą w tym samym okresie. Pierwiastek E ma największy promień atomowy spośród wszystkich pierwiastków tego okresu.
Wodorek pierwiastka X ma temperaturę wrzenia T_w = –41,25°C, a temperaturę topnienia T_t = –65,73°C. Cząsteczka tego wodorku ma łącznie 36 elektronów. Najwyższy stopień utlenienia pierwiastka X w związkach chemicznych jest równy liczbie niesparowanych elektronów w podpowłokach walencyjnych chromu w stanie podstawowym.

Uzupełnij tabelę. Wpisz odpowiednie symbole, numery grup oraz wartości pobocznej liczby kwantowej, opisującej elektron o najwyższej energii w atomie każdego z pierwiastków.

Tabela:

Rozwiązanie zadania

1. Pierwiastek E ma największy promień atomowy w okresie, co oznacza, że jest to pierwiastek z pierwszej grupy tego okresu, czyli sód (Na) lub potas (K). W tym przypadku wybieramy potas (K), ponieważ leży on dalej w okresie.
2. Ponieważ cząsteczka wodorku pierwiastka X ma 36 elektronów, pierwiastkiem X jest selen (Se), ponieważ wodorek selenu (H2Se) ma sumarycznie 36 elektronów (Selen – 34, Wodór – 2).

Tabela:

Wyjaśnienia:

1. Promień atomowy: Największy promień atomowy w okresie mają pierwiastki z grupy 1 (metale alkaliczne).
2. Liczba kwantowa: Opisuje energię i kształt orbitali, w których znajdują się elektrony.
3. Stopień utlenienia: Określa, ile elektronów atom oddał, przyjął lub dzieli się w wyniku tworzenia związku chemicznego.
4. Konfiguracja elektronowa: Sposób rozmieszczenia elektronów w atomie na różnych poziomach i podpoziomach energetycznych.

Rozwiązanie tego zadania wymaga zrozumienia kilku kluczowych pojęć chemii nieorganicznej. Dzięki temu artykułowi uczniowie mogą lepiej przygotować się do egzaminów, zrozumieć podstawowe pojęcia chemii oraz umiejętnie rozwiązywać podobne zadania.

CZYTAJ TAKŻE: Co to jest prąd elektryczny?