1
Symulacja 1

Przeanalizuj poniższą symulację i odpowiedz na pytanie zawarte w tytule lekcji: „Co sprawia, że pierwiastki 18. grupy układu okresowego niechętnie wchodzą w reakcje chemiczne lub nie reagują wcale”? Zwróć szczególną uwagę na zapełnienie powłok walencyjnych w atomach tych pierwiastków.

Zapoznaj się z opisem symulacji interaktywnej i odpowiedz na pytanie zawarte w tytule lekcji: „Co sprawia, że pierwiastki 18. grupy układu okresowego niechętnie wchodzą w reakcje chemiczne lub nie reagują wcale”? Zwróć szczególną uwagę na zapełnienie powłok walencyjnych w atomach tych pierwiastków.

R1ZFiUdDNO9RG
W symulacji interaktywnej zaprezentowano zapis powłokowy, podpowłokowy oraz klatkowy konfiguracji elektronowej gazów szlachetnych. Ponadto pokazano modele poszczególnych atomów helowców i kolejne energie jonizacji. Konfiguracja elektronowa to zapis przedstawiający sposób rozmieszczenia elektronów w chmurze elektronowej wokoł jądra atomowego. Pierwiastki osiemnastej grupy osiągają trwałą konfigurację elektronową zwykle poprzez zapełnienie zewnętrznej powłoki elektronowej przez osiem elektronów, opisanymi orbitalami typu s i p; wyjątkiem jest hel, który posiada dwa elektrony na orbitalu 1 s; dalej przedstawiono kolejno konfiguracje dla poszczególnych helowców. Hel indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, H e. Zapis powłokowy K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, zapis podpowłokowy jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, zapis klatkowy: w jednej klatce podpisanej 1 s znajdują się dwa elektrony reprezentowane przez dwie pionowe strzałki o przeciwnych grotach. Neon indeks dolny, dziesięć, koniec indeksu dolnego, N e. Zapis powłokowy: K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Zapis podpowłokowy: jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego. Zapis klatkowy: w pierwszej pojedynczej klatce podpisanej 1 s oraz drugiej pojedynczej podpisanej 2 s znajdują się po dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane jako 2 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach, w sumie sześć elektronów dla 2 p. Argon indeks dolny, osiemnaście, koniec indeksu dolnego, A r. Zapis powłokowy: K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego, M indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Zapis podpowłokowy: jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego. Zapis klatkowy: w pierwszej pojedynczej klatce podpisanej 1 s oraz drugiej pojedynczej podpisanej 2 s znajdują się po dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane kolejno 2 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach, w sumie sześć elektronów dla 2 p. Dalej pojedyncza klatka opisana 3 s znajdują się w niej dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane jako 3 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach. Krypton indeks dolny, trzydzieści sześć, koniec indeksu dolnego, K r. Zapis powłokowy: K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego, M indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, N indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Zapis podpowłokowy: jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, cztery p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego. Zapis klatkowy: w pierwszej pojedynczej klatce podpisanej 1 s oraz drugiej pojedynczej podpisanej 2 s znajdują się po dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane kolejno 2 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach, w sumie sześć elektronów dla 2 p. Dalej pojedyncza klatka opisana 3 s znajdują się w niej dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane jako 3 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach. Kolejna pojedyncza klatka z dwoma elektronami opisana jest jako 4 s, obok znajduje się się pięć połączonych ze sobą klatek oznaczonych jako 3 d, w każdej klatce znajdują się po dwa elektrony, w sumie dziesięć elektronów dla 3 d. Ostatnie trzy połączone klatki opisane są jako 4 p, każda z nich wypełniona jest przez dwie strzałki, zatem dla 4 p jest w sumie sześć elektronów. Ksenon indeks dolny, pięćdziesiąt cztery, koniec indeksu dolnego, X e. Zapis powłokowy: K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego, M indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, N indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, O indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Zapis podpowłokowy: jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, cztery p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, pięć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, pięć p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego. Zapis klatkowy: w pierwszej pojedynczej klatce podpisanej 1 s oraz drugiej pojedynczej podpisanej 2 s znajdują się po dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane kolejno 2 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach, w sumie sześć elektronów dla 2 p. Dalej pojedyncza klatka opisana 3 s znajdują się w niej dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane jako 3 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach. Kolejna pojedyncza klatka z dwoma elektronami opisana jest jako 4 s, obok znajduje się się pięć połączonych ze sobą klatek oznaczonych jako 3 d, w każdej klatce znajdują się po dwa elektrony, w sumie dziesięć elektronów dla 3 d. Następnie trzy połączone klatki opisane są jako 4 p, każda z nich wypełniona jest przez dwie strzałki, zatem dla 4 p jest w sumie sześć elektronów. Kolejna pojedyncza klatka z dwoma elektronami opisana jest jako 5 s, obok znajduje się się pięć połączonych ze sobą klatek oznaczonych jako 4 d, w każdej klatce znajdują się po dwa elektrony, w sumie dziesięć elektronów dla 3 d. Ostatnie trzy połączone klatki opisane są jako 5 p, każda z nich wypełniona jest przez dwie strzałki, zatem dla 5 p jest w sumie sześć elektronów. Radon indeks dolny, osiemdziesiąt sześć, koniec indeksu dolnego, R n. Zapis powłokowy: K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego, M indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, N indeks górny, trzydzieści dwa, koniec indeksu górnego, O indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, P indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Zapis podpowłokowy: jeden s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, dwa p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, cztery s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, trzy d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, cztery p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, pięć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, pięć p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego, sześć s indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, cztery f indeks górny, czternaście, koniec indeksu górnego, pięć d indeks górny, dziesięć, koniec indeksu górnego, sześć p indeks górny, sześć, koniec indeksu górnego. Zapis klatkowy: w pierwszej pojedynczej klatce podpisanej 1 s oraz drugiej pojedynczej podpisanej 2 s znajdują się po dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane kolejno 2 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach, w sumie sześć elektronów dla 2 p. Dalej pojedyncza klatka opisana 3 s znajdują się w niej dwa elektrony przedstawione za pomocą pionowych strzałek o przeciwnych grotach, po prawej stronie znajdują się trzy połączone ze sobą klatki podpisane jako 3 p w każdej z nich znajdują się po dwa elektrony analogicznie reprezentowane przez pionowe strzałki o przeciwnych zwrotach. Kolejna pojedyncza klatka z dwoma elektronami opisana jest jako 4 s, obok znajduje się się pięć połączonych ze sobą klatek oznaczonych jako 3 d, w każdej klatce znajdują się po dwa elektrony, w sumie dziesięć elektronów dla 3 d. Następnie trzy połączone klatki opisane są jako 4 p, każda z nich wypełniona jest przez dwie strzałki, zatem dla 4 p jest w sumie sześć elektronów. Kolejna pojedyncza klatka z dwoma elektronami opisana jest jako 5 s, obok znajduje się się pięć połączonych ze sobą klatek oznaczonych jako 4 d, w każdej klatce znajdują się po dwa elektrony, w sumie dziesięć elektronów dla 4 d. Następnie trzy połączone klatki opisane są jako 5 p, każda z nich wypełniona jest przez dwie strzałki, zatem dla 5 p jest w sumie sześć elektronów. Dalej pojedyncza klatka z dwoma elektronami opisana jest jako 6 s, obok znajduje się się siedem połączonych klatek opisanych jako 4 f zawierających w sumie czternaście elektronów, po dwa na klatkę. Następnie pięć połączonych ze sobą klatek oznaczonych jako 5 d, w każdej klatce znajdują się po dwa elektrony, w sumie dziesięć elektronów dla 3 d. Ostatnie trzy połączone klatki opisane są jako 6 p, każda z nich wypełniona jest przez dwie strzałki, zatem dla 5 p jest w sumie sześć elektronów. Odpowiednim powłokom K, L, M, N, O, P przypisano kolory, którymi oznaczono fragmenty zapisu podpowłokowego. Dla powłoki K na przykład oznaczono wszystkie orbitale z jedynką na początku, która faktycznie informuje o tym, że jest to powłoka K. Analogicznie dla powłoki M, wszystkie orbitale opisane trójką na początku, informują, że są to elektrony opisywane jako należące do powłoki M. Energia jonizacji jest to minimalna energia, którą należy dostarczyć, aby oderwać elektron od atomu lub jonu danego pierwiastka. Pierwsza energia jonizacji jest to energia potrzebna do oderania elektronu od atomu lub jonu danego pierwiastka. Wysokie wartości pierwszej energii jonizacji helowców (powyżej jednego megadżula na mol świadczą o wytworzeniu przez pierwiastki trwałej konfiguracji, co nie sprzyja tworzeniu wiązań chemicznych. W dodatku do symulacji przedstawiono dwie tabelki mające za zadanie porównanie wartiści pierwszych energii jonizacji dla litowców oraz helowców. Kolejno dla pierwiastków pierwszej grupy zostały podane nazwa, symbol oraz wartość pierwszej energii jonizacji wyrażona w megadżulach na mol. Wodór, H, 0,131; lit, L i, 0,521; sód N a, 0,496; potas K, 0,419; rubid R b, 0,403; cez C s, 0,375. Kolejno dla pierwiastków osiemnastej grupy zostały podane nazwa, symbol oraz wartość pierwszej energii jonizacji wyrażona w megadżulach na mol. Hel H e, 2,372; neon N e, 2,081; argon A r1,521; krypton K r, 1,35; ksenon X e, 1,170, radon R n, 1,037. W części poświęconej energii jonizacji przedstawiono model atomu radonu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłoki elektonowe, odpowiednio K, L, M, N, O, P, na których rozmieszczone są elektrony K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego, M indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, N indeks górny, trzydzieści dwa, koniec indeksu górnego, O indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, P indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Po dostarczeniu energii wynoszącej 1,037 megadżula na mol, co ma miejsce po kliknięciu na elektron powłoki walencyjnej. Elektron zostaje wybity, zatem powstaje R n indeks górny, plus, koniec indeksu górnego. Dalej można wybierać kolejne helowce i dostarczać energię odpowiadającą pierwszej energii jonizacji. Tak więc przedstawiono model atomu ksenonu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłoki elektonowe, odpowiednio K, L, M, N, O, na których rozmieszczone są elektrony K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego, M indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, N indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, O indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Po dostarczeniu energii wynoszącej 1,170 megadżula na mol, co ma miejsce po kliknięciu na elektron powłoki walencyjnej. Elektron zostaje wybity, ponieważ została dostarczona energia równa pierwszej energii jonizacji. Zatem powstaje X e indeks górny, plus, koniec indeksu górnego. Dalej przedstawiono model atomu kryptonu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłoki elektonowe, odpowiednio K, L, M, N, na których rozmieszczone są elektrony K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego, M indeks górny, osiemnaście, koniec indeksu górnego, N indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Kliknięcie na elektron powłoki walencyjnej powoduje dostarczenie energii wynoszącej 1,350 megadżula na mol. Elektron zostaje wybity, ponieważ została dostarczona energia równa pierwszej energii jonizacji. Zatem powstaje K r indeks górny, plus, koniec indeksu górnego. Następnie przedstawiono model atomu argonu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłoki elektonowe, odpowiednio K, L, M, na których rozmieszczone są elektrony K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego, M indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Kliknięcie na elektron powłoki walencyjnej powoduje dostarczenie energii wynoszącej 1,521 megadżula na mol. Elektron zostaje wybity, ponieważ została dostarczona energia równa pierwszej energii jonizacji. Zatem powstaje A r indeks górny, plus, koniec indeksu górnego. Dalej przedstawiono model atomu neonu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłoki elektonowe, odpowiednio K, L, na których rozmieszczone są elektrony K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, L indeks górny, osiem, koniec indeksu górnego. Kliknięcie na elektron powłoki walencyjnej powoduje dostarczenie energii wynoszącej 2,081 megadżula na mol. Elektron zostaje wybity, ponieważ została dostarczona energia równa pierwszej energii jonizacji. Zatem powstaje N e indeks górny, plus, koniec indeksu górnego. Na końcu przedstawiono model atomu helu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłokę elektonową, odpowiednio K, na której rozmieszczone są elektrony K indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego. Kliknięcie na elektron powłoki walencyjnej powoduje dostarczenie energii wynoszącej 2,372 megadżula na mol. Elektron zostaje wybity, ponieważ została dostarczona energia równa pierwszej energii jonizacji. Zatem powstaje H e indeks górny, plus, koniec indeksu górnego.
Symulacja interaktywna pt. „Konfiguracje elektronowe pierwiastków 18. grupy układu okresowego”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., Agata Krzak, licencja: CC BY-SA 3.0.
Podpowiedźgreenwhite
Ćwiczenie 1

Na podstawie przeprowadzonych symulacji wskaż, ile elektronów znajduje się na powłoce walencyjnej helowców. Podaj konfigurację elektronową ostatniej powłoki.

R1DY9GGypiWp7
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Ćwiczenie 2

Na podstawie powyższej symulacji napisz, dlaczego atomy wymienionych w niej pierwiastków niechętnie wchodzą w reakcji lub nie reagują wcale.

RR3NFw9Di2TE0
Odpowiedź: (Uzupełnij).