Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
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 He2. Zapis powłokowy K2, zapis podpowłokowy 1s2, zapis klatkowy: w jednej klatce podpisanej 1 s znajdują się dwa elektrony reprezentowane przez dwie pionowe strzałki o przeciwnych grotach. Neon Ne10. Zapis powłokowy: K2L8. Zapis podpowłokowy: 1s22s22p6. 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 Ar18. Zapis powłokowy: K2L8M8. Zapis podpowłokowy: 1s22s22p623s23p6. 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 Kr36. Zapis powłokowy: K2L8M18N8. Zapis podpowłokowy: 1s22s22p623s23p64s23d104p6. 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 Xe54. Zapis powłokowy: K2L8M18N18O8. Zapis podpowłokowy: 1s22s22p623s23p64s23d104p65s24d105p6. 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 Rn86. Zapis powłokowy: K2L8M18N32O18P8. Zapis podpowłokowy: 1s22s22p623s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p6. 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, Li, 0,521; sód Na, 0,496; potas K, 0,419; rubid Rb, 0,403; cez Cs, 0,375. Kolejno dla pierwiastków osiemnastej grupy zostały podane nazwa, symbol oraz wartość pierwszej energii jonizacji wyrażona w megadżulach na mol. Hel He, 2,372; neon Ne, 2,081; argon Ar1,521; krypton Kr, 1,35; ksenon Xe, 1,170, radon Rn, 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 K2L8M18N32O18P8. Po dostarczeniu energii wynoszącej 1,037 megadżula na mol, co ma miejsce po kliknięciu na elektron powłoki walencyjnej. Elektron zostaje wybity, zatem powstaje Rn+. 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 K2L8M18N18O8. 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 Xe+. Dalej przedstawiono model atomu kryptonu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłoki elektonowe, odpowiednio K, L, M, N, na których rozmieszczone są elektrony K2L8M18N8. 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 Kr+. Następnie przedstawiono model atomu argonu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłoki elektonowe, odpowiednio K, L, M, na których rozmieszczone są elektrony K2L8M8. 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 Ar+. Dalej przedstawiono model atomu neonu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłoki elektonowe, odpowiednio K, L, na których rozmieszczone są elektrony K2L8. 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 Ne+. Na końcu przedstawiono model atomu helu posiadający jądro atomowe oraz zaznaczone powłokę elektonową, odpowiednio K, na której rozmieszczone są elektrony K2. 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 He+.
Symulacja interaktywna pt. „Konfiguracje elektronowe pierwiastków <math aria‑label="osiemnastej">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).