Bojenje kompleksnih spojeva. Primjeri rješavanja problema Elektronička konfiguracija zn2 iona
Najvažnije postignuće TCT-a je dobro objašnjenje razloga posebne boje složenih spojeva. Prije nego što pokušamo objasniti razlog pojave boje u složenim spojevima, podsjetimo se da je vidljiva svjetlost elektromagnetska radijacija, čija je valna duljina u rasponu od 400 do 700 nm. Energija ovog zračenja obrnuto je proporcionalna njegovoj valnoj duljini:
E = h×n = h×c/l
Energija 162 193 206 214 244 278 300
E, kJ/mol
Valna duljina 760 620 580 560 490 430 400
Ispada da je energija cijepanja d-razine kristalnim poljem, označena simbolom D, istog reda veličine kao energija fotona vidljive svjetlosti. Stoga kompleksi prijelaznih metala mogu apsorbirati svjetlost u vidljivom području spektra. Apsorbirani foton pobuđuje elektron s niže energetske razine d-orbitala na višu razinu. Objasnimo to na primjeru 3+. Titan (III) ima samo 1 d-elektron; kompleks ima samo jedan apsorpcijski vrh u vidljivom području spektra. Maksimalni intenzitet 510 nm. Svjetlost te valne duljine uzrokuje pomicanje d elektrona s niže energetske razine d orbitala na gornju. Uslijed apsorpcije zračenja, molekula apsorbirane tvari prelazi iz osnovnog stanja s minimalnom energijom E 1 u stanje više energije E 2. Energija pobude raspoređuje se na pojedinačne vibracijske energetske razine molekule, pretvarajući se u toplinsku energiju. Elektronski prijelazi, uzrokovane apsorpcijom strogo definiranih kvanta svjetlosne energije, karakterizirane su prisutnošću strogo definiranih apsorpcijskih vrpci. Štoviše, apsorpcija svjetlosti događa se samo u slučaju kada se energija apsorbiranog kvanta podudara s energetskom razlikom DE između kvantnih energetskih razina u konačnom i početnom stanju apsorbirajuće molekule:
DE = E 2 – E 1 = h×n = h×c/l,
gdje je h Planckova konstanta; n je frekvencija apsorbiranog zračenja; c je brzina svjetlosti; l je valna duljina apsorbirane svjetlosti.
Kada je uzorak tvari osvijetljen svjetlom, reflektirane zrake od svih boja koje uzorak nije apsorbirao ulaze u naše oko. Ako uzorak apsorbira svjetlost svih valnih duljina, zrake se od njega ne odbijaju i takav nam se objekt čini crnim. Ako uzorak uopće ne apsorbira svjetlost, percipiramo ga kao bijel ili bezbojan. Ako uzorak apsorbira sve zrake osim narančaste, izgleda narančasto. Moguća je i druga opcija - uzorak može djelovati narančasto čak i kada u oko uđu zrake svih boja osim plave. Obrnuto, ako uzorak apsorbira samo narančaste zrake, čini se plavim. Plava i narančasta se nazivaju komplementarnim bojama.
Redoslijed spektralnih boja: Do svaki O Lovac iželi h ne, G de S ide f ezan - Do Crvena, O raspon, ižuta boja, h zelena , G plavo, S plava , f ljubičasta
Za aqua kompleks 3+ brojčana vrijednost D izr. = 163 kJ/mol odgovara granici vidljivog crvenog zračenja, stoga su vodene otopine Fe 3+ soli praktički bezbojne. Heksacijanoferat (III) ima D dist. = 418 kJ/mol, što odgovara apsorpciji u plavo-ljubičastom dijelu spektra i refleksiji u žuto-narančastom. Otopine koje sadrže ione heksacijanoferata (III) žute su s narančastom nijansom. D vrijednost 3+ je mali u usporedbi s 3-, što odražava ne baš veliku energiju vezanja Fe 3+ -OH 2. Visoka energija cijepanja 3- ukazuje da je energija vezanja Fe 3+ -CN veća, pa je stoga potrebno više energije za eliminaciju CN. Iz eksperimentalnih podataka poznato je da molekule H 2 O u 3+ koordinacijskoj sferi imaju prosječni životni vijek od oko 10 -2 s, a 3- kompleks se izuzetno sporo odvaja od CN - liganda.
Pogledajmo nekoliko primjera koji nam omogućuju rješavanje problema pomoću TCP-a.
Primjer: trans‑+ kompleksni ion apsorbira svjetlost uglavnom u crvenom području spektra - 640 nm. Koje je boje ovaj kompleks?
Riješenje: budući da dotični kompleks apsorbira crvenu svjetlost, njegova bi boja trebala biti zelena, komplementarna crvenoj.
Primjer: ioni A1 3+, Zn 2+ i Co 2+ nalaze se u oktaedarskom okruženju liganada. Koji od ovih iona može apsorbirati vidljivu svjetlost i, kao rezultat toga, nama se čini obojenim?
Riješenje: ion A1 3+ ima elektronsku konfiguraciju . Budući da nema vanjskih d elektrona, nije obojen. Zn 2+ ion ima elektroničku konfiguraciju - 3d 10. U ovom slučaju sve d-orbitale su ispunjene elektronima. Orbitale d x 2– y2 i d x 2 ne mogu prihvatiti elektron pobuđen s niže energetske razine d xy , d yz , d xz orbitala. Stoga je i kompleks Zn 2+ bezbojan. Co 2+ ion ima elektroničku konfiguraciju - d 7. U tom slučaju moguće je premjestiti jedan d-elektron s niže energetske razine d xy, d yz, d xz orbitala na gornju energetsku razinu d x 2– y2 i d x 2 orbitala. Zbog toga je ionski kompleks Co 2+ obojen.
Primjer: kako objasniti zašto je boja dijamagnetskih kompleksa 3+, 3+, 3– narančasta, a paramagnetskih kompleksa 3–, 0 plava?
Riješenje: narančasta boja kompleksa označava apsorpciju u plavo-ljubičastom dijelu spektra, tj. u području kratke valne duljine. Dakle, cijepanje za ove komplekse je velika vrijednost, što osigurava njihovu pripadnost niskospinskim kompleksima (D>P). Sparivanje elektrona (d 6 konfiguracija, svih šest elektrona na podrazini t 2g) nastaje zbog činjenice da ligandi NH 3 , en, NO 2 - pripadaju desnoj strani spektrokemijskog niza. Stoga, kada kompleksiraju, stvaraju jako polje. Bojanje druge skupine kompleksa u plavo znači da apsorbiraju žuto-crvenu energiju, tj. dugovalni dio spektra. Budući da valna duljina na kojoj kompleks apsorbira svjetlost određuje količinu cijepanja, možemo reći da je vrijednost D u ovom slučaju relativno mala (D<Р). Это и понятно: лиганды F – и H 2 O находятся в левой части спектрохимического ряда и образуют слабое поле. Поэтому энергии расщепления D в данном случае недостаточно для спаривания электронов кобальта (III) и электронная конфигурация в этом случае - t 4 2g ,е 2 g , а не t 6 2g e 0 g .
Primjer: pomoću teorije kristalnog polja objasni zašto je kompleksni ion bezbojan u vodenoj otopini, a 2 je obojen zeleno?
Riješenje : kompleks - tvori ga kation bakra Cu + s elektronskom konfiguracijom 3d 10 4s 0, sve d-orbitale su popunjene, prijenos elektrona je nemoguć, stoga otopina nije obojena. Kompleks 2- tvori kation Cu 2+ čija je elektronska konfiguracija 3d 9 4s 0, stoga postoji upražnjeno mjesto na podrazini d–. Prijelaz elektrona nakon apsorpcije svjetlosti na d-podrazini određuje boju kompleksa. Bakreni (C) aqua kompleksi imaju plavu boju u vodenoj otopini; uvođenje kloridnih iona u unutarnju sferu kompleksa dovodi do stvaranja kompleksa miješanih liganda, što uzrokuje promjenu boje otopine u zelenu.
Primjer: Metodom valentne veze, uzimajući u obzir teoriju kristalnog polja, odredite vrstu hibridizacije središnjeg atoma i predvidite geometrijski oblik kompleksa:
- + -
Riješenje: Odaberimo među navedenim kompleksima spojeve koje tvori E+, a to su:
+ - 3-
- + .
Kemijska veza u tim kompleksima nastaje donor-akceptorskim mehanizmom, a donori elektrona su ligandi: molekule amonijaka i cijanidni ioni (monodentatni ligandi) i tiosulfatni ioni (bidentatni ligand). Akceptor elektrona je E + kation. Elektronička konfiguracija (n-1)d 10 ns 0 np 0 . U formiranju dviju veza s monodentatnim ligandima sudjeluju vanjske ns- i np-orbitale, tip hibridizacije središnjeg atoma je sp, geometrijski oblik kompleksa je linearan, nema nesparenih elektrona, ion je dijamagnetičan . Kada se formiraju četiri donor-akceptorske veze s bidentatnim ligandom, jedna s-orbitala i tri p-orbitale središnjeg atoma sudjeluju u MBC-u, tip hibridizacije je sp 3, geometrijski oblik kompleksa je tetraedarski, postoji nema nesparenih elektrona.
Druga grupa kompleksa:
- - - 3+
formiran od iona zlata (III), čija je elektronska konfiguracija 5d 8 6s 0. Ligandi koji sudjeluju u stvaranju kompleksa mogu se podijeliti, u skladu sa spektrokemijskim nizom liganada, na slabe: kloridne i bromidne ione i jake: amonijakove i cijanidne ione. U skladu s Hundovim pravilom, postoje dva nesparena elektrona u 5d orbitalama i oni se zadržavaju tijekom stvaranja donor-akceptorskih veza s ligandima slabog polja. Za stvaranje veza zlatni kation daje jednu 6s i tri 6p orbitale. Vrsta hibridizacije središnjeg sp 3 atoma. Prostorna struktura kompleksnog iona je tetraedarska. Postoje dva nesparena elektrona, kompleks je paramagnetičan.
Pod utjecajem liganada jakog polja, elektroni iona zlata (III) se uparuju uz oslobađanje jedne 5d orbitale. Jedna 5d-, jedna 6s- i dvije 6p-orbitale središnjeg atoma sudjeluju u formiranju četiri donor-akceptorske veze. Hibridizacijski tip dsp 2. To rezultira planarnom kvadratnom strukturom kompleksnog iona. Nema nesparenih elektrona, kompleksi su dijamagnetski.
Boja otopine kompleksa ovisi o njegovom sastavu, strukturi i određena je valnom duljinom l max koja odgovara maksimumu apsorpcijske vrpce, intenzitetu vrpce, koji ovisi o tome je li kvantno-kemijski odgovarajući elektronski prijelaz zabranjen. , te zamućenje apsorpcijske vrpce, koje ovisi o nizu parametara, kao što su elektronska struktura kompleksa, intenzitet toplinskog kretanja u sustavu, stupanj iskrivljenja pravilnog geometrijskog oblika koordinacijskog poliedra itd.
Primjer 1. Odredite naboj kompleksirajućeg agensa u spoju NO 2. Dodijelite naziv ovoj vezi.
Riješenje
Vanjska sfera CS sastoji se od jednog aniona NO, stoga je naboj cijele unutarnje sfere +1, odnosno +. Unutarnja sfera sadrži dvije skupine liganada NH 3 i Cl –. Stupanj oksidacije sredstva za kompleksiranje označava se sa x i riješite jednadžbu
1 = 1x+ 0·4 + 2·(–1). Odavde x = +1.
Dakle, CS je složen kation. Naziv spoja: kobalt diklorotetraamin nitrit (+1).
Primjer 2. Zašto + ion ima linearnu strukturu?
Riješenje
Odredite naboj kompleksirajućeg agensa u danom kompleksnom ionu
1 = 1x+ 0·2 . Odavde x = +1.
Elektronska struktura valentnih podrazina Cu + iona odgovara konfiguraciji 3 d 10 4s 0 4R 0 . Od 3 d – podrazina ne sadrži slobodna mjesta, zatim jedno 4 s i jedan 4 str orbitale koje hibridiziraju po vrsti sp. Ovaj tip hibridizacije (vidi tablicu 1) odgovara linearnoj strukturi kompleksa.
Primjer 3. Odredite tip hibridizacije središnjeg iona AO i geometrijsku strukturu kompleksa 2–.
Riješenje
Elektronska konfiguracija središnjeg iona Hg 2+: 5 d 10 6s 0 6R 0, a elektronički grafički sklop može se prikazati na sljedeći način
Kemijska veza nastaje prema donor-akceptorskom mehanizmu, gdje svaki od četiri donor liganda (Cl – iona) daje jedan slobodni par elektrona (iscrtkane strelice), a kompleksirajući agens (Hg 2+ ion) daje slobodni AO: jedan 6 s i tri 6 str JSC
Dakle, u ovom složenom ionu dolazi do sp3 hibridizacije ao, uslijed čega su veze usmjerene prema vrhovima tetraedra, a ion 2– ima tetraedarsku strukturu.
Primjer 4. Nacrtajte energetski dijagram za nastanak veza u kompleksu 3– i označite vrstu hibridizacije orbitala središnjeg atoma. Koja magnetska svojstva ima kompleks?
Riješenje
Elektronička konfiguracija središnjeg iona Fe 3+:…3 d 5 4s 0 4str 0 4d 0 . Šest monodentatnih liganada CN - stvaraju jako oktaedarsko polje i tvore šest σ-veza, osiguravajući usamljene parove elektrona ugljikovog atoma slobodnom AO kompleksnog agensa Fe 3+, dok je degeneracija AO 3 uklonjena d podrazina sredstva za kompleksiranje. Energetski dijagram kompleksa izgleda ovako
E 
dγ serija
Fe 3+ :…3 d 5
dε serija
pet 3 d-elektroni su potpuno raspoređeni po orbitalama 3 dε serije, budući da se energija cijepanja koja nastaje tijekom interakcije s ligandima visokog polja pokazuje dovoljnom za maksimalno uparivanje elektrona. Dostupno 3 d, 4s i 4 R- orbitale su izložene d 2 sp 3-hibridizacija i odrediti oktaedarsku strukturu kompleksa. Kompleks je paramagnetičan, jer postoji jedan nespareni elektron
d 2 sp 3
Primjer 5. Nacrtajte energetski dijagram za nastanak veza u kompleksu - i navedite vrstu hibridizacije.
Riješenje
Elektronska formula Cr 3+: …3 d 3 4s 0 4str 0 4d 0 . Monodentatni ligandi F – tvore četiri σ veze, ligandi su slabog polja i stvaraju tetraedarsko polje
E 
dε serija
dγ serija
Besplatna dva 3 d, jedan 4 s i jedan 4 R AO kompleksirajuća sredstva hibridiziraju prema vrsti d 2 sp, kao rezultat, formira se paramagnetski kompleks tetraedarske konfiguracije.
Primjer 6. Objasnite zašto je ion 3 paramagnetičan, a ion 3 dijamagnetičan.
Riješenje
Elektronska formula kompleksirajućeg sredstva Co 3+: ...3 d 6. U oktaedarskom polju F – liganada (ligand slabog polja) dolazi do laganog cijepanja d– podrazine, stoga elektroni ispunjavaju AO u skladu s Hundovim pravilom (vidi sliku 3). U ovom slučaju postoje četiri nesparena elektrona, pa je ion 3– paramagnetičan. Kada se 3– ion formira uz sudjelovanje liganda visokog polja (CN– ion), energija cijepanja d– podrazine će biti toliko značajan da će premašiti energiju međuelektronskog odbijanja uparenih elektrona. Elektroni će popuniti AO iona Co 3+ kršeći Hundovo pravilo (vidi sliku 4). U ovom slučaju, svi elektroni su upareni, a sam ion je dijamagnetičan.
Primjer 7 Za 3+ ion, energija cijepanja je 167,2 kJ mol –1. Kakve su boje spojevi kroma(III) u vodenim otopinama?
Riješenje
Da bismo odredili boju tvari, određujemo valnu duljinu na kojoj se svjetlost apsorbira
ili nm.
Dakle, ion 3+ apsorbira svjetlost u crvenom dijelu spektra, što odgovara zelenoj boji spoja kroma (III).
Primjer 8. Odredite hoće li na temperaturi od 25°C nastati talog srebrovog (I) sulfida ako pomiješate jednake volumene 0,001 M otopine - koja sadrži istoimeni ligand CN - koncentracije 0,12 mol/dm 3 i otopina precipitirajućeg iona S 2 - koncentracije 3,5·10 –3 M.
Riješenje
Proces disocijacije za određeni ion može se prikazati dijagramom
– ↔ Ag + + 2CN – ,
a proces taloženja može se napisati na sljedeći način
2Ag + + S 2– ↔ Ag 2 S.
Da bi se utvrdilo hoće li doći do stvaranja taloga, potrebno je izračunati produkt topljivosti srebrovog sulfida PR(Ag 2 S) pomoću formule
Za određivanje koncentracije iona srebra napišemo izraz za konstantu nestabilnosti kompleksnog iona
. Odavde 
Pomoću referentne knjige odabiremo vrijednost konstante nestabilnosti kompleksa - ( DO gnijezdo = 1·10 -21). Zatim
mol/dm 3 .
Izračunajmo umnožak topljivosti nastalog taloga
Pomoću priručnika izaberemo tabličnu vrijednost umnoška topljivosti srebrovog sulfida (PR(Ag 2 S) tab = 5,7·10 –51) i usporedimo je s izračunatom. Budući da PR stol< ПР расчет, то из данного раствора осадок выпадает, так как соблюдается условие выпадения осадка.
Primjer 9. Izračunajte koncentraciju cinkovih iona u otopini natrijeva tetracijanozinkata koncentracije 0,3 mol/dm 3 s viškom cijanidnih iona u otopini od 0,01 mol/dm 3.
Riješenje
Primarna disocijacija odvija se gotovo u potpunosti prema shemi
Na 2 → 2Na 2+ + 2–
Sekundarna disocijacija slijedi jednadžbu
2– ↔ Zn 2+ + 4CN –
Zapišimo izraz za konstantu nestabilnosti za ovaj proces
. Odavde 
Pomoću referentne knjige nalazimo vrijednost konstante nestabilnosti određenog iona ( DO gnijezdo = 1.3·10 -17). Koncentracija cijanidnih iona nastalih kao rezultat disocijacije kompleksa mnogo je manja od koncentracije unesenog suviška, te se može pretpostaviti da je 0,01 mol/dm 3, odnosno koncentracija CN - iona nastalih kao Rezultat disocijacije se može zanemariti. Zatim
mol/dm 3 .
Elektronička konfiguracija atoma je formula koja prikazuje raspored elektrona u atomu po razinama i podrazinama. Nakon proučavanja članka saznat ćete gdje i kako se nalaze elektroni, upoznati se s kvantnim brojevima i moći konstruirati elektroničku konfiguraciju atoma prema njegovom broju; na kraju članka nalazi se tablica elemenata.
Zašto proučavati elektroničku konfiguraciju elemenata?
Atomi su poput konstrukcijskog sklopa: postoji određeni broj dijelova, međusobno se razlikuju, ali dva dijela iste vrste su apsolutno ista. Ali ovaj konstrukcioni set puno je zanimljiviji od plastičnog i evo zašto. Konfiguracija se mijenja ovisno o tome tko je u blizini. Na primjer, kisik pored vodika Može biti pretvara u vodu, u blizini natrija pretvara se u plin, a u blizini željeza potpuno ga pretvara u rđu. Da bi se odgovorilo na pitanje zašto se to događa i predvidjelo ponašanje atoma pored drugog, potrebno je proučiti elektroničku konfiguraciju, o čemu će biti riječi u nastavku.
Koliko elektrona ima atom?
Atom se sastoji od jezgre i elektrona koji rotiraju oko nje; jezgra se sastoji od protona i neutrona. U neutralnom stanju svaki atom ima broj elektrona jednak broju protona u njegovoj jezgri. Broj protona je označen atomskim brojem elementa, na primjer, sumpor ima 16 protona - 16. element periodnog sustava elemenata. Zlato ima 79 protona - 79. element periodnog sustava elemenata. Prema tome, sumpor ima 16 elektrona u neutralnom stanju, a zlato ima 79 elektrona.
Gdje tražiti elektron?
Promatranjem ponašanja elektrona izvedeni su određeni obrasci koji su opisani kvantnim brojevima, a ima ih ukupno četiri:
- Glavni kvantni broj
- Orbitalni kvantni broj
- Magnetski kvantni broj
- Spinski kvantni broj
Orbitalni
Nadalje, umjesto riječi orbita koristit ćemo termin orbitala; orbitala je valna funkcija elektrona, ugrubo, to je područje u kojem elektron provodi 90% svog vremena.
N - razina
L - školjka
M l - orbitalni broj
M s - prvi ili drugi elektron u orbitali
Orbitalni kvantni broj l
Kao rezultat proučavanja elektronskog oblaka, otkrili su da, ovisno o razini energije, oblak ima četiri glavna oblika: loptu, bučice i dva druga, složenija. Prema rastućoj energiji, ti se oblici nazivaju s-, p-, d- i f-ljuska. Svaka od ovih ljuski može imati 1 (na s), 3 (na p), 5 (na d) i 7 (na f) orbitala. Orbitalni kvantni broj je ljuska u kojoj se nalaze orbitale. Orbitalni kvantni broj za s, p, d i f orbitale ima vrijednosti 0, 1, 2 odnosno 3.
Na s-ljusci postoji jedna orbitala (L=0) – dva elektrona
Na p-ljusci (L=1) nalaze se tri orbitale - šest elektrona
Na d-ljusci (L=2) nalazi se pet orbitala - deset elektrona
Na f-ljusci (L=3) nalazi se sedam orbitala - četrnaest elektrona
Magnetski kvantni broj m l
Na p-ljusci postoje tri orbitale, označene su brojevima od -L do +L, odnosno za p-ljusku (L=1) postoje orbitale “-1”, “0” i “1” . Magnetski kvantni broj označava se slovom m l.
Unutar ljuske elektroni se lakše nalaze u različitim orbitalama, tako da prvi elektroni ispunjavaju po jedan u svakoj orbitali, a zatim se u svaku dodaje par elektrona.
Razmotrimo d-ljusku:
D-ljuska odgovara vrijednosti L=2, odnosno pet orbitala (-2,-1,0,1 i 2), prvih pet elektrona ispunjava ljusku uzimajući vrijednosti M l =-2, M l = -1, Ml =0, Ml =1, Ml =2.
Spinski kvantni broj m s
Spin je smjer rotacije elektrona oko svoje osi, postoje dva smjera, pa kvantni broj spina ima dvije vrijednosti: +1/2 i -1/2. Jedna energetska podrazina može sadržavati samo dva elektrona suprotnih spinova. Spinski kvantni broj označava se m s
Glavni kvantni broj n
Glavni kvantni broj je razina energije; trenutno je poznato sedam energetskih razina, a svaka je označena arapskim brojem: 1,2,3,...7. Broj školjki na svakoj razini jednak je broju razine: jedna je školjka na prvoj razini, dvije na drugoj itd.
Elektronski broj
Dakle, svaki elektron se može opisati s četiri kvantna broja, kombinacija tih brojeva je jedinstvena za svaki položaj elektrona, uzmimo prvi elektron, najniža razina energije je N = 1, na prvoj razini postoji jedna ljuska, prva ljuska na bilo kojoj razini ima oblik lopte (s -ljuska), tj. L=0, magnetski kvantni broj može poprimiti samo jednu vrijednost, M l =0 i spin će biti jednak +1/2. Ako uzmemo peti elektron (u kojem god atomu bio), tada će glavni kvantni brojevi za njega biti: N=2, L=1, M=-1, spin 1/2.
Pogledajmo zadatak br. 1 iz opcija Jedinstvenog državnog ispita za 2016.
Zadatak br. 1.
Elektronska formula vanjskog elektronskog sloja 3s²3p6 odgovara strukturi svake od dviju čestica:
1. Arº i Kº 2. Cl‾ i K+ 3. S²‾ i Naº 4. Clº i Ca2+
Obrazloženje: među mogućnostima odgovora su atomi u nepobuđenom i pobuđenom stanju, odnosno elektronska konfiguracija, recimo, kalijevog iona ne odgovara njegovom položaju u periodnom sustavu. Razmotrimo opciju 1 Arº i Kº. Napišimo njihove elektroničke konfiguracije: Arº: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6; Kº: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 - prikladna elektronička konfiguracija samo za argon. Razmotrimo opciju odgovora br. 2 - Cl‾ i K+. K+: 1s2 2s2 2p6 3s2 4s0; Cl‾: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Stoga, točan odgovor je 2.
Zadatak br. 2.
1. Caº 2. K+ 3. Cl+ 4. Zn2+
Obrazloženje: jer pišemo elektronsku konfiguraciju argona: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Kalcij nije prikladan jer ima 2 elektrona više. Za kalij: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0. Točan odgovor je 2.
Zadatak br. 3.
Element čija je atomska elektronska konfiguracija 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 tvori vodikov spoj
1. CH4 2. SiH4 3. H2O 4. H2S
Obrazloženje: Pogledajmo periodni sustav, atom sumpora ima ovu elektroničku konfiguraciju. Točan odgovor je 4.
Zadatak br. 4.
Atomi magnezija i
1. Kalcij 2. Krom 3. Silicij 4. Aluminij
Obrazloženje: Magnezij ima konfiguraciju razine vanjske energije: 3s2. Za kalcij: 4s2, za krom: 4s2 3d4, za silicij: 3s2 2p2, za aluminij: 3s2 3p1. Točan odgovor je 1.
Zadatak br. 5.
Atom argona u osnovnom stanju odgovara elektronskoj konfiguraciji čestice:
1. S²‾ 2. Zn2+ 3. Si4+ 4. Seº
Obrazloženje: Elektronska konfiguracija argona u osnovnom stanju je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. S²‾ ima elektroničku konfiguraciju: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p(4+2). Točan odgovor je 1.
Zadatak br. 6.
Fosfor i atomi fosfora imaju sličnu konfiguraciju vanjske energetske razine.
1. Ar 2. Al 3. Cl 4. N
Obrazloženje: Napišimo elektronsku konfiguraciju vanjske razine atoma fosfora: 3s2 3p3.
Za aluminij: 3s2 3p1;
Za argon: 3s2 3p6;
Za klor: 3s2 3p5;
Za dušik: 2s2 2p3.
Točan odgovor je 4.
Zadatak br. 7.
Konfiguracija elektrona 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 odgovara čestici
1. S4+ 2. P3- 3. Al3+ 4. O2-
Obrazloženje: ova elektronska konfiguracija odgovara atomu argona u osnovnom stanju. Razmotrimo opcije odgovora:
S4+: 1s2 2s2 2p6 3s2 2p0
P3-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p(3+3)
Točan odgovor je 2.
Zadatak br. 8.
Koja elektronička konfiguracija odgovara raspodjeli valentnih elektrona u atomu kroma:
1. 3d2 4s2 2. 3s2 3p4 3. 3d5 4s1 4. 4s2 4p6
Obrazloženje: Napišimo elektronsku konfiguraciju kroma u osnovnom stanju: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5. Valentni elektroni nalaze se u posljednja dva podrazina 4s i 3d (ovdje jedan elektron skače sa s na d podrazinu). Točan odgovor je 3.
Zadatak br. 9.
Atom sadrži tri nesparena elektrona u vanjskoj elektronskoj razini u osnovnom stanju.
1. Titan 2. Silicij 3. Magnezij 4. Fosfor
Obrazloženje: Da bi imao 3 nesparena elektrona, element mora biti u skupini 5. Stoga, točan odgovor je 4.
Zadatak br. 10.
Atom kemijskog elementa čiji je najviši oksid RO2 ima konfiguraciju vanjske razine:
1. ns2 np4 2. ns2 np2 3. ns2 4. ns2 np1
Obrazloženje: ovaj element ima oksidacijsko stanje (u ovom spoju) +4, odnosno mora imati 4 valentna elektrona u vanjskoj razini. Stoga, točan odgovor je 2.
(možda mislite da je točan odgovor 1, ali takav bi atom imao maksimalno oksidacijsko stanje +6 (budući da postoji 6 elektrona na vanjskoj razini), ali trebamo da viši oksid ima formulu RO2, i tako element bi imao viši oksid RO3)
Zadaci za samostalan rad.
1. Elektronska konfiguracija 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 odgovara atomu
1. Aluminij 2. Dušik 3. Klor 4. Fluor
2. Čestica ima vanjsku ljusku od osam elektrona
1. P3+ 2. Mg2+ 3. Cl5+ 4. Fe2+
3. Atomski broj elementa čija je elektronska struktura atoma 1s2 2s2 2p3 jednak je
1. 5 2. 6 3. 7 4. 4
4. Broj elektrona u ionu bakra Cu2+ je
1. 64 2. 66 3. 29 4. 27
5. Atomi dušika i
1. Sumpor 2. Klor 3. Arsen 4. Mangan
6. Koji spoj sadrži kation i anion elektronske konfiguracije 1s2 2s2 2p6 3s3 3p6?
1. NaCl 2. NaBr 3. KCl 4. KBr
7. Broj elektrona u ionu željeza Fe2+ je
1. 54 2. 28 3. 58 4. 24
8. Ion ima elektronsku konfiguraciju inertnog plina
1. Cr2+ 2. S2- 3. Zn2+ 4. N2-
9. Fluor i atomi fluora imaju sličnu konfiguraciju vanjske energetske razine
1. Kisik 2. Litij 3. Brom 4. Neon
10. Element čija je atomska elektronska formula 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 odgovara vodikovom spoju
1. HCl 2. PH3 3. H2S 4. SiH4
Ova bilješka koristi zadatke iz zbirke jedinstvenog državnog ispita 2016. koju je uredio A.A. Kaverina.
Dicinkov tetrafluorid
Zn2F4 (g). Termodinamička svojstva plinovitog dicinkovog tetrafluorida u standardnom stanju u temperaturnom području 100 - 6000 K data su u tablici. Zn2F4.
Molekulske konstante korištene za izračun termodinamičkih funkcija Zn 2 F 4 dane su u tablici. Zn.8. Struktura molekule Zn 2 F 4 nije eksperimentalno proučavana. Po analogiji s Be 2 F 4 [ 82SOL/OZE ], Mg 2 F 4 [ 81SOL/SAZ ] (vidi također [ 94GUR/VEY ]) i Al 2 F 4 [ 82ZAK/CHA ] za Zn 2 F 4 uglavnom elektronsko stanje 1 A g usvojena je ravna ciklička struktura (grupa simetrije D 2h). Preporučuje se da statička težina osnovnog elektronskog stanja Zn 2 F 4 bude jednaka I, na temelju činjenice da ion Zn 2+ ima... d 10 elektronička konfiguracija. Umnožak momenata tromosti danih u tablici. Zn.8, izračunato iz procijenjenih strukturnih parametara: r(Zn-F t) = 1,75 ± 0,05 Å (terminalna Zn-F veza), r(Zn-F b) = 1,95 ± 0,05 Å (premoštena Zn-F veza) i Ð F b- Zn-F b= 80 ± 10 o. Pretpostavlja se da je duljina veze Zn-F t ista kao r(Zn-F) u molekuli ZnF 2, vrijednost r(Zn-F b), preporučuje se da bude veća za 0,2 Å terminalne veze, kao što je uočeno u dimerima Al, Ga, In, Tl, Be i Fe halogenidi. Vrijednost kuta F b- Zn-F b procijenjeno iz odgovarajućih vrijednosti u molekulama Be 2 F 4, Mg 2 F 4 i Al 2 F 4 . Pogreška izračunate vrijednosti I A I B I C je 3·10-113 g 3 cm 6.
Frekvencije rasteznih vibracija terminalnih Zn-F n 1 i n 2 veza preuzete su iz rada Givana i Levenschussa [80GIV/LOE], koji su proučavali IR spektar i Ramanove spektre molekula Zn 2 F 4 izoliranih u kriptonu matrica. Pretpostavlja se da su frekvencije vibracija svih Zn-F (n 3) mostnih veza iste, a njihove vrijednosti se procjenjuju pod pretpostavkom da (n b/n t) av = 0,7, kao u dimerima halogenida Fe, Al, Ga i In. Preporučuju se frekvencije deformacijskih vibracija terminalnih veza (n 4 - n 5) Zn 2 F 4, pod pretpostavkom da je omjer njihovih vrijednosti u Zn 2 F 4 i Zn 2 Cl 4 isti kao za ZnF 2 i ZnCl 2. Uzeta je da je frekvencija neravninske deformacijske vibracije ciklusa (n 7) malo viša od odgovarajuće frekvencije za Zn 2 Cl 4. Vrijednost frekvencije deformacijske vibracije ciklusa u ravnini (n 6) procjenjuje se usporedbom s vrijednošću prihvaćenom za Zn 2 Cl 4, a uzimajući u obzir omjer frekvencija vibracija mostnih veza Zn-F i Zn-Cl u Zn 2 F 4 i Zn 2 Cl 4 . Pogreške u eksperimentalno promatranim frekvencijama vibracija iznose 20 cm -1, procijenjene na 20% njihove vrijednosti.
Pobuđena elektronska stanja Zn 2 F 4 nisu uzeta u obzir u proračunu termodinamičkih funkcija.
Termodinamičke funkcije Zn 2 F 4 (g) izračunate su u aproksimaciji “kruti rotator - harmonijski oscilator” pomoću jednadžbi (1.3) - (1.6) , (1.9) , (1.10) , (1.122) - (1.124) , (1.128 ), (1.130) . Pogreške u izračunatim termodinamičkim funkcijama su posljedica netočnosti prihvaćenih vrijednosti molekulskih konstanti, kao i aproksimativne prirode izračuna i iznose 6, 16 i 20 J × K -1 × mol -1 u vrijednosti Φº( T) na 298,15, 3000 i 6000 K.
Prvi put se objavljuje tablica termodinamičkih funkcija Zn 2 F 4 (g).
Konstanta ravnoteže Zn 2 F 4 (g) = 2Zn(g) + 4F(g) izračunata je korištenjem prihvaćene vrijednosti
D naHº(Zn 2 F 4. g, 0) = 1760 ± 30 kJ × mol -1.
Značajnost se procjenjuje usporedbom entalpija sublimacije i dimerizacije dihalogenida uključenih u ovu publikaciju. Tablica Zn.12 prikazuje vrijednosti omjera D sHº(MeHal 2. k, 0) / D rHº(MeHal 2 - MeHal 2, 0), što odgovara vrijednostima prihvaćenim u ovoj publikaciji.
U 9 slučajeva od ukupno 20 nedostaju eksperimentalni podaci. Za ove spojeve napravljene su procjene dane u tablici u uglatim zagradama. Ove se procjene temelje na sljedećim razmatranjima:
1. za spojeve Fe, Co i Ni prihvaća se mala varijacija u nizu F-Cl-Br-I i nepostojanje takve varijacije u nizu Fe-Co-Ni;
2. za Zn spojeve nije moguće primijetiti varijaciju vrijednosti u nizu F-Cl-Br-I, a za fluorid je uzeta vrijednost prosjeka preostalih vrijednosti;
3. za spojeve Cu prihvaća se mali raspon u nizu F-Cl-Br-I, analogno spojevima skupine željeza, na temelju blizine vrijednosti; sam potez usvojen je nešto manji.
Opisani pristup dovodi do vrijednosti entalpija atomizacije Me 2 Hal 4 danih u tablici. Zn.13.
Pri izračunavanju energije atomizacije Cu 2 I 4 korištena je vrijednost D, koja nije uključena u ovu publikaciju. s H° (CuI 2, k, 0) = 180 ± 10 kJ × mol -1. (Vidi tekst o entalpiji sublimacije CuBr 2).
Točnost procjena može se procijeniti na 50 kJ× mol -1 za Cu 2 I 4 i 30 kJ× mol -1 u ostalim slučajevima.
Prihvaćena vrijednost entalpije atomizacije Zn 2 F 4 odgovara vrijednosti entalpije stvaranja:
D fH° (Zn 2 F 4, g, 0) = -1191,180 ± 30,0 kJ × mol -1.
Osina E.L. [e-mail zaštićen]
Gusarov A.V. [e-mail zaštićen]