Тема 2. Будова атома та періодичний закон

Завдання 2.1

1. Напишіть електронні формули, покажіть розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 13 та 19.

2. Атоми яких елементів мають наступну будову зовнішнього та передзовнішнього електронних шарів: ... 5s²5р⁶6s²; … 3s²3р⁶3d¹⁰4s¹?

3. Напишіть електронну формулу йона Са²⁺.

4. Виходячи з величин енергії йонізації, зазначте, який із поданих елементів: Be, Mg, Ca, Sr, Ba – виявляє найбільш яскраво виражені металеві властивості.

5. Які водневі сполуки утворюють р-елементи ІІ-го періоду? Як змінюються міцність і кислотні властивості цих сполук у періоді зліва направо?

Завдання 2.2

1. Енергетичний стан зовнішнього електрона атома описується значеннями квантових чисел: n = 4, то l = 0; m_l = 0. Атоми яких елементів мають такий електрон?

2. Атоми яких елементів мають наступну будову зовнішнього та передзовнішнього електронних шарів:….5s²5р⁶5d¹⁰6s¹; ….3s²3р⁶3d¹4s²?

3. Напишіть електронну формулу йона Сl^-.

4. Визначте ступінь окиснення арсену у сполуках: AsH₃, H₃AsO₃, Na₃AsO₄, Mg₃As₂.

5. Атоми яких елементів четвертого періоду періодичної системи утворюють оксиди вищого ступеня окиснення Е₂О₅? Складіть формули кислот, що походять від визначених оксидів і зобразіть їх графічно.

Завдання 2.3

1. Користуючись правилом Гунда, розподіліть електрони по квантових комірках, що відповідають найнижчому енергетичному станові атомів: хрому, нікелю. Напишіть електронні формули цих елементів.

2. Атоми яких елементів мають наступну будову зовнішнього та передзовнішнього електронних шарів:....4s²4р⁶5s²;....6s²6р⁶7s¹?

3. Напишіть електронну формулу йона Fe³⁺.

4. Виходячи з величин енергії йонізації, зазначте, який із поданих елементів: Li, Na, K, Rb, Cs – виявляє найбільш яскраво виражені металеві властивості.

5. Зазначте, яка з порівнюваних сполук є сильнішою основою: а) NaOH чи CsOH; б) Ca(OH)₂ чи Ba(OH)₂.

Завдання 2.4

1. Визначте за правилом Клечковського порядок заповнення електронами підрівнів у атомах елементів, якщо їхні суми n + l відповідно дорівнюють 4 та 6.

2. Скільки вільних d-орбіталей є в атомах Sc та Ті?

3. Напишіть електронну формулу йона І^-.

4. Як змінюються властивості елементів ІІ-го періоду періодичної системи зі збільшенням заряду ядра атома елемента? Відповідь підтвердіть характером формування електронних шарів атомів елементів.

5. Які оксиди утворює елемент, порядковий номер якого у періодичній системі – 25? Які властивості виявляють оксиди цього елемента?

Завдання 2.5

1. Складіть електронну формулу нещодавно відкритого елемента під номером 108 і зазначте, яке місце він займає у періодичній системі.

2. Напишіть значення квантових чисел l, m_l , m_s для електронів, головне квантове число яких становить 3.

3. Напишіть електронну формулу йона Cr³⁺.

4. Визначте електронегативність вуглецю, якщо перший іонізаційний потенціал вуглецю дорівнює 11,26 еВ, а його спорідненість до електрона – 1,27 еВ.

5. Як змінюється відновна здатність та сила кислот у ряді HF → HCl → HBr → HI?

Завдання 2.6

1. Схарактеризуйте квантовими числами наступний стан електронів:

а) 4s

↑

б) 2р

↑↓

↑↓

↑

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 5 і 22. Назвіть ці елементи. До якої електронної родини вони належать?

3. Напишіть електронну формулу йона Ті²⁺.

4. У якого з елементів V-го періоду періодичної системи: молібдену чи телуру сильніше виражено металеві властивості та чому?

5. Які водневі сполуки утворюють р-елементи третього періоду? Як змінюються стійкість і кислотні властивості цих сполук у періоді зліва направо?

Завдання 2.7

1. Будова зовнішнього та передзовнішнього електронних шарів атомів елементів наступна :...3s²3р⁶3d⁵4s²;…5s²5р⁶5d⁵6s². Назвіть ці елементи. До якої електронної родини вони належать?

2. Яка фізичний зміст величини Ψ²dV?

3. Напишіть електронну формулу йона Mg²⁺.

4. Визначте ступінь окиснення фосфору в сполуках: РH₃, Mg₃Р₂, H₃РO₄, NaН₂РO₃.

5. У якого елемента сильніше виражено властивості неметалу: а) арсену чи азоту; б) арсену чи брому? Відповідь поясніть.

Завдання 2.8

1. Скільки вільних f-орбіталей міститься в атомах елементів із порядковими номерами 61 і 91?

2. Який підрівень заповнюється після 4р та чому?

3. Напишіть електронну формулу йона Al³⁺.

4. Що таке енергія йонізації та енергія спорідненості до електрона? Які властивості атома вони характеризують?

5. Знаючи, що оксид алюмінію має амфотерні властивості, вкажіть, які властивості – основні, чи кислотні переважатимуть у оксиду магнію; в оксиду бору. Відповідь поясніть.

Завдання 2.9

1. Визначте за правилом Клечковського порядок заповнення електронами підрівнів у атомах елементів, якщо їхні суми n + l відповідно дорівнюють 5 і 6.

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях атомів елементів із порядковими номерами 5 і 34.

3. Напишіть електронну формулу йона Ag⁺.

4. Що таке електронегативність? Яку властивість атома вона характеризує?

5. Сформулювати періодичний закон у трактуванні Д.І.Менделєєва. Які елементи та їхні властивості передбачив Д.І.Менделєєв на основі відкритого ним закону?

Завдання 2.10

1. Користуючись правилом Гунда, розподіліть електрони по квантових комірках, що відповідають найнижчому енергетичному станові атомів сірки та германію.

2. Напишіть значення квантових чисел l, m_l , m_s для електронів, головне квантове число яких становить 2.

3. Напишіть електронну формулу йона Na⁺.

4. Який з елементів ІІ-А підгрупи є найсильнішим відновником стосовно хлору?

5. Як змінюються властивості вищих оксидів елементів третього періоду?

Завдання 2.11

1. В атомах яких елементів IV періоду знаходиться найбільше неспарених d-електронів?

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях атомів елементів із порядковими номерами 4 і 35.

3. Напишіть значення всіх квантових чисел для всіх електронів атома берилію.

4. Обчисліть у електрон-вольтах енергію електрона на другому та третьому енергетичних рівнях атома водню.

5. Як змінюються відновна здтність і сила кислот у ряді HF → HCl → HBr → HI?

Завдання 2.12

1. Напишіть електронні формули атомів елементів і назвіть їх, якщо значення квантових чисел n, l, m_l , m_s електронів зовнішнього електронного шару наступні:

а) 2, 0, 0, ½; 2, 0, 0, –½; б) 3, 1, –1, –½; 3, 1, 0, –½; 3, 1, 1, –½.

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях атомів елементів із порядковими номерами 12 і 24.

3. Напишіть електронну формулу йона Nі²⁺.

4. У якого з елементів ІV-го періоду періодичної системи: хрому чи селену сильніше виражено металеві властивості? Який з елементів утворює газоподібну сполуку з воднем? Відповідь мотивуйте будовою атомів хрому та селену.

5. Схарактеризуйте хімічні властивості елемента під номером 16, виходячи з його положення у періодичній системі.

Завдання 2.13

1. Користуючись правилом Гунда, розподіліть електрони по енергетичних комірках, що відповідають найнижчому енергетичному станові атомів елементів із порядковими номерами 39 і 52. Напишіть електронні формули цих елементів.

2. Напишіть електронну формулу йона Ga³⁺.

3. Обчисліть довжину хвилі де-Бройля для електрона зі швидкістю 2,2 · 10³ м/с.

4. Якому з елементів ІV групи: титану чи кремнію більш притаманні металеві властивості? Який з елементів утворює газоподібну сполуку з воднем?

5. Які найнижчі ступені окиснення проявляють водень, фтор, сірка та азот? Чому?

Завдання 2.14

1. Схарактеризуйте квантовими числами наступний стан електронів:

а) 3d

↑↓

↑

↑

↑

↑

б) 2s

↑

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 6 і 25.

3. Напишіть електронну формулу йона Sr²⁺.

4. Як змінюється здатність хімічних елементів віддавати та притягувати електрони зі зростанням порядкового номера?

5. Визначте ступінь окиснення азоту в сполуках: NH₃, HNO₂, HNO₃, Li₃N, N₂Н₄, NH₂OH.

Завдання 2.15

1. Визначте за правилом Клечковського порядок заповнення електронами підрівнів у атомах елементів, якщо їхні суми n + l відповідно дорівнюють 4 та 6.

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях атомів елементів із порядковими номерами 12 і 28.

3. Зобразіть модель зовнішнього електронного рівня атома азоту.

4. Що таке енергія йонізації? У яких одиницях вона вимірюється?

5. Визначте ступінь окиснення сірки у наступних сполуках: H₂S, H₂SO₃, Na₂SO₄, SO₂, SO₃.

Завдання 2.16

1. Складіть електронну формулу ще не відкритого елемента під номером 113 і зазначте, яке місце він займає у періодичній системі.

2. Напишіть значення всіх квантових чисел для електронів зовнішнього енергетичного рівня атома аргону.

3. Напишіть електронну формулу йона Мо²⁺.

4. Сучасне формулювання періодичного закону Д.І.Менделєєва.

5. Визначте ступінь окиснення Mn y сполуках: KMnO₄, Na₂MnO₄, Mn₂O₇, MnSO₄, Mn₂O₃.

Завдання 2.17

1. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 6 і 25.

2. Якими значеннями суми n + l характеризуються електрони зовнішнього енергетичного рівня s- та р- елементів ІІІ періоду?

3. Напишіть електронну формулу йона Ge⁴⁺.

4. Як змінюється електронегативність р-елементів у періоді, групі періодичної системи зі збільшенням порядкового номера?

5. Які найвищі та найнижчі ступені окиснення виявляють As, Se та Br? Складіть формули сполук цих елементів у зазначених ступенях.

Завдання 2.18

1. Користуючись правилом Гунда, розподіліть електрони по квантових комірках, що відповідають найнижчому енергетичному станові атомів Co та Mn. Напишіть електронні формули цих елементів.

2. Напишіть значення квантових чисел l, m_l , m_s для електронів, головне квантове число яких становить 2.

3. Напишіть електронну формулу йона Se^2-.

4. У якого з елементів І групи – літію, чи калію сильніше виражено металеві властивості? Чому?

5. Хром утворює сполуки, у яких він проявляє ступені окиснення +2, +3, +6. Складіть формули його оксидів і гідроксидів, що відповідають цим ступеням окислення.

Завдання 2.19

1. Будова зовнішнього та передзовнішнього електронних шарів атомів елементів наступна :...3s²3р⁶3d¹4s²;…5s²5р⁶6s². Назвіть ці елементи.

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 23 та 33.

3. Напишіть електронну формулу йона Mn²⁺.

4. Який елемент періодичної системи найбільш електронеґативний, а який найменш? У якому місці періодичної системи зосереджено найбільш електронегативні елементи?

5. Виходячи з розташування у періодичній системі германію, молібдену та ренію, складіть формули водневої сполуки германію, оксиду молібдену та ренієвої кислоти, які відповідають їх найвищим ступеням окиснення.

Завдання 2.20

1. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 12 і 23.

2. Напишіть значення всіх квантових чисел для електронів атома бору.

3. Напишіть електронну формулу йона Ва²⁺.

4. Який характер змін властивостей елементів у V періоді періодичної системи? Який порядок заповнення електронних оболонок атомів цього періоду?

5. Яке місце займає хлор у періодичній системі елементів Д.Менделєєва? Які ступені окиснення характерні для хлору? Як змінюються кислотні та окисні властивості у ряді кисневмісних кислот хлору?

Завдання 2.21

1. Енергетичний стан зовнішнього електрона атома описується значеннями квантових чисел: n = 5, то l = 1; m_l = –1. Атоми яких елементів мають такий електрон?

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 7 і 28.

3. Напишіть електронну формулу йона Zn²⁺.

4. Схарактеризуйте хімічні властивості елемента під номером 34, виходячи з його положення у періодичній системі.

5. Які найнижчі ступені окиснення проявляють водень, фтор, сірка, азот? Складіть формули сполук кальцію з даними елементами у цих ступенях окиснення.

Завдання 2.22

1. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 17 і 34.

2. Для атома з електронною будовою 1s²2s²2p² запишіть у таблицю значення чотирьох квантових чисел n, l, m_l, m_s, які визначають кожний з електронів у основному стані:

   Номер електрона	1	2	3	4	5	6
   n
   l
   ml
   ms

3. Напишіть електронну формулу йона Mn²⁺.

4. Який характер змін властивостей елементів ІV періоду періодичної системи? Який порядок заповнення електронних оболонок атомів елементів цього періоду?

5. Визначте ступінь окиснення заліза y сполуках: Fe₂O₃, FeSO₄, Fe(OH)₃, K₂FeO₄.

Завдання 2.23

1. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 5 і 33.

2. Скільки вільних 4f-орбіталей є в атомах елементів із порядковими числами 62 та 64?

3. Який склад ядра атома ізотопу ⁵²₂₄Cr?

4. Напишіть формули нітратів, сульфатів, фосфатів елементів із номерами 12, 30, 31, 32, 37 з найвищою валентністю цих елементів.

5. Напишіть рівняння реакцій, що свідчать про амфотерність гідроксиду олова (ІІ).

Завдання 2.24

1. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 7 і 20.

2. Скільки вільних d-орбіталей є в атомах Co та Zr?

3. Напишіть електронну формулу йона Fe³⁺.

4. Визначте ступінь окиснення хлору в наступних сполуках: HCl, NaClO₄, KClO, HClO₃, Cl₂O.

5. Виходячи зі ступеня окиснення атомів відповідних елементів, доведіть, який із гідроксидів є більш сильною основою: Fe(OH)₂ чи Fe(OH)₃; Sn(OH)₂ чи Sn(OH)₄.

Завдання 2.25

1. Схарактеризуйте квантовими числами наступний стан електронів:

а) 3d

↑

↑

↑

б) 4s

↑↓

2. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів на орбіталях для атомів елементів із порядковими номерами 11 і 31.

3. Напишіть електронну формулу йона Co³⁺.

4. Виходячи з величин електронегативності зазначте, який з елементів: Se, S, O, Te, W виявляє найбільш яскраво виражені неметалеві властивості.

5. Як залежать кислотно-основні властивості оксидів і гідроксидів від ступеня окиснення атомів елементів, що їх утворюють? Які гідроксиди називають амфотерними?