Középfokú szervetlen kémia
Rhode Island-i Egyetem
Őszi vizsga 2013
Vizsga 1
1. Írja fel az elektronkonfigurációt (a zárt héjak ritka gáz jelölését használva) és az alapállapot Term szimbólumát a következőkhöz: a) Sc; b) Sc+; c) Sc2+; d) Sc3+; e) Sc-.
a) Sc
4s23d1
A termszimbólumhoz csak a 3d elektron járul hozzá: L = 2 és S = ½ adja 2D
b) Sc+
3d2
L = 3 és S = 1 adja 3F
c) Sc2+
3d1
L = 2 és S = ½ adja. 2D
d) Sc3+
L = 0 és S = 0 ad 1S
d) Sc-
4s23d2
L = 3 és S = 1 ad 3F
2. Írja fel a Lewis pontszerkezetet, adja meg az összes atom formális töltését, jósolja meg a molekulageometriát, becsülje meg az összes kötésszöget, és adja meg a valószínű hibrid orbitált a következőkhöz: a) BrO2-; b) BrO3-; c) BrO2F3.
a) BrO2-
Lewis szerkezet:
Formális töltések a Lewis-szerkezeten
Szerkezet: hajlított síkú, ~107° kötésszöggel
Hybrid orbitál a Br-en: sp3
b) BrO3-
Lewis-szerkezet:
Formális töltések a Lewis szerkezeten
Szerkezet: piramis alakú, kötésszög O-Br-O ~108°
Hybrid orbitál a Br-en: sp3
c) BrO2F3
Lewis szerkezet:
Formális töltések a Lewis-szerkezeten
Szerkezet: trigonális bipiramis, az ábrán látható kötésszögekkel
Hybrid orbitál a Br-en: dsp3
3. Egy atom abszolút keménységét a következőképpen határozzuk meg: η = ½(IP – EA), IP az ionizációs potenciál és EA az elektronaffinitás. Jósold meg az η periodikus tendenciáit, és indokold meg a jóslatodat.
Majdnem minden atom esetében IP >> EA, így az η az IP periodikus trendjeit fogja követni: növekszik, ahogy a periódusos rendszerben jobbra haladunk (követve a Z*-t), és enyhén csökken, ahogy a periódusos rendszerben lefelé haladunk, ahogy az atomsugár nő.
4. A Cr2 elektronkonfigurációja σ2π4δ4δ4δ*2 . Milyen a kötésrendje, és hány párosítatlan spint jósolunk? Várható-e, hogy a Cr2 a spektrum látható tartományában elnyeli a fényt? Miért vagy miért nem?
A kötésrend = ½(2 + 4 + 4 – 2) = 4, 2 párosítatlan spinnel (mivel 2 δ pálya van, 2 δ* pályának is kell lennie, amelyek a Hund-szabályok alapján egy-egy elektronnal rendelkeznek). A d-orbitálok egymás melletti átfedése δ-orbitálok kialakításához gyenge, így a δ- és δ*-orbitálok közötti hasadás kicsi lesz. Ez arra utal, hogy az elektron HOMO-ból a LUMO-ba történő áthelyezéséhez szükséges energia is kicsi, ami a spektrum látható részének abszorpcióját jósolja.
