Liczby kwantowe i konfiguracje elektronowe jonów

Ten materiał rozwija budowę atomu w kierunku, którego wymaga chemia rozszerzona: od opisu pojedynczego elektronu za pomocą liczb kwantowych do zapisywania konfiguracji elektronowych jonów, także metali bloku d. Uzupełnia materiał o budowie atomu i układzie okresowym, który dotyczy głównie konfiguracji atomów obojętnych i trendów w układzie okresowym.

Pierwszy blok to liczby kwantowe. Poznajesz znaczenie i dozwolone wartości głównej, pobocznej, magnetycznej i magnetycznej spinowej liczby kwantowej, wiążesz je z powłoką, podpowłoką i orbitalem, rozpoznajesz niemożliwe zestawy liczb kwantowych i opisujesz stan wskazanego elektronu, np. elektronu walencyjnego potasu. Liczysz orbitale w podpowłoce i maksymalną liczbę elektronów na powłoce.

Drugi blok to zasady obsadzania orbitali: zakaz Pauliego i reguła Hunda. Na schematach klatkowych ustalasz liczbę niesparowanych elektronów w atomach i jonach, np. w azocie, manganie czy jonie żelaza(III).

Trzeci blok to konfiguracje jonów. Zapisujesz konfiguracje anionów i kationów pierwiastków grup głównych, rozpoznajesz jony izoelektronowe (np. o konfiguracji neonu lub argonu) i porównujesz ich promienie. W przypadku metali bloku d stosujesz regułę, że kation powstaje przez usunięcie najpierw elektronów 4s, a dopiero potem 3d — tak otrzymujesz konfiguracje jonów Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺ czy Zn²⁺. Ćwiczysz też dwa wyjątki od reguły zapełniania podpowłok: chrom i miedź.

Czwarty blok to związek konfiguracji z położeniem pierwiastka w układzie okresowym: przynależność do bloku s, p lub d i liczba elektronów walencyjnych dla pierwiastków do strontu (Z = 38).

Materiał oferuje cztery formy pracy. Quiz zawiera zadania z wyjaśnieniem po każdej odpowiedzi. Fiszki utrwalają definicje i zasady. Egzamin ustny w formie rozmowy z egzaminatorem sprawdza, czy umiesz uzasadnić konfigurację krok po kroku. Praca pisemna do wydruku zawiera zadania otwarte, w których zapisujesz pełne i skrócone konfiguracje oraz schematy klatkowe.

Zadania są oryginalnymi ćwiczeniami do samodzielnej nauki; liczby atomowe potrzebne do rozwiązania są podane w treści. Konfiguracje zapisujemy w postaci skróconej z rdzeniem gazu szlachetnego, z podpowłokami uporządkowanymi według numeru powłoki.

• Podajesz znaczenie i dozwolone wartości liczb kwantowych i opisujesz nimi stan elektronu.
• Stosujesz zakaz Pauliego i regułę Hunda, rysując schematy klatkowe i licząc niesparowane elektrony.
• Zapisujesz konfiguracje elektronowe atomów i jonów do Z = 38, w tym kationów metali bloku d.
• Wyjaśniasz wyjątki w konfiguracjach chromu i miedzi.
• Rozpoznajesz jony izoelektronowe i określasz blok konfiguracyjny oraz liczbę elektronów walencyjnych.

Materiał ćwiczeniowy przygotowany przez Zestly.