Η λύση της  άσκησης  (που δόθηκε στο προηγούμενο άρθρο) παρουσιάζεται παρακάτω και  προέρχεται από την ενότητα 1.2.8 του βιβλίου  «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» – Κ. Καλαματιανός.   Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο:

  Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.

  

Το βιβλίο διατίθεται στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων):  Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα  –  Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης  (Ιπποκράτους 6, Αθήνα) , Γρηγόρη (Σόλωνος 71, Αθήνα),  ΕλευθερουδάκηςΠατάκης,  Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), «Βιβλιοεπιλογή» Γ.Χ.  Αναστασάκης (Σόλωνος 110, Αθήνα) , Σ. Μαρίνης (Σόλωνος 76, Αθήνα),  Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα), ΒΕΡΓΙΝΑ, ΨΑΡΑΣ (Θεσ/νίκη),  ΠΑΙΔΕΙΑ(Κανάρη 11, Λάρισα).

 Λεπτομερής περιγραφή του βιβλίου και αποσπάσματα του δίνονται στον παρακάτω ιστότοπο όπου είναι δυνατό να αγορασθεί και σε ειδική προνομιακή τιμή (περιορισμένος αριθμός βιβλίων).  Για τους τρόπους αγοράς του βιβλίου πατήστε εδώ.  Τα έξοδα αποστολής είναι δωρεάν εντός  Ελλάδας για απλό δέμα.

 https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks/

Ασκηση

Εξηγείστε γιατί η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του K είναι ελαφρώς χαμηλότερη από την ενέργεια πρώτου ιοντισμού του Ca ενώ η ενέργεια δεύτερου ιοντισμού του Κ είναι περίπου τρεις φορές υψηλότερη από την ενέργεια δεύτερου ιοντισμού του Ca.

Λύση:

Εφαρμόζουμε την Μεθοδολογία #5 – Μέθοδο Α.

Τα στοιχεία Κ και Ca βρίσκονται στην περίοδο 4 του περιοδικού πίνακα. Το Κ βρίσκεται μία θέση αριστερά του Ca οπότε με βάση το Σχήμα 1-41 η ενέργεια πρώτου ιοντισμού του θα είναι ελαφρά χαμηλότερη του Ca. Εάν θελήσουμε μία ποιο αναλυτική απάντηση το Κ είναι το στοιχείο με την μεγαλύτερη ατομική ακτίνα και το μικρότερο δραστικό πυρηνικό φορτίο (δες Μεθοδολογία #4 – Μέθοδο Α)

Για να εξηγήσουμε γιατί η δεύτερη ενέργεια ιοντισμού του Κ είναι περίπου τρεις φορές υψηλότερη του Ca  (δηλαδή γιατί παρατηρείται μεγάλη αύξηση στην δεύτερη ενέργεια ιοντισμού του Κ) γράφουμε τις ηλεκτρονιακές δομές των στοιχείων:

           K                   1s22s22p63s23p64s1  

    K+                    1s22s22p63s23p6

                      K+2                     1s22s22p63s23p5                

Στο Κ βλέπουμε ότι πρώτο ηλεκτρόνιο που αποβάλλεται είναι στην εξωτερική υποστιβάδα 4s (1η ενέργεια ιοντισμού). Το δεύτερο ηλεκτρόνιο όμως αποβάλλεται από την εσωτερική υποστιβάδα 3p (2η ενέργεια ιοντισμού) ενώ η αντίστοιχη στιβάδα n=3  είναι συμπληρωμένη με 8 ηλεκτρόνια. Για την αποβολή ηλεκτρονίου από εσωτερική στιβάδα συμπληρωμένη με οκτάδα ηλεκτρονίων απαιτείται μεγάλη ενέργεια λόγω της μεγάλης σταθερότητας που έχει η στιβάδα αυτή.

                                                                                                                                                             Ca            [Ar]4s2

                                                                                                                                                                                   Ca+2          [Ar]

Στο Ca και το πρώτο και το δεύτερο ηλεκτρόνιο που αποβάλλεται (1η και 2η ενέργεια ιοντισμού αντίστοιχα) προέρχεται από την εξωτερική υποστιβάδα 4s. Για την αποβολή ηλεκτρονίων που βρίσκονται σε εξωτερικές στιβάδες απαιτείται μικρότερη ενέργεια σε σχέση με αυτά που βρίσκονται σε εσωτερικές.

Επομένως η 2η ενέργεια ιοντισμού στο K είναι μεγαλύτερη από την 2η ενέργεια ιοντισμού στο Ca γιατί στην περίπτωση του Κ το δεύτερο ηλεκτρόνιο προέρχεται από εσωτερική στιβάδα και επομένως βρίσκεται σε ενεργειακά σταθερή κατάσταση. Γενικά, απαιτούνται μεγάλα ποσά ενέργειας για την αποβολή ηλεκτρονίου που βρίσκεται σε ενεργειακά σταθερή κατάσταση.

Σημείωση: Μπορεί να παρακάμψουμε το Βήμα Ι και την αναλυτική απάντηση παραπάνω  και να απαντήσουμε γρήγορα εάν δίνεται ο περιοδικός πίνακας. Σε αυτή την περίπτωση βλέπουμε ότι το στοιχείο το K στην συγκεκριμένη περίπτωση βρίσκεται στην Ομάδα IA και έχει ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική στιβάδα του ενώ το Ca στην Ομάδα ΙΙΑ και έχει δύο ηλεκτρόνια. Επομένως για την απομάκρυνση του δεύτερου ηλεκτρονίου στο K θα απαιτείται μεγάλη ενέργεια καθώς προέρχεται από εσωτερική πλήρως συμπληρωμένη στιβάδα ενώ στο Ca από την εξωτερική του στιβάδα.

Όμοια άσκηση: 159

Advertisements