DWMED

O atomach dwóch pierwiastkach chemicznych X oraz Y wiadomo, że w stanie podstawowym:

– ich wszystkie elektrony walencyjne mają taką samą wartość głównej liczby kwantowej, a wartość maksymalna magnetycznej liczby kwantowej dla ich elektronów walencyjnych wynosi 1,

– pierwiastek X ma trzykrotnie więcej walencyjnych elektronów niesparowanych niż pierwiastek Y, ale pierwiastek Y ma trzykrotnie więcej walencyjnych elektronów sparowanych niż pierwiastek X,

– liczba orbitali opisujących elektrony sparowane pierwiastka X wynosi 6.

Atomy pierwiastków X oraz Y budują związek chemiczny o wzorze XY₅. W gazowym stanie skupienia geometrię jego cząsteczki w teorii VSEPR przedstawia jeden z poniższych modeli.

Wybierz właściwy model opisujący budowę przestrzenną cząsteczki XY₅, a następnie oceń, czy ma ona budowę polarną.

O atomach dwóch pierwiastkach chemicznych X oraz Y wiadomo, że w stanie podstawowym:

– ich wszystkie elektrony walencyjne mają taką samą wartość głównej liczby kwantowej, a wartość maksymalna magnetycznej liczby kwantowej dla ich elektronów walencyjnych wynosi 1,

– pierwiastek X ma trzykrotnie więcej walencyjnych elektronów niesparowanych niż pierwiastek Y, ale pierwiastek Y ma trzykrotnie więcej walencyjnych elektronów sparowanych niż pierwiastek X,

– liczba orbitali opisujących elektrony sparowane pierwiastka X wynosi 6.

Atomy pierwiastków X oraz Y budują związek chemiczny o wzorze XY₅. W gazowym stanie skupienia geometrię jego cząsteczki w teorii VSEPR przedstawia jeden z poniższych modeli.

Podkreśl wyrażenia w nawiasach tak, aby powstały zdania prawdziwe.

Dawka pochłonięta promieniowania to energia zaabsorbowana przez próbkę wystawioną na działanie promieniowania, a jej jednostką jest grey (Gy). Stopień radiacyjnego uszkodzenia żywej tkanki zależy od typu promieniowania i rodzaju tkanki, dlatego w praktyce stosuje się tzw. równoważnik dawki (którego jednostką jest siwert, Sv), uwzględniający typ promieniowania, z którym związany jest współczynnik jakości promieniowania QF:

równoważnik dawki = QF ∙ dawka pochłonięta

Przyjmuje się wówczas, że wartość QF dla promieniowania β oraz γ wynosi około 1, a dla promieniowania α wartość QF jest bliska 20. Im równoważnik dawki przyjmuje większą wartość, tym poddana działaniu promieniowania przez określony czas żywa tkanka będzie mieć większe uszkodzenia. Przykładami naturalnych nuklidów promieniotwórczych są ²¹⁸Po oraz ²⁰⁸Tl, a okres półtrwania  każdego z nich wynosi około 3 minut. W wyniku rozpadu pierwszego z wymienionych powstają atomy ²¹⁴Pb, które ulegają kolejnej przemianie z utworzeniem izobaru zawierającego 83 elektrony. Z kolei z nuklidu ²⁰⁸Tl powstaje trwały izotop ołowiu zawierający 126 neutronów.

Na podstawie: P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Przez 10 sekund pewne identyczne tkanki poddano działaniu promieniowania emitowanego w wyniku rozpadów początkowej liczby 9,03∙10²³ atomów każdego z nuklidów – ²¹⁸Po oraz ²⁰⁸Tl. W opisanym czasie promieniowanie emitowane podczas rozpadu nuklidów ²¹⁴Pb praktycznie nie miało wpływu na wynik doświadczenia.

Wskaż, która z próbek (²¹⁸Po czy ²⁰⁸Tl) w czasie pierwszych 10 sekund od momentu rozpoczęcia doświadczenia przyczyniła się do wyrządzenia większych uszkodzeń tkanki? Uzasadnij swój wybór.

Dawka pochłonięta promieniowania to energia zaabsorbowana przez próbkę wystawioną na działanie promieniowania, a jej jednostką jest grey (Gy). Stopień radiacyjnego uszkodzenia żywej tkanki zależy od typu promieniowania i rodzaju tkanki, dlatego w praktyce stosuje się tzw. równoważnik dawki (którego jednostką jest siwert, Sv), uwzględniający typ promieniowania, z którym związany jest współczynnik jakości promieniowania QF:

równoważnik dawki = QF ∙ dawka pochłonięta

Przyjmuje się wówczas, że wartość QF dla promieniowania β oraz γ wynosi około 1, a dla promieniowania α wartość QF jest bliska 20. Im równoważnik dawki przyjmuje większą wartość, tym poddana działaniu promieniowania przez określony czas żywa tkanka będzie mieć większe uszkodzenia. Przykładami naturalnych nuklidów promieniotwórczych są ²¹⁸Po oraz ²⁰⁸Tl, a okres półtrwania  każdego z nich wynosi około 3 minut. W wyniku rozpadu pierwszego z wymienionych powstają atomy ²¹⁴Pb, które ulegają kolejnej przemianie z utworzeniem izobaru zawierającego 83 elektrony. Z kolei z nuklidu ²⁰⁸Tl powstaje trwały izotop ołowiu zawierający 126 neutronów.

Na podstawie: P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Izobary to nuklidy różnych pierwiastków chemicznych mające taką samą sumaryczną liczbę protonów oraz neutronów.

Zapisz symbole dwóch nuklidów powstających w trakcie opisanych przemian promieniotwórczych, będące izobarami względem nuklidów ulegających tym przemianom. W tym celu uzupełnij poniższe szablony symbolami odpowiednich pierwiastków chemicznych oraz wartościami liczb masowych i atomowych.

Dawka pochłonięta promieniowania to energia zaabsorbowana przez próbkę wystawioną na działanie promieniowania, a jej jednostką jest grey (Gy). Stopień radiacyjnego uszkodzenia żywej tkanki zależy od typu promieniowania i rodzaju tkanki, dlatego w praktyce stosuje się tzw. równoważnik dawki (którego jednostką jest siwert, Sv), uwzględniający typ promieniowania, z którym związany jest współczynnik jakości promieniowania QF:

równoważnik dawki = QF ∙ dawka pochłonięta

Przyjmuje się wówczas, że wartość QF dla promieniowania β oraz γ wynosi około 1, a dla promieniowania α wartość QF jest bliska 20. Im równoważnik dawki przyjmuje większą wartość, tym poddana działaniu promieniowania przez określony czas żywa tkanka będzie mieć większe uszkodzenia. Przykładami naturalnych nuklidów promieniotwórczych są ²¹⁸Po oraz ²⁰⁸Tl, a okres półtrwania  każdego z nich wynosi około 3 minut. W wyniku rozpadu pierwszego z wymienionych powstają atomy ²¹⁴Pb, które ulegają kolejnej przemianie z utworzeniem izobaru zawierającego 83 elektrony. Z kolei z nuklidu ²⁰⁸Tl powstaje trwały izotop ołowiu zawierający 126 neutronów.

Na podstawie: P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Naturalne rozpady promieniotwórcze klasyfikowane są do reakcji I-rzędu. W przypadku takich przemian czas połowicznego rozpadu opisuje zależność:

w której wielkość k jest stałą szybkości rozpadu promieniotwórczego.

Przez pewien czas obserwowano rozpad próbki stanowiącej 1 mol atomów nuklidu ²¹⁴Pb. Rejestrowano wtedy liczbę wyemitowanych cząstek, które w polu elektrycznym odchylają się w kierunku dodatnio naładowanej elektrody. Uzyskane dane pomiarowe przedstawiono w postaci graficznej:

Na podstawie niezbędnych obliczeń ustal wartość stałej szybkości rozpadu tego nuklidu. Wynik podaj z jednostką, z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Tzw. tlen trypletowy stanowią dwuatomowe cząsteczki, w których atomy tlenu połączone są wyłącznie wiązaniem typu sigma. Opisane drobiny są dirodnikami, co oznacza, że każda z nich zawiera dwa niesparowane elektrony – zlokalizowane po jednym w każdym z atomów tlenu.

Narysuj wzór elektronowy cząsteczki tlenu trypletowego.

Karborund to nazwa zwyczajowa technicznego węglika krzemu – związku chemicznego o wzorze SiC. Substancja ta ma twardość porównywalną do diamentu oraz wykazuje wysoką ogniotrwałość i odporność na wiele czynników chemicznych. Znanych jest kilka odmian krystalograficznych węglika krzemu. W odmianie β każdy atom węgla otoczony jest czterema atomami krzemu, które ułożone są w narożach czworościanu foremnego. W taki sam sposób każdy atom krzemu otoczony jest czterema atomami węgla. W przypadku pozostałych odmian krystalicznych węglika krzemu wzajemne ułożenie atomów węgla oraz krzemu jest zbliżone do ułożenia obserwowanego w odmianie β. Karborund otrzymuje się w temperaturze około 2000 ^oC:

SiO₂ + 3C → SiC + 2CO

W wyższych temperaturach niż 2700 ^oC przebiega proces rozkładu węglika krzemu na pierwiastki. Z powstającej mieszaniny odparowuje wówczas krzem.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010 oraz M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Podaj przyczyny zastosowania karborundu do wyrobu tarcz szlifierskich. Odnieś się do dwóch własności jakimi odznacza się ta substancja chemiczna.

Karborund to nazwa zwyczajowa technicznego węglika krzemu – związku chemicznego o wzorze SiC. Substancja ta ma twardość porównywalną do diamentu oraz wykazuje wysoką ogniotrwałość i odporność na wiele czynników chemicznych. Znanych jest kilka odmian krystalograficznych węglika krzemu. W odmianie β każdy atom węgla otoczony jest czterema atomami krzemu, które ułożone są w narożach czworościanu foremnego. W taki sam sposób każdy atom krzemu otoczony jest czterema atomami węgla. W przypadku pozostałych odmian krystalicznych węglika krzemu wzajemne ułożenie atomów węgla oraz krzemu jest zbliżone do ułożenia obserwowanego w odmianie β. Karborund otrzymuje się w temperaturze około 2000 ^oC:

SiO₂ + 3C → SiC + 2CO

W wyższych temperaturach niż 2700 ^oC przebiega proces rozkładu węglika krzemu na pierwiastki. Z powstającej mieszaniny odparowuje wówczas krzem.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010 oraz M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Zamieszczony rysunek ilustruje fragment struktury krystalicznej β węglika krzemu. Literami X oraz Y umownie oznaczono atomy pierwiastków chemicznych budujących ten związek chemiczny.

Przypisz literom X oraz Y symbole (lub nazwy) pierwiastków chemicznych budujących węglik krzemu. Uzasadnij wybór odwołując się do promieni atomowych.

Karborund to nazwa zwyczajowa technicznego węglika krzemu – związku chemicznego o wzorze SiC. Substancja ta ma twardość porównywalną do diamentu oraz wykazuje wysoką ogniotrwałość i odporność na wiele czynników chemicznych. Znanych jest kilka odmian krystalograficznych węglika krzemu. W odmianie β każdy atom węgla otoczony jest czterema atomami krzemu, które ułożone są w narożach czworościanu foremnego. W taki sam sposób każdy atom krzemu otoczony jest czterema atomami węgla. W przypadku pozostałych odmian krystalicznych węglika krzemu wzajemne ułożenie atomów węgla oraz krzemu jest zbliżone do ułożenia obserwowanego w odmianie β. Karborund otrzymuje się w temperaturze około 2000 ^oC:

SiO₂ + 3C → SiC + 2CO

W wyższych temperaturach niż 2700 ^oC przebiega proces rozkładu węglika krzemu na pierwiastki. Z powstającej mieszaniny odparowuje wówczas krzem.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010 oraz M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Oceń poprawność poniższych zdań, wpisując literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Amidki to związki chemiczne zawierające jon amidkowy. Drobina ta powstaje na przykład w wyniku odszczepienia protonu (H⁺) z cząsteczki amoniaku przez mocniejszą od niego zasadę Brønsteda. Gdy tlenek litowca reaguje z ciekłym amoniakiem, wówczas powstaje mieszanina amidku oraz wodorotlenku tego litowca. W celu uzyskania samego amidku, litowiec ogrzewany jest z gazowym amoniakiem. Drugim produktem takiej przemiany chemicznej jest ten sam gaz, który powstaje w reakcji wodorku metalu alkalicznego lub wodorku berylowca z wodą.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Przeprowadzono reakcję ciekłego amoniaku z tlenkiem litowca o najsłabszym charakterze zasadowym oraz reakcję wody z wodorkiem, w którym kation berylowca ma trzy powłoki elektronowe.

Napisz równania opisanych reakcji chemicznych z udziałem:

Istnieje wiele związków chemicznych, które w postaci czystej są praktycznie niemożliwe do odróżnienia na drodze oceny wzrokowej. Jako przykład takich substancji można wymienić sproszkowane siarczany(VI) – cynku, magnezu oraz baru.

W celu odróżnienia wymienionych soli przeprowadzono pewne doświadczenie chemiczne.

Etap 1.:  Próbkę każdej z analizowanych substancji wprowadzono do probówek zawierających wodę destylowaną, a następnie energicznie wstrząśnięto zawartością naczyń. W probówce nr 2 uzyskano mieszaninę niejednorodną.

Etap 2.:  Do zawartości probówek, w których uzyskano roztwory rzeczywiste wprowadzono wodny roztwór pewnej substancji chemicznej wybranej spośród: HBr_(aq), BaCl_2(aq), KOH_(aq) i zaobserwowano strącenie się w nich białych galaretowatych osadów, przy czym osad w probówce nr 3 roztworzył się po wprowadzeniu kolejnych (nadmiarowych) porcji odczynnika.

Wyjaśnij, dlaczego w pierwszym etapie doświadczenia w probówce nr 2 uzyskano mieszaninę niejednorodną? Napisz wzór sumaryczny zidentyfikowanej wówczas substancji.

Istnieje wiele związków chemicznych, które w postaci czystej są praktycznie niemożliwe do odróżnienia na drodze oceny wzrokowej. Jako przykład takich substancji można wymienić sproszkowane siarczany(VI) – cynku, magnezu oraz baru.

W celu odróżnienia wymienionych soli przeprowadzono pewne doświadczenie chemiczne.

Etap 1.:  Próbkę każdej z analizowanych substancji wprowadzono do probówek zawierających wodę destylowaną, a następnie energicznie wstrząśnięto zawartością naczyń. W probówce nr 2 uzyskano mieszaninę niejednorodną.

Etap 2.:  Do zawartości probówek, w których uzyskano roztwory rzeczywiste wprowadzono wodny roztwór pewnej substancji chemicznej wybranej spośród: HBr_(aq), BaCl_2(aq), KOH_(aq) i zaobserwowano strącenie się w nich białych galaretowatych osadów, przy czym osad w probówce nr 3 roztworzył się po wprowadzeniu kolejnych (nadmiarowych) porcji odczynnika.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej jaka przebiegła w probówce oznaczonej cyfrą 1 w drugim etapie doświadczenia.

Istnieje wiele związków chemicznych, które w postaci czystej są praktycznie niemożliwe do odróżnienia na drodze oceny wzrokowej. Jako przykład takich substancji można wymienić sproszkowane siarczany(VI) – cynku, magnezu oraz baru.

W celu odróżnienia wymienionych soli przeprowadzono pewne doświadczenie chemiczne.

Etap 1.:  Próbkę każdej z analizowanych substancji wprowadzono do probówek zawierających wodę destylowaną, a następnie energicznie wstrząśnięto zawartością naczyń. W probówce nr 2 uzyskano mieszaninę niejednorodną.

Etap 2.:  Do zawartości probówek, w których uzyskano roztwory rzeczywiste wprowadzono wodny roztwór pewnej substancji chemicznej wybranej spośród: HBr_(aq), BaCl_2(aq), KOH_(aq) i zaobserwowano strącenie się w nich białych galaretowatych osadów, przy czym osad w probówce nr 3 roztworzył się po wprowadzeniu kolejnych (nadmiarowych) porcji odczynnika.

Odwołując się do charakteru chemicznego substancji, której osad uzyskano w trzeciej probówce, wyjaśnij przyczynę jego roztworzenia się w drugim etapie doświadczenia. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej jaka wówczas przebiegła.

W wodnym roztworze siarczanu(VI) miedzi(II) jony Cu²⁺ występują w postaci akwakompleksu [Cu(H₂O)₆]²⁺, w którym liczba koordynacyjna wynosi 6, a ligandami są cząsteczki wody. Jeśli do takiego roztworu wprowadzone zostaną odpowiednie aniony lub cząsteczki, może przebiec reakcja wymiany ligandu na inny. Na przykład jony chlorkowe lub cząsteczki amoniaku tworzą z jonami Cu²⁺ kompleksy o liczbie koordynacyjnej 4.

W badaniach kinetycznych rozróżnia się dwa możliwe mechanizmy wymiany ligandów. W pierwszym następuje powolne odszczepienie z kompleksu jednej cząsteczki lub jonu stanowiącego ligand, co klasyfikuje się jako reakcję jednocząsteczkową. W trakcie następującego po nim etapu szybkiego następuje przyłączenie w miejsce odchodzącego ligandu nowej cząsteczki lub jonu. Podczas drugiego z mechanizmów wymiany ligandu, w etapie wolnym następuje przyłączenie nowego ligandu, co klasyfikujemy jako reakcję dwucząsteczkową. W etapie szybkim natomiast dochodzi do odszczepienia ligandu jaki pierwotnie znajdował się w jonie kompleksowym. Opisane mechanizmy wymiany ligandu można przedstawić według poniższych schematów, na których literą M umownie oznaczono kation centralny w jonie kompleksowym, A oraz B są ligandami, natomiast k₁ oraz k₂ to stałe szybkości poszczególnych etapów reakcyjnych:

W każdej z opisanych reakcji wymiany ligandu jeden z etapów limituje szybkość całego procesu.

Stosując podane ogólne oznaczenia kompleksów oraz ligandów napisz równanie kinetyczne opisujące chwilową szybkość reakcji wymiany ligandu w reakcji jednocząsteczkowej.

W wodnym roztworze siarczanu(VI) miedzi(II) jony Cu²⁺ występują w postaci akwakompleksu [Cu(H₂O)₆]²⁺, w którym liczba koordynacyjna wynosi 6, a ligandami są cząsteczki wody. Jeśli do takiego roztworu wprowadzone zostaną odpowiednie aniony lub cząsteczki, może przebiec reakcja wymiany ligandu na inny. Na przykład jony chlorkowe lub cząsteczki amoniaku tworzą z jonami Cu²⁺ kompleksy o liczbie koordynacyjnej 4.

W badaniach kinetycznych rozróżnia się dwa możliwe mechanizmy wymiany ligandów. W pierwszym następuje powolne odszczepienie z kompleksu jednej cząsteczki lub jonu stanowiącego ligand, co klasyfikuje się jako reakcję jednocząsteczkową. W trakcie następującego po nim etapu szybkiego następuje przyłączenie w miejsce odchodzącego ligandu nowej cząsteczki lub jonu. Podczas drugiego z mechanizmów wymiany ligandu, w etapie wolnym następuje przyłączenie nowego ligandu, co klasyfikujemy jako reakcję dwucząsteczkową. W etapie szybkim natomiast dochodzi do odszczepienia ligandu jaki pierwotnie znajdował się w jonie kompleksowym. Opisane mechanizmy wymiany ligandu można przedstawić według poniższych schematów, na których literą M umownie oznaczono kation centralny w jonie kompleksowym, A oraz B są ligandami, natomiast k₁ oraz k₂ to stałe szybkości poszczególnych etapów reakcyjnych:

W każdej z opisanych reakcji wymiany ligandu jeden z etapów limituje szybkość całego procesu.

Wśród podanych niżej schematycznych wzorów kompleksów oraz ligandów podkreśl te, od stężeń których zależy szybkość reakcji wymiany ligandu w reakcji dwucząsteczkowej.