Kafli 2 - Svör við æfingum

Svör við æfingum

2.1 Fyrstu hugmyndir í atómkenningunni

Hvarfefnin samanstanda af einni grænni kúlu og tveimur fjólubláum kúlum. Myndefnin samanstanda af tveimur grænum kúlum og tveimur fjólubláum kúlum. Þetta brýtur í bága við setningu Daltons um að frumeindir verði ekki til við efnabreytingu, heldur endurraðist aðeins.

Þessi staðhæfing brýtur í bága við fjórðu setningu Daltons: Í tilteknu efnasambandi hefur fjöldi frumeinda af hverri gerð (og þar með einnig prósentuhlutfallið) alltaf sama hlutfall.

2.2 Þróun atómkenningarinnar

Dalton taldi upphaflega að allar frumeindir tiltekins frumefnis hefðu sömu eiginleika, þar á meðal massa. Þannig var hugmyndin um samsætur, þar sem frumefni hefur mismunandi massa, brot á upprunalegu hugmyndinni. Til að gera grein fyrir tilvist samsæta var annarri fullyrðingu frumeindakenningar hans breytt þannig að hún segði að frumeindir sama frumefnis yrðu að hafa sömu efnaeiginleika.

Báðar eru frumeindir sem eru í kjarna frumeindar. Báðar hafa um það bil sama massa. Róteindir eru jákvætt hlaðnar en nifteindir eru óhlaðnar.

(a) Rutherford-frumeindin hefur lítinn, jákvætt hlaðinn kjarna, þannig að flestar α-eindir fara í gegnum tómarúm langt frá kjarnanum og sveigja ekki af leið. Þær α-eindir sem fara nálægt kjarnanum sveigja af leið vegna fráhrindikrafts milli jákvæðra hleðsla. Því beinna sem α-eindirnar stefna á kjarnann, því stærra verður sveigjuhornið. (b) Orkuríkari α-eindir sem fara nálægt kjarnanum munu enn sveigja af leið, en því hraðar sem þær fara, því minna er væntanlegt sveigjuhorn. (c) Ef kjarninn er minni er jákvæða hleðslan minni og væntanleg sveigja er minni – bæði hvað varðar hversu nálægt α-eindirnar fara fram hjá kjarnanum án þess að sveigja af leið og stærð sveigjuhornsins. Ef kjarninn er stærri er jákvæða hleðslan stærri og væntanleg sveigja er meiri – fleiri α-eindir munu sveigja af leið og sveigjuhornin verða stærri. (d) Ferlarnir sem α-eindirnar fylgja samsvara spánum úr (a), (b) og (c).

2.3 Bygging atóms og táknmál

(a) ¹³³Cs⁺; (b) ¹²⁷I⁻; (c) ³¹P³⁻; (d) ⁵⁷Co³⁺

(a) Kolefni-12, ¹²C; (b) Þessi frumeind inniheldur sex róteindir og sex nifteindir. Það eru sex rafeindir í hlutlausri ¹²C frumeind. Heildarhleðsla slíkrar hlutlausrar frumeindar er núll og massatalan er 12. (c) Fyrri svör eru rétt. (d) Frumeindin verður stöðug þar sem C-12 er stöðug samsæta kolefnis. (e) Fyrra svar er rétt. Önnur svör við þessari æfingu eru möguleg ef annað frumefni eða samsæta er valin.

(a) Litíum-6 inniheldur þrjár róteindir, þrjár nifteindir og þrjár rafeindir. Samsætutáknið er ⁶Li eða $_{3}^{6}\text{Li}.$ (b) ⁶Li⁺ eða ${_{3}^{6}{\text{Li}}^{+}}$

(a) Járn, 26 róteindir, 24 rafeindir og 32 nifteindir; (b) joð, 53 róteindir, 54 rafeindir og 74 nifteindir

(a) 3 róteindir, 3 rafeindir, 4 nifteindir; (b) 52 róteindir, 52 rafeindir, 73 nifteindir; (c) 47 róteindir, 47 rafeindir, 62 nifteindir; (d) 7 róteindir, 7 rafeindir, 8 nifteindir; (e) 15 róteindir, 15 rafeindir, 16 nifteindir

Notum neon sem dæmi. Þar sem það eru þrjár samsætur er engin leið til að vera viss um að spá nákvæmlega fyrir um hlutföllin til að fá meðalatómmassann 20,18 amu. Giskum á að hlutföllin séu 9% Ne-22, 91% Ne-20 og aðeins snefill af Ne-21. Meðalmassinn yrði 20,18 amu. Þegar náttúruleg blanda samsætanna er skoðuð kemur í ljós að hlutföllin eru 90,48% Ne-20, 9,25% Ne-22 og 0,27% Ne-21, þannig að það þarf að aðlaga ágiskun okkar lítillega.

79,90 amu

Uppspretta frá Tyrklandi: 20,3% (af 10,0129 amu samsætu); uppspretta frá Bandaríkjunum: 19,1% (af 10,0129 amu samsætu)

2.4 Efnaformúlur

Táknið fyrir frumefnið súrefni, O, táknar bæði frumefnið og eina súrefnisfrumeind. Súrefnissameind, O₂, inniheldur tvær súrefnisfrumeindir; nota verður lágstafinn 2 í formúlunni til að greina tvíatóma sameindina frá tveimur stökum súrefnisfrumeindum.

(a) sameindaformúla CO₂, reynsluformúla CO₂; (b) sameindaformúla C₂H₂, reynsluformúla CH; (c) sameindaformúla C₂H₄, reynsluformúla CH₂; (d) sameindaformúla H₂SO₄, reynsluformúla H₂SO₄

(a) C₄H₅N₂O; (b) C₁₂H₂₂O₁₁; (c) HO; (d) CH₂O; (e) C₃H₄O₃

(a) CH₂O; (b) C₂H₄O

(a) etanól

A Lewis Structure is shown. An oxygen atom is bonded to a hydrogen atom and a carbon atom. The carbon atom is bonded to two hydrogen atoms and another carbon atom. That carbon atom is bonded to three more hydrogen atoms. There are a total of two carbon atoms, six hydrogen atoms, and one oxygen atoms.

(b) metoxýmetan, betur þekkt sem dímetýleter

A Lewis Structure is shown. An oxygen atom is bonded to two carbon atoms. Each carbon atom is bonded to three different hydrogen atoms. There are a total of two carbon atoms, six hydrogen atoms, and one oxygen atom.

(c) Þessar sameindir hafa sömu efnasamsetningu (tegundir og fjölda frumeinda) en mismunandi efnafræðilega byggingu. Þær eru byggingarhverfur.

2.5 Lotukerfið

(a) málmur, innri hliðarmálmur; (b) málmleysingi, aðalflokkafrumefni; (c) málmur, aðalflokkafrumefni; (d) málmleysingi, aðalflokkafrumefni; (e) málmur, hliðarmálmur; (f) málmur, innri hliðarmálmur; (g) málmur, hliðarmálmur; (h) málmleysingi, aðalflokkafrumefni; (i) málmleysingi, aðalflokkafrumefni; (j) málmur, aðalflokkafrumefni

(a) He; (b) Be; (c) Li; (d) O

(a) krypton, Kr; (b) kalsín, Ca; (c) flúor, F; (d) tellúr, Te

(a) $_{11}^{23}\text{Na}$ ; (b) $_{{\, 54}}^{129}\text{Xe}$ ; (c) $_{33}^{73}\text{As}$ ; (d) $_{{\, 88}}^{226}\text{Ra}$

2.6 Jóna- og sameindaefnasambönd

Jónaefni: KCl, MgCl₂; Samgilt efnasamband: NCl₃, ICl, PCl₅, CCl₄

(a) samgilt efnasamband; (b) jónaefni, Ba²⁺, O²⁻; (c) jónaefni, ${{{\text{NH}}}_{4}^{+}\text{,}}$ ${{{\text{CO}}}_{3}^{{2−}};}$ (d) jónaefni, Sr²⁺, ${{\text{H}}_{2}{{\text{PO}}}_{4}^{-};}$ (e) samgilt efnasamband; (f) jónaefni, Na⁺, O²⁻

(a) CaS; (b) (NH₄)₂SO₄; (c) AlBr₃; (d) Na₂HPO₄; (e) Mg₃(PO₄)₂

2.7 Nafnakerfi efna

(a) sesíumklóríð; (b) baríumoxíð; (c) kalíumsúlfíð; (d) beryllíumklóríð; (e) vetnisbrómíð; (f) álflúoríð

(a) RbBr; (b) MgSe; (c) Na₂O; (d) CaCl₂; (e) HF; (f) GaP; (g) AlBr₃; (h) (NH₄)₂SO₄

(a) ClO₂; (b) N₂O₄; (c) K₃P; (d) Ag₂S; (e) AIF₃·3H₂O; (f) SiO₂

(a) króm(III)oxíð; (b) járn(II)klóríð; (c) króm(VI)oxíð; (d) títan(IV)klóríð; (e) kóbalt(II)klóríð hexahýdrat; (f) mólýbden(IV)súlfíð

(a) K₃PO₄; (b) CuSO₄; (c) CaCl₂; (d) TiO₂; (e) NH₄NO₃; (f) NaHSO₄

(a) mangan(IV)oxíð; (b) kvikasilfur(I)klóríð; (c) járn(III)nítrat; (d) títan(IV)klóríð; (e) kopar(II)brómíð