Válts MeRSZ+ -ra!

MeRSZ online
okoskönyvtár

Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.

Veszprémi Tamás, Veszprémi Tamás veszpremi.tamas@vbk.bme.hu

Általános kémia

Negyedik, átdolgozott kiadás

4. kiad.

10. fejezet

 
  1. e = 3,0481·10–19 J/foton, 1 mól ilyen foton energiája: E = 1,8350·105 J
  2. 530 nm.
  3. E = 4,2·10–19 J, 1 mól ilyen foton energiája: E = 255 kJ/mol.
  4. 656 nm, 486 nm, 434 nm, 410 nm.
  5. l = 4,83·10–3 mm
  6. –2,18·10–18 J
  7. –7,54·10–19 J
  8. 7-féle módon
  9.  
  10. r1 = 0,0092 nm, r2 = 0,034 nm
  11. Két csomósík, egy az x-y, egy az z-y síkban.
  12. Két csomósík, egy az x-z, egy az y-z síkban.
  13. A rendszámmal együtt a magtöltés és az elektronok száma is nő. Az elektronok azonban ugyanarra a főkvantumszámú héjra kerülnek, és így mind kevésbé tudják kompenzálni a magtöltést. Ezért csak úgy kerülhet egyensúlyba a rendszer, ha a növekvő magtöltés az elektronpályákat összehúzza.
  14. 1 pályát.
  15. Mivel az azonos spinek összeadódnak, az ellentétesek kivonódnak egymásból, ezért a teljes spin az elektronkonfigurációból a következőképpen adódik: 0, 1/2, 3/2, 1/2, 5/2.
  16. Be, Ne.
  17. P: 1s22s22p63s23p3Mo: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1.
  18. A Cu+ esetében az egyes elektronokra ható effektív magtöltés jóval nagyobb, mint a Ni-nél. Ezért a d10 konfiguráció energiája kisebb.
  19. 19. F–, K+, Na+, Ca2+, Cl–, S2–.
  20. A titán elektronkonfigurációja [Ar]4s23d2. A két d-elektron viszonylag könnyen eltávolítható. Az így kapott Ti2+-ion elektronkonfigurációja [Ar]4s2, mely egy lezárt alhéjat tartalmaz. A zárt alhéjról sokkal nehezebb eltávolítani az elektronokat, mint korábban a nyílt d héjakról, így a titán vegyületeiben elsősorban +2-es oxidációfokkal fordul elő. Nagyobb elektronegativitású elemekkel (pl. fluorral vagy klórral) reagáltatva a fémet az [Ar]4s1 konfigurációjú Ti3+, vagy az [Ar] konfigurációjú Ti4+-t tartalmazó vegyületek is előállíthatók. Ezek azonban szívesen vesznek föl elektront, így oxidálószerként viselkednek. Az előbbiek alapján azt várjuk, hogy VF5, CrF6, stb. is létezhet. Figyelembe kell azonban venni azt is, hogy a központi atom töltése nem lehet tetszőlegesen nagy, illetve a központi atom körül csak néhány ligandum fér el. Ennek megfelelően azt várjuk, hogy csupán a periódus elején lévő fémeknek létezik maximális oxidációs fokú fluoridja. Valóban, a króm-(VI)-fluoridot (CrF6) előállították ugyan, de ez a vegyület nagyon instabilis (–100 oC fölött elbomlik), MnF7, FeF8 stb. pedig már nem is létezik.
  21. A semleges O2 ionizációja során egy lazító pályán levő elektront távolítunk el.
  22. 1 attoszekundum = 10–18 s, 1 perc = 60 s A keletkezett klór gyökök mennyisége pedig:
    search
    .
  23. A vas elektronkonfigurációja [Ar] 4s2 3d6. A nemesgáz konfigurációhoz ([Kr] = [Ar] 4s2 3d10 4p6) még 10 elektronra van szükség, ez magyarázza a fenti komplexek stabilitását. Általában azok a komplexek stabilisak, melyek- ben 18 elektron (4s2 3d10 4p6) van az átmeneti fématom körül.
  24. A periódusos rendszer egy oszlopán belül lefelé haladva a külső elektronok egyre távolabb kerülnek az atommagtól, így az elektronok egyre könnyebben gerjeszthetők. Ez okozza a szín mélyülését. Az asztáciumgőzök várhatóan sötét színűek.
  25. 1 elektron töltése:
    search
    Ebből
    search
  26. Az atomok közötti távolság csökkenésével az egyes atomok egyre inkább „érzik” egymást, ezért energiájuk kismértékben módosul. Ugyanakkor az atomok közötti távolság folytonosan változik a hőmozgás miatt, így a kölcsönhatások is folytonosan és gyorsan változnak. Ezért az egyes atomok átmeneti energiái egymástól különbözni fognak és időben változók lesznek. Emiatt a spektrumvonalak kiszélesednek, sávot alkotnak, ill. erősebb kölcsönhatások esetén (folyadékok, szilárd anyagok) összefolynak, és folytonos spektrum keletkezik, melyben az eredeti átmenetre legfeljebb csak az intenzitásmaximumok lesznek jellemzők.
  27. A rendszámmal együtt a magtöltés és az elektronok száma is nő. Az elektronok azonban ugyanarra a főkvantumszámú héjra kerülnek, és így mind kevésbé tudják kompenzálni a magtöltést. Ezért csak úgy kerülhet egyensúlyba a rendszer, ha a növekvő magtöltés az elektronpályákat összehúzza.
  28. 102,4 MHz
  29. A rövidhullámú tartományban 30-6 MHz, az URH tartományban 300-30 MHz. 30. l = 3, 2, 1, 0.
  30. l = 98.
  31. m = 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, –1, –2, –3, –4, –5, –6.
  32. n = 4 esetén l értéke 3, 2, 1 vagy 0 lehet. Az ezekhez tartozó m értékek a következők:
    l = 3-hoz: m = 3, 2, 1, 0, –1, –2, –3
    l = 2-höz: m = 2, 1, 0, –1, –2
    l = 1-hez: m = 1, 0, –1
    l = 0-hoz: m = 0
  33. A bóratom elektronkonfigurációja 1s22s22p1. Lezárt héjak és alhéjak mágneses momentuma zérus, ezért elegendő csak a 2p1 elektront vizsgálni. A teljes mágneses momentum a spinből, ill. pályából származó momentumok vektori eredője, amely kétféle lehet:
  34. a) 18, b) 14, c) 14.
  35. ls = 1,5
  36. ls = 2,5
  37. A nitrogén elektronkonfigurációja: 1s22s22p3. A félig betöltött elektronhéj extra stabilitást okoz, ezért elektronaffinitása közel akkora, mint a nemesgázokéi.
  38. A (10.12) formulába behelyettesítve az alábbi értékeket kapjuk: 5,45·1019J, 2,42·1019J, 1,36·1019J, 1,36·1019J, 1,36·1019J, 1,36·1019J. Jól látható, hogy a hidrogénatom 4s, 4p, 4d és 4f pályaenergiái megegyeznek, hiszen ezek a pályák degeneráltak.
  39. Behelyettesítve a (10.5) formulába kapjuk a következő értéket: 39 514 nm.
  40. 41. 2,
  41. 42·1019 J
  42. [Ar]3d104s1, [Kr]4d105s1, [Xe]4f15d106s1.
  43. [Ar]3d64s2, [Ar]3d74s2, [Ar]3d84s2.
  44. Molibdén.
  45. Prazeodímium.
  46. Mivel a szamárium elektronkonfigurációja [Xe]4f66s2, az első ionállapothoz tartozó elektronkonfiguráció nem [Xe]4f66s1, hanem [Xe]4f56s2.
  47. [Xe]4f145d106s2, illetve [Xe]4f145d10.
  48. Ca: 3d14s1, V: 3d44s1, Cr: 3d44s2
  49. Az adatok alapján egyértelmű, hogy az elektron energiája az atomban a magtöltés négyzetével arányos.
  50. Az C+ → C2+ + e folyamat során egy pozitív iont ionizálunk, vagyis a magtöltés vonzó hatása jóval tetemesebb, mint a semleges bóratom ionizációjakor.
  51. Az elektronok számának csökkenésével azonos magtöltések mellett az effektív vonzó potenciál, és így az ionizációs energia is nő.
  52. 3/2
  53. 2, 0, 2
  54. A lítium alkálifém, melynek külső elektronjára csupán az effektív magtöltés kicsi hányada jut. Ezért ez az elektron jóval távolabb van a magtól, mint a kripton legkülső lezárt héja.
  55. Az NaCl nem nátriumatomokat tartalmaz (amelynek a lángfestése valóban sárga), hanem nátrium-ionokat (melyeknek nincs lángfestése).
  56. E3s = –495,8 kJ/mol.
  57. E4d = –8,3369 eV.
  58. A Pd 46 elektront tartalmaz, elektronkonfigurációja: [Kr], valamint a még megmaradt 10 elektron. Ezeket háromféle módon helyezhetjük el: a) 4d10, b) 4d95s1 és c) 4d85s2. Csakhogy ezen lehetőségek közül mindössze az első dia- mágneses. Tehát az elektronkonfiguráció [Kr] 4d10.
  59. Ca > Al > Si > P > N > Be
  60. S2– >N3– > Ca2+ > Be2+ > Al3+
  61. Li, Li, Li+, O, Cl–
  62. Az első elem ionizációs energiája és második elem elektronaffinitása nagyobb.
  63. A spektrofotométerrel mindig az A abszorbanciát mérjük. Ismert koncentrációjú oldatok abszorbanciáját mérjük adott küvetta segítségével. (A küvetta olyan pontosan meghatározott méretű üveg- vagy kvarcedényke, melynek abszorbanciája elhanyagolható.) Ezáltal meghatározzuk az ε abszorpciós ko- efficienst. Ha ezt már ismerjük, egy újabb mérésből a Lambert–Beer-törvény segítségével az ismeretlen koncentráció meghatározható.
  64. a) Fogalmunk sincs, hol lehet. Ha a pontos sebességét ismerjük, semmit sem tudhatunk a helyzetéről. b)
    search
    .
  65. search
  66. a) [Rn]5f146d107s27p4, b) 2, 4, 6, c) LvO, LvO2, LvO3
  67. Nem, nem a várt, és a 10.27. periódusos rendszerben megtalálható [Rn]5f147s26d1. A rendkívül kicsi ionizációs energia alapján feltételezhető, hogy az elektronkonfiguráció [Rn]5f147s27p1! Magyarázatot a jelenségre csak a relativitáselmélet adhat (lásd a 10.3.5. pontot).
  68. 119, Uue
  69. Lu: 1,2,3, Lr: 1,2,3, Db: 2,3,5.
  70. a) E = (–2,179·10–18J/atom)·(6,022·1023atom/mol) = –1,312·106 J/mol.
    b) A H2 energiájához nem elég ismerni a hidrogén energiáját, ismerni kell még a kötési energiát is. A megoldáshoz lásd a 11.1.1. pontot.
  71. search
  72. 9 féle lehetőség van (9 féle m kvantumszám), de a precesszió miatt mind- egyikben végtelen sok irány lehetséges. Mágneses tér nélkül az irány nincs definiálva, a momentum bármely irányba állhat.
  73. a) m ≤ l, b) n > l, ms = ±1/2, c) m ≤ l.
  74. 3.
  75. A lítium ionizációs energiája 5,39 eV, ami 520 kJ/mol (lásd az Adattár 2. táblázatát). 1 mól Li tömege 6,94 g, tehát a megoldás: 520/6,94 = 74,9 kJ
  76. A Ca és a Zn diamágneses, a többi paramágneses.
  77. A K+, Ca2+, Sc3+, Ti4+, Cu+, Zn2+ diamágnesesek, a többi paramágneses.
  78. Li: dublett, Be: szingulett, B: dublett, C: triplett, N: kvadruplett, O: triplett, F: dublett, Ne: szingulett.
  79. Na+: szingulett, Mg2+: szingulett, Al3+: szingulett, S2–: szingulett, Cl–: szingulett.
  80. [Og]8s1, [Og]8s2, [Og]8s25g1
  81. A Li2+-ion elektronszerkezete hasonló a hidrogénéhez, ezért a héjak nem hasadnak fel alhéjakra. Többelektronos rendszereknél azonban minél több az elektron, annál nagyobb a felhasadás. Az elektronok számának csökkenésével az effektív magtöltés nő, az energiaszintek mélyülnek. Legmélyebben a Li2+-ion energiaszintjei találhatók, legmagasabban pedig a Li szintjei.
  82. Mivel az Na10+-ionon csak egy elektron marad, elektronszerkezete a hidrogénéhez hasonló, így az alhéjak azonos energiaszinteken vannak.
  83. 79, Au.
  84. A 118-as oganeszon nevű nemesgáz után következik a 119-es alkálifém és a 120-as rendszámú alkáliföldfém. Ha kiegészítjük a 10.29. ábrát, abból a legközelebbi nemesgázra az alábbi elektronkonfiguráció adódna: [Og]8s25g186f147d108p6, melyből a rendszám: 118+2+18+14+10+6 = 168, pontosan az, amelyet a 2. fejezet 65. példamegoldásában megelőlegeztünk. Mindazonáltal most már azt is tudjuk, hogy a pályák betöltésének sorrendje, különösen a nagyobb mellékkvantumszámok esetében, nem egyszerű. Így, mielőtt a 8p-pályák betöltődése megkezdődne, nemcsak a 9s-pálya töltődik be 2 elektronnal, hanem – bármennyire meglepő – a 9p-pályák betöltődése is megkezdődik! Csak ezután következnek majd a 8p-pályák. A soron következő nemesgáz elektronkonfigurációja a számítások szerint [Og]8s25g186f147d109s29p28p6, rendszáma pedig 172 lesz.
    Vígaszul még valami. Nem, nem várható el, hogy a feladatra a jelenlegi tudása alapján helyesen válaszoljon! De ha a kérdés érdekli, és felkészült a nehézségekre, minderről részletes leírás olvasható a következő cikkben: Physical Chemistry, Chemical Physics, 2011, 13. kötet, 161. oldal.
  85. Na, Ar, N, Ca, O
  86. A nitrogén elektronkonfigurációja: [He]2s22p3, a Hund-szabály értelmében a három p-elektron három különböző pályán van. Ez az elrendezés különlegesen stabil.
  87. Egy perióduson belül balról jobbra az atomok átmérője csökken, ugyanakkor a tömegük nő. Ebből következik, hogy amennyiben a kristályszerkezetükben nincs valami komoly gubanc, a sűrűségük is balról jobbra nő.
  88. Nem! Mágneses térben az atomi alhéjak degenerációja megszűnik, ennélfogva az elektronok eloszlása nem lesz gömbszimmetrikus.
  89. A neutron fermion, vagyis feles spinű részecske. Ennélfogva a Pauli-elv értelmében 4 azonos részecske ugyanabban a térrészben nem fér meg.
  90. Mivel az atommag kb. 5 nagyságrenddel kisebb az atomnál, csak elhanyagolhatóan befolyásolja az alakja az atom gömbszimmetriáját.
  91. 168.
  92. Légkondícionálásra! Az ezzel a festékkel lefestett ház a ráeső napsugárzás nagyrészét visszaveri, ezért a belső hőmérséklet akár 10-15 fokkal is kisebb lehet a külsőnél. Segítségével az energiapocsékoló légkondícionálók kiküszöbölhetők, vagy legalább csökkenthető a teljesítményük.
  93. A He+ ion elektronszerkezete azonos a H-atoméval, csupán a magtöltése változik. Ezért a függvény is majdnem azonos:
    search
    A különbség mindössze a Z magtöltésben van, mely hidrogénnél Z=1, míg a He+ ion esetében Z=2. Természetesen ebből következik, hogy minden Z magtöltésű, de egyelektronos, vagyis hidrogénszerű atom hullámfüggvénye leírható a fenti formulával.
  94. A 10.3. táblázat szerint az R21, illetve az R31 függvények között az a legfontosabb különbség, hogy amíg az R21 függvénynek csak r=0-nál van zérus értéke, addig az R31 függvény r=0-n kívül még azon r távolságánál is zérus, melynél
    search
     , vagyis r = 6ao. Ez pedig még egy csomógömböt jelent r = 6ao-nál. Az R41, azaz 4p-pálya (pont ahogy a 3s-pálya is), már két csomógömböt tartalmaz:
  95. search
    . A sajátértékek bármely n esetén kn alakúak.
  96. Gerjesztett állapot: szingulett vagy triplet, ionizált állapot: dublett.
  97. A válaszhoz ismerni kell az ún. Heisenberg-féle határozatlansági relációt. Eszerint bizonyos atomi-molekuláris mennyiségek egyszerre, egyidőben nem mérhetők, nem ismerhetők. Ilyen mennyiségek a hely és a sebesség. Ha az egyiket a kettő közül pontosan ismerjük, a másikról semmit sem tudhatunk. Az atommagban az elektron helye pontosan meghatározott. Sebessége pedig ugyancsak meghatározott, zérus lenne. Ez pedig nyilvánvalóan ellentmond a Heisenberg-féle határozatlansági relációnak.
  98. Számos “sebből vérzik” ez a periódusos rendszer, csak néhányat sorolunk. 1. A rendszer “oszlopai” itt sugár irányúak az origóból kifelé növekvő rendszámmal, ami még jól is illusztrálhatja az atomok növekvő méretét. De amíg az s-elemek tisztán láthatók, a p- és d-elemek nem különülnek el az f-elemektől (pl. F, Cl, Br, I, Lu?, At, Lr?, Ts). 2. Nem értelmezhető az f-elemek kalitkáinak feleakkora magassága, mint a szomszédos d-elemekéi. 3. Zavaró, és nem értelmezhető, hogy egy-egy “periódus” nem alkálifémmel kezdődik és nem nemesgázzal fejeződik be (pl. B, C, N, O, F, Ne, Li, Be), sőt, a nagyobb rendszámú elemek esetén sehogy se kezdődik – pedig egy-egy periódus kezdetének és végének elektronszerkezeti értelme van. 4. Semmi értelme nincs a “Lantanidák” és “Aktinoidák” kalitkákat a nemesgázok közé begyűrni. 5. A köralakú periódusos rendszerben a 119-121-es elemeknek még akad helye, de mi lesz utána? 6. Végül egy “szépészeti” kérdés. Vajon mi indokolja, hogy fekete a 96-os Cm kalitkája?
  99. a) A neon diamágneses, ezért nem történik semmi. b) Mivel az oxigén paramágneses, mágneses térben elhajlik a folyadéksugár. c) A vas ferromágneses, így a mágneses tér megszűnése után sem szűnik meg a vasorrú bába orrának mágnesessége, és az orrához tapad a környezetében levő összes vastárgy. Ez úgy megzavarja szegényt, hogy Jancsi és Juliska könnyen elszelelhetnek.
 
Általános kémia

Tartalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

Nyomtatott megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 664 114 6

Kémia

A kémiának számos ága létezik (szerves, szervetlen, fizikai, analitikai, bio- és polimer-kémia stb.), de általános kémia nevű diszciplínát nem ismerünk. Mégis: a General Chemistry, Allgemeine Chemie, Общая химия kifejezések jól ismertek az egész világon. A világ minden részén százszámra találhatók ilyen címmel könyvek, és aligha van olyan egyetemi kémia fakultás, ahol ez a tantárgy ismeretlen. Az általános kémia kurzusok és könyvünk célja az, hogy az olvasó középiskolából hozott kémiai ismereteit olyan szintre segítse, amelyre a fenti szaktárgyak alapozhatnak. Feladata az alapfogalmak definiálása, mintegy a kémiai nyelv alapszókincsének megismertetése, a fontosabb fizikai és kémiai jelenségek és összefüggések megvilágítása.

A könyv több – tipográfiailag is elkülönített – szinten használható. Anyaga a középiskolai kémiától elvezet az egyetemek másod- és harmadéves fizikai kémia tárgyáig. A fontos jelenségek mellé a haladók számára mélyebb magyarázatokat mellékel, melyeket a kezdők nyugodtan átugorhatnak anélkül, hogy ez gátolná a fő gondolat-menet megértését. Az olvasót számos érdekesség, tudománytörténeti kitekintés, rengeteg színes ábra, fénykép és több száz kidolgozott példa is segíti.

Könyvünk elsőrendű célja tehát adott: bevezetés vagy inkább átvezetés a felsőfokú kémiába. A megcélzott olvasókör is adott: érdeklődő középiskolásoknak éppúgy szól, mint első- és másodéves, kémiát tanuló egyetemi hallgatóknak. Emellett ajánlható a középiskolák kémiatanárainak is: számos, a középiskolákban is könnyen használható anyagot tartalmaz – másként, mint ahogyan a középiskolákban általában tanítani szokás. Végül, de nem utolsósorban ajánljuk a könyvet mindazoknak, akik bármikor, bármilyen szinten belekóstoltak vagy belemerültek a kémia izgalmas világába.

Hivatkozás: https://mersz.hu/altalanos-kemia-uj//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero
Kivonat
fullscreenclose
printsave