Pierwiastek X w związku o wzorze \(XYZ_{a}\) ma 7 całkowicie obsadzonych orbitali o pobocznej liczbie kwantowej l=1. Wiadomo również, zawartość masowa pierwiastka \(X\) wynosi 46.2%, a stosunek zawartości masowych pierwiastków \(Y:Z\ \) równy jest 0.2105. Ustal wzór związku, podaj całkowitą liczbę elektronów nie tworzących wiązań w tym związku oraz wskaż budowę przestrzenną tego związku:
Z informacji o atomie X:
z informacji o orbitalach opiasanych liczbą kwantową równą 1 wynika jednoznacznie, że ma on 7 całkowicie obsadzonych orbitali p . jedynym pierwiastkiem, który spełnia ten warunek jest Se.
Zatem:
\[X = Se\]
Wzór ogólny związku można zapisać jako:
\[SeYZ_{n}\]
Z danej o zawartości selenu możemy wyznaczyć masę molową związku:
\[\%_{Se} = \frac{M_{Se}}{M_{zwiazku}}\]
\[0.462 = \frac{79}{M_{zwiazku}}\]
\[M_{zwiazku} = \frac{79}{0.462} = 171\]
Wiemy, że stosunek zawartości masowych pierwiastków \(Y\) i \(Z\) wynosi
\[\frac{m_{Y}}{m_{Z}} = \frac{M_{Y}}{nM_{Z}} = 0.2105\]
Jednoczesnie można zapisać, że suma mas molowych pierwiastków daje masę molową związku
\[M_{zwiazku} = 171 = M_{Se} + M_{Y} + nM_{Z}\]
Z pierwszego równania widzimy, że:
\[nM_{Z} = 4.75M_{Y}\]
Zależność tę wstawiamy do drugiego równania
\[171 = 79 + M_{Y} + 4.75M_{Y}\]
\[171 = 79 + M_{Y} + 4.75M_{Y}\]
\[M_{Y} = 16\]
Pierwiastkiem \(Y\) jest tlen. Znając pozostałe pierwiastki przechodzimy do wyznaczenia pierwiastka \(Z\) :
\[171 = 79 + 16 + nM_{Z}\]
\[76 = nM_{Z}\]
Następnie rozważamy warianty - współczynnik n musi przyjmować wartości całkowite, a jednocześnie związek musi istnieć:
\[M_{Z} = \frac{76}{n}\]
| \[n\] | \[M_{z}\] | \[Z\] | \[uwagi\] |
|---|---|---|---|
| \[1\] | \[76\] | Nie istnieje | |
| \[2\] | \[38\] | Nie istnieje | |
| \[3\] | \[25.3\] | Nie istniej | |
| \[4\] | \[19\] | \[F\] | \[OK\] |
| \[5\] | \[15.2\] | Nie istniej lub O | Tlen już jest |
| \[6\] | \[12.7\] | Nie istnieje lub C | Węgiel nie tworzy związków składających się z takiej ilości tlenu i selenu bez wodoru, musialby by być też atomem centralnym |
Ostatecznie dostajemy wzór związku:
\[SeOF_{4}\]
Wzór elektrony ma postać:
elektrony nie tworzące wiazań to elektrony niewalencyjne +elektrony na wolnych parach elektronowych
\[Se\ –\ 30 + 0,\ \]
\[O\ –\ 2 + 6,\ \]
\[4F\ –4·(2 + 6) = 32\]
Łącznie:
\[30 + 8 + 32 = 70\]
Selen – atom centralny, 5 przyłączonych podstawników,zero wolnych par elektronów →bipiramida trygonalna rysunek
4 pkt – rozwiązanie zawierające poprawnie zastosowaną metodę prowadzącą do wyznaczenia wzoru związku SeOF₄ , poprawne określenie liczby elektronów niewalencyjnych w związku oraz poprawne określenie budowy przestrzennej cząsteczki (trygonalna bipiramida).
3 pkt – poprawna identyfikacja pierwiastka X oraz poprawne wyznaczenie wzoru związku SeOF₄ , ale:
błędne obliczenie liczby elektronów nie tworzących w uczestniczeniu wiazań albo
błędne określenie budowy przestrzennej cząsteczki.
2 pkt – poprawna identyfikacja pierwiastka X oraz poprawne wyznaczenie wzoru związku SeOF₄ , lecz jednocześnie błędne obliczenie liczby elektronów niewalencyjnych i niepoprawne określenie budowy przestrzennej.
1 pkt – poprawna identyfikacja pierwiastka X (Se), ale błędne wyznaczenie wzoru związku.
0 pkt – rozwiązanie całkowicie błędne albo brak rozwiązania.