QUIZ DI "CHIMICA GENERALE - ARGOMENTI VARI" - NAZIONALI CATEGORIA A

La risposta corretta è la D), cioè "4s² 4d⁵". Per spiegare meglio perché questa configurazione non è corretta, è importante comprendere il principio di aufbau e l'ordine di riempimento degli orbitali.

Principio di Aufbau: Questo principio stabilisce che gli elettroni riempiono prima gli orbitali di energia più bassa prima di occupare orbitali di energia più alta. In altre parole, gli orbitali vengono riempiti in modo sequenziale in base alla loro energia.

L'ordine di riempimento degli orbitali è generalmente il seguente:

1. 1s

2. 2s, 2p

3. 3s, 3p, 3d

4. 4s, 4p, 4d, 4f

5. 5s, 5p, 5d, 5f

6. 6s, 6p, 6d, 6f

In base a questo principio, l'ordine di riempimento per gli orbitali 4s e 4d sarebbe 4s prima e poi 4d. Quindi, la configurazione "4s² 4d⁵" non è corretta poiché gli elettroni dovrebbero prima riempire gli orbitali 4s prima di occupare gli orbitali 4d.

La configurazione corretta dovrebbe essere "4s² 4d⁵" se ci sono 5 elettroni nell'orbitale d. Quindi, la configurazione "4s² 4d⁵" viola il principio di aufbau e l'ordine di riempimento degli orbitali, rendendola errata.

La risposta esatta è la D e per comprendere meglio il motivo per cui la risposta D è errata, è importante considerare i concetti relativi al raggio ionico e alle tendenze nella tavola periodica:

- Raggio atomico in un periodo (risposta B): Il raggio atomico tende a diminuire lungo un periodo (orizzontale) dalla sinistra verso destra. Ciò è dovuto all'aumento della carica nucleare e all'effetto di schermo costante degli elettroni nel guscio esterno. Di conseguenza, gli elettroni sono attratti più fortemente verso il nucleo, rendendo l'atomo più piccolo.

- Raggio atomico in un gruppo (risposta A): Il raggio atomico tende ad aumentare lungo un gruppo (verticale) dalla parte superiore verso il basso. Ciò è dovuto all'aggiunta di nuovi livelli energetici e gusci elettronici mentre si scende lungo un gruppo, il che aumenta il volume complessivo dell'atomo.

- Raggio ionico dei cationi isoelettronici (risposta C): Quando si tratta di cationi isoelettronici, come nel caso di ioni con lo stesso numero di elettroni (ad esempio, Al³⁺ e Mg²⁺), il raggio ionico tende a diminuire da sinistra a destra in un periodo. Ciò è dovuto all'aumento della carica positiva nel nucleo, che attrae gli elettroni del guscio esterno più fortemente, riducendo il raggio ionico.

- Raggio ionico degli anioni isoelettronici (risposta D): Tuttavia, per gli anioni isoelettronici (ad esempio, O^2- e F^-), il raggio ionico tende ad aumentare da sinistra a destra in un periodo. Ciò è dovuto al fatto che l'atomo precedente (nel caso dell'esempio, l'atomo di ossigeno, O^2-) ha una carica nucleare positiva più bassa e una carica negativa assoluta maggiore, che fa sì che la nuvola elettronica si espanda, aumentando il raggio ionico. In altre parole, gli anioni isoelettronici con più elettroni rispetto all'atomo precedente saranno in media più grandi in termini di raggio ionico.

Quindi, la risposta D è errata perché il raggio ionico degli anioni isoelettronici in un periodo tende ad aumentare da sinistra a destra, non diminuire.

La carica formale è una rappresentazione teorica dell'allocazione degli elettroni in una molecola o in una struttura di Lewis, ed è utile per determinare la distribuzione dei carichi parziali sugli atomi all'interno di una molecola. Per calcolare la carica formale di un atomo in una molecola, è possibile utilizzare la seguente formula:

Carica Formale = Numero di Elettroni di Valenza dell'Atomo - (Numero di Elettroni non Leganti + 0,5 x Numero di Elettroni condivisi)

Ora, esaminiamo la struttura di Lewis di Cl₂O₇:

• Ogni atomo di cloro (Cl) lega tre atomi di ossigeno (O) con doppio legame (4 elettroni condivisi per legame) e un atomo di ossigeno con un legame singolo (2 elettroni condivisi).
• Ogni atomo di ossigeno (O) contribuisce con 6 elettroni di valenza.

Calcoliamo la carica formale di ciascun atomo di cloro:

Per l'atomo di cloro (Cl) che è legato a tre atomi di ossigeno con doppi legami:

Carica Formale = 7 (elettroni di valenza) - [0 (elettroni non leganti) + 4 (0,5 x 8 elettroni condivisi)] = 7 - 4 = +3

Per l'atomo di cloro (Cl) che è legato a un atomo di ossigeno con un legame singolo:

Carica Formale = 7 (elettroni di valenza) - [2 (elettroni non leganti) + 2 (0,5 x 4 elettroni condivisi)] = 7 - 2 = +5

Ora vediamo che la carica formale di entrambi gli atomi di cloro è diversa. Tuttavia, la carica formale ideale per un atomo in una molecola è zero, il che significa che l'atomo ha abbastanza elettroni per completare il suo guscio esterno. Nella struttura di Cl₂O₇, entrambi gli atomi di cloro hanno tutti e 7 i loro elettroni di valenza attorno a loro (zero carica formale), il che li rende stabili.

La risposta corretta è quindi la C) 0, 0, poiché entrambi gli atomi di cloro hanno cariche formali di zero nella struttura di Cl₂O₇.