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

La datazione radiometrica con il carbonio-14 si basa sulla legge cinetica del primo ordine che descrive il decadimento radioattivo. La legge cinetica del primo ordine è espressa come ln(A_o/A) = kt, dove A_o e A rappresentano le attività iniziali e attuali del radioisotopo, rispettivamente, t è il tempo trascorso e k è la costante di decadimento.

Considerando che il tempo di emivita (tempo necessario affinché metà degli isotopi si disintegrino) del carbonio-14 è di 5730 anni, possiamo determinare la costante di decadimento k utilizzando la relazione k = ln(2) / tempo di emivita = ln(2) / 5730 = 1,21 ·10^-4 s^-1.

Nel caso del frammento di legno rinvenuto, se l'attività osservata è di 680 disintegrazioni per ora per grammo di carbonio e l'attività iniziale nota di una sostanza vivente recente è di 920 disintegrazioni per ora per grammo di carbonio, possiamo utilizzare l'equazione della legge cinetica del primo ordine per calcolare il tempo trascorso (t).

ln(A_o/A) = kt, dove Ao/A è il rapporto tra le attività iniziale e attuale.

Applicando i valori noti, otteniamo: ln(920/680) = 1,21 ·10^-4 x t. Risolvendo per t, troviamo che t ≈ 2499 anni.

Poiché la data attuale è il 2006 d.C., sottraendo 2499 anni dalla data attuale otteniamo circa 500 a.C. come data approssimativa del frammento di legno rinvenuto nell'antico sito archeologico. Pertanto, la risposta corretta è la B (500 a.C.), in quanto rappresenta la datazione approssimativa del reperto basata sull'attività misurata del carbonio-14 rispetto all'attività di riferimento di una sostanza vivente.

La risposta corretta è la B perché BeCl₂, HgCl₂, CO₂ sono effettivamente molecole lineari. La spiegazione dettagliata per ciascuna di queste molecole è la seguente:

1. BeCl₂ (Beryllium Cloruro): Il berillio, con due elettroni di valenza, forma due legami covalenti con gli atomi di cloro. La struttura molecolare è lineare poiché le due coppie di legame si dispongono a 180° l'una rispetto all'altra, creando una geometria lineare.

2. HgCl₂ (Mercurio Cloruro): Il mercurio ha riempito l'orbitale 5d e possiede 2 elettroni esterni nel 6s. Questo conduce la molecola ad assumere una geometria lineare, simile a BeCl₂, con un'angolazione di 180° tra gli atomi di cloro.

3. CO₂ (Diossido di Carbonio): Il carbonio utilizza i suoi 4 elettroni di valenza per formare due doppi legami con gli atomi di ossigeno. La struttura risultante è lineare, poiché gli atomi di ossigeno sono disposti simmetricamente rispetto al carbonio, con un angolo di 180° tra di loro.

Queste molecole sono considerate lineari a causa della disposizione dei legami e degli atomi che le compongono, mantenendo un'angolazione di 180° tra gli atomi legati. Pertanto, la risposta corretta è la B perché BeCl₂, HgCl₂ e CO₂ sono tutte molecole con geometria lineare.

La spiegazione per la domanda si basa sulla regola dell'ottetto, che afferma che gli atomi tendono a raggiungere una configurazione elettronica stabile con otto elettroni di valenza. Tuttavia, questa regola ha delle eccezioni per gli elementi del terzo periodo in poi che possono estendere il loro ottetto a 12 elettroni di valenza o più.

Ora, vediamo le molecole fornite nelle opzioni:

• SnCl₆^2-: Lo stagno (Sn) è un elemento del quarto periodo e può superare l'ottetto. In questo caso, forma sei legami, contribuendo con 12 elettroni di valenza.
• NO₂: L'azoto (N) è un elemento del secondo periodo e segue la regola dell'ottetto. Pertanto, questa molecola è esclusa.
• NO: Stessa spiegazione di NO₂.
• O₃: L'ossigeno (O) è del secondo periodo e segue la regola dell'ottetto, ma in questo caso, l'ossigeno forma un legame multiplo, e quindi è un'eccezione. Contribuisce con più di otto elettroni di valenza.
• PF₆^-: Il fosforo (P) è del terzo periodo e può superare l'ottetto. In questo caso, forma sei legami, contribuendo con 12 elettroni di valenza.
• CO₃^2-: Carbonio (C) è del secondo periodo, ma l'ossigeno può estendere l'ottetto. Quindi, questa molecola contribuisce con più di otto elettroni di valenza.
• SF₆: Zolfo (S) è del terzo periodo e può superare l'ottetto. In questo caso, forma sei legami, contribuendo con 12 elettroni di valenza.
• SF₄: Zolfo (S) è del terzo periodo e può superare l'ottetto. In questo caso, forma quattro legami e una coppia di non legame, contribuendo con 10 elettroni di valenza.
• ClF₄^-: Cloro (Cl) è del terzo periodo e può superare l'ottetto. In questo caso, forma quattro legami e due coppie di non legame, contribuendo con 12 elettroni di valenza.
• BO₃^3-: Boro (B) è del secondo periodo e segue la regola dell'ottetto. Pertanto, questa molecola è esclusa.

Quindi, le molecole che soddisfano la condizione di avere un atomo centrale con più di otto elettroni di valenza sono SnCl₆^2-, PF₆^-, SF₆, SF₄, ClF₄^-. Pertanto, la risposta corretta è la C.