Treść informacji wstępnej:

Na zdjęciu obok przedstawiono wodny roztwór soli, w skład której wchodzą pierwiastki X1, X2 i X3. Dwa z nich są w stanie wolnym metalami i należą do tego samego okresu, a jeden jest niemetalem i leży w innym okresie. Masy atomowe tych trzech pierwiastków, zaokrąglone do liczb całkowitych, spełniają zależność:

M _X1 + M_X2 = M_X3.

Atom pierwiastka X3 ma na zewnętrznej powłoce dwa razy więcej elektronów niż atom pierwiastka X2, a atom pierwiastka X1 ma na zewnętrznej powłoce dwa razy więcej niesparowanych elektronów niż atom pierwiastka X2.

Treść zadania:

Zidentyfikuj pierwiastki X1, X2 oraz X3. Napisz ich symbole chemiczne.

---

Rozwiązanie:

X1: O

X2: K

X3: Mn

 

---

Wyjaśnienie:

Omawiany związek to sól. Dwa pierwiastki wchodzące w jego skład w stanie wolnym to metale, a jeden to niemetal. 

W tym wypadku możemy od razu założyć, że niemetalem jest tlen.

Tlen posiada masę molową wynoszącą 16 g/mol. Dodatkowo na ostatniej powłoce posiada 6 elektronów (2s² 2p⁴). Dwa elektrony walencyjne tego pierwiastka są niesparowane. 

Metale wchodzące w skład soli prawdopodobnie znajdziemy w 4 okresie układu okresowego (wykluczamy 2 okres, ponieważ w nim znajduje się tlen oraz 3 okres, ponieważ występują tam tylko trzy metale).

Następnie możemy założyć, sugerując się kolorem związku, że może to być sól manganowa.

Mangan posiada masę molową wynoszącą 55 g/mol. Na ostatniej powłoce posiada 2 elektrony (4s²). Pięć elektronów walencyjnych tego pierwiastka jest niesparowanych.  

Biorąc pod uwagę równanie:

M _X1 + M_X2 = M_X3.

Wyznaczamy masę molową ostatniego pierwiastka:

$M_{?}=55-16=39$   - potas

Potas spełnia warunek występowania w tym samym okresie co mangan.

Mangan posiada na zewnętrznej powłoce 2x więcej elektronów (2 elektrony) niż atom potasu (1 elektron) - warunek spełniony.

Tlen ma na zewnętrznej powłoce dwa razy więcej niesparowanych elektronów (2 elektrony) niż atom potasu (1 elektron) - warunek spełniony.