3: electronic structure and the periodic la preview only chapter 3: electronic structure and the...

12
For Preview Only Chapter 3: Electronic Structure and the Periodic Law 40 CHAPTER OUTLINE 3.1 The Periodic Law and Table 3.2 Electronic Arrangements in Atoms 3.3 The Shell Model and Chemical Properties 3.4 Electronic Configurations 3.5 Another Look at the Periodic Table 3.6 Property Trends within the Periodic Table LEARNING OBJECTIVES/ASSESSMENT When you have completed your study of this chapter, you should be able to: 1. Locate elements in the periodic table on the basis of group and period designations. (Section 3.1; Exercise 3.4) 2. Determine the number of electrons in designated atomic orbitals, subshells, or shells. (Section 3.2; Exercise 3.12) 3. Determine the number of valence shell electrons and the electronic structure for atoms, and relate this information to the location of elements in the periodic table. (Section 3.3; Exercises 3.18 and 3.22) 4. Determine the following for elements: the electronic configuration of atoms, the number of unpaired electrons in atoms, and the identity of atoms based on provided electronic configurations. (Section 3.4; Exercises 3.24 and 3.28) 5. Determine the shell and subshell locations of the distinguishing electrons in elements, and based on their location in the periodic table, classify elements into the categories given in Figures 3.10 (representative element, transition element, innertransition element, noble gas) and 3.12. (metal, metalloid, nonmetal). (Section 3.5; Exercises 3.34 and 3.36) 6. Recognize property trends of elements within the periodic table, and use the trends to predict selected properties of the elements. (Section 3.6; Exercises 3.40 and 3.42) SOLUTIONS FOR THE END OF CHAPTER EXERCISES THE PERIODIC LAW AND TABLE (SECTION 3.1) 3.2 Group Period a. element number 27 VIII B (9) 4 b. Pb IV A (14) 6 c. arsenic V A (15) 4 d. Ba II A (2) 6 3.4 Symbol Name a. The noble gas belonging to period 4 Kr krypton b. The fourth element (reading down) in group IV A (14) Sn tin c. Belongs to group VI B (6) and period 5 Mo molybdenum d. The sixth element (reading left to right) in period 6 Nd neodymium 3.6 a. How many elements are located in group VII A (17) of the periodic table? 5 b. How many total elements are found in periods 2 and 3 of the periodic table? 16 c. How many elements are found in period 6 of the periodic table? 32 3.8 a. This is a horizontal arrangement of elements in the periodic table. period b. Element 11 begins this arrangement in the periodic table. period c. The element nitrogen is the first member of this arrangement. group d. Elements 9, 17, 35, and 53 belong to this arrangement. group

Upload: hadang

Post on 07-Mar-2018

219 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

For Prev

iew O

nly

Chapter 3: Electronic Structure and the Periodic Law    

40 

  CHAPTER OUTLINE 3.1  The Periodic Law and Table 3.2  Electronic Arrangements in Atoms 3.3  The Shell Model and Chemical Properties 

3.4  Electronic Configurations 3.5  Another Look at the Periodic Table 3.6  Property Trends within the Periodic Table 

   LEARNING OBJECTIVES/ASSESSMENT When you have completed your study of this chapter, you should be able to:  1.  Locate elements in the periodic table on the basis of group and period designations.  (Section 3.1; 

Exercise 3.4)  2. Determine the number of electrons in designated atomic orbitals, subshells, or shells.  (Section 3.2; 

Exercise 3.12)  3. Determine the number of valence shell electrons and the electronic structure for atoms, and relate this 

information to the location of elements in the periodic table.  (Section 3.3; Exercises 3.18 and 3.22)  4. Determine the following for elements: the electronic configuration of atoms, the number of unpaired 

electrons in atoms, and the identity of atoms based on provided electronic configurations.  (Section 3.4; Exercises 3.24 and 3.28) 

 5. Determine the shell and subshell locations of the distinguishing electrons in elements, and based on their location in the periodic table, classify elements into the categories given in Figures 3.10 (representative element, transition element, inner‐transition element, noble gas) and 3.12. (metal, metalloid, nonmetal).  (Section 3.5; Exercises 3.34 and 3.36) 

  6. Recognize property trends of elements within the periodic table, and use the trends to predict selected properties of the elements.  (Section 3.6; Exercises 3.40 and 3.42) 

 SOLUTIONS FOR THE END OF CHAPTER EXERCISES THE PERIODIC LAW AND TABLE (SECTION 3.1) 3.2      Group  Period   a.  element number 27  VIII B (9)  4   b.  Pb  IV A (14)  6   c.  arsenic  V A (15)  4   d.  Ba  II A (2)  6  

3.4      Symbol  Name   a.  The noble gas belonging to period 4  Kr  krypton   b.  The fourth element (reading down) in group IV A (14)  Sn  tin   c.  Belongs to group VI B (6) and period 5  Mo  molybdenum   d.  The sixth element (reading left to right) in period 6  Nd  neodymium  3.6  a.  How many elements are located in group VII A (17) of the periodic table?  5   b.  How many total elements are found in periods 2 and 3 of the periodic table?  16   c.  How many elements are found in period 6 of the periodic table?  32  3.8  a.  This is a horizontal arrangement of elements in the periodic table.  period   b.  Element 11 begins this arrangement in the periodic table.  period   c.  The element nitrogen is the first member of this arrangement.  group   d.   Elements 9, 17, 35, and 53 belong to this arrangement.  group  

asummers
Text Box
These three chapters of the Study Guide and Student Solutions Manual for the Seventh Edition of Seager/Slabaugh's Chemistry for Today: General, Organic and Biochemistry are provided as a preview only. Students can purchase the Student Solutions Manual using ISBN 0-538-73458-2.

For Prev

iew O

nly

  Electronic Structure and the Periodic Law  41 

ELECTRONIC ARRANGEMENTS IN ATOMS (SECTION 3.2) 3.10  Protons are subatomic particles with a positive charge that are located in the nucleus.  

3.12  a.  A 2p orbital  2 electrons   b.  A 2p subshell  6 electrons   c.  The second shell  8 electrons  3.14  Sixteen (16) orbitals are found in the second shell: one 4s orbital, three 4p orbitals, five 4d 

orbitals, and seven 4f orbitals.  3.16  Seven (7) orbitals are found in a 4f subshell.  The maximum number of electrons that can be 

located in this subshell is 14 because each of the seven orbitals can hold two electrons.  THE SHELL MODEL AND CHEMICAL PROPERTIES (SECTION 3.3) 

3.18  a.  element number 54  8 electrons   b.  The first element (reading down) in group V A (15)  5 electrons   c.  Sn  4 electrons   d.  The fourth element (reading left to right) in period 3  4 electrons  3.20  Cesium is the period 6 element with chemical properties most like sodium.  Cesium has 1 

valence‐shell electron.  Sodium also has only 1 valence‐shell electron.  

3.22  I would expect to find silver and gold in addition to the copper because these elements are all in the same group on the periodic table.  Elements that are in the same group have similar chemical properties; therefore, if copper is part of this ore, then the other elements that are most similar to it are also likely to be part of the ore. 

 ELECTRONIC CONFIGURATIONS (SECTION 3.4) 

3.24      Electron Configuration  Unpaired Electrons   a.  element number 37  1s22s22p63s23p64s23d104p65s1  1   b.  Si  1s22s22p63s23p2  2       Electron Configuration  Unpaired Electrons   c.  titanium  1s22s22p63s23p64s23d2  2   d.  Ar  1s22s22p63s23p6  0  3.26      Electron Configuration  Solutions   a.  s electrons in magnesium  1s22s22p63s2  6   b.  unpaired electrons in nitrogen  1s22s22p3  3   c.  filled subshells in Al  1s22s22p63s23p1  4  

3.28      Symbol  Name   a.  Contains only two 2p electrons  C  carbon   b.  Contains an unpaired 3s electron  Na  sodium   c.  Contains two unpaired 3p electrons  Si or S  silicon or sulfur   d.  Contains three 4d electrons  Nb  niobium   e.  Contains three unpaired 3d 

electrons V or Co  vanadium or cobalt 

 

For Prev

iew O

nly

42  Chapter 3 

3.30  a.  selenium  [Ar]4s23d104p4  c.  Ca  [Ar]4s2   b.  element number 23  [Ar]4s23d3  d.  carbon  [He]2s22p2  3.32  a.  sodium  [Ne]3s1  e.  phosphorus  [Ne]3s23p3   b.  magnesium  [Ne]3s2  f.  sulfur  [Ne]3s23p4   c.  aluminum  [Ne]3s23p1  g.  chlorine  [Ne]3s23p5   d.  silicon  [Ne]3s23p2  h.  argon  [Ne]3s23p6  ANOTHER LOOK AT THE PERIODIC TABLE (SECTION 3.5) 

3.34  a.  nickel  d area   b.  Rb  s area   c.  element 51  p area   d.  Cm  f area  

3.36  a.  iron  transition   b.  element 15  representative   c.  U  inner‐transition   d.  xenon  noble gas   e.  tin  representative  3.38  a.  element 51  metalloid   b.  iodine  nonmetal   c.  Al  metal   d.  radon  nonmetal   e.  Pt  metal  PROPERTY TRENDS WITHIN THE PERIODIC TABLE (SECTION 3.6) 

3.40  a.  Na or Mg  Na more metallic   b.  Pb or Ge  Pb   c.  Mg or Ba  Ba   d.  Cs or Li  Cs  

3.42  a.  Ga or Se  Ga larger radius   b.  N or Sb  Sb   c.  O or C  C   d.  Te or S  Te  3.44  a.  Li or K  K loses e‐ more easily   b.  C or Sn  Sn   c.  Mg or S  Mg   d.  Li or N  Li  ADDITIONAL EXERCISES 3.46  Chemical properties are dependent on the number of valence electrons an atom contains, not 

the number of neutrons an atom contains; therefore, the chemical properties of isotopes of the same element are the same because all isotopes of the same element contain the same number of electrons, including valence electrons.   

 

For Prev

iew O

nly

  Electronic Structure and the Periodic Law  43 

3.48  The atom with the electron configuration of 1s2 2s2 2p4 is oxygen, which has an atomic weight of 16.00 u; therefore, the mass of 3.0 x 1020 oxygen atoms is 8.0 mg. 

× 203.0 10 atoms O16.00 u1 atom O

−⎛ ⎞ ×⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

241.661 10 g1 u

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

1000 mg1 g

⎛ ⎞⎜ ⎟ =⎜ ⎟⎝ ⎠

× 20

8.0 mg

or 3.0 10 atoms O16.00 g O× 236.022 10 atoms O

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

1000 mg1 g

⎛ ⎞⎜ ⎟ =⎜ ⎟⎝ ⎠

8.0 mg

 

 3.50  = = =

10.02 ggrams gramsMolar Mass 40.08

mole 0.250 moles mole 

The element is calcium, which is a representative element that conducts electricity.  ALLIED HEALTH EXAM CONNECTION 3.52  The horizontal row of the periodic table are called (d) periods.  3.54  (d) Mg and Ca have similar chemical properties because they are part of the same group II A 

(2).  3.56  Nonmetals are located on the (a) upper right of the periodic table.  3.58  (b) Sodium is an alkali metal; it belongs to group IA.  3.60  The maximum number of electrons that each p orbital can hold is (b) 2.  3.62  The element with the smallest atomic radius is (b) Mg.  The order of increasing atomic radius 

is magnesium, strontium, barium, radium.  3.64  (d) Sr has the largest first ionization energy.  3.66  (d) Valence describes the electrons in the outermost principal energy level of an atom.  3.68  (a) Na/K have the same number of electrons in their outermost energy level.  They both have 1 

valence electron.  3.70  (b) 2 valence electrons are needed to complete the outer valence shell of sulfur.  CHEMISTRY FOR THOUGHT 3.72  Calcium bromide is CaBr2 and strontium bromide is SrBr2, because calcium and strontium 

have the same number of valence electrons as magnesium, which forms MgBr2 when it reacts with bromine. 

 3.74  Gold, silver, copper, nickel, platinum, and zinc are used in coins and medals because they 

have limited chemical reactivity, they are malleable, and they have low enough melting points to be melted and poured into uniform shapes.  

Gold is useful in electrical connectors for critical electronic parts such as computers in space craft because it not only conducts electricity, but also has limited chemical reactivity, which 

For Prev

iew O

nly

44  Chapter 3 

means it can be trusted to continue to conduct electricity without undergoing a chemical change. 

 3.76 

 The number of floors in Hotel Five is 5 and the number of rooms on the top floor of Hotel Five is 9.  Each hotel has the same number of floors as the hotel number.  The number of rooms on each floor is an increasing odd integer (1, 3, 5, 7). 

 ADDITIONAL ACTIVITIES  

Section 3.1 Review:  Does this periodic table of shapes have the same orientation of periods and groups as the periodic table of elements?  Explain why or why not.  

  Section 3.2 Review:  The periodic table can be used to help remember the relationships between shells, subshells, orbitals, and electrons.   (1)  Number the periods on the left side of the periodic table.  The period numbers are the same as the 

shell numbers.  How many shells are known?   (2)  The blocks on the periodic table represent the subshells.  Color the blocks of the periodic table.  Use 

the following instructions and/or Figure 3.9 as a guide.   (a) The s block consists of the first 2 columns of the periodic table and the box that represents He.   (b) The p block consists of the last 6 columns of the periodic table (excluding the box that 

represents He).   (c) The d block consists of 10 columns in the middle of the periodic table.  The first of these ten 

columns is next to the s block.  The last nine columns are immediately to the right of the p block. 

  (d) The f block consists of 14 columns in the middle of the periodic table.  The f block splits the d block into 2 groups and is usually placed below the periodic table. 

  

(3)  The shell number not only describes the location and energy of the electrons around a nucleus, but it also gives the number of subshells within the shell.  How many subshells should each of the labeled periods have?  Name these subshells.  (Only the first four subshells are given names in the textbook.  After f the lettering becomes alphabetical (except letter j is excluded).)  Based on your colored periodic table, why does the textbook exclude the higher energy subshells?   

(4)  Trace across each period and count the number of subshells in each period.  Does this match your prediction from (3)?  Propose a reason for any discrepancies. 

For Prev

iew O

nly

  Electronic Structure and the Periodic Law  45 

(5)  The maximum number of electrons in a subshell can be obtained by counting the number of boxes in one row of the subshell.  What is the maximum number of electrons in the… 

  (a)  s subshell?  (b)  p subshell?  (c)  d subshell?  (d)  f subshell?  (6) The number of orbitals in a subshell can be obtained by dividing the maximum number of electrons 

in a subshell by two (because two electrons can be placed in each orbital).  How many orbitals are in  the… 

  (a)  s subshell?  (b)  p subshell?  (c)  d subshell?  (d)  f subshell?  

Section 3.3 Review:   (1)  How many valence electrons are in cesium (#55)? (2)  How many valence electrons are in selenium (#34)? (3)  How many valence electrons are in xenon (#54)? (4)  Which subshells must be filled in order to have 8 electrons in the valence shell?   (5)  Can the first shell have 8 electrons in its valence shell?  Explain why or why not. (6)  Which elements in the periodic table contain valence shells with filled s and p orbitals?  (These 

elements are called noble gases.  Helium is normally included as a noble gas because its valence shell is filled with only 2 electrons.) 

(7)  Add a “Noble Gases” label to the appropriate column of the periodic table in the Section 3.2 Review.  

Section 3.4 Review:   (1)  Rank the three subshells in the third shell in order of increasing energy. (2)  Based on Figure 3.7 in the textbook, how does the energy level of the 4s subshell compare to the 

energy levels of each of the subshells in the third shell? (3)  Referring back to the coloring exercise from the Section 3.2 Review, label the start of each subshell on 

the periodic table (ex. 1s).  

For questions 4‐7, you may refer to the Section 3.2 Review or Figure 3.8 in the textbook. (4)  Which subshell is completely filled immediately before the 4f subshell is filled? (5)  Which subshell is completely filled immediately before the 5f subshell is filled? (6)  Which subshell is completely filled immediately before the 5d subshell is filled? (7)  Which subshell is completely filled immediately before the 6d subshell is filled?  

Section 3.5 Review:   (1)  How many electrons do each of the following symbols imply?    (a) [He]    (b) [Ne]    (c) [Kr]    (d) [Rn] (2)  What are the electron configurations associated with each of the following symbols?    (a) [He]    (b) [Ne]    (c) [Kr]    (d) [Rn] (3)  Which subshell would be filled immediately after each of these symbols?    (a) [He]    (b) [Ne]    (c) [Kr]    (d) [Rn] (4)  What do each of these symbols have in common?    (a) [He]    (b) [Ne]    (c) [Kr]    (d) [Rn] (5)  Would [Ir] ever be used in an electron configuration?  Explain why or why not. (6)  Add the following labels to the appropriate columns from the Section 3.2 Review.  (a) representative elements    (b) inner‐transition elements    (c) transition elements 

   

(7)  In which subshell(s) can the distinguishing electron be found for each of the following classes?  (a) metal  (b) nonmetal   (c) metalloid (8)  How many electrons are in the valence shell of each of the following elements?    (a) Sr    (b) W    (c) U    (d) As 

For Prev

iew O

nly

46  Chapter 3 

(9)  In which subshell is the distinguishing electron for each of the following elements found?    (a) Sr    (b) W    (c) U    (d) As  Section 3.6 Review:   (1)  On the periodic table below, draw and label the trend for increasing metallic character in a period 

and a group. (2)  On the periodic table below, draw and label the trend for increasing atomic size in a period and a 

group. (3)  On the periodic table below, draw and label the trend for increasing ionization energy in a period 

and a group. (4)  What is the relationship between the trends for metallic character and atomic size? (5)  What is the relationship between the trends for metallic character and ionization energy? (6)  What is the relationship between the trends for atomic size and ionization energy?  

  

Tying It All Together with a Laboratory Application: When sodium metal is placed in water, it reacts to produce sodium hydroxide and hydrogen gas.  When potassium is placed in water, it will have a (pick one: different or similar) (1) ________ chemical reaction because sodium and potassium are part of the same (2) ________.  The number of electrons in the  (3) ________ shell of sodium is 1.  The number of electrons in the valence shell of potassium is  (4) ________.  The distinguishing electron for sodium is in the (5) ________ subshell.  The distinguishing electron for potassium is in shell (6) ________.   Sodium is a (pick one: representative element, noble gas, inner‐transition element, transition element) (7) ________.  Potassium is a (pick one: metal, nonmetal, metalloid) (8) ________.  Potassium atoms are (pick one: larger or smaller) (9) ________ than sodium atoms.  Potassium atoms are (10) ________ metallic than sodium atoms.  In terms of chemical behavior, potassium atoms will likely react (11) ________ vigorously with water because they lose electrons  (12) ________ easily than sodium atoms.  

Magnesium is in group (13) ________ and period (14) ________.  The chemical behavior of magnesium in water (15) ________ be predicted based on the knowledge of the chemical behavior of sodium because elements in the same (16) ________ do not necessarily share the same chemical properties.  Based on periodic trends, though, magnesium atoms are (pick one: larger or smaller) (17) ________ than sodium atoms.  Magnesium atoms are (18) ________ metallic than sodium atoms.  Magnesium atoms lose electrons (19) ________ easily than sodium atoms.  (In Section 9.6, we will find that magnesium atoms will not react with cold water, but they will react with steam.)   

In terms of physical properties, magnesium will have a (20) ________ thermal conductivity, a  (21) ________ electrical conductivity, and a (22) ________ luster.  Magnesium can be drawn into wires because it is (23) ________ and hammered into sheets because it is (24) ________.  Magnesium has these properties because it is a (25) ________.  

 

For Prev

iew O

nly

  Electronic Structure and the Periodic Law  47 

SOLUTIONS FOR THE ADDITIONAL ACTIVITIES Section 3.1 Review:  The periodic table of shapes does not have the same orientation as the periodic table of elements.  The groups in the periodic table of shapes are circles, squares, and triangles.  The groups in the periodic table of shapes are along rows instead of along columns as the groups are in the periodic table of elements.  The periods in the periodic table of shapes are in columns instead of rows like the periods in the periodic table of elements.  The orientation of the periodic table of shapes can be changed to match the orientation of the periodic table of elements as shown to the right.  

Section 3.2 Review:   

 (1) 7 known shells  (3)   shell number  1  2  3  4  5  6  7   number of subshells  1  2  3  4  5  6  7   name of subshells  s  s, p  s, p, d  s, p, d, f  s, p, d, f, g  s, p, d, f, g, h  s, p, d, f, g, h, i The higher energy subshells (g, h, and i) are not actually occupied in the elements on the periodic table.  

(4)   period number  1  2  3  4  5  6  7   number of subshells  1  2  2  3  3  4  4 Periods 1 and 2 match the prediction from (3); however, periods 3, 4, 5, 6, and 7 do not.  Periods 5, 6, and 7 could not match the proposed values from (3) because the higher energy subshells (g, h, and i) are not represented on the periodic table.  Period 3 does not contain a d subshell and period 4 has a d subshell before the p subshell.  Perhaps, the 3d subshell is in period 4 (which means that the 4d subshell is in period 5, the 5d subshell is in period 6, and the 6d subshell is in period 7).  Periods 4 and 5 do not contain f subshells.  Perhaps the 4f subshell is in period 6 and the 5f subshell is in period 7. (5) (a) 2; (b) 6; (c) 10; (d) 14; (6) (a) 1; (b) 3; (c) 5; (d) 7  

Section 3.3 Review:   (1) 1; (2) 6; (3) 8; (4) s and p; (5) No, the first shell can have a maximum of 2 electrons in its valence shell because it only contains an s subshell, which contains only one s orbital, which contains a maximum of 2 electrons.  (6) neon, argon, krypton, xenon, radon  

Section 3.4 Review:   (1) 3s < 3p < 3d; (2) The 4s subshell is higher in energy than the 3s and 3p subshells, but lower in energy than the 3d subshell. 3s < 3p < 4s < 3d; (4) 6s; (5) 7s; (6) 4f; (7) 5f    

 

Corrected periodic table of shapes. 

For Prev

iew O

nly

48  Chapter 3 

Section 3.5 Review:   (1) (a) 2; (b) 10; (c) 36; (d) 86; (2) (a) 1s2; (b) 1s2 2s2 2p6; (c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6; (d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6; (3) (a) 2s; (b) 3s; (c) 5s; (d) 7s; (4) All of these elements are noble gases.  (5) [Ir] would never be used in an abbreviated electron configuration because iridium is not a noble gas.  The abbreviated electron configurations must start with a noble gas in brackets.  (7) (a) s, p, d, f; (b) s, p; (c) p; (8) (a) 2; (b) 2; (c) 2; (d) 5; (9) (a) 5s; (b) 5d; (c) 5f; (d) 4p  

Section 3.6 Review:   

 (4) the trends are the same; (5) the trends are opposite; (6) the trends are opposite  

Tying It All Together with a Laboratory Application: (1)  similar (2)  group or family (3)  valence (4)  1 (5)  3s 

(6)  4 (7)  representative element (8)  metal (9)  larger (10)  more 

(11)  more (12)  more (13)  II A or (2) (14)  3 (15)  cannot 

(16)  period (17)  smaller (18)  less (19)  less (20)  high 

(21)  high (22)  metallic (23)  ductile (24)  malleable (25)  metal 

 SELF‐TEST QUESTIONS  Multiple Choice 1.  Elements in the same group   a.  have similar chemical properties.  c.  are called isotopes.   b.  have consecutive atomic numbers.  d.  constitute a period of elements.  2.  Which element of those with the following atomic numbers should have properties similar to 

those of oxygen (element number 8)?   a.  15  b.  4  c.  2  d.  34  3.  Which of the following elements is found in period 3 of the periodic table?   a.  Al  c.  B   b.  Ga  d.  more than one response is correct  4.  The electronic configuration for an element containing 15 protons would be   a.  1s22s22p63s23p6  b.  1s22s22p63s24p3  c.  1s22s22p63s23p64s2  d.  1s22s22p63s23p3  5.  Which of the following is a true statement for an electronic configuration of 1s22s22p63s23p6?   a.  there are 6 electrons in the 3p orbital  c.  there are 6 electrons in the 3p subshell   b.  there are 6 electrons in the 3p shell  d.  more than one response is correct   

For Prev

iew O

nly

  Electronic Structure and the Periodic Law  49 

6.  The maximum number of electrons that may occupy a 4d orbital is   a.  10  b.  4  c.  2  d.  8  7.  How many unpaired electrons are found in titanium (element number 22)?   a.  1  b.  2  c.  3  d.  4  8.  Which element has the electronic configuration 1s22s22p63s23p6?   a.  Ne  b.  Ar  c.  K  d.  Kr  9.  The element with unpaired electrons in a d subshell is element number   a.  33  b.  27  c.  20  d.  53  10.  Which of the following elements has an electronic configuration ending in 4d7?   a.  Co  c.  Rh   b.  Ir  d.  more than one response is correct  11.  How many electrons are found in the valence shell of oxygen (element number 8)?   a.  3  b.  4  c.  5  d.  6  12.  The distinguishing electronic configuration of np4 is characteristic of which group in the periodic 

table?   a.  II A (2)  b.  IV A (14)  c.  VI A (16)  d.  noble gases  13.  The element with the electronic configuration 1s22s22p3 will be found in   a.  period 1, group VI A (16)  c.  period 2, group V A (15)   b.  period V A (15), group 2  d.  period III A (13), group V A (15)  14.    How many electrons would be contained in the valence shell of an atom in group VI A (16)?   a.  6  b.  2  c.  4  d.  16  15.  Which of the following atoms is the most metallic?   a.  Sr  b.  Ge  c.  Br  d.  Rb  16.  Which of the following atoms has the largest radius?   a.  Si  b.  C  c.  Sn  d.  Ge  17.  Which of the following atoms would have the lowest ionization potential?   a.  Ca  b.  Na  c.  K  d.  Rb  True‐False 18.  Elements 20 and 21 are in the same period of the periodic table. 19.  Hund’s rule states that electrons within a subshell remain unpaired if possible. 20.  A 2p and a 3p subshell contain the same number of orbitals. 21.  The maximum number of electrons an orbital may contain does not vary with the type of orbital. 22.  The distinguishing electron in Br is found in a p orbital.  

For Prev

iew O

nly

50  Chapter 3 

Matching From the list on the right, choose a response that is consistent with the description on the left as far as electronic configurations are concerned.  You may use a response more than once. 23.  a noble gas  a.  1s22s22p63s2 24.  Mg  b.  1s22s22p6 25.  a transition element  c.  1s22s22p63s23p64s23d3 26.  an element just completing the filling of the n=2 shell  d.  1s22s22p4  Match each of the categories on the right with an element on the left. 27.  neon (Ne)  a.  a representative metal 28.  phosphorus (P)  b.  a noble gas nonmetal 29.  calcium (Ca)  c.  a nonmetal but not a noble gas 30.  element number 47  d.  a transition metal 31.  element number 82  e.  an inner‐transition metal 32.  top element of group V A (15)     33.  the element containing 66 protons     34.  the element with 5s2 as its distinguishing electron     35.  the element in period 3 with 8 valence electrons      

For Prev

iew O

nly

  Electronic Structure and the Periodic Law  51 

ANSWERS TO SELF‐TEST 1.  A  8.  B  15.  D  22.  T  29.  A 2.  D  9.  B  16.  C  23.  B  30.  D 3.  A  10.  C  17.  D  24.  A  31.  A 4.  D  11.  D  18.  T  25.  C  32.  C 5.  C  12.  C  19.  T  26.  B  33.  E 6.  A  13.  C  20.  T  27.  B  34.  A 7.  B  14.  A  21.  T  28.  C  35.  B