Страница 19 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

11. Напишите формулы частиц, изоэлектронных:

a) атому неона;

б) иону $Mg^{2+}$.

Решение

Изоэлектронными называются частицы (атомы, ионы, молекулы), которые имеют одинаковое количество электронов. Чтобы найти такие частицы, необходимо сначала определить количество электронов в указанной частице. Количество электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру ($Z$) в Периодической системе химических элементов. Для ионов количество электронов рассчитывается по формуле: $N_e = Z - q$, где $q$ — это заряд иона.

а) атому неона
1. Определим количество электронов в атоме неона ($Ne$). Порядковый номер неона $Z=10$. Поскольку атом является электронейтральной частицей, число электронов в нем равно числу протонов, то есть 10. Электронная конфигурация неона: $1s^22s^22p^6$.
2. Теперь найдем другие частицы, которые также содержат 10 электронов. Это будут ионы элементов, расположенных в Периодической системе рядом с неоном.
- Ион фторида $F^-$. Атом фтора (F) имеет $Z=9$, то есть 9 электронов. Принимая 1 электрон, он превращается в ион $F^-$ с 10 электронами ($9+1=10$).
- Ион оксида $O^{2-}$. Атом кислорода (O) имеет $Z=8$, то есть 8 электронов. Принимая 2 электрона, он превращается в ион $O^{2-}$ с 10 электронами ($8+2=10$).
- Ион нитрида $N^{3-}$. Атом азота (N) имеет $Z=7$, то есть 7 электронов. Принимая 3 электрона, он превращается в ион $N^{3-}$ с 10 электронами ($7+3=10$).
- Ион натрия $Na^+$. Атом натрия (Na) имеет $Z=11$, то есть 11 электронов. Теряя 1 электрон, он превращается в ион $Na^+$ с 10 электронами ($11-1=10$).
- Ион магния $Mg^{2+}$. Атом магния (Mg) имеет $Z=12$, то есть 12 электронов. Теряя 2 электрона, он превращается в ион $Mg^{2+}$ с 10 электронами ($12-2=10$).
- Ион алюминия $Al^{3+}$. Атом алюминия (Al) имеет $Z=13$, то есть 13 электронов. Теряя 3 электрона, он превращается в ион $Al^{3+}$ с 10 электронами ($13-3=10$).
Все эти частицы имеют электронную конфигурацию $1s^22s^22p^6$, как и атом неона.

Ответ: $F^-$, $O^{2-}$, $N^{3-}$, $Na^+$, $Mg^{2+}$, $Al^{3+}$.

б) иону Mg²⁺
1. Определим количество электронов в ионе магния $Mg^{2+}$. Порядковый номер магния (Mg) в Периодической системе равен $Z=12$.
2. Нейтральный атом магния содержит 12 электронов. Ион $Mg^{2+}$ имеет заряд $+2$, что означает потерю двух электронов. Следовательно, число электронов в ионе $Mg^{2+}$ равно $12 - 2 = 10$.
3. Таким образом, задача сводится к поиску частиц, содержащих 10 электронов. Это те же частицы, что и в пункте а), включая сам атом неона.
- Атом неона ($Ne$): $Z=10$, 10 электронов.
- Ион фторида ($F^-$): $Z=9$, $9+1=10$ электронов.
- Ион оксида ($O^{2-}$): $Z=8$, $8+2=10$ электронов.
- Ион нитрида ($N^{3-}$): $Z=7$, $7+3=10$ электронов.
- Ион натрия ($Na^+$): $Z=11$, $11-1=10$ электронов.
- Ион алюминия ($Al^{3+}$): $Z=13$, $13-3=10$ электронов.

Ответ: $Ne$, $F^-$, $O^{2-}$, $N^{3-}$, $Na^+$, $Al^{3+}$.

12. Сколько неспаренных электронов имеется в атоме:

a) Si;

б) P;

в) S?

Для определения количества неспаренных электронов в атоме необходимо написать его электронную конфигурацию и распределить электроны по орбиталям внешнего энергетического уровня в соответствии с правилом Хунда. Неспаренные электроны — это электроны, которые занимают орбиталь в одиночку.

а) Si (кремний)

Кремний (Si) — элемент 14-й группы, 3-го периода периодической системы, с атомным номером 14. Его электронная конфигурация: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$.

Рассмотрим внешний, третий энергетический уровень: $3s^2 3p^2$.

На $3s$-подуровне находятся 2 спаренных электрона.

На $3p$-подуровне, состоящем из трех орбиталей, находятся 2 электрона. Согласно правилу Хунда, электроны сначала занимают свободные орбитали по одному, и только после этого образуют пары. Таким образом, два электрона на $3p$-подуровне займут две разные орбитали.

Графическая схема валентных электронов кремния:

3p [↑][↑][ ]

3s [↑↓]

В атоме кремния имеются два неспаренных электрона на $3p$-подуровне.

Ответ: 2 неспаренных электрона.

б) P (фосфор)

Фосфор (P) — элемент 15-й группы, 3-го периода, с атомным номером 15. Его электронная конфигурация: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$.

Рассмотрим внешний, третий энергетический уровень: $3s^2 3p^3$.

На $3s$-подуровне находятся 2 спаренных электрона.

На $3p$-подуровне находятся 3 электрона. Согласно правилу Хунда, каждый из этих трех электронов займет одну из трех доступных $p$-орбиталей.

Графическая схема валентных электронов фосфора:

3p [↑][↑][↑]

3s [↑↓]

В атоме фосфора имеются три неспаренных электрона на $3p$-подуровне.

Ответ: 3 неспаренных электрона.

в) S (сера)

Сера (S) — элемент 16-й группы, 3-го периода, с атомным номером 16. Её электронная конфигурация: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$.

Рассмотрим внешний, третий энергетический уровень: $3s^2 3p^4$.

На $3s$-подуровне находятся 2 спаренных электрона.

На $3p$-подуровне находятся 4 электрона. Согласно правилу Хунда, сначала три электрона займут по одной орбитали, а четвертый электрон образует пару с одним из них.

Графическая схема валентных электронов серы:

3p [↑↓][↑][↑]

3s [↑↓]

В атоме серы одна орбиталь на $3p$-подуровне занята парой электронов, а две другие — по одному электрону. Таким образом, имеются два неспаренных электрона.

Ответ: 2 неспаренных электрона.