Номер 18, страница 252 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.18. Неизвестный элемент встречается в природе в виде пяти изотопов. В таблице приведены их массовые числа и распространённость в земной коре в атомных процентах.

Рассчитайте относительную атомную массу элемента (с точностью до десятых) и установите, какой это элемент. Запишите его электронную конфигурацию в виде распределения электронов по энергетическим уровням.

Дано:

Изотоп 1: массовое число $A_1 = 58$, распространенность $w_1 = 69,3 \text{ ат. } \%$

Изотоп 2: массовое число $A_2 = 60$, распространенность $w_2 = 26,1 \text{ ат. } \%$

Изотоп 3: массовое число $A_3 = 61$, распространенность $w_3 = 1,0 \text{ ат. } \%$

Изотоп 4: массовое число $A_4 = 62$, распространенность $w_4 = 3,0 \text{ ат. } \%$

Изотоп 5: массовое число $A_5 = 64$, распространенность $w_5 = 0,6 \text{ ат. } \%$

В данном случае перевод в СИ не требуется, так как расчеты производятся с относительными величинами.

Найти:

1. Относительную атомную массу ($A_r$) элемента.

2. Химический элемент.

3. Электронную конфигурацию элемента в виде распределения по энергетическим уровням.

Решение:

Рассчитайте относительную атомную массу элемента (с точностью до десятых) и установите, какой это элемент

Относительная атомная масса элемента ($A_r$) вычисляется как средневзвешенное значение массовых чисел его природных изотопов с учетом их распространенности. Для этого долю каждого изотопа (процентное содержание, деленное на 100) умножают на его массовое число, а затем полученные произведения суммируют.

Формула расчета:

$A_r = A_1 \cdot w_1' + A_2 \cdot w_2' + A_3 \cdot w_3' + A_4 \cdot w_4' + A_5 \cdot w_5'$

где $w'$ — долевая распространенность изотопа.

Подставим данные из условия:

$A_r = (58 \cdot 0,693) + (60 \cdot 0,261) + (61 \cdot 0,010) + (62 \cdot 0,030) + (64 \cdot 0,006)$

$A_r = 40,194 + 15,66 + 0,61 + 1,86 + 0,384 = 58,708$

Округлим результат до десятых, как указано в задаче:

$A_r \approx 58,7$ а.е.м.

Теперь, зная относительную атомную массу, найдем элемент в Периодической системе Д.И. Менделеева. Элемент с атомной массой, близкой к 58,7, — это никель ($Ni$). Его порядковый номер 28, а стандартная атомная масса 58,6934 а.е.м.

Ответ: Относительная атомная масса элемента составляет 58,7 а.е.м. Это химический элемент никель ($Ni$).

Запишите его электронную конфигурацию в виде распределения электронов по энергетическим уровням

Никель ($Ni$) имеет порядковый номер $Z=28$, следовательно, его атом содержит 28 электронов.

Полная электронная формула никеля: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^8$.

Для записи распределения по уровням сгруппируем электроны по главному квантовому числу n. На первом энергетическом уровне (n=1) находится 2 электрона. На втором (n=2) — 8 электронов. На третьем (n=3) — 16 электронов ($3s^2 3p^6 3d^8$). На четвертом (n=4) — 2 электрона ($4s^2$).

Таким образом, распределение электронов по энергетическим уровням для атома никеля можно записать в виде ряда чисел.

Ответ: Распределение электронов по энергетическим уровням для атома никеля: 2, 8, 16, 2.