Номер 84, страница 261 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.84. Приведите электронную конфигурацию иона ${\mathit{X}}^{+}$, в котором общее число протонов, нейтронов и электронов равно 91, при этом число нейтронов на 5 больше числа протонов.

Дано:

Ион $X^+$

Общее число протонов, нейтронов и электронов в ионе = $91$

Число нейтронов ($n$) на 5 больше числа протонов ($p$): $n = p + 5$

Найти:

Электронную конфигурацию иона $X^+$

Решение:

Обозначим число протонов как $p$, число нейтронов как $n$ и число электронов в ионе $X^+$ как $e$.

Из условия задачи мы можем составить систему уравнений. Первое уравнение основано на общем числе частиц:

$p + n + e = 91$

Второе уравнение описывает соотношение между нейтронами и протонами:

$n = p + 5$

Ион $X^+$ имеет положительный заряд +1, что означает, что он образовался из нейтрального атома $X$ путем потери одного электрона. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов. Следовательно, в ионе $X^+$ число электронов на единицу меньше, чем число протонов:

$e = p - 1$

Теперь подставим выражения для $n$ и $e$ в первое уравнение, чтобы выразить все через одну переменную $p$:

$p + (p + 5) + (p - 1) = 91$

Решим полученное уравнение:

$3p + 4 = 91$

$3p = 91 - 4$

$3p = 87$

$p = \frac{87}{3} = 29$

Итак, число протонов в ядре атома X равно 29. Порядковый номер элемента в Периодической таблице Д.И. Менделеева равен числу протонов. Элемент с порядковым номером 29 — это медь (Cu). Значит, ион $X^+$ — это ион меди $Cu^+$.

Теперь определим электронную конфигурацию иона $Cu^+$. Сначала запишем конфигурацию нейтрального атома меди ($_{29}Cu$). Атом меди имеет особенность, известную как "провал электрона": один электрон с $4s$-подуровня переходит на $3d$-подуровень для создания более стабильной, полностью заполненной $3d$-оболочки.

Электронная конфигурация нейтрального атома меди $Cu$:

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1$

Ион $Cu^+$ образуется при потере одного электрона. Электрон всегда удаляется с внешнего энергетического уровня, то есть с орбитали с наибольшим главным квантовым числом. В данном случае это $4s$-орбиталь.

Удаляя один электрон с $4s$-подуровня, мы получаем электронную конфигурацию иона $Cu^+$:

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10}$

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10}$