Номер 85, страница 261 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.85. В изотопе элемента X с массовым числом 46 число нейтронов на 2 больше числа протонов. Напишите электронную конфигурацию иона ${\mathit{X}}^{3+}$

Дано:

Изотоп элемента X

Массовое число $A = 46$

Число нейтронов $N$ на 2 больше числа протонов $Z$ ($N = Z + 2$)

Найти:

Электронную конфигурацию иона $X^{3+}$

Решение:

1. Определение химического элемента X.
Массовое число $A$ представляет собой сумму числа протонов $Z$ (которое также является порядковым номером элемента) и числа нейтронов $N$ в ядре атома.
$A = Z + N$
Используя данные из условия, мы можем составить систему из двух уравнений:
1) $A = 46$
2) $N = Z + 2$
Подставим эти значения в формулу для массового числа:
$46 = Z + (Z + 2)$
$46 = 2Z + 2$
$2Z = 46 - 2$
$2Z = 44$
$Z = 22$
Таким образом, порядковый номер элемента X равен 22. В периодической таблице химических элементов под номером 22 находится титан (Ti). Следовательно, X - это титан.

2. Написание электронной конфигурации нейтрального атома титана (Ti).
Нейтральный атом титана имеет 22 протона в ядре и 22 электрона на электронных оболочках. Распределение этих электронов по орбиталям (электронная конфигурация) выглядит следующим образом:
$1s^22s^22p^63s^23p^64s^23d^2$
Сокращенная форма записи с использованием конфигурации благородного газа аргона ([Ar]):
$[Ar]4s^23d^2$

3. Написание электронной конфигурации иона $X^{3+}$ (т.е. $Ti^{3+}$).
Ион $Ti^{3+}$ образуется, когда нейтральный атом титана теряет три электрона. У переходных металлов, к которым относится титан, электроны при ионизации удаляются в первую очередь с внешнего энергетического уровня (имеющего наибольшее главное квантовое число $n$), а затем с предвнешнего.
Для титана ($[Ar]4s^23d^2$) сначала уходят два электрона с $4s$-подуровня, а затем один электрон с $3d$-подуровня.
$Ti ([Ar]4s^23d^2) - 2e^- (с \ 4s) - 1e^- (с \ 3d) \rightarrow Ti^{3+} ([Ar]3d^1)$
Таким образом, полная электронная конфигурация иона $Ti^{3+}$ будет:
$1s^22s^22p^63s^23p^63d^1$

Ответ: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^1$.