Номер 3, страница 8, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Изобразите наружный электронный слой атомов: а) железа; б) меди; в) хрома и укажите возможную их валентность и степень окисления.

а) железа

Железо (Fe) — химический элемент с порядковым номером 26. Полная электронная конфигурация атома железа: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$.

Наружный (валентный) электронный слой включает электроны $4s$ и $3d$ подуровней. Его конфигурация — $3d^64s^2$. Изображение этого слоя с помощью электронно-графической формулы выглядит так: на $4s$-подуровне находится одна электронная пара (два спаренных электрона), а на $3d$-подуровне, состоящем из пяти орбиталей, находятся четыре неспаренных электрона и одна электронная пара.

Атом железа может отдавать электроны с наружного $4s$-подуровня, а также с $3d$-подуровня.

• При отдаче двух электронов с $4s$-подуровня железо проявляет степень окисления +2 и валентность II.
• При отдаче двух $4s$-электронов и одного $3d$-электрона образуется ион $Fe^{3+}$ с устойчивой наполовину заполненной $3d^5$-конфигурацией. В этом случае железо проявляет степень окисления +3 и валентность III. Это наиболее характерные степени окисления.
• В редких случаях, в составе комплексных соединений (например, ферратов $FeO_4^{2-}$), железо может проявлять степень окисления +6.

Ответ: Наружный электронный слой атома железа — $3d^64s^2$. Возможные валентности: II, III. Возможные степени окисления: +2, +3 (наиболее характерные), а также +6.

б) меди

Медь (Cu) — химический элемент с порядковым номером 29. Для атома меди характерен "провал" электрона с $4s$- на $3d$-подуровень для достижения более устойчивой конфигурации с полностью завершенным $3d$-подуровнем. Поэтому полная электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^{10}4s^1$.

Наружный (валентный) электронный слой описывается формулой $3d^{10}4s^1$. На $4s$-подуровне находится один неспаренный электрон, а $3d$-подуровень полностью заполнен (содержит пять электронных пар).

Возможные валентность и степени окисления:

• Атом может легко отдать один электрон с $4s$-подуровня, образуя ион $Cu^+$ и проявляя степень окисления +1 и валентность I.
• Также атом меди может отдать один $4s$-электрон и один электрон с заполненного $3d$-подуровня. В этом случае образуется ион $Cu^{2+}$, а медь проявляет степень окисления +2 и валентность II. Соединения меди (II) более устойчивы и распространены, чем соединения меди (I).

Ответ: Наружный электронный слой атома меди — $3d^{10}4s^1$. Возможные валентности: I, II. Возможные степени окисления: +1, +2.

в) хрома

Хром (Cr) — химический элемент с порядковым номером 24. Для атома хрома, как и для меди, характерен "провал" электрона. Электрон переходит с $4s$- на $3d$-подуровень, в результате чего оба подуровня становятся наполовину заполненными, что энергетически выгодно. Полная электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$.

Наружный (валентный) электронный слой имеет конфигурацию $3d^54s^1$. На $4s$-подуровне находится один неспаренный электрон, и на $3d$-подуровне — пять неспаренных электронов (по одному в каждой из пяти орбиталей).

Благодаря наличию шести валентных электронов, хром проявляет большое разнообразие валентностей и степеней окисления:

• Степень окисления +2 (валентность II) образуется при потере одного $4s$- и одного $3d$-электрона.
• Степень окисления +3 (валентность III) является для хрома наиболее устойчивой и образуется при потере $4s$-электрона и двух $3d$-электронов.
• Высшая степень окисления +6 (валентность VI) достигается при потере всех шести валентных электронов ($3d^54s^1$). Эта степень окисления проявляется в хроматах (например, $K_2CrO_4$) и дихроматах (например, $K_2Cr_2O_7$).

Ответ: Наружный электронный слой атома хрома — $3d^54s^1$. Возможные валентности: II, III, VI. Возможные степени окисления: +2, +3, +6.