Номер 3, страница 12, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Объясните различие строения электронных оболочек атомов калия и меди.

3. Решение

Для объяснения различий в строении электронных оболочек атомов калия (K) и меди (Cu) необходимо рассмотреть их положение в Периодической системе и их электронные конфигурации.

Калий (K) — элемент 4-го периода, I группы, главной (A) подгруппы. Его порядковый номер 19, следовательно, заряд ядра его атома равен +19, и в электронной оболочке находится 19 электронов. Электроны распределяются по энергетическим уровням и подуровням следующим образом:

$_{19}$K: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1$ или в сокращенном виде [Ar]$4s^1$.

Распределение электронов по энергетическим уровням у калия: 2, 8, 8, 1.

• На первом уровне (n=1) — 2 электрона ($1s^2$).
• На втором уровне (n=2) — 8 электронов ($2s^2 2p^6$), уровень является завершенным.
• На третьем уровне (n=3), который является предвнешним, — 8 электронов ($3s^2 3p^6$).
• На четвертом уровне (n=4), внешнем, — 1 электрон ($4s^1$).

Калий является типичным s-элементом.

Медь (Cu) — элемент 4-го периода, I группы, побочной (B) подгруппы. Её порядковый номер 29, заряд ядра атома +29, и в оболочке находится 29 электронов. Медь является d-элементом, и для ее атома характерен так называемый «провал» или «проскок» электрона. Один электрон с внешнего 4s-подуровня переходит на предвнешний 3d-подуровень, так как полностью заполненный d-подуровень ($d^{10}$) является энергетически более устойчивой конфигурацией, чем $d^9$.

$_{29}$Cu: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1$ или в сокращенном виде [Ar]$3d^{10}4s^1$.

Распределение электронов по энергетическим уровням у меди: 2, 8, 18, 1.

• На первом уровне (n=1) — 2 электрона ($1s^2$).
• На втором уровне (n=2) — 8 электронов ($2s^2 2p^6$), уровень является завершенным.
• На третьем уровне (n=3), предвнешнем, — 18 электронов ($3s^2 3p^6 3d^{10}$), уровень является завершенным.
• На четвертом уровне (n=4), внешнем, — 1 электрон ($4s^1$).

Сходство: Атомы калия и меди находятся в одном периоде (4-м) и имеют на внешнем энергетическом уровне по одному электрону ($4s^1$).

Различие: Основное различие заключается в строении предвнешнего (третьего) электронного уровня.

• У атома калия предвнешний уровень содержит 8 электронов и является незавершенным (так как ёмкость третьего уровня 18 электронов, а 3d-подуровень пуст).
• У атома меди предвнешний уровень содержит 18 электронов и является завершенным (полностью заполнены 3s, 3p и 3d подуровни).

Это различие в строении предвнешнего уровня определяет существенную разницу в химических свойствах. Калий — щелочной металл, проявляющий только степень окисления +1. Медь — переходный металл, который, помимо степени окисления +1, проявляет и другие, наиболее характерной из которых является +2 (за счет участия d-электронов предвнешнего уровня в образовании химических связей).

Ответ: Главное различие в строении электронных оболочек атомов калия и меди заключается в заполнении предвнешнего (третьего) энергетического уровня. У калия на третьем уровне находится 8 электронов (конфигурация $3s^2 3p^6$), а у меди — 18 электронов (конфигурация $3s^2 3p^6 3d^{10}$), так как у меди полностью заполнен 3d-подуровень. Несмотря на одинаковое количество электронов (один) на внешнем, четвертом уровне, это различие в предвнешнем слое обуславливает принадлежность калия к s-элементам (щелочным металлам), а меди — к d-элементам (переходным металлам), и, как следствие, их различные химические свойства.