Номер 1, страница 19, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Изобразите строение электронной оболочки атома хрома. Какие степени окисления может проявить этот металл в соединениях? Приведите примеры соединений хрома в различных степенях окисления.

Решение

Атом хрома ($Cr$) имеет порядковый номер 24 в Периодической системе химических элементов. Следовательно, заряд его ядра равен +24, а в электронной оболочке находится 24 электрона. Хром является элементом 4-го периода, VI группы, побочной подгруппы.

Строение электронной оболочки атома хрома:

Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням для атома хрома имеет особенность, известную как «провал» или «проскок» электрона. Вместо ожидаемой конфигурации $...4s^23d^4$ один электрон с 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень. Это приводит к более энергетически выгодному состоянию с наполовину заполненными 4s- и 3d-подуровнями.

Полная электронная формула атома хрома:

$1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$

Сокращенная электронная формула:

$[Ar]3d^54s^1$

Графически конфигурацию валентных электронов можно изобразить так:

4s: [ ↑ ]

3d: [ ↑ ][ ↑ ][ ↑ ][ ↑ ][ ↑ ]

На внешнем уровне находится 1 электрон ($4s^1$), а на предвнешнем — 13 электронов ($3s^23p^63d^5$). Валентными являются электроны с 4s- и 3d-подуровней, всего 6 валентных электронов.

Степени окисления хрома:

Наличие валентных электронов на 4s- и 3d-подуровнях, близких по энергии, обуславливает проявление хромом переменных степеней окисления. Наиболее характерными и устойчивыми степенями окисления для хрома являются +2, +3 и +6. Также встречаются, но реже, степени окисления +1, +4, +5.

Примеры соединений хрома в различных степенях окисления:

С изменением степени окисления хрома от +2 к +6 кислотно-основные свойства его оксидов и гидроксидов меняются от основных через амфотерные к кислотным.

• Степень окисления +2 (основные свойства):

  - Оксид хрома(II) - $CrO$

  - Гидроксид хрома(II) - $Cr(OH)_2$

  - Хлорид хрома(II) - $CrCl_2$

• Степень окисления +3 (амфотерные свойства):

  - Оксид хрома(III) - $Cr_2O_3$

  - Гидроксид хрома(III) - $Cr(OH)_3$

  - Сульфат хрома(III) - $Cr_2(SO_4)_3$

• Степень окисления +6 (кислотные свойства):

  - Оксид хрома(VI) - $CrO_3$

  - Хромовая кислота - $H_2CrO_4$

  - Хромат калия - $K_2CrO_4$

  - Дихромат калия - $K_2Cr_2O_7$

Ответ: Электронная конфигурация атома хрома: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$. Хром может проявлять степени окисления от +1 до +6, наиболее характерные из них: +2, +3, +6. Примеры соединений: оксид хрома(II) $CrO$ (с.о. +2), оксид хрома(III) $Cr_2O_3$ (с.о. +3), оксид хрома(VI) $CrO_3$ (с.о. +6).