Номер 8, страница 186 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 38. Общая характеристика переходных металлов. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 8, страница 186.

Условие.

8. Атом элемента имеет следующую электронную конфигурацию: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^{10}4s^24p^64d^{10}4f^{14}5s^25p^65d^36s^2$. Укажите:

a) валентные электроны;

б) к какому семейству (s, p, d, f) относится элемент;

в) название элемента и его символ;

г) положение элемента в Периодической системе;

д) формулу высшего оксида;

е) электронную конфигурацию трёхзарядного положительного иона этого элемента.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Электронная конфигурация атома: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 4f^{14} 5s^2 5p^6 5d^3 6s^2$.

Найти:

а) валентные электроны;

б) к какому семейству (s, p, d, f) относится элемент;

в) название элемента и его символ;

г) положение элемента в Периодической системе;

д) формулу высшего оксида;

е) электронную конфигурацию трёхзарядного положительного иона этого элемента.

Решение:

Сначала определим порядковый номер элемента в Периодической системе, который равен общему числу электронов в атоме. Суммируем электроны по всем подуровням:

$Z = 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 10 + 2 + 6 + 10 + 14 + 2 + 6 + 3 + 2 = 73$.

Элемент с порядковым номером 73 — это тантал ($Ta$).

а) валентные электроны

Валентными электронами для переходных металлов являются электроны внешнего s-подуровня и предвнешнего d-подуровня, которые участвуют в образовании химических связей. В данном случае это электроны на $6s$ и $5d$ подуровнях. Их конфигурация — $5d^36s^2$. Общее число валентных электронов: $3 + 2 = 5$.

Ответ: Валентными являются электроны $5d^36s^2$, всего 5 электронов.

б) к какому семейству (s, p, d, f) относится элемент

Электронное семейство элемента определяется тем, какой подуровень заполняется электронами последним. У данного элемента последним заполняется $5d$-подуровень, следовательно, он относится к $d$-семейству (переходные металлы).

Ответ: $d$-семейство.

в) название элемента и его символ

Как было определено ранее, порядковый номер элемента $Z=73$. Элемент с этим номером в Периодической системе — тантал.

Ответ: Название — тантал, символ — $Ta$.

г) положение элемента в Периодической системе

Номер периода соответствует главному квантовому числу внешнего электронного слоя. Внешним является шестой слой ($n=6$), следовательно, элемент расположен в 6-м периоде. Номер группы для $d$-элементов побочных подгрупп определяется суммой валентных электронов ($6s$ и $5d$). Сумма равна $2 + 3 = 5$. Значит, элемент находится в V группе, побочной подгруппе.

Ответ: 6-й период, V группа, побочная подгруппа.

д) формулу высшего оксида

Высшая степень окисления элемента, как правило, совпадает с номером группы. Для тантала, элемента V группы, высшая степень окисления равна +5. Кислород в оксидах проявляет степень окисления -2. Для составления формулы высшего оксида необходимо сбалансировать заряды: $Ta_x^{+5}O_y^{-2}$. Наименьшее общее кратное для 5 и 2 равно 10. Отсюда $x=2$, $y=5$.

Ответ: $Ta_2O_5$.

е) электронную конфигурацию трёхзарядного положительного иона этого элемента

Для образования трёхзарядного положительного иона ($Ta^{3+}$) атом тантала должен потерять три электрона. В первую очередь атом теряет электроны с наивысшего энергетического уровня, то есть два электрона с $6s$-подуровня. Затем уходит один электрон с предвнешнего $5d$-подуровня.

Исходная конфигурация валентных электронов атома: $...5d^36s^2$.

Конфигурация валентных электронов иона $Ta^{3+}$: $...5d^2$.

Полная электронная конфигурация иона $Ta^{3+}$ будет: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 4f^{14} 5s^2 5p^6 5d^2$.

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 4f^{14} 5s^2 5p^6 5d^2$.