Номер 9, страница 186 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 38. Общая характеристика переходных металлов. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 9, страница 186.

Условие.

9. В атоме меди происходит проскок электрона, так же как это наблюдается в атоме хрома. Изобразите этот процесс. Какую электронную конфигурацию имеет атом меди?

Решение.

Решение 2.

Решение

Атом меди (Cu) имеет порядковый номер 29 в периодической таблице, следовательно, у него 29 электронов. Распределение электронов по орбиталям подчиняется общим правилам, таким как принцип Паули, правило Хунда и правило Клечковского (принцип наименьшей энергии).

Согласно правилу Клечковского, заполнение орбиталей происходит в порядке увеличения суммы главного и орбитального квантовых чисел ($n+l$). Исходя из этого, ожидаемая электронная конфигурация для атома меди должна была бы быть:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^9$
Или в сокращенном виде: $[Ar] 4s^2 3d^9$.

Однако для меди, так же как и для хрома, наблюдается явление "проскока" (или "провала") электрона. Это исключение из общего правила объясняется особой устойчивостью электронных конфигураций с полностью заполненными ($d^{10}$) или наполовину заполненными ($d^5$) d-подуровнями. Энергетические уровни $4s$ и $3d$ очень близки по значению, и переход одного электрона с $4s$-подуровня на $3d$-подуровень приводит к образованию более выгодного, устойчивого состояния.

Процесс проскока электрона можно изобразить с помощью электронно-графических схем, сравнивая ожидаемое и реальное состояние валентных электронов:

1. Ожидаемая (гипотетическая) конфигурация ...$4s^2 3d^9$:
На $4s$-орбитали находятся два спаренных электрона, а на $3d$-подуровне — девять электронов, что оставляет одну орбиталь незаполненной.

$3d$: ↑↓↑↓↑↓↑↓↑
$4s$: ↑↓

2. Процесс проскока:
Один электрон "перескакивает" с энергетически более высокой, но уже заполняющейся $4s$-орбитали на почти завершенный $3d$-подуровень.
$4s^2 3d^9 \rightarrow 4s^1 3d^{10}$

3. Реальная (устойчивая) конфигурация ...$4s^1 3d^{10}$:
В результате проскока $3d$-подуровень становится полностью заполненным (10 электронов), а $4s$-подуровень — наполовину заполненным (1 электрон). Такое состояние является энергетически более выгодным.

$3d$: ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓
$4s$: ↑

Таким образом, реальная электронная конфигурация атома меди имеет вид:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1$
Сокращенная запись:
$[Ar] 3d^{10} 4s^1$

Ответ: Проскок электрона в атоме меди представляет собой переход одного электрона с $4s$-орбитали на $3d$-орбиталь для достижения более стабильного состояния с полностью заполненным $3d$-подуровнем. В результате этого процесса атом меди приобретает электронную конфигурацию $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1$.