Номер 2, страница 189 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 39. Хром. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 2, страница 189.

Условие.

2. Изобразите электронную конфигурацию иона $Cr^{3+}$. Какой частице он изоэлектронен?

Решение.

Решение 2.

1. Дайте характеристику химического элемента хрома.

Хром (Cr) — химический элемент с порядковым номером 24 в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

• Положение в периодической системе: Хром находится в 4-м периоде, в VI группе, побочной (Б) подгруппе. Является d-элементом.
• Строение атома:
  • Заряд ядра атома хрома равен +24, что соответствует 24 протонам в ядре.
  • Атомная масса составляет примерно 52 а.е.м.
  • В нейтральном атоме содержится 24 электрона, которые располагаются на четырех энергетических уровнях.
  • Электронная конфигурация атома хрома является исключением из правила Клечковского (проскок электрона). Для достижения более устойчивого состояния (наполовину заполненный d-подуровень) один электрон с 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень.
    Электронная формула: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$.
    Сокращенная формула: $[Ar] 3d^54s^1$.

• Химические свойства:
  • Хром — переходный металл.
  • Проявляет переменную валентность и степени окисления. Наиболее характерные степени окисления: +2, +3, +6. Степень окисления +3 является наиболее устойчивой.
  • В зависимости от степени окисления соединения хрома проявляют разные свойства:
    • В степени окисления +2 (оксид CrO, гидроксид Cr(OH)₂) — основные свойства.
    • В степени окисления +3 (оксид Cr₂O₃, гидроксид Cr(OH)₃) — амфотерные свойства.
    • В степени окисления +6 (оксид CrO₃, хромовая кислота H₂CrO₄, дихромовая кислота H₂Cr₂O₇) — кислотные свойства.

  • Как простое вещество, хром — твердый, блестящий, серебристо-голубой металл, устойчивый к коррозии.

• Высший оксид и гидроксид: Высшая степень окисления хрома равна +6 (соответствует номеру группы). Высший оксид — CrO₃ (оксид хрома(VI)), имеет кислотный характер. Ему соответствуют две кислоты: хромовая H₂CrO₄ и дихромовая H₂Cr₂O₇.
• Летучее водородное соединение: Как металл, хром не образует летучих водородных соединений.

Ответ: Хром (Cr) — элемент 4-го периода, VI-Б группы, d-элемент, порядковый номер 24. Электронная конфигурация $[Ar] 3d^54s^1$. Является переходным металлом, проявляет степени окисления от +2 до +6. Его соединения обладают основными, амфотерными и кислотными свойствами в зависимости от степени окисления. Высший оксид CrO₃ (кислотный), соответствующий ему гидроксид — H₂CrO₄ (хромовая кислота).

2. Изобразите электронную конфигурацию иона Cr³⁺. Какой частице он изоэлектронен?

Сначала запишем электронную конфигурацию нейтрального атома хрома (Cr), у которого 24 электрона:
$Cr: 1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$

Ион $Cr^{3+}$ образуется, когда атом хрома теряет три электрона. При ионизации переходных металлов электроны сначала уходят с внешнего энергетического уровня (в данном случае с 4s-подуровня), а затем с предвнешнего (3d-подуровня).

1. Сначала атом хрома теряет один электрон с 4s-орбитали: $Cr - 1e^- \rightarrow Cr^+$. Конфигурация становится $[Ar] 3d^5$.
2. Затем он теряет еще два электрона с 3d-орбитали: $Cr^+ - 2e^- \rightarrow Cr^{3+}$. Конфигурация 3d-подуровня меняется с $3d^5$ на $3d^3$.

Таким образом, электронная конфигурация иона $Cr^{3+}$:
$Cr^{3+}: 1s^22s^22p^63s^23p^63d^3$
Сокращенная формула: $[Ar] 3d^3$.

Изоэлектронными называются частицы (атомы или ионы), имеющие одинаковое количество электронов. Посчитаем количество электронов в ионе $Cr^{3+}$: $24 (протона) - 3 (потерянных электрона) = 21$ электрон.

Теперь найдем частицу, у которой также 21 электрон и, желательно, такая же электронная конфигурация. Рассмотрим, например, ион ванадия $V^{2+}$.

• Атом ванадия (V) имеет порядковый номер 23, то есть у него 23 электрона. Его конфигурация: $[Ar] 3d^34s^2$.
• При образовании иона $V^{2+}$ атом ванадия теряет два электрона с внешней 4s-орбитали.
• Электронная конфигурация иона $V^{2+}$ будет $[Ar] 3d^3$.

Поскольку ион $Cr^{3+}$ и ион $V^{2+}$ имеют одинаковое число электронов (21) и одинаковую электронную конфигурацию ($[Ar] 3d^3$), они являются изоэлектронными.

Ответ: Электронная конфигурация иона $Cr^{3+}$: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^3$. Он изоэлектронен, например, иону ванадия $V^{2+}$.