Номер 10, страница 22 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 3. Состояние электронов в атоме - номер 10, страница 22.

Условие.

10. Расположите орбитали в порядке увеличения энергии находящихся на них электронов: $\text{5d}$, $\text{2s}$, $\text{3p}$, $\text{1s}$, $\text{4s}$.

Решение.

Решение 2.

Решение

Для расположения орбиталей в порядке увеличения энергии находящихся на них электронов используется правило Клечковского (также известное как правило $n+l$ или правило Маделунга). Это правило состоит из двух частей:

1. Орбитали заполняются электронами в порядке возрастания суммы главного квантового числа $\text{n}$ и орбитального (побочного) квантового числа $\text{l}$, то есть в порядке возрастания суммы $n+l$.
2. При одинаковых значениях суммы $n+l$, раньше заполняется (имеет меньшую энергию) та орбиталь, у которой значение главного квантового числа $\text{n}$ меньше.

Орбитальное квантовое число $\text{l}$ определяется типом орбитали: для s-орбитали $l=0$, для p-орбитали $l=1$, для d-орбитали $l=2$.

Вычислим сумму $n+l$ для каждой из заданных орбиталей:

• Для 1s: $n=1, l=0 \implies n+l = 1+0 = 1$
• Для 2s: $n=2, l=0 \implies n+l = 2+0 = 2$
• Для 3p: $n=3, l=1 \implies n+l = 3+1 = 4$
• Для 4s: $n=4, l=0 \implies n+l = 4+0 = 4$
• Для 5d: $n=5, l=2 \implies n+l = 5+2 = 7$

Теперь упорядочим орбитали в соответствии с правилом Клечковского:

1. Наименьшее значение $n+l=1$ имеет орбиталь 1s.
2. Следующее значение $n+l=2$ имеет орбиталь 2s.
3. Две орбитали, 3p и 4s, имеют одинаковое значение $n+l=4$. В этом случае, согласно второму пункту правила, меньшей энергией обладает орбиталь с меньшим значением $\text{n}$. Для 3p $n=3$, а для 4s $n=4$. Так как $3<4$, то орбиталь 3p имеет меньшую энергию, чем 4s. Таким образом, порядок: 3p, затем 4s.
4. Наибольшее значение $n+l=7$ имеет орбиталь 5d.

Итоговый порядок увеличения энергии орбиталей: 1s < 2s < 3p < 4s < 5d.

Ответ: 1s, 2s, 3p, 4s, 5d.