Номер 13, страница 31 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 4. Электронные конфигурации атомов - номер 13, страница 31.

Условие.

13. Даны атомы химических элементов: V; Ar; Mg; Li; K; Ti.

а) Определите, в атомах каких элементов три энергетических уровня.

б) Выберите элементы, в атомах которых нет неспаренных электронов в основном состоянии.

в) Укажите $d$-элементы.

г) Определите, в атомах каких элементов на внешнем энергетическом уровне находится всего один электрон.

Решение.

Решение 2.

а) Определите, в атомах каких элементов три энергетических уровня.

Число энергетических уровней в атоме элемента в основном состоянии равно номеру периода, в котором находится элемент в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Найдем положение каждого элемента:

• V (ванадий) – 4-й период.
• Ar (аргон) – 3-й период.
• Mg (магний) – 3-й период.
• Li (литий) – 2-й период.
• K (калий) – 4-й период.
• Ti (титан) – 4-й период.

Таким образом, три энергетических уровня имеют атомы элементов, расположенных в 3-м периоде. Это аргон и магний.

Электронные конфигурации этих атомов подтверждают это:
Ar: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$. Наибольший номер уровня – 3.
Mg: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$. Наибольший номер уровня – 3.

Ответ: Ar, Mg.

б) Выберите элементы, в атомах которых нет неспаренных электронов в основном состоянии.

Неспаренные электроны отсутствуют в том случае, если все электронные орбитали в атоме либо полностью заполнены (содержат по два электрона), либо свободны. Рассмотрим электронно-графические формулы внешних и предвнешних уровней данных элементов:

• V ($[Ar] 3d^3 4s^2$): на $\text{3d}$-подуровне имеется три неспаренных электрона.
• Ar ($[Ne] 3s^2 3p^6$): все подуровни ($\text{3s}$ и $\text{3p}$) полностью заполнены, неспаренных электронов нет.
• Mg ($[Ne] 3s^2$): $\text{3s}$-подуровень полностью заполнен, неспаренных электронов нет.
• Li ($[He] 2s^1$): на $\text{2s}$-подуровне имеется один неспаренный электрон.
• K ($[Ar] 4s^1$): на $\text{4s}$-подуровне имеется один неспаренный электрон.
• Ti ($[Ar] 3d^2 4s^2$): на $\text{3d}$-подуровне имеется два неспаренных электрона.

Следовательно, неспаренные электроны в основном состоянии отсутствуют у аргона и магния.

Ответ: Ar, Mg.

в) Укажите d-элементы.

К d-элементам относятся химические элементы, у которых в основном или слабо возбужденном состоянии валентные электроны находятся на d-орбиталях. Это элементы побочных подгрупп (B-групп). В данном списке это переходные металлы.

• V (ванадий, Z=23) – электронная конфигурация $[Ar] 3d^3 4s^2$. У атома заполняется $\text{3d}$-подуровень, следовательно, это d-элемент.
• Ar (аргон) – p-элемент.
• Mg (магний) – s-элемент.
• Li (литий) – s-элемент.
• K (калий) – s-элемент.
• Ti (титан, Z=22) – электронная конфигурация $[Ar] 3d^2 4s^2$. У атома заполняется $\text{3d}$-подуровень, следовательно, это d-элемент.

Ответ: V, Ti.

г) Определите, в атомах каких элементов на внешнем энергетическом уровне находится всего один электрон.

Внешний энергетический уровень – это уровень с наибольшим главным квантовым числом (n). Один электрон на внешнем уровне имеют щелочные металлы, которые находятся в IА группе Периодической системы. Рассмотрим электронные конфигурации атомов:

• V: $[Ar] 3d^3 4s^2$. Внешний уровень – четвертый ($n=4$), на нем 2 электрона.
• Ar: $[Ne] 3s^2 3p^6$. Внешний уровень – третий ($n=3$), на нем 8 электронов.
• Mg: $[Ne] 3s^2$. Внешний уровень – третий ($n=3$), на нем 2 электрона.
• Li: $1s^2 2s^1$. Внешний уровень – второй ($n=2$), на нем 1 электрон.
• K: $[Ar] 4s^1$. Внешний уровень – четвертый ($n=4$), на нем 1 электрон.
• Ti: $[Ar] 3d^2 4s^2$. Внешний уровень – четвертый ($n=4$), на нем 2 электрона.

Таким образом, по одному электрону на внешнем энергетическом уровне имеют литий и калий.

Ответ: Li, K.