Номер 5, страница 30 - 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 5, страница 30.

Условие.

5. Изобразите электронно-графическую формулу атома кислорода. Укажите значение каждого символа в этой формуле. Найдите сходство и различия между электронной и электронно-графической формулами атома.

Решение.

Решение 2.

Изобразите электронно-графическую формулу атома кислорода. Укажите значение каждого символа в этой формуле.

Атом кислорода (O) находится в периодической системе под номером 8. Это означает, что заряд ядра его атома равен +8, а вокруг ядра движутся 8 электронов.

Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням описывается электронной формулой. Для кислорода она выглядит так: $1s^22s^22p^4$.

Электронно-графическая формула наглядно показывает, как эти электроны располагаются в атомных орбиталях с учетом их спинов. Построение ведется согласно принципу Паули и правилу Хунда.

Электронно-графическая формула атома кислорода (₈O):

Внешний энергетический уровень (n=2)

2p ↑↓ ↑ ↑

2s ↑↓

Внутренний энергетический уровень (n=1)

1s ↑↓

Значение символов в этой формуле:

• Квантовая ячейка (в данном случае изображена как подчеркивание ) — символизирует одну атомную орбиталь.
• Стрелка (↑ или ↓) — символизирует один электрон.
• Направление стрелки (вверх или вниз) — указывает направление спина электрона (спиновое квантовое число $m_s$, которое может принимать значения $+1/2$ или $-1/2$).
• Две разнонаправленные стрелки в одной ячейке ( ↑↓ ) — обозначают электронную пару, то есть два электрона с противоположными спинами, находящиеся на одной орбитали.
• Одна стрелка в ячейке ( ↑ ) — обозначает неспаренный электрон.
• Подписи (1s, 2s, 2p) — обозначают энергетические подуровни. Цифра указывает номер главного энергетического уровня (n), а буква (s, p) — тип орбитали (побочное квантовое число l).

Ответ: Электронно-графическая формула атома кислорода показывает, что на 1s- и 2s-орбиталях находятся по два спаренных электрона, а на трех 2p-орбиталях расположены четыре электрона: два спаренных на одной орбитали и два неспаренных (по одному на двух других орбиталях). Символы в формуле обозначают: ячейка — орбиталь, стрелка — электрон, направление стрелки — спин электрона.

Найдите сходство и различия между электронной и электронно-графической формулами атома.

Сходство:

• Обе формулы описывают строение электронной оболочки атома.
• Обе показывают распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням.
• Общее число электронов в обеих формулах одинаково и соответствует порядковому номеру элемента.
• Обе формулы основываются на одних и тех же фундаментальных принципах (принцип наименьшей энергии, принцип Паули).

Различия:

• Степень детализации: Электронно-графическая формула является более подробной. Электронная формула (например, $2p^4$) показывает лишь общее число электронов на подуровне, в то время как графическая формула показывает их распределение по отдельным орбиталям этого подуровня ( ↑↓ ↑ ↑ ).
• Спин электрона: В электронной формуле информация о спине электронов отсутствует. В электронно-графической формуле спин каждого электрона наглядно показан направлением стрелки.
• Правило Хунда: Электронно-графическая формула наглядно иллюстрирует правило Хунда (в пределах одного подуровня электроны сначала занимают свободные орбитали по одному, и только потом образуют пары). В электронной формуле это правило не отображается.
• Неспаренные электроны: Электронно-графическая формула позволяет сразу определить число неспаренных электронов, что важно для предсказания валентности и магнитных свойств атома. Из электронной формулы это число напрямую не видно.

Ответ: Сходство электронных и электронно-графических формул заключается в том, что обе описывают распределение электронов атома по энергетическим уровням и подуровням. Основное различие состоит в уровне детализации: электронно-графическая формула дополнительно показывает распределение электронов по орбиталям внутри подуровня, а также указывает спин каждого электрона, что позволяет наглядно увидеть число неспаренных электронов и применение правила Хунда.