Номер 9, 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 9, страница 30.

Условие.

9. Определите атомные номера элементов, размещение валентных электронов которых отображаются формулами:

a) $2s^22p^4$;

б) $3d^74s^2$;

в) $4d^{10}5s^1$;

г) $5s^1$;

д) $4d^55s^1$;

е) $4f^75d^16s^2$.

Решение.

Решение 2.

Чтобы определить атомный номер элемента, необходимо найти общее число электронов в его атоме, которое равно сумме электронов на всех электронных оболочках. В задаче даны конфигурации валентных электронов, поэтому для нахождения общего числа электронов нужно добавить к ним электроны всех внутренних, полностью заполненных, оболочек.

а) $2s^2 2p^4$

Формула $2s^2 2p^4$ описывает валентные электроны, которые находятся на втором энергетическом уровне ($n=2$). Для определения атомного номера необходимо учесть электроны на всех нижележащих (внутренних) уровнях. Внутренним является первый энергетический уровень ($n=1$), который должен быть полностью заполнен и имеет конфигурацию $1s^2$.

Полная электронная конфигурация атома: $1s^2 2s^2 2p^4$.

Суммируем все электроны: $Z = 2 + 2 + 4 = 8$.

Ответ: Атомный номер элемента равен 8.

б) $3d^7 4s^2$

В данном случае валентные электроны расположены на подуровнях $\text{3d}$ и $\text{4s}$. Внешним является четвертый энергетический уровень. Это конфигурация d-элемента (переходного металла). Для нахождения атомного номера нужно записать полную электронную конфигурацию, заполнив все предыдущие уровни. Электронная конфигурация инертного газа, предшествующего этому элементу, — это конфигурация аргона (Ar, Z=18): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$.

Полная электронная конфигурация элемента: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^7 4s^2$ или $[Ar] 3d^7 4s^2$.

Суммируем все электроны: $Z = 18 + 7 + 2 = 27$.

Ответ: Атомный номер элемента равен 27.

в) $4d^{10} 5s^1$

Электроны находятся на подуровнях $\text{4d}$ и $\text{5s}$. Внешний уровень — пятый. Это d-элемент. Инертный газ, предшествующий элементу, — криптон (Kr, Z=36). Данная конфигурация ($...5s^1 4d^{10}$) является примером "провала" или "проскока" электрона с s-подуровня на d-подуровень, что объясняется большей энергетической устойчивостью полностью заполненного d-подуровня.

Полная электронная конфигурация элемента: $[Kr] 4d^{10} 5s^1$.

Общее число электронов: $Z = 36 + 10 + 1 = 47$.

Ответ: Атомный номер элемента равен 47.

г) $5s^1$

Валентный электрон находится на $\text{5s}$-подуровне. Это s-элемент 5-го периода. Электронная конфигурация соответствует атому щелочного металла. Предшествующий инертный газ — криптон (Kr, Z=36).

Полная электронная конфигурация: $[Kr] 5s^1$.

Общее число электронов: $Z = 36 + 1 = 37$.

Ответ: Атомный номер элемента равен 37.

д) $4d^5 5s^1$

Электроны находятся на подуровнях $\text{4d}$ и $\text{5s}$. Внешний уровень — пятый. Это d-элемент. Конфигурация $...5s^1 4d^5$ также является примером "провала" электрона, что связано с повышенной устойчивостью наполовину заполненного d-подуровня. Предшествующий инертный газ — криптон (Kr, Z=36).

Полная электронная конфигурация: $[Kr] 4d^5 5s^1$.

Общее число электронов: $Z = 36 + 5 + 1 = 42$.

Ответ: Атомный номер элемента равен 42.

е) $4f^7 5d^1 6s^2$

Внешний уровень — шестой ($6s^2$). Также происходит заполнение $\text{4f}$ и $\text{5d}$ подуровней. Это f-элемент (лантаноид). Предшествующий инертный газ — ксенон (Xe, Z=54). Конфигурация $4f^7 5d^1 6s^2$ является устойчивой, так как f-подуровень заполнен наполовину ($f^7$), что является энергетически выгодным состоянием.

Полная электронная конфигурация: $[Xe] 4f^7 5d^1 6s^2$.

Общее число электронов: $Z = 54 + 7 + 1 + 2 = 64$.

Ответ: Атомный номер элемента равен 64.