Номер 1, страница 371 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 51. Металлы 1Б-группы: медь и серебро - номер 1, страница 371.

Условие.

1. Какими особенностями характеризуется электронное строение атомов меди и серебра? Каковы возможные степени окисления этих элементов?

Решение.

Решение 2.

Какими особенностями характеризуется электронное строение атомов меди и серебра?

Медь ($\text{Cu}$) и серебро ($\text{Ag}$) являются d-элементами, расположенными в побочной подгруппе I группы (11-я группа по новой классификации) периодической системы. Главной особенностью их электронного строения является явление, известное как «провал» или «проскок» электрона. Оно заключается в том, что для достижения более устойчивого энергетического состояния один электрон с внешнего s-подуровня переходит на предвнешний d-подуровень. В результате d-подуровень становится полностью завершенным ($d^{10}$), что является энергетически более выгодной конфигурацией, чем конфигурация $d^9$.

У атома меди ($_{29}Cu$), элемента 4-го периода, вместо ожидаемой электронной конфигурации $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^9$ реализуется иная. Происходит переход одного электрона с 4s- на 3d-подуровень, и фактическая электронная формула имеет вид:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1$ или в сокращенном виде $[Ar] 3d^{10} 4s^1$.
Таким образом, на внешнем, четвертом, энергетическом уровне у атома меди находится один s-электрон, а предвнешний, третий, уровень имеет завершенный d-подуровень (10 электронов).

У атома серебра ($_{47}Ag$), элемента 5-го периода, наблюдается аналогичное явление. Его электронная конфигурация не $...5s^2 4d^9$, как следовало бы ожидать по правилу Клечковского, а:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 5s^1$ или в сокращенном виде $[Kr] 4d^{10} 5s^1$.
Как и у меди, у атома серебра на внешнем энергетическом уровне находится один s-электрон, а предвнешний d-подуровень полностью завершен.

Ответ: Главной особенностью электронного строения атомов меди и серебра является «провал» электрона, в результате которого на внешнем s-подуровне находится один электрон, а предвнешний d-подуровень оказывается полностью завершенным ($d^{10}$). Электронные конфигурации валентных электронов: у меди — $3d^{10} 4s^1$, у серебра — $4d^{10} 5s^1$.

Каковы возможные степени окисления этих элементов?

Возможные степени окисления меди и серебра обусловлены их электронным строением, а именно способностью отдавать валентные электроны с внешнего s-подуровня и предвнешнего d-подуровня.

Для меди ($\text{Cu}$) характерны следующие степени окисления:
+1: Образуется при отдаче одного электрона с $\text{4s}$-орбитали. Ион $Cu^+$ имеет устойчивую электронную конфигурацию $[Ar] 3d^{10}$ с завершенным d-подуровнем. Соединения меди(I) часто неустойчивы в водных растворах.
+2: Образуется при отдаче одного $\text{4s}$-электрона и одного электрона с $\text{3d}$-подуровня. Ион $Cu^{2+}$ имеет конфигурацию $[Ar] 3d^9$. Эта степень окисления является наиболее распространенной и устойчивой для меди, особенно в водных растворах, что объясняется высокой энергией гидратации иона $Cu^{2+}$.
+3: Очень редкая и неустойчивая степень окисления, проявляется только в соединениях с очень сильными окислителями (например, во фторидах или комплексных оксидах).

Для серебра ($\text{Ag}$) характерны следующие степени окисления:
+1: Образуется при отдаче единственного электрона с $\text{5s}$-орбитали. Ион $Ag^+$ имеет электронную конфигурацию $[Kr] 4d^{10}$. Завершенный $\text{4d}$-подуровень очень устойчив, и для отрыва второго электрона требуется значительно больше энергии. Поэтому степень окисления +1 является наиболее характерной и устойчивой для серебра.
+2 и +3: Эти степени окисления для серебра встречаются значительно реже, так как требуют разрыва стабильной $d^{10}$-оболочки. Они проявляются только в соединениях с сильными окислителями (например, фтором или озоном). Соединения серебра(II) и серебра(III) сами являются очень сильными окислителями.

Ответ: Для меди возможные степени окисления +1, +2 (наиболее характерная) и, очень редко, +3. Для серебра наиболее характерна степень окисления +1; реже встречаются степени окисления +2 и +3.