Номер 2, страница 149 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 21. Металлы IB-VIIIB-групп. Глава 5. Металлы и неметаллы - номер 2, страница 149.

Условие.

2. Какие особенности строения атомов присущи металлам побочных подгрупп?

Решение.

Решение 2.

Металлы побочных подгрупп (или переходные металлы) — это d-элементы, которые в Периодической системе Д.И. Менделеева располагаются в больших периодах между s- и p-элементами. Атомы этих металлов обладают рядом характерных особенностей строения, которые определяют их специфические физические и химические свойства.

1. Заполнение d-подуровня предвнешнего электронного слоя.
Ключевой особенностью является то, что у атомов переходных металлов происходит последовательное заполнение электронами не внешнего, а предвнешнего (второго снаружи) энергетического уровня, а именно его d-подуровня. Внешний же энергетический уровень, как правило, содержит стабильное небольшое число электронов. Например, у скандия (Sc), который открывает ряд переходных металлов в 4-м периоде, электронная конфигурация имеет вид $1s^22s^22p^63s^23p^63d^14s^2$. Здесь внешний слой — четвертый, на нем 2 электрона ($4s^2$), а заполняется d-подуровень третьего, предвнешнего слоя.

2. Небольшое число электронов на внешнем уровне.
На внешнем s-подуровне атомы переходных металлов содержат, как правило, один или два электрона. Эти электроны слабо связаны с ядром и могут быть легко отданы, что обуславливает их ярко выраженные металлические свойства: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую электро- и теплопроводность.

3. "Провал" или "проскок" электрона.
Для некоторых d-элементов характерно явление "провала" электрона, когда электрон с внешнего s-подуровня переходит на предвнешний d-подуровень. Это связано с повышенной устойчивостью электронных конфигураций с полностью ($d^{10}$) или наполовину ($d^5$) заполненным d-подуровнем. Классическими примерами являются:
- Хром (Cr): ожидаемая конфигурация ...$3d^44s^2$, а реальная, более устойчивая — ...$3d^54s^1$.
- Медь (Cu): ожидаемая конфигурация ...$3d^94s^2$, а реальная — ...$3d^{10}4s^1$.
Подобные аномалии в заполнении электронных оболочек встречаются и у других элементов побочных подгрупп (например, у серебра, золота, молибдена).

4. Переменные степени окисления.
Энергии предвнешнего (n-1)d-подуровня и внешнего ns-подуровня очень близки. Из-за этого в образовании химических связей могут участвовать не только внешние s-электроны, но и d-электроны с предвнешнего слоя. Это приводит к тому, что для большинства переходных металлов характерно проявление нескольких степеней окисления в своих соединениях. Например, марганец (Mn) образует соединения со степенями окисления от +2 до +7.

5. Сходство свойств по горизонтали.
Поскольку строение внешнего электронного слоя у переходных металлов одного периода меняется мало (1-2 электрона), их свойства в периоде изменяются не так резко, как у элементов главных подгрупп. Наблюдается значительное сходство свойств между соседними по периоду d-элементами (например, железо, кобальт, никель).

Эти фундаментальные особенности строения атомов также объясняют другие важные свойства переходных металлов: их способность образовывать многочисленные комплексные соединения, каталитическую активность, а также окраску и магнитные свойства их соединений.

Ответ:
Основные особенности строения атомов металлов побочных подгрупп: 1) происходит заполнение электронами d-подуровня предвнешнего, а не внешнего, электронного слоя; 2) на внешнем электронном слое находится небольшое число электронов (чаще всего 1 или 2); 3) характерно проявление переменных степеней окисления из-за участия в химических связях как внешних s-, так и предвнешних d-электронов; 4) для некоторых атомов наблюдается "провал" электрона с внешнего s- на предвнешний d-подуровень для формирования более устойчивых $d^5$ или $d^{10}$ конфигураций.