Номер 1, страница 149, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Что общего в строении элементов подгруппы углерода? Сколько неспаренных электронов находится у данных элементов в нормальном состоянии? Сколько неспаренных электронов находится у данных элементов в возбужденном состоянии?

Что общего в строении элементов подгруппы углерода?

Элементы подгруппы углерода — это углерод (C), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn) и свинец (Pb). Все они располагаются в 14-й группе (старая классификация — IVA группа) Периодической системы химических элементов. Главной общей чертой в строении атомов этих элементов является наличие четырех валентных электронов на внешнем энергетическом уровне. Электронная конфигурация их внешнего слоя в общем виде записывается как $ns^2np^2$, где $\text{n}$ — номер периода, в котором находится элемент. Например, для углерода (2-й период) это $2s^22p^2$, для кремния (3-й период) — $3s^23p^2$, и так далее. Это сходство в строении валентной оболочки обуславливает общность их химических свойств, в частности, проявление высшей валентности, равной IV.

Ответ: Общим в строении элементов подгруппы углерода является наличие 4 электронов на внешнем энергетическом уровне, общая электронная формула которого — $ns^2np^2$.

Сколько неспаренных электронов находится у данных элементов в нормальном состоянии?

В нормальном (основном, невозбужденном) электронном состоянии атомы элементов подгруппы углерода имеют конфигурацию внешнего слоя $ns^2np^2$. На $\text{s}$-подуровне находится электронная пара (два спаренных электрона), а на $\text{p}$-подуровне, состоящем из трех орбиталей, два электрона. Согласно правилу Хунда (правилу максимальной мультиплетности), в пределах одного подуровня электроны располагаются так, чтобы суммарный спин был максимальным. Это означает, что два $\text{p}$-электрона займут две разные $\text{p}$-орбитали и будут иметь одинаково направленные спины, то есть будут неспаренными.

Ответ: В нормальном состоянии у атомов элементов подгруппы углерода находится 2 неспаренных электрона.

Сколько неспаренных электронов находится у данных элементов в возбужденном состоянии?

При получении дополнительной энергии атом может перейти в возбужденное состояние. Для элементов подгруппы углерода это обычно означает переход одного из двух электронов с $\text{s}$-подуровня на вакантную $\text{p}$-орбиталь того же внешнего энергетического уровня. В результате этого процесса электронная конфигурация внешнего слоя изменяется с $ns^2np^2$ на $ns^1np^3$. В таком состоянии на внешнем уровне оказываются четыре неспаренных электрона: один на $\text{s}$-орбитали и по одному на каждой из трех $\text{p}$-орбиталей. Такое состояние позволяет атому образовывать четыре ковалентные связи, что характерно для соединений углерода и кремния (например, в $CH_4$ и $SiH_4$).

Ответ: В возбужденном состоянии у атомов элементов подгруппы углерода находится 4 неспаренных электрона.