Номер 3, страница 110, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Составьте электронные формулы атомов калия и меди. На основе строения и свойств меди и калия поясните, в чем проявляется сходство и различие элементов IA- и IБ-групп.

Электронные формулы атомов калия и меди

Калий (K) — элемент 4-го периода, IА-группы, порядковый номер 19. Заряд ядра +19, на электронных оболочках находится 19 электронов. Это s-элемент. Электронная формула атома калия:

$K: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1$

Медь (Cu) — элемент 4-го периода, IБ-группы, порядковый номер 29. Заряд ядра +29, на электронных оболочках находится 29 электронов. Это d-элемент. Для атома меди характерен "провал" или "проскок" электрона: один электрон с 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень для завершения его до 10 электронов, что является более энергетически выгодным состоянием. Электронная формула атома меди:

$Cu: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1$

Ответ: Электронная формула калия: $K: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1$. Электронная формула меди: $Cu: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^1$.

Сходство и различие элементов IА- и IБ-групп на примере калия и меди

Сходство:

Основное сходство элементов IА-группы (щелочные металлы) и IБ-группы (медь, серебро, золото) заключается в строении внешнего электронного слоя. И у калия, и у меди на внешнем энергетическом уровне (четвертом) находится один s-электрон ($4s^1$). Это определяет их формальное положение в первой группе периодической системы. Вследствие этого оба элемента в химических реакциях могут проявлять степень окисления +1, отдавая этот единственный валентный электрон.

Различие:

Различия между калием и медью значительно глубже и определяются строением предпоследнего (предвнешнего) электронного слоя.

1. Строение предвнешнего слоя: У атома калия предвнешний третий слой содержит 8 электронов ($3s^2 3p^6$), что является завершенной и очень стабильной конфигурацией, аналогичной конфигурации инертного газа аргона. У атома меди предвнешний третий слой содержит 18 электронов ($3s^2 3p^6 3d^{10}$). Этот слой является завершенным, но не таким стабильным, как восьмиэлектронный слой.

2. Химические свойства и степени окисления: Из-за стабильного предвнешнего слоя калий может отдать только один внешний электрон, поэтому для него характерна единственная и постоянная степень окисления +1. Калий — очень активный металл, сильный восстановитель. У меди, помимо внешнего 4s-электрона, в химических связях могут участвовать и электроны с d-подуровня, так как их энергия близка к энергии 4s-электрона. Поэтому медь, помимо степени окисления +1 (например, в $Cu_2O$), проявляет более характерную и устойчивую степень окисления +2 (например, в $CuO$), теряя один 4s- и один 3d-электрон.

3. Химическая активность: Калий — щелочной металл, бурно реагирует с водой и кислородом воздуха. Медь — малоактивный металл, стоящий в ряду напряжений после водорода, с водой не реагирует и окисляется на воздухе медленно. Это связано с тем, что у меди значительно большая энергия ионизации, чем у калия.

4. Физические свойства: Калий — легкий (плотность 0,86 г/см³), мягкий (режется ножом), легкоплавкий (t_пл = 63,5 o C) металл. Медь — тяжелый (плотность 8,96 г/см³), ковкий, тугоплавкий (t_пл = 1083 o C) металл.

5. Способность к комплексообразованию: Как d-элемент, медь (особенно в степени окисления +2) склонна к образованию многочисленных и устойчивых комплексных соединений (например, $[Cu(NH_3)_4]SO_4$). Для калия, как s-элемента, комплексообразование нехарактерно.

Ответ: Сходство элементов IА- и IБ-групп проявляется в наличии одного электрона на внешнем уровне, что обуславливает их способность проявлять степень окисления +1. Различия заключаются в строении предвнешнего электронного слоя (8 электронов у калия и 18 у меди), что приводит к кардинальным различиям в свойствах: медь, в отличие от калия, проявляет переменную степень окисления (+1, +2), является малоактивным металлом и склонна к комплексообразованию.