Номер 2, страница 14 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 3. Периодический закон. Распределение электронов в атомах элементов малых периодов. Глава I. Важнейшие химические понятия и законы - номер 2, страница 14.

Условие.

2. Почему число элементов в первых трёх периодах соответствует ряду чисел 2—8—8? Объясните эту закономерность с учётом размещения электронов по энергетическим уровням.

Решение.

Решение 2.

Закономерность в количестве элементов в первых трех периодах (2, 8, 8) напрямую связана со строением электронных оболочек атомов и порядком их заполнения электронами. Номер периода в периодической системе соответствует номеру внешнего (валентного) энергетического уровня, а число элементов в периоде определяется максимальным количеством электронов, которое может занять этот внешний уровень.

Максимальное число электронов $N$, которое может находиться на энергетическом уровне с главным квантовым числом $n$, вычисляется по формуле $N = 2n^2$.

В первом периоде у атомов заполняется первый энергетический уровень ($n=1$). Его максимальная электронная ёмкость составляет $N = 2 \cdot 1^2 = 2$ электрона. Этот уровень содержит только один s-подуровень (1s), на котором и размещаются два электрона. Поэтому в первом периоде находятся всего два элемента: Водород (H) и Гелий (He). После гелия первый уровень становится завершённым.

Во втором периоде электроны начинают заполнять второй энергетический уровень ($n=2$). Его максимальная ёмкость равна $N = 2 \cdot 2^2 = 8$ электронов. Этот уровень состоит из s-подуровня (вмещает 2 электрона) и p-подуровня (вмещает 6 электронов). Суммарно на них может разместиться $2 + 6 = 8$ электронов. По мере заполнения этих подуровней в периоде располагаются 8 элементов, от Лития (Li) до Неона (Ne), у которого внешний электронный уровень полностью заполнен.

В третьем периоде заполняется третий энергетический уровень ($n=3$). Его теоретическая максимальная ёмкость составляет $N = 2 \cdot 3^2 = 18$ электронов (включая s-, p- и d-подуровни). Однако в третьем периоде, так же как и во втором, всего 8 элементов. Это объясняется тем, что электроны заполняют уровни и подуровни в порядке возрастания их энергии (согласно правилу Клечковского). Энергия 3d-подуровня оказывается выше, чем энергия 4s-подуровня. Поэтому после того, как заполнятся 3s- и 3p-подуровни (у элемента Аргона, Ar), следующий электрон переходит не на 3d-подуровень, а на 4s-подуровень, начиная тем самым четвертый период (элемент Калий, K). Таким образом, в третьем периоде заполняются только 3s- и 3p-подуровни, чья суммарная ёмкость составляет $2 + 6 = 8$ электронов. Это и определяет количество элементов в данном периоде.

Ответ: Ряд чисел 2—8—8 соответствует максимальному количеству электронов, которое может находиться на внешнем энергетическом уровне элементов первых трех периодов. В 1-м периоде заполняется первый уровень (ёмкость 2 электрона). Во 2-м периоде — второй уровень (ёмкость 8 электронов на 2s- и 2p-подуровнях). В 3-м периоде также 8 элементов, так как у внешнего третьего уровня заполняются только 3s- и 3p-подуровни (суммарная ёмкость 8 электронов), в то время как 3d-подуровень, согласно принципу наименьшей энергии, начинает заполняться только в 4-м периоде после 4s-подуровня.