Номер 2, страница 134 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 28. Общий обзор металлических элементов Б-групп. Глава VI. Металлы - номер 2, страница 134.

Условие.

2. Почему металлы, образованные химическими элементами Б-групп периодической системы Д. И. Менделеева, не имеют таких же валентных возможностей, как металлы соответствующих А-групп?

Решение.

Решение 2.

Различие в валентных возможностях металлов А-групп (элементов главных подгрупп) и Б-групп (элементов побочных подгрупп) обусловлено фундаментальными различиями в строении их электронных оболочек, а именно тем, какие электроны являются валентными.

У металлов А-групп валентными являются электроны, расположенные только на внешнем энергетическом уровне (с наибольшим главным квантовым числом $n$). Эти электроны занимают $s$- и $p$-орбитали. Например, у натрия (Na, группа IA) электронная конфигурация $[Ne] 3s^1$, и он проявляет постоянную валентность I, отдавая один $3s$-электрон. У магния (Mg, группа IIA) конфигурация $[Ne] 3s^2$, и он стабильно проявляет валентность II, отдавая два $3s$-электрона. Предвнешний энергетический уровень у них завершен ($...2s^22p^6$) и очень стабилен, поэтому электроны с него в химических связях не участвуют. В результате высшая и, как правило, единственная валентность этих металлов равна номеру группы.

У металлов Б-групп (переходных металлов) ситуация иная. У них происходит заполнение $d$-подуровня предвнешнего энергетического уровня (с главным квантовым числом $n-1$), в то время как внешний уровень уже содержит электроны (обычно на $ns$-подуровне). Энергии подуровней $(n-1)d$ и $ns$ очень близки. Из-за этой близости в образовании химических связей могут принимать участие не только электроны внешнего $ns$-подуровня, но и электроны с предвнешнего $(n-1)d$-подуровня.

Например, у железа (Fe, группа VIIIB) электронная конфигурация $[Ar] 3d^64s^2$. Оно может терять два внешних $4s$-электрона, образуя ион $Fe^{2+}$, или терять дополнительно один $3d$-электрон, образуя более стабильный ион $Fe^{3+}$ с наполовину заполненным $3d^5$-подуровнем. У марганца (Mn, группа VIIB) с конфигурацией $[Ar] 3d^54s^2$ общее число валентных электронов может достигать семи ($5$ с $3d$ и $2$ с $4s$), что позволяет ему проявлять широкий спектр степеней окисления от +2 до +7.

Таким образом, ключевое отличие заключается в том, что у металлов Б-групп "валентный слой" расширен за счет участия $d$-электронов предвнешнего уровня. Это приводит к тому, что они, в отличие от металлов А-групп, проявляют переменную валентность, способны образовывать многочисленные комплексные соединения (за счет наличия свободных $d$-орбиталей) и часто имеют окрашенные ионы и соединения (из-за $d-d$ электронных переходов). Металлы А-групп такими свойствами в большинстве своем не обладают, так как их валентные возможности ограничены только электронами внешнего уровня.

Ответ: Валентные возможности металлов Б-групп отличаются от металлов А-групп из-за того, что у элементов Б-групп (переходных металлов) в образовании химических связей участвуют электроны не только внешнего $ns$-подуровня, но и энергетически близкого к нему $(n-1)d$-подуровня предвнешнего слоя. Это приводит к переменной валентности и более разнообразным химическим свойствам металлов Б-групп, в то время как у металлов А-групп валентными являются только электроны внешнего энергетического уровня, что определяет их, как правило, постоянную валентность, равную номеру группы.