Номер 6-14, страница 77 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

6-14. Могут ли свободные невозбужденные атомы иметь следующие электрон-ные конфигурации:

а) $s^2 p^5$;

б) $s^1 p^1$;

в) $s^2 p^8$;

г) $s^1$?

Для определения возможности существования указанных электронных конфигураций у свободных невозбужденных (находящихся в основном состоянии) атомов необходимо проанализировать их соответствие фундаментальным принципам строения электронных оболочек: принципу Паули и принципу наименьшей энергии.

а) $s^2 p^5$

Данная конфигурация описывает внешнюю электронную оболочку атома, в которой на s-подуровне находится 2 электрона (максимально возможное количество) и на p-подуровне — 5 электронов. Максимальная ёмкость p-подуровня составляет 6 электронов, поэтому конфигурация $p^5$ является допустимой. Общее число валентных электронов $2 + 5 = 7$. Такая конфигурация ($ns^2 np^5$, где $n$ — главное квантовое число) характерна для основного состояния атомов элементов 17-й группы (галогенов). Например:

• Фтор (F, Z=9) имеет электронную конфигурацию $1s^2 2s^2 2p^5$.
• Хлор (Cl, Z=17) имеет электронную конфигурацию $[Ne] 3s^2 3p^5$.

Следовательно, свободные невозбужденные атомы могут иметь такую конфигурацию.

Ответ: Да, могут.

б) $s^1 p^1$

Эта конфигурация предполагает наличие одного электрона на s-подуровне и одного электрона на p-подуровне одного и того же главного энергетического уровня. Согласно принципу наименьшей энергии, электроны заполняют подуровни в порядке возрастания их энергии. Для одного и того же энергетического уровня энергия s-подуровня всегда ниже энергии p-подуровня. Поэтому в основном (невозбужденном) состоянии атом с двумя валентными электронами будет иметь конфигурацию $s^2$, так как это энергетически более выгодно, чем $s^1 p^1$. Конфигурация $s^1 p^1$ является возбужденным состоянием для атомов с основной конфигурацией $s^2$ (элементы 2-й группы, например, бериллий Be). Чтобы перейти из состояния $ns^2$ в состояние $ns^1 np^1$, атому необходимо сообщить дополнительную энергию.

Ответ: Нет, не могут. Это конфигурация возбужденного состояния атома.

в) $s^2 p^8$

Данная конфигурация является невозможной. P-подуровень состоит из трёх p-орбиталей ($p_x, p_y, p_z$). Согласно принципу запрета Паули, на каждой орбитали может находиться не более двух электронов, причем их спины должны быть антипараллельны. Таким образом, максимальное число электронов, которое может разместиться на p-подуровне, равно $3 \text{ орбитали} \times 2 \text{ электрона} = 6$. Конфигурация $p^8$ нарушает принцип Паули, поэтому она не может существовать ни в основном, ни в возбужденном состоянии атома.

Ответ: Нет, не могут. Такая конфигурация в принципе невозможна.

г) $s^1$

Эта конфигурация означает, что на внешнем s-подуровне находится один электрон. Такая конфигурация является основной для атомов элементов 1-й группы (щелочных металлов), а также водорода. Например:

• Водород (H, Z=1): $1s^1$.
• Литий (Li, Z=3): $1s^2 2s^1$, или для валентной оболочки $[He] 2s^1$.
• Натрий (Na, Z=11): $[Ne] 3s^1$.

Также такая конфигурация внешнего s-подуровня встречается у некоторых переходных металлов (например, у хрома Cr, меди Cu, серебра Ag) из-за энергетической выгодности наполовину или полностью заполненных d-подуровней.

Ответ: Да, могут.