Примеры решения типовых задач

Пример 1. По положению в периодической системе: а) рассмотрите строение электронных оболочек атома кремния; б) составьте электронную формулу и графическую схему заполнения электронами валентных орбиталей атома в нормальном и возбужденном состояниях.

Решение.

а) Кремний Si имеет порядковый номер 14 и находится в третьем периоде главной подгруппы IV A - группы периодической системы. Следовательно, в атоме кремния 14 электронов, которые расположены на 3-х энергетических уровнях. На внешнем валентном уровне находятся 4 Примеры решения типовых задач - student2.ru (3s23p2), т.е. кремний относится к р - электронному семейству;

б) Электронная формула атома кремния: 14Si 1s22s22p63s23p2.

Валентными орбиталями в этом атоме являются орбитали внешнего (третьего) электронного уровня, т.е. 3s- и Зр-орбитали и не заполненные Зd-орбитали. Графическая схема заполнения электронами этих орбиталей в нормальном состоянии имеет следующий вид (в соответствии с правилом Гунда):

↑↓  
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓   p  
  s      

При затрате некоторой энергии один из Зs-электронов атома кремния может быть переведен на Зр-орбиталь, при этом атом переходит в возбужденное состояние, которому соответствует электронная конфигурация: 1s22s22p63s13p3

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓   p  
  s      

Максимальная валентность определяется максимальным числом
неспаренных электронов, которые могут быть на валентных орбиталях, т.е. для атома Si равна 4. Формула оксида – SiO2.

Кремний проявляет неметаллические свойства, образуя кремневую кислоту H2SiO3.

Пример 2.Составьте схемы распределения электронов по энергетическим ячейкам в атоме СIи ионе CI.

Решение. Электронная формула хлора CI0: 1s22s22p63s2Зр53d0. При переходе в ионное состояние происходят следующие изменения конфигурации валентного уровня:

Сl0 Примеры решения типовых задач - student2.ru Сl... 3s23p63d0.

Тогда схемы распределения электронов по энергетическим ячейкам будут выглядеть следующим образом:



↑↓ ↑↓ ↑↓       ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓       ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓   p         ↑↓   p  
  s               s      
Cl0 Cl-

Пример 3.Объясните, на каком основании селен 34Se и молибден 42Мо находятся в одной группе, но в разных подгруппах периодической системы? Какие химические свойства проявляют эти элементы?

Решение. Атомы Se и Мо имеют следующиеэлектронные конфигурации:

Se − 1s22s263s2Зр64s23d104;

Mo − 1s22s263s2Зр64s23d105s14d5.

Валентные электроны: Se − 4s24p4; Mo − 5s14d5. Таким образом, эти элементы не являются электронными аналогами и не должны размещаться в одной и той же подгруппе одной группы, но в образовании связей у них может участвовать одинаковое максимальное число электронов – 6 Примеры решения типовых задач - student2.ru . У селена – это 4s24p4, у молибдена – 5s14d5, где 4d5-электроны предпоследнего (n–1) недостроенного энергетического уровня. На этом основании оба элемента помещены в одну VI группу периодической системы, но в разные подгруппы (Se – VI А, Мо – VI В).

Внешний энергетический уровень атома селена содержит 6 Примеры решения типовых задач - student2.ru , что определяет его неметаллические свойства. Молибден – металл, так как у него на внешнем энергетическом уровне 2 Примеры решения типовых задач - student2.ru , но если в образовании связей участвуют 4d-электроны, то Мо может проявлять и неметаллические свойства.

Формулы высших оксидов: SеO3; МоО3.

Наши рекомендации