Пример 2. Составьте электронные формулы атомов элементов № 20 и № 53

Пример 1.

Составьте электронные формулы атомов элементов № 20 и № 53. На каких энергетических уровнях и подуровнях находятся валентные электроны?

Решение.

Порядковый номер элемента, равный заряду ядра атома, указывает число электронов в структуре атома. Согласно принципу «минимума энергии» (см. пример 2.4) заполнение электронами энергетических уровней и подуровней идет в следующем порядке:

1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5p⁶, 6s², (5d¹), 4f¹⁴, 5d^{2 - 10}, 6p⁶, 7s², (6d^{1 - 2}), 5f¹⁴, 6d^{3 - 10}, 7p.

Цифрой указывается значение главного квантового числа n – энергетический уровень, буквой - значение орбитального квантового числа l - энергетический подуровень. Индекс справа вверху показывает число электронов на данном подуровне. Суммарное число индексов должно совпадать с числом электронов в атоме, т. е. с его порядковым номером. При записи электронной формулы используют только главное и орбитальное квантовые числа.

Электронные формулы атомов элементов № 20 и № 53 имеют вид:

№ 20 (Ca) - 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s² ,

№ 53 (I) - 1s², 2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5p⁵.

Валентные электроны в атоме расположены на последнем энергетическом уровне и на заполняющемся подуровне. У Ca это 4s², у I - 5s² 5p⁵. Поскольку последним заполняется у Ca электронами s-подуровень, то он относится к семейству s-элементов, а I - к семейству p-элементов.

Определите, каким элементам соответствуют приведенные электронные структуры:

а) …. 4s² 3d⁶,

б) …. 6s² 5d¹ 4f⁷,

в) …. 5s² 4d¹⁰ 5p²?

Решение.

В электронной формуле главное квантовое число n (пишется цифрой) определяет энергетический уровень и совпадает с номером периода в периодической таблице Д. И. Менделеева. Число валентных электронов (электроны последнего энергетического уровня) равно номеру группы, в котором находится элемент.

В примере 2а n = 4, следовательно, элемент находится в четвертом периоде. Число валентных электронов (показатель степени в электронной формуле) равно 2 + 6 = 8, т. е. элемент расположен в восьмой группе - это железо.

В примере 2б n = 6 элемент шестого периода заполняется электронами f-подуровень (7) при частично заполненном d-подуровне (1). Один электрон на d-подуровне имеет лантан № 57, за ним в таблице расположены лантаноиды (№ 58-71, f-элементы) и семь электронов на f-подуровне у гадолиния.

В примере 2в n = 5, элемент пятого периода. Валентные электроны 2 + 2 = 4, т. е. это элемент четвертой группы - олово.

Дата добавления: 2014-10-31