3.2. Приклади розвязування типових задач

Задача 1.Напишіть електронну формулу (розташування електронів на рівнях і підрівнях) іонівNa⁺іCl^-.

Розв’язок .Елементи₁₁Naі₁₇Сlмають електронні формули: 1s²2s²2p⁶3s¹i1s²2s²2p⁶3s²3p⁵відповідно. При утворенні іонівNа⁺і Сl^-натрій віддає один електрон, а хлор, навпаки, приєднує електрон. Отже, електронні формули мають вигляд:

іон Na⁺: 1s²2s²2p⁶3s⁰ ;

іон Cl^- : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.

Задача 2. Розташуйте 4p, 3d, 4s, 4d-орбіталі в порядку зростання енергії.

Скористаємося правилами Клечковського і знайдемо суму n+lдля кожної з орбіталей:

4s(4 + 0 = 4); 3d(3 + 2 = 5); 4р (4 + 1 = 5) ; 4d(4 + 2 = 6). Тоді ряд має наступний вид: 4s, 3d, 4p, 4d.

Задача 3.На основі розподілу електронів на рівнях і підрівнях атомів₁₅Р і ₂₃Vукажіть: а) метал чи неметал; б) можливі ступені окислення; в) формули оксидів і їх гідратів, а також можливі сполуки з гідрогеном цих елементів.

Розв’язок. Елемент ₁₅Р (фосфор) має електронну конфігурацію: 1s²2s²2p⁶3s²3p³ . Це - неметал, валентними електронами є 3s²3р³, тобто, фосфор здатний приймати при хімічних перетвореннях три електрони і віддавати п’ять, утворюючи сполуки, у яких він виявляє ступінь окиснення від –3 до +5. Але найбільш поширеними є ступені окиснення: -3 (РН₃), 0 (елементарний Р), +3 (Р₂О₅, Н₃РО₃) , +5 (Р₂О₅, Н₃РО₄). Електронна формула елемента ₂₃V (ванадій): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²; цe d-елемент, метал. Валентними електронами є 3d³4s² . Ванадій утворює сполуки, у яких він виявляє ступені окиснення від 0 (елементарний ванадій) до +5:

+2 : VO, V(OH)₂ ;

+3 : V₂O₃, V(OH)₃ ;

+4 : VO₂ , V(OH)₄, H₂VO₃ ;

+5 : V₂O₅ , H₃VO₄, HVO₃ .

Задача 4.Запишіть електронну конфігурацію і енергетичну діаграму елементів з порядковими номерами: 23 і 33.

Рішення. Використовуємо правила заповнення:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³; 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4s²4p³.

Енергетична діаграма ( графічна формула) має вид:

Z = 23 (₂₃V ) Z = 33 (₃₃As)

3d    4p   

4s  4s 

3p    3d     

3s  3p   

2p    3s 

2s  2p   

1s  2s 

1s 

3.3. Задачі для самостійного рішення: 182, 183, 190, 208

3.4. Лабораторна робота

Необхідні прилади, устаткування і реактиви: штативи з пробірками, розчини плюмбум нітрату чи ацетату, натрій сульфіду і йодиду, бромна вода, залізна, магнієва, цинкова стружка.

Дослід 1. Електронна структура атомів і одноатомних іонів

При окисненні атомів металів число електронів в електронній оболонці зменшується й утворюються іони з позитивним зарядом.

Наприклад: – 2eMg²⁺

… 3s²…3s⁰

У три пробірки (на1/3 обєму) наливають розчин плюмбум нітрату(нітрату свинцю)Рb(NO₃)₂чиплюмбум ацетату PbAc₂. У першу пробірку опускають залізо, у другу – цинк, у третю – магній. Через кілька хвилин оглядають поверхню металів, опущених у розчин солі свинцю. Описують свої спостереження.

Необхідно:

- скласти рівняння реакцій, що пройшли між залізом, магнієм і цинком із сіллю плюмбуму(2⁺);

- привести електронно-графічні формули Fe,Mg,Zn,Pb²⁺до реакції і тих же елементів після реакції;

- знайти в періодичній системі електронні аналоги плюмбуму і записати скорочені формули, що виражають електронну структуру атомів цих елементів.

Дослід 2. Електронна структура атомів і одноатомних іонів неметалів (Дослід виконується під тягою !) .

При відновленні атомів неметалів число електронів в електронній оболонці зростає й утворюються іони з негативним зарядом.

Наприклад: + 2e2Br^-

4s²4p⁵4s²4p⁶

У дві пробірки наливаютьпо ~1мл розчинівнатрій сульфіду і йодиду і додають у кожну пробірку по 1-

2 мл бромної води.

Необхідно:

- скласти рівняння реакцій і описати свої спостереження;

- привести електронно-графічні формули S^2-,I^-,Br⁰до реакції і тих же елементів після реакції.

У висновках укажіть:

- значення квантових чисел (головного, орбітального, магнітного, сумарного спіна), що характеризують валентні електрони атомів і іонів, які утворюються в результаті реакцій.