2.1. Примеры решения задач

Пример 1.Составить электронную формулу атома брома и графическую схему заполнения электронами валентных орбиталей в нормальном и возбужденном состояниях.

Решение.1. Порядковый номер брома – 35, следовательно атом серы имеет 35 электронов. Бром находится в четвертом периоде периодической системы, следовательно, АО сn= 1, 2 и 3 заполнены полностью. Бром относится кp-элементам, следовательно, заполнен 4s-подуровень. В ряду 4p-элементов бром – пятый элемент, следовательно, на 4p-подуровне – 5 электронов. Таким образом, электронная формула брома1s²2s²2p⁶3s²3p⁴4s²3d¹⁰4p⁵.

2. Валентными орбиталями в этом атоме являются орбитали внешнего (четвертого) электронного слоя, т. е. 4s-, 4p- и незаполненные 4d-орбитали. Графически схема заполнения электронами этих орбиталей имеет следующий вид:

втаком состоянии бром имеет валентность 1, которой соответствуют степени окисления1, +1.

3. При затрате некоторой энергии спаренный p-электрон перейдет на свободнуюd-орбиталь – первое возбужденное состояние брома:

Br^*:

втаком состоянии бром имеет валентность 3, которой соответствует степень окисления +3.

4. При передаче атому брома еще некоторого количества энергии следующий p-электрон также перейдет на свободнуюd-орбиталь – второе возбужденное состояние брома:

Br^**:

втаком состоянии бром имеет валентность 5, которой соответствует степень окисления +5.

5. При передаче атому брома еще некоторого количества энергии s-электрон также перейдет на свободнуюd-орбиталь – третье возбужденное состояние брома:

Br^**:

втаком состоянии бром имеет валентность 7, которой соответствует степень окисления +7.

Пример 2.Составить электронные формулы атома селена в состоянияхSe^2иSe⁺⁴и графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей.

Решение. 1. Cоставим электронную формулу атома селена (см. пример 1) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁴и графическую схему заполнения электронами валентных орбиталей

2. Для получения Se^2необходимо к атому селена добавить два электрона на 4p-орбиталь (согласно правилу Клечковского):

Электронная формула Se^2: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶.

3. Для получения Se⁺⁴необходимо от атома селена убрать четыре электрона с 4p-орбитали:

Электронная формула Se⁺⁴: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁰.

Пример 3.Составить полную электронную формулу элемента, валентные электроны которого имеют конфигурацию 3d⁶, определить, к какому периоду таблицы Д. И. Менделеева принадлежит данный элемент.

Решение. Согласно правилу Клечковского 3d-элементы находятся в четвертом периоде таблицы Д.И. Менделеева. На данной орбитали находится 6 электронов, значит это шестой по счету среди 3d-элементов, т. е. железо. Полная электронная формула которого 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

2.2. Задачи для решения

I. Составить электронные формулы элементов, графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей в спокойном и возбужденном состояниях, указать, к какому типу эти элементы относятся.

1. B,Al,Th.

2. Po,Ba,Lu.

3. Mg,Pm,Be.

4. Br,Co,Hf.

5. C, Tm, As.

6. Nd, Ca, V.

7. Ta, O, Ce.

8. Y, Rb, S.

9. At, Xe, Lr.

10. Cs, U, H.

11. Cl, Cu, Bi.

12. Na, Ac, Fe.

13. Pb, Ra, Dy.

14. Ag, Re, In.

15. Cd, K, Pa.

16. P, Se, Li.

17. Yb, Mn, Sn.

18. Mo, La, N.

19. Pu, Ni, Sb.

20. Au, Np, Rn.

21. Cr, Tl, Cm.

22. Si, I, Zr.

23. Tb, Sr, Bk.

24. Fr, Ti, W.

25. He, Hg, Gd.

26. Pt, Ne, Sm.

27. Ga, Ru, Ho.

28. Sc, Pr, Os.

29. Ar, Ir, Eu.

30. Zn, Rh, Er.

31. Kr, Pd, Am.

32. Ge, Cf, F.

II. Составить электронные формулы атомов в указанных состояниях и графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей.

33. Li⁺, C⁺².

34. O^2, F^.

35. Na⁺, N^3.

36. Ca⁺², C⁺⁴.

37. Al⁺³, B^3.

38. C^4, Ba⁺².

39. S⁺⁶, P^3.

40. P⁺⁵, Cl^1.

41. I⁺⁵, Fe⁺³.

42. Be⁺², Co⁺³.

43. Cr⁺⁶, Cu^+2-.

44. I^, P⁺³.

45. Cr⁺³, Br⁺³.

46. Ag⁺, Sn⁺⁴.

47. Zn⁺², S^2.

48. K⁺, Fe⁺².

49. Zr⁺⁴, Pb⁺².

50. N⁺⁵, Br^.

51. Ni⁺², Cl⁺⁵.

52. Se^2, Cs⁺.

53. Te^2, Sr⁺².

54. Bi⁺³, Si^4.

55. B⁺³, Sc⁺².

56. Mg⁺², Mn⁺⁷.

57. Cd⁺², Sn^+2-.

58. Nb⁺³, Hg⁺.

59. Tl⁺, V⁺³.

60. Ti⁺⁴, Mn⁺².

61. Os⁺³, Au⁺³.

62. Rb⁺, Ce⁺³.

63. Fr⁺¹, Y⁺³.

64. H⁺, Re⁺⁷.

III. Исходя из состояния валентных электронов, составить электронную формулу элемента в нулевой степени окисления. Определить, к какому периоду таблицы Д. И. Менделеева принадлежит данный элемент.

65. 4d¹.

66. 3d¹⁰.

67. 4s¹3d¹⁰.

68. 5d².

69. 6p².

70. 6s¹4f145d10.

71. 4s²3d⁵.

72. 4s¹3d⁵.

73. 7s²6d¹.

74. 5d³.

75. 6s²4f².

76. 6p¹.

77. 5s¹4d⁵.

78. 4f³.

79. 6d¹5f³.

80. 5s²4d⁵.

81. 5d⁸.

82. 5s¹4d¹⁰.

83. 5s²4d¹⁰.

84. 5s².

85. 5p³.

86. 6p⁴.

87. 4d⁶.

88. 5d⁶.

89. 5f⁵.

90. 5d⁷.

91. 5f².

92. 4d⁷.

93. 5d¹4f⁷.

94. 4f¹⁰.

95. 4d⁸.

96. 5p⁶.