Номер 247, страница 43 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

247. Составьте электронные формулы и электронно-графические схемы:

а) атомов Mg, Si, P;

б) ионов $F^-$, $K^+$, $Mg^{2+}$.

а) атомов Mg, Si, P;

Магний ($Mg$)

Атом магния имеет порядковый номер 12. Это означает, что заряд ядра атома равен +12, а в электронной оболочке находится 12 электронов. Электроны распределяются по уровням и подуровням в соответствии с принципом наименьшей энергии.

Электронная формула магния: $1s^22s^22p^63s^2$.

Электронно-графическая схема показывает распределение электронов по орбиталям. Для магния на внешнем, третьем энергетическом уровне ($n=3$) находится один $s$-подуровень, на котором располагаются два спаренных электрона.

Схема валентного уровня:

$3s \boxed{\uparrow\downarrow}$

Ответ: Электронная формула $Mg$: $1s^22s^22p^63s^2$. Электронно-графическая схема валентного уровня: $3s \boxed{\uparrow\downarrow}$.

Кремний ($Si$)

Атом кремния имеет порядковый номер 14, следовательно, содержит 14 протонов и 14 электронов.

Электронная формула кремния: $1s^22s^22p^63s^23p^2$.

На внешнем, третьем энергетическом уровне у кремния 4 валентных электрона. Два из них находятся на $3s$-подуровне, а два других — на $3p$-подуровне. Согласно правилу Хунда, электроны в пределах одного подуровня занимают свободные орбитали по одному, прежде чем начнут образовывать пары. Поэтому два $p$-электрона будут неспаренными.

Схема валентного уровня:

$3s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 3p \boxed{\uparrow\mathstrut\ }\boxed{\uparrow\mathstrut\ }\boxed{\mathstrut\ \mathstrut}$

Ответ: Электронная формула $Si$: $1s^22s^22p^63s^23p^2$. Электронно-графическая схема валентного уровня: $3s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 3p \boxed{\uparrow\mathstrut\ }\boxed{\uparrow\mathstrut\ }\boxed{\mathstrut\ \mathstrut}$.

Фосфор ($P$)

Атом фосфора имеет порядковый номер 15, что соответствует 15 протонам и 15 электронам.

Электронная формула фосфора: $1s^22s^22p^63s^23p^3$.

На внешнем, третьем уровне у фосфора 5 валентных электронов. Два на $3s$-подуровне и три на $3p$-подуровне. Согласно правилу Хунда, три $p$-электрона займут по одной из трех $p$-орбиталей, имея одинаковый спин.

Схема валентного уровня:

$3s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 3p \boxed{\uparrow\mathstrut\ }\boxed{\uparrow\mathstrut\ }\boxed{\uparrow\mathstrut\ }$

Ответ: Электронная формула $P$: $1s^22s^22p^63s^23p^3$. Электронно-графическая схема валентного уровня: $3s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 3p \boxed{\uparrow\mathstrut\ }\boxed{\uparrow\mathstrut\ }\boxed{\uparrow\mathstrut\ }$.

б) ионов F⁻, K⁺, Mg²⁺.

Фторид-ион ($F^−$)

Атом фтора ($F$) имеет порядковый номер 9 (9 электронов). Для образования иона $F^−$ атом фтора принимает один электрон, чтобы завершить свой внешний энергетический уровень. Таким образом, фторид-ион имеет $9 + 1 = 10$ электронов.

Электронная формула иона $F^−$: $1s^22s^22p^6$. Эта конфигурация идентична электронной конфигурации инертного газа неона ($Ne$).

Внешний (второй) уровень иона полностью заполнен.

Схема внешнего уровня:

$2s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 2p \boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$

Ответ: Электронная формула $F^−$: $1s^22s^22p^6$. Электронно-графическая схема внешнего уровня: $2s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 2p \boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$.

Ион калия ($K^+$)

Атом калия ($K$) имеет порядковый номер 19 (19 электронов). Его электронная формула $1s^22s^22p^63s^23p^64s^1$. Для образования иона $K^+$ атом калия отдает один электрон со своего внешнего $4s$-подуровня. В результате ион $K^+$ имеет $19 - 1 = 18$ электронов.

Электронная формула иона $K^+$: $1s^22s^22p^63s^23p^6$. Эта конфигурация идентична электронной конфигурации инертного газа аргона ($Ar$).

Внешним становится третий энергетический уровень, который полностью заполнен.

Схема внешнего (теперь уже третьего) уровня:

$3s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 3p \boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$

Ответ: Электронная формула $K^+$: $1s^22s^22p^63s^23p^6$. Электронно-графическая схема внешнего уровня: $3s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 3p \boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$.

Ион магния ($Mg^{2+}$)

Атом магния ($Mg$) имеет порядковый номер 12 (12 электронов). Для образования иона $Mg^{2+}$ атом магния отдает два электрона со своего внешнего $3s$-подуровня. В результате ион $Mg^{2+}$ имеет $12 - 2 = 10$ электронов.

Электронная формула иона $Mg^{2+}$: $1s^22s^22p^6$. Эта конфигурация, как и у фторид-иона, идентична электронной конфигурации неона ($Ne$).

Внешним становится второй энергетический уровень, который полностью заполнен.

Схема внешнего уровня:

$2s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 2p \boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$

Ответ: Электронная формула $Mg^{2+}$: $1s^22s^22p^6$. Электронно-графическая схема внешнего уровня: $2s \boxed{\uparrow\downarrow} \quad 2p \boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$.