Номер 1, страница 274 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

1. Составьте формулу электронной конфигурации и электронно-графическую схему железа. Укажите число неспаренных электронов в основном состоянии атома железа.

Чтобы составить формулу электронной конфигурации и электронно-графическую схему железа (Fe), необходимо определить его положение в периодической системе химических элементов. Железо находится в 4-м периоде, VIII группе, побочной подгруппе. Его порядковый номер — 26. Это означает, что ядро атома железа содержит 26 протонов, а в нейтральном атоме вокруг ядра движутся 26 электронов.

Распределение электронов по орбиталям в атоме происходит в соответствии с принципом наименьшей энергии (правило Клечковского), принципом Паули и правилом Хунда. Электроны последовательно заполняют подуровни в порядке возрастания их энергии: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → ...

Формула электронной конфигурации железа ($_{26}Fe$):

$1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$

Иногда для удобства формула записывается с группировкой электронов по энергетическим уровням (главному квантовому числу n), что не меняет сути:

$1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$

Электронно-графическая схема:

Эта схема показывает распределение электронов по квантовым ячейкам (орбиталям). Каждая ячейка может содержать не более двух электронов с противоположными спинами (↑↓). В соответствии с правилом Хунда, в пределах одного подуровня электроны сначала занимают свободные орбитали по одному и лишь затем образуют пары.

Для атома железа схема заполнения валентных электронов (наиболее удаленных от ядра, 3d и 4s) выглядит следующим образом:

4s [⇅]

3d [⇅] [↑] [↑] [↑] [↑]

Число неспаренных электронов:

Из электронно-графической схемы видно, что на 4s-подуровне все электроны спарены. На 3d-подуровне из шести электронов два спарены (в одной орбитали), а четыре являются неспаренными (каждый занимает отдельную орбиталь). Внутренние электронные слои (1, 2, 3s, 3p) полностью заполнены и не содержат неспаренных электронов. Таким образом, в основном состоянии атом железа имеет 4 неспаренных электрона.

Ответ: Формула электронной конфигурации железа — $1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$. Электронно-графическая схема валентных электронов: 4s-подуровень содержит одну заполненную орбиталь [⇅], 3d-подуровень содержит одну заполненную [⇅] и четыре орбитали с неспаренными электронами [↑]. Число неспаренных электронов в основном состоянии атома железа равно 4.