Задание 1. Строение электронных оболочек атомов элементов первых четырёх периодов: s-, p- и d-элементы. Электронная конфигурация атома. Основное и возбуждённое состояние атомов.
Первые четыре периода (да-да, те ц | |
s-элементы | H, He, Li, Be, Na, Mg, K, Ca |
p-элементы | B, C, N, O, F, Ne, Al, Si, P, S, Cl, Ar |
d-элементы | Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn |
H – часто встречающиеся элементы Sc – редко встречающиеся элементы
Энергетические уровни и распределение электронов на внешних оболочках s-, p- и d-элементов 1-4 периода
Каждая оболочка атома составляет энергетический уровень. Уровни состоят из подуровней
s-подуровень | p-подуровень | d-подуровень |
На s-подуровне максимальное количество электронов равно 2, на p-подуровне 6, на d-подуровне 10
Конфигурация внешнего уровня для s-элементов имеет вид nsa, где n – номер периода, а – номер группы. Так, конфигурации внешнего уровня всех s-элементов приведены в таблице 3
Таблица 3 | |||||||||||
1 период | H | 1s1 | 2 период | Li | 2s1 | 3 период | Na | 3s1 | 4 период | K | 4s1 |
He | 1s2 | Be | 2s2 | Mg | 3s2 | Ca | 4s2 |
Конфигурация внешнего уровня для p-элементов (см. таблицу 1) имеет вид ns2npa где n – номер периода, а – номер элемента среди p-элементов в периоде. Так, конфигурации внешнего уровня всех p-элементов приведены в таблице 4
Таблица 4 | ||||||||
2 период | B | 2s22p1 | 3 период | Al | 3s23p1 | 4 период | Ga | 4s24p1 |
C | 2s22p2 | Si | 3s23p2 | Ge | 4s24p2 | |||
O | 2s22p3 | P | 3s23p3 | As | 4s24p3 | |||
N | 2s22p4 | S | 3s23p4 | Se | 4s24p4 | |||
F | 2s22p5 | Cl | 3s23p5 | Br | 4s24p5 | |||
Ne | 2s22p6 | Ar | 3s23p6 | Kr | 4s24p6 |
Конфигурация внешнего уровня для d-элементов (см. таблицу 1) имеет вид ns2(n-1)da где n – номер периода, а – номер элемента среди d-элементов в периоде. Так, конфигурации внешнего уровня всех d-элементов приведены в таблице 5. На уровне ЕГЭ рассматриваются только d-элементы 4 периода. Поэтому формула внешнего уровня упрощается до вида 4s23da
Таблица 5 | ||||
Sc | 4s23d1 | Fe | 4s23d6 | Изучая d- и f-элементы, необходимо помнить о явлении провала электронов. Это явление объясняется устойчивостью энергетических уровней с максимальным, половинным или нулевым количеством электронов. У палладия происходит двойной провал. Конфигурация 5s04d10 Алгоритм написания электронной конфигурации всех d-элементов будет описан на вебинаре |
Ti | 4s23d2 | Co | 4s23d7 | |
V | 4s23d3 | Ni | 4s23d8 | |
Cr | 4s13d5 | Cu | 4s13d10 | |
Mn | 4s23d5 | Zn | 4s23d10 |
Валентные и неспаренные электроны
Валентными электронами называют электроны, которые атом способен отдать в процессе химической реакции. Для большинства элементов периодической системы (кроме Со, Ni, Rh, Pd, Ir, Pt) это число равно номеру группы. Валентные электроны обеспечивают образование химических связей в веществах.
Неспаренные электроны не имеют электронной пары. Зачастую, чтобы найти число этих электронов, необходимо записать графическую формулу внешнего уровня. На рис. 1 представлена графическая формула внешнего уровня азота (1s22s22p3), кислорода (1s22s22p4), фтора (1s22s22p5), неона (1s22s22p6).
N | 1s22s22p3 | 3 неспаренных электрона | |||
О | 1s22s22p4 | 2 неспаренных электрона | |||
F | 1s22s22p5 | 1 неспаренный электрон | |||
Ne | 1s22s22p6 | 0 неспаренных электронов | |||
Основное и возбужденное состояние атома
· При сообщении атому в основном состоянии происходит его возбуждение – переход электрона с одного энергетического подуровня на другой в пределах одного энергетического уровня.
· Углерод в основном состоянии имеет конфигурацию 1s22s22p2. При сообщении энергии один электрон с 2s-подуровня перейдет на 2p-подуровень, и конфигурация будет иметь вид 1s22s12p3
С | 1s22s22p2 | → | С* | 1s22s12p3 | |||||
Разбор типовых заданий ЕГЭ
Среди элементов ряда | ||||||||||||||||
1. Al | 2. B | 3. N | 4. As | 5. Cr | ||||||||||||
Выберите те, которые содержат на внешнем уровне в основном состоянии 3 электрона | ||||||||||||||||
Пояснение. В основном состоянии на внешнем уровне 3 электрона содержат элементы 3 группы. К ним относятся атомы алюминия и бора. Ответ: 12 | ||||||||||||||||
Среди частиц ряда | ||||||||||||||||
1. Li | 2. Br+7 | 3. N | 4. C | 5. Al | ||||||||||||
Одинаковое число неспаренных электронов на внешнем уровне в основном состоянии имеют | ||||||||||||||||
Пояснение. Распишем формулы внешнего уровня для этих частиц. Т.к. ион брома (+7) по конфигурации сходен с атомом никеля, имеем:
| ||||||||||||||||
Среди частиц ряда | ||||||||||||||||
1. Al | 2. C | 3. O | 4. F | 5. Fe | ||||||||||||
Один неспаренный электрон на внешнем уровне в основном состоянии имеют | ||||||||||||||||
Пояснение. Распишем формулы внешнего уровня для этих частиц
| ||||||||||||||||
Среди частиц ряда | ||||||||||||||||
1. Na | 2. K | 3. Si | 4. Mg | 5. C | ||||||||||||
На внешнем уровне в основном состоянии имеют 4 электрона | ||||||||||||||||
Пояснение.Число электронов на внешнем уровне равно числу валентных электронов и равно номеру группы. В 4 группе из предложенных элементов находятся Si и C Ответ: 35 | ||||||||||||||||
Среди частиц ряда | ||||||||||||||||
1. Li | 2. Se | 3. K | 4. S | 5. Cs | ||||||||||||
Определите те, которые в возбужденном состоянии могут иметь электронную конфигурацию внешнего уровня ns2np3nd1 | ||||||||||||||||
Пояснение.Вспомнив определение возбужденного состояния атома, понятно, что произошло возбуждение p-электрона и его переход на более высокий d-подуровень. Значит, конфигурация основного состояния имеет вид ns2np4. Из формулы видно, что данный элемент имеет на внешнем уровне 6 электронов, это свойство характерно элементам 6 группы. К ним относятся Se и S Ответ: 24 |