Номер 226, страница 40 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

226. Какое число подуровней имеется на четвёртом энергетическом уровне? Какое максимальное число электронов может разместиться на этом уровне?

Какое число подуровней имеется на четвёртом энергетическом уровне?

Число энергетических подуровней на главном энергетическом уровне, который определяется главным квантовым числом $n$, равно самому этому числу. Для четвёртого энергетического уровня главное квантовое число $n=4$.

Следовательно, на четвёртом энергетическом уровне имеется 4 подуровня. Эти подуровни соответствуют различным значениям орбитального (азимутального) квантового числа $l$, которое может принимать целочисленные значения от $0$ до $n-1$.

Для $n=4$, $l$ принимает значения $0, 1, 2, 3$. Каждому значению $l$ соответствует свой тип подуровня, обозначаемый буквой:

• $l=0$ — s-подуровень;
• $l=1$ — p-подуровень;
• $l=2$ — d-подуровень;
• $l=3$ — f-подуровень.

Ответ: На четвёртом энергетическом уровне имеется 4 подуровня (s, p, d и f).

Какое максимальное число электронов может разместиться на этом уровне?

Максимальное число электронов $N_{max}$, которое может находиться на энергетическом уровне с главным квантовым числом $n$, вычисляется по формуле:

$N_{max} = 2n^2$

Для четвёртого энергетического уровня, где $n=4$, получаем:

$N_{max} = 2 \cdot 4^2 = 2 \cdot 16 = 32$

Этот результат также можно получить, просуммировав максимальное число электронов на каждом из подуровней. Максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом $l$ равно $2(2l+1)$, так как на подуровне имеется $2l+1$ орбиталей, а на каждой орбитали по принципу Паули может находиться не более двух электронов.

• На s-подуровне ($l=0$): $2(2 \cdot 0 + 1) = 2$ электрона.
• На p-подуровне ($l=1$): $2(2 \cdot 1 + 1) = 6$ электронов.
• На d-подуровне ($l=2$): $2(2 \cdot 2 + 1) = 10$ электронов.
• На f-подуровне ($l=3$): $2(2 \cdot 3 + 1) = 14$ электронов.

Общее максимальное число электронов на четвёртом уровне равно сумме электронов на всех его подуровнях:

$N_{max} = 2 + 6 + 10 + 14 = 32$

Ответ: Максимальное число электронов, которое может разместиться на четвёртом энергетическом уровне, равно 32.