Номер 230, страница 40 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

230. В каком случае правильно указан порядок заполнения подуровней электронами в невозбуждённом атоме:

а) $3p, 3s, 2p, 2s, 1s;$

б) $1s, 2s, 2p, 3s, 3p;$

в) $1s, 2p, 2s, 3p, 3s;$

г) $1s, 2s, 3s, 2p, 3p?$

Для определения правильного порядка заполнения подуровней электронами в невозбужденном атоме используются принцип наименьшей энергии и правило Клечковского (правило $n+l$).

Правило Клечковского гласит:

1. Электронные подуровни заполняются в порядке возрастания суммы главного квантового числа $n$ и орбитального (азимутального) квантового числа $l$, то есть в порядке возрастания суммы $n+l$.
2. При одинаковой сумме $n+l$ сначала заполняется тот подуровень, для которого значение главного квантового числа $n$ меньше.

Значения орбитального квантового числа $l$ для s- и p-подуровней: $l=0$ для s-подуровня, $l=1$ для p-подуровня.

Рассчитаем значения $n+l$ для подуровней, представленных в вариантах ответа, и определим правильный порядок:

• 1s: $n=1, l=0 \implies n+l = 1$. (Заполняется первым)
• 2s: $n=2, l=0 \implies n+l = 2$. (Заполняется вторым)
• 2p: $n=2, l=1 \implies n+l = 3$.
• 3s: $n=3, l=0 \implies n+l = 3$.
• 3p: $n=3, l=1 \implies n+l = 4$. (Заполняется последним из представленных)

Для подуровней 2p и 3s сумма $n+l$ одинакова и равна 3. Согласно второму правилу, сначала заполняется подуровень с меньшим $n$, то есть 2p ($n=2$), а затем 3s ($n=3$).

Следовательно, правильная последовательность заполнения: 1s $\to$ 2s $\to$ 2p $\to$ 3s $\to$ 3p.

Теперь проанализируем каждый из предложенных вариантов.

а) 3p, 3s, 2p, 2s, 1s;

В этом варианте подуровни перечислены в порядке убывания энергии, а не возрастания, как того требует принцип наименьшей энергии. Это порядок, обратный правильному.

Ответ: неверно.

б) 1s, 2s, 2p, 3s, 3p;

Эта последовательность полностью соответствует порядку, определенному по правилу Клечковского (1s $\to$ 2s $\to$ 2p $\to$ 3s $\to$ 3p).

Ответ: верно.

в) 1s, 2p, 2s, 3p, 3s;

Здесь нарушен порядок заполнения подуровней второго энергетического уровня (2s должен заполняться раньше 2p, так как его энергия ниже). Также неверно указан порядок для 3s и 3p.

Ответ: неверно.

г) 1s, 2s, 3s, 2p, 3p?

В этом варианте нарушено правило для подуровней с одинаковой суммой $n+l$. Подуровень 3s ($n+l=3, n=3$) указан перед 2p ($n+l=3, n=2$), хотя 2p имеет меньшее значение $n$ и, следовательно, меньшую энергию и должен заполняться раньше.

Ответ: неверно.