Номер 303, страница 49 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

303. Составьте электронные формулы:

а) аргона;

б) калия;

в) катиона кальция;

г) аниона фтора.

а) аргона

Атом аргона (Ar) — химический элемент с порядковым номером 18 в Периодической системе Д.И. Менделеева. Это означает, что ядро атома аргона содержит 18 протонов, а в нейтральном атоме вокруг ядра движутся 18 электронов.

Электроны заполняют атомные орбитали в порядке возрастания их энергии согласно принципу Паули и правилу Клечковского.

Распределение 18 электронов по энергетическим уровням и подуровням выглядит следующим образом:

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$

На первом энергетическом уровне находится 2 электрона ($1s^2$).

На втором энергетическом уровне — 8 электронов ($2s^2 2p^6$).

На третьем, внешнем, энергетическом уровне — 8 электронов ($3s^2 3p^6$). Этот уровень является завершенным, что объясняет химическую инертность аргона.

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$.

б) калия

Атом калия (K) имеет порядковый номер 19. Следовательно, в нейтральном атоме калия содержится 19 протонов и 19 электронов.

Электронная конфигурация калия строится на основе конфигурации предыдущего инертного газа, аргона ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$).

Девятнадцатый электрон, согласно правилу Клечковского (принцип наименьшей энергии), занимает $4s$-подуровень, а не $3d$, так как энергия $4s$-орбитали ниже энергии $3d$-орбитали.

Таким образом, полная электронная формула калия:

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1$

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1$.

в) катиона кальция

Атом кальция (Ca) имеет порядковый номер 20, что соответствует 20 протонам и 20 электронам в нейтральном состоянии. Его электронная формула: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$.

Катион кальция ($Ca^{2+}$) образуется в результате потери атомом кальция двух электронов с внешнего энергетического уровня. Внешним для кальция является четвертый уровень, представленный $4s$-подуровнем.

После потери двух электронов ион $Ca^{2+}$ будет иметь $20 - 2 = 18$ электронов.

Его электронная конфигурация становится такой же, как у атома аргона (Ar), что является энергетически выгодным состоянием с завершенным внешним электронным слоем.

Электронная формула катиона кальция:

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$.

г) аниона фтора

Атом фтора (F) имеет порядковый номер 9, следовательно, у него 9 протонов и 9 электронов. Электронная формула нейтрального атома фтора: $1s^2 2s^2 2p^5$. На внешнем ($2p$) подуровне не хватает одного электрона до его полного завершения (до 6).

Анион фтора, или фторид-ион ($F^{-}$), образуется при присоединении одного электрона к атому фтора. Этот электрон занимает вакантное место на $2p$-подуровне.

В результате у иона $F^{-}$ становится $9 + 1 = 10$ электронов.

Его электронная конфигурация становится такой же, как у инертного газа неона (Ne), $1s^2 2s^2 2p^6$, с завершенным внешним электронным слоем.

Электронная формула аниона фтора:

$1s^2 2s^2 2p^6$

Ответ: $1s^2 2s^2 2p^6$.