Номер 411, страница 63 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

411. Кислород, сера и селен расположены в VIA-группе периодической таблицы. Какие из элементов будут проявлять одинаковые валентности — кислород и сера, сера и селен или кислород и селен — и почему?

Кислород (O), сера (S) и селен (Se) являются элементами VIA-группы (16-й группы) периодической таблицы, поэтому на их внешнем электронном уровне находится 6 валентных электронов. Валентность элемента определяется, в первую очередь, строением этого внешнего электронного уровня.

Атом кислорода (O) находится во втором периоде. Его электронная конфигурация $1s^22s^22p^4$. На внешнем уровне (n=2), который состоит только из s- и p-подуровней, у кислорода имеется два неспаренных электрона. Поскольку на втором уровне отсутствует d-подуровень, атом кислорода не может распаривать электронные пары и переходить в возбужденное состояние с большим числом неспаренных электронов. По этой причине кислород в подавляющем большинстве соединений проявляет постоянную валентность II.

Атом серы (S) находится в третьем периоде. Электронная конфигурация его внешнего уровня — $3s^23p^4$. В основном (невозбужденном) состоянии у серы, как и у кислорода, два неспаренных электрона, что обуславливает валентность II (например, в соединении H₂S). Однако, в отличие от кислорода, на третьем электронном уровне есть вакантный 3d-подуровень. За счет этого атом серы может переходить в возбужденные состояния:

• При переходе одного 3p-электрона на 3d-подуровень ($3s^23p^33d^1$) образуется 4 неспаренных электрона, что соответствует валентности IV (например, в SO₂).
• При переходе еще одного электрона, уже с 3s-подуровня, на 3d-подуровень ($3s^13p^33d^2$) образуется 6 неспаренных электронов, что соответствует валентности VI (например, в SO₃).

Таким образом, для серы характерны валентности II, IV и VI.

Атом селена (Se) находится в четвертом периоде, под серой. Его электронная конфигурация внешнего уровня — $4s^24p^4$. Аналогично сере, селен имеет на своем внешнем уровне (n=4) свободный 4d-подуровень. Это также позволяет атому селена переходить в возбужденные состояния и проявлять, помимо валентности II, валентности IV и VI.

Из сравнения следует, что одинаковый набор валентностей (II, IV, VI) проявляют сера и селен. Ключевое различие с кислородом заключается в наличии у серы и селена свободных d-орбиталей в валентном слое, что и позволяет им проявлять высшие валентности.

Ответ: Одинаковые валентности проявляют сера и селен. Причина в том, что атомы серы (3-й период) и селена (4-й период), в отличие от атома кислорода (2-й период), имеют на внешнем электронном уровне свободные d-орбитали. Это позволяет им распаривать валентные электроны и переходить в возбужденные состояния, проявляя переменные валентности IV и VI, в дополнение к основной валентности II. Кислород же, не имея d-орбиталей на своем втором уровне, проявляет практически постоянную валентность II.