Номер 5, страница 51 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. В каком состоянии энергия электрона выше: $2s$ или $2p$; $3p$ или $2p$?

Энергия электрона в многоэлектронном атоме определяется, согласно правилу Клечковского (правилу $n+l$), суммой главного ($n$) и орбитального ($l$) квантовых чисел. Энергия тем выше, чем больше эта сумма.

Энергия орбитали возрастает с увеличением суммы $n + l$.

При одинаковой сумме $n + l$, меньшую энергию имеет орбиталь с меньшим значением $n$.

Решение:

Для того чтобы сравнить энергии электронов в состояниях 2s и 2p, необходимо рассчитать для них сумму $n+l$.

Для 2s-состояния: главное квантовое число $n = 2$, орбитальное квантовое число (для s-подуровня) $l = 0$. Сумма $n + l = 2 + 0 = 2$.

Для 2p-состояния: главное квантовое число $n = 2$, орбитальное квантовое число (для p-подуровня) $l = 1$. Сумма $n + l = 2 + 1 = 3$.

Поскольку сумма $n+l$ для 2p-состояния ($3$) больше, чем для 2s-состояния ($2$), энергия электрона в 2p-состоянии выше.

Ответ: энергия электрона выше в состоянии 2p.

3p или 2p

Решение:

Сравним энергии состояний 3p и 2p, используя тот же принцип.

Для 3p-состояния: главное квантовое число $n = 3$, орбитальное квантовое число $l = 1$. Сумма $n + l = 3 + 1 = 4$.

Для 2p-состояния: главное квантовое число $n = 2$, орбитальное квантовое число $l = 1$. Сумма $n + l = 2 + 1 = 3$.

Сумма $n+l$ для 3p-состояния ($4$) больше, чем для 2p-состояния ($3$). Следовательно, энергия электрона в 3p-состоянии выше.

Ответ: энергия электрона выше в состоянии 3p.