Номер 6, страница 57 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

6. Из анализа приведённых электронно-графических схем, отметьте, какие состояния атома являются основными, а какие возбуждёнными:

а) $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow}\boxed{}$

б) $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}\boxed{}$

в) $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}$

г) $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$

д) $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$

Для определения, является ли состояние атома основным или возбуждённым, необходимо проверить соблюдение трёх основных принципов распределения электронов по орбиталям:

Принцип наименьшей энергии (правило Клечковского): электроны в первую очередь заполняют орбитали с наименьшей энергией. Энергия подуровней возрастает в ряду: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d... На представленных схемах s-подуровень (одна клетка) имеет меньшую энергию, чем p-подуровень (три клетки).

Принцип Паули: на одной орбитали не может быть более двух электронов, причём их спины должны быть противоположны (обозначаются стрелками ↑ и ↓).

Правило Хунда: в пределах одного подуровня электроны заполняют орбитали так, чтобы их суммарный спин был максимален. Это означает, что электроны сначала по одному занимают все свободные орбитали подуровня (с параллельными спинами), и только потом начинают образовывать пары.

Основное состояние — это состояние атома с наименьшей возможной энергией, в котором соблюдаются все три принципа.

Возбуждённое состояние — любое состояние атома с более высокой энергией. Оно возникает, когда нарушается принцип наименьшей энергии (электрон "перескакивает" на более высокий уровень, оставляя свободное место на нижнем) или правило Хунда.

а) На схеме показан атом с тремя валентными электронами. Сначала полностью заполнен s-подуровень (↑↓), обладающий меньшей энергией. Затем оставшийся электрон занимает одну из орбиталей p-подуровня. Все правила соблюдены. Это основное состояние.

Ответ: основное состояние.

б) На схеме также показан атом с тремя валентными электронами. Однако s-подуровень не заполнен полностью (содержит только один электрон ↑), в то время как на более высоком по энергии p-подуровне уже находятся два электрона. Это нарушение принципа наименьшей энергии. Один электрон перешёл с s- на p-подуровень. Это возбуждённое состояние.

Ответ: возбуждённое состояние.

в) На схеме показан атом с пятью валентными электронами. s-подуровень полностью заполнен. Три электрона на p-подуровне занимают по одному три свободные орбитали, и их спины параллельны (↑)(↑)(↑). Это полностью соответствует правилу Хунда и принципу наименьшей энергии. Это основное состояние.

Ответ: основное состояние.

г) На схеме показан атом с пятью валентными электронами. s-подуровень не заполнен, хотя на p-подуровне уже четыре электрона. Нарушен принцип наименьшей энергии. Это возбуждённое состояние.

Ответ: возбуждённое состояние.

д) На схеме показан атом с шестью валентными электронами. s-подуровень заполнен. На p-подуровне четыре электрона распределены так, что они занимают две орбитали, образуя пары (↑↓)(↑↓), а третья орбиталь остаётся пустой. Это нарушает правило Хунда, согласно которому для наименьшей энергии конфигурация должна быть (↑↓)(↑)(↑). Следовательно, это возбуждённое состояние.

Ответ: возбуждённое состояние.