Номер 2, страница 162 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

2. Сколько подуровней имеется в энергетических уровнях с $n = 1, 2, 3, 4$? Как обозначаются эти подуровни? Каково максимальное число электронов на каждом подуровне и уровне?

Дано:

Найти:

1. Количество подуровней для каждого энергетического уровня.
2. Обозначения этих подуровней.
3. Максимальное число электронов на каждом подуровне.
4. Максимальное число электронов на каждом уровне.

Решение:

Электронная структура атома описывается с помощью квантовых чисел. Главное квантовое число $n$ определяет энергетический уровень (электронную оболочку).

Сколько подуровней имеется в энергетических уровнях с n = 1, 2, 3, 4 и как они обозначаются?

Число подуровней на энергетическом уровне $n$ равно самому числу $n$. Каждый подуровень характеризуется орбитальным квантовым числом $l$, которое принимает целочисленные значения от $0$ до $n-1$. Подуровни обозначаются латинскими буквами в зависимости от значения $l$:

• $l=0$ — s-подуровень
• $l=1$ — p-подуровень
• $l=2$ — d-подуровень
• $l=3$ — f-подуровень

Рассмотрим каждый уровень:

• При $n=1$: имеется один подуровень ($l=0$), который обозначается как 1s.
• При $n=2$: имеется два подуровня ($l=0, 1$), которые обозначаются как 2s и 2p.
• При $n=3$: имеется три подуровня ($l=0, 1, 2$), которые обозначаются как 3s, 3p и 3d.
• При $n=4$: имеется четыре подуровня ($l=0, 1, 2, 3$), которые обозначаются как 4s, 4p, 4d и 4f.

Ответ: На уровнях с $n = 1, 2, 3, 4$ имеется соответственно 1, 2, 3 и 4 подуровня. Для $n=1$ это 1s; для $n=2$ это 2s, 2p; для $n=3$ это 3s, 3p, 3d; для $n=4$ это 4s, 4p, 4d, 4f.

Каково максимальное число электронов на каждом подуровне?

Максимальное число электронов на подуровне $N_{max}(l)$ определяется числом атомных орбиталей на этом подуровне. Число орбиталей равно $2l+1$. Согласно принципу Паули, на каждой орбитали может находиться не более двух электронов с противоположными спинами. Следовательно, максимальное число электронов на подуровне вычисляется по формуле $N_{max}(l) = 2(2l+1)$.

• s-подуровень ($l=0$): $N_{max} = 2(2 \cdot 0 + 1) = 2$ электрона.
• p-подуровень ($l=1$): $N_{max} = 2(2 \cdot 1 + 1) = 6$ электронов.
• d-подуровень ($l=2$): $N_{max} = 2(2 \cdot 2 + 1) = 10$ электронов.
• f-подуровень ($l=3$): $N_{max} = 2(2 \cdot 3 + 1) = 14$ электронов.

Ответ: Максимальное число электронов на s-подуровне - 2, на p-подуровне - 6, на d-подуровне - 10, на f-подуровне - 14.

Каково максимальное число электронов на каждом уровне?

Максимальное число электронов на энергетическом уровне $N_{max}(n)$ можно найти, суммируя максимальное число электронов на всех его подуровнях, или по общей формуле $N_{max}(n) = 2n^2$.

• Для $n=1$ (1s подуровень): $N_{max} = 2$, что соответствует формуле $2 \cdot 1^2 = 2$ электрона.
• Для $n=2$ (2s и 2p подуровни): $N_{max} = 2 + 6 = 8$, что соответствует формуле $2 \cdot 2^2 = 8$ электронов.
• Для $n=3$ (3s, 3p и 3d подуровни): $N_{max} = 2 + 6 + 10 = 18$, что соответствует формуле $2 \cdot 3^2 = 18$ электронов.
• Для $n=4$ (4s, 4p, 4d и 4f подуровни): $N_{max} = 2 + 6 + 10 + 14 = 32$, что соответствует формуле $2 \cdot 4^2 = 32$ электрона.

Ответ: Максимальное число электронов на уровнях с $n=1, 2, 3, 4$ составляет соответственно 2, 8, 18 и 32.