Примеры решений

Вопросы для самоподготовки

1. Корпускулярно-волновой дуализм. Уравнение Де Бройля.

2. Принцип неопределённости. Вероятностная модель атома.

3. Электронная орбиталь. Граничная поверхность и кривая радиального распределения электронной вероятности.

4. Уравнение Шрёдингера. Волновая функция, её физический смысл.

5. Главное квантовое число. Орбитальное квантовое число. Энергетические уровни и подуровни.

6. Магнитное квантовое число. Ориентация орбиталей в пространстве. Спин и спиновое квантовое число.

7. Эффекты экранирования и проникновения электрона к ядру.

8. Правила Клечковского. Распределение орбиталей по энергии.

9. Принцип запрета Паули. Правило Хунда.

10. Периодический закон Д.И. Менделеева.

11. Структура периодической системы химических элементов.

12. Внутренняя и вторичная периодичность в изменении свойств химических элементов.

13. Периодические свойства химических элементов: эффективный заряд, атомный радиус, электроотрицательность.

14. Энергия ионизации и характер ее изменения в периодах и группах.

Задания

1. Каков атомный номер и атомная масса элемента, ядро которого состоит из 81 протона и 122 нейтронов?

2. Элемент таллий (атомный номер - 81) представляет собой смесь изотопов ²⁰³Tl (30,8%) и ²⁰⁵Tl (69,2%). Рассчитайте относительную атомную массу таллия. Определите состав ядра каждого из изотопов.

3. Составить электронно-графические схемы ионов V²⁺ и V³⁺.

4. Структура валентного электронного слоя атома элемента выражается формулой 4s²4p⁴. Определите порядковый номер элемента. В каком периоде, какой группе и подгруппе периодической системы он расположен? Ответ мотивируйте.

5. Какое максимальное число электронов может содержать атом в электронном слое со значением главного квантового числа n = 6. Сколько значений орбитального и магнитного орбитального квантовых чисел соответствует этому числу?

7. Составить электронно-графические схемы ионов Сr²⁺ и Cr³⁺.

8. Составить электронно-графические схемы ионов Fe²⁺ и Fe³⁺. Чем можно объяснить особую устойчивость электронной конфигурации иона Fe³⁺?

9. Могут ли электроны атома Са (IV период, IIА подгруппа) находиться на следующих орбиталях: 3s, 2d, 4p. Ответ мотивируйте.

Примеры решений

Пример № 1. Символ изотопа элемента . Определить а) число нуклонов в ядре, б) число электронов, содержащихся в электронной оболочке атома.

Решение. Заряд ядра элемента Z = 92, число протонов в ядре также равно 92. Число нейтронов составит:

N = А – Z = 238 – 92 = 146

Число электронов в атоме равно заряду ядра, в данном случае - 92.

Пример № 2. Составьте электронные и электроно-графические формулы элементов второго периода.

Решение. При составлении электронной формулы атома или другой атомной частицы числом указывается главное квантовое число, буквой - орбитальное квантовое число и верхним индексом - число электронов на подуровне.

У элементов второго периода происходит последовательное заполнение второго энергетического уровня, начиная с конфигурации 1s²2s¹ (Li) и заканчивая конфигурацией 1s²2s²2p⁶ (Ne).

Li 1s²2s¹ N 1s²2s²2p³ Ne 1s²2s²2p⁶

Пример № 3. Составить электронно-графическую схему иона Mn²⁺.

Решение. Элемент расположен в IV периоде, в подгруппе VII B, следовательно это – d-элемент, у которого на внешнем, четвертом, электронном слое размещается только 2 электрона на 4s-подуровне, оставшиеся 5 электронов - на внутреннем 3d-подуровне: Mn - KL3s²3p⁶3d⁵4s².

При образовании иона Mn²⁺ с внешнего электронного уровня уходят 2 электрона и электронная формула приобретает следующий вид KL3s²3p⁶3d⁵4s⁰. Распределение электронов по орбиталям передатся следующей схемой:

Пример № 4. Составьте электронную формулу мышьяка, а также электронно-графическую формулу внешнего и предвнешнего энергетических уровней.

Решение. Элемент расположен в IV периоде, в подгруппе V А, следовательно это – р-элемент, у которого на внешнем, четвертом, электронном слое размещается 5 электронов на 4s- и 4р-подуровнях, а внутренний слой М (3s-, 3р-, 3d-подуровни) уже завершен: As (Z = 33): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³ или KLM4s²4p³

Графическая формула выглядит следующим образом:

Пример № 5. Распределите подуровни 5s, 4p, 4d в порядке заполнения их электронами.

Решение. Найдем главное и орбитальное квантовые числа, отвечающие указанным подуровням, и суммы этих чисел:

Согласно правилам Клечковского, наибольшая сумма (n + l) отвечает подуровню 4d; у подуровней 5s и 4р суммы (n+l) одинаковы, но число n меньше у подуровня 4р. Отсюда подуровни застраиваются в следующем порядке: 4p, 5s, 4d.

Пример № 6. Какие элементы открывают и завершают подуровни: а) 6р; б) 4d?

Решение. Открывать и завершать указанные подуровни будут: а) элементы с конфигурациями 6р¹ и 6р⁶ на внешнем уровне, т. е. Tl (Z = 81) и Rn (Z = 86); б) элементы с конфигурациями d¹ и d¹⁰ на предвнешнем уровне, т.е. Y (Z = 39) и Cd (Z = 48).

Поиск по сайту: