АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Пример решения задания 1

Читайте также:
  1. CРЕДА, ДЕНЬ ЗАДАНИЯ
  2. II проверка домашнего задания
  3. II.Примерная тематика курсовых работ
  4. III. Задания для самостоятельного выполнения.
  5. III. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме
  6. III. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме
  7. III. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме
  8. III. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме
  9. III. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме
  10. III. Принятие решения, заполнение протоколов и комментарии
  11. IV. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме
  12. SWОT – анализ - пример

Вам выдано домашнее задание в виде нескольких чисел, например 20 (2,4,6,18,19). Первая цифра означает номер элемента в Периодической системе. Следовательно, элемент №20 -кальций, химический символ Са. Цифры в скобках указывают номера электронов в оболочке атома кальция, состояние которых надо охарактеризовать с помощью четырех квантовых чисел. Теперь переходим к выполнению задания 1 по пунктам 1 - 6.

Решение:

1.1. Запишем электронно-графическую формулу атома элемента №20, найдем и подчеркнем указанные в задании пять электронов в его оболочке (пользуясь правилом Гунда):

а) полная электронная формула:

20Ca 1s2 2s2 2p63s23p64s2;

б) краткая электронная формула:

20Ca [Ar]4s2;

в) электронно-графическая формула

Определим квантовые числа для заданных электронов в атоме кальция и составим табл. 2.

 

Таблица 2

Значения квантовых чисел для электронов в атоме кальция

Номер электрона Значения квантовых чисел
n l ml ms
        -1/2
        -1/2
        +1/2
      +1 -1/2
        +1/2

 

При определении ml исходим из предположения, что орбитали каждого подуровня заполняются в порядке увеличения ml от наименьшего отрицательного значения к наибольшему положительному, т.е. при l=1 ml изменяется [–1,0,+1], следовательно, для p-подуровня

 
 

 


px py Pz

для d-подуровня

 

-2
 
 
 
-1

При определении ms условно принимаем направление стрелочки вверх за положительное значение спинового квантового числа, то есть ms = + ½; вниз - за отрицательное, то есть ms = - l/2.

1.2. Существует четыре типа элементов s-, p-,d- f-. Валентные электроны – это электроны внешнего электронного слоя, а также предвнешнего подуровня, который заполняется в данном атоме. Таким образом, валентные электроны Са – 4s2 и, следовательно, Са - s- элемент, металл. В основном состоянии кальций 0-валентен, так как не имеет неспаренных электронов. Возбуждение возможно, так как на внешнем уровне есть вакантные орбитали: 20Са* 1s22s22p63s23p64s14p1.

 

 

 

Ca*…4s 4р

В возбужденном состоянии атом кальция содержит два неспаренных электрона, поэтому в соединениях кальций двухвалентен.

Таблица 3

Валентные возможности атома кальция

Показатель Основное состояние Возбужденное состояние
Число неспаренных электро-нов нет  
Число вакантных орбиталей 15(4px4py4pz;4d; 4f) 14 (4py 4pz; 4d; 4f)
Высшая степень окисления - +2
Низшая степень окисления   -

 

1.3. Характерные степени окисления элементов, его валентности и наиболее устойчивые ионы, которые он может образовать, определяются конфигурацией валентных электронных слоев. Атом кальция может образовать только ион Са2+, так как на внешнем слое у него только 2 валентных электрона. Его электронная формула 1s22s263s26; ионный радиус составляет 0.97А.

Изоэлектронными являются частицы, имеющие одинаковую электронную конфигурацию. Поэтому изоэлектронными по отношению к иону Са2+ будут следующие частицы:

   
  К+ 1s22s22p63s23p6
  Аг ls22s22p63s23p6
  Cl- 1s22s22p63s23p6
  S2- ls22s22p63s23p6
  3+ 1s22s22p63s23p6
  Ti4+ 1s22s22p63s23p6

При ответе на этот вопрос для d– и f- элементов, полезно просмотреть учебную литературу по химии элементов.

1.4. Запишем схемы процессов последовательного отрыва пяти электронов от атома кальция, которым соответствуют первые пять энергий (потенциалов) ионизации:

Са° - е = Са+ I1 = 6,11 эВ Са+ - е = Са2+ I2 = 11,87 эВ Са2+ - е = Са3+ I3 = 51,0 эВ
Са3+ - е = Са4+ I4 = нет данных Са4+ - е = Са5+ I5 = нет данных  

С отрывом каждого последующего электрона увеличивается заряд частицы от 0 до +5 и уменьшается её радиус, так как при одном и том же заряде ядра число электронов убывает, и оставшиеся сильнее притягиваются к ядру. Поэтому каждый последующий потенциал больше, чем предыдущий. Резкое увеличение потенциала ионизации происходит при отрыве электрона с внутреннего уровня, например, сравним I3 = 51,0эВ >> I2 = 11,87эВ.

1.5. Электронными аналогами являются элементы, имеющие подобные конфигурации валентных электронных слоев. Они могут быть описаны общей электронной формулой и являются элементами одной подгруппы Периодической системы.

Электронные аналоги кальция: Be, Mg, Sr, Ba, Ra. Общая электронная формула валентных электронов: Э...ns2. Все элементы - металлы, относятся ко 2 группе, главной подгруппе. Радиусы атомов элементов с увеличением заряда ядра в подгруппе (в направлении сверху вниз) увеличиваются, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность в этом направлении уменьшается, восстановительная способность увеличивается (табл. 4).

Таблица 4

Изменение свойств атомов элементов одной подгруппы

Элемент Атомные радиусы, rат. Ао Энергия ионизации I1, эВ Энергия сродства к е Е, эВ Электроотрицательность (по Полин-гу)
Be 1,13 9,32 0,19 1.5
Mg 1,60 7,64 -0,32 1.2
Са 1,95 6,11 - 1,0
Sr 2,15 5,69 - 1,0
Ва 2.21 5,21 - 0,9
2,35 5,28 - -

1.6. Элементами-соседями кальция по периоду являются К и Sс. Их свойства приведены в табл. 5.

Таблица 5

Изменение свойств атомов элементов одного периода

Свойства Элементы
К (К+) Ca(Ca2+) Sc(Sс3+)
Атомные радиусы, А0 2,31 1,97 1,6
Ионные радиусы, А0 1,33 0,97 0,81
Энергия ионизации I1, эВ 4,34 6,11 6,54
Энергия сродства к е-, эВ 0,82 - -
Электроотрицательность (по Полингу) 0,80   1,3

увеличиваются окислительные свойства ионов

увеличиваются восстановительные свойства металлов


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)