Контрольная работа по "Химии"

Задание № 7

 Для атомов элементов, порядковые номера которых 22 и 32, указать состав ядер (число протонов и нейтронов), составить электронные формулы атомов. Указать валентные электроны, распределить их по квантовым ячейкам в стационарном и возбужденном состояниях, определить значения спиновой валентности. К какому электронному семейству принадлежит каждый элемент?

Элемент с порядковым номером 22 - титан. Заряд  ядра  атома  равен  порядковому  номеру  в  периодической  системе  химических элементов Д.И.Менделеева и совпадает с числом протонов, следовательно, ядро атома титана содержит 22 протона. Число нейтронов определим по формуле N = А - Z, где  N -число нейтронов, А - массовое число, Z - порядковый номер элемента.

А (Тi) = 48

Z (Ti) = 22

N (Тi) = А (Тi) - Z (Тi)/О = 48-22-26

Ядро атома титана состоит из 22 протонов и 26 нейтронов.

Условная запись, которая представляет распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням (атомным орбиталям), называется электронной формулой атома.

Первый энергетический уровень (n=1) состоит из одного s-подуровня, второй энергетический уровень (n = 2) - из s- и р-подуровней, при n = 3 имеем три подуровня; 8-р- и с!-, а при п = 4 - четыре: 8-, р-, (1- и {-подуровни. Последовательность заполнения энергетических уровней имеет вид: 18, 2з, 2р, 38, Зр, 48, Зд, 4р, 58, 4с1, 5р, 6з, 5 d = 4f, 6р, 7s, 6d = 5f;...

Максимальная ёмкость энергетических подуровней: 8 - два электрона; р - шесть; с! -десять; г* - четырнадцать. Заполнение последующих электронов происходит только после полной застройки предыдущих.

Электронная формула титана имеет вид: Т1 1з2 2822рб3з2 Зрб3с1  4з   .

Валентными электронами атома считаются электроны внешнего энергетического уровня, а также предпоследнего ё-подуровня, если он заполнен частично. В атоме титана валентными являются электроны четвёртого энергетического уровня и третьего с1-под-уровня:

Тi        ...   3d24s2

Электронное строение атома можно представить также в виде схемы, в которой электронная орбиталь символически  представлена квантовой ячейкой,  а собственной спиновой момент электрона - стрелкой, направление которой соответствует значению спинового квантового числа (стрелка вверх +1/2, стрелка вниз -1/2):

[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

При распределении электронов по квантовым ячейкам следует руководствоваться принципом Паули и правилом Хунда. В каждой ячейке может быть не более двух электронов с противоположными спинами:

[pic 5]

Распределение валентных электронов атома титана по квантовым ячейкам:

Ti…[pic 6][pic 7]

                   3d                                                4s

Распределение валентных электронов по квантовым ячейкам отвечает минимальной энергии атома - это стационарное состояние атома. Спиновая валентность титана в стационарном состоянии равна 2.

Если на внешнем энергетическом уровне имеются вакантные, не занятые электронами квантовые ячейки, то при возбуждении атома происходят переходы электронов из занятых ячеек в свободные:[pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

Ti…

                      3d                                             4s                       4p

При этом изменяется значение спиновой валентности (числа неспаренных электронов). Спиновая валентность становится равной 4.

У атома титана идёт застройка предвнешнего й-подуровня. Поэтому титан относится к ё -электронному семейству.

Элемент с порядковым номером 32 - германий.

А (Ое) = 73

Ъ (Ое) = 32

N (Се) = А (Се) -2 (Се) = 73 -32 = 41

Ядро атома германия состоит из 32 протонов и 41 нейтрона.

Электронная формула германия имеет вид: Се 1s2 2s2 2р[pic 20]3s[pic 21]Зр63а°4s [pic 22]4[pic 23]р   .