Составление электронно-графических формул атомов элементов 4 периода

Задача 56.
Напишите электронно-графическую формулу для элементов 4-го периода, определите их валентные электроны и охарактеризуйте их с помощью квантовых чисел.
Решение:
Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nl^x, где n – главное квантовое число, l – орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение – s, p, d, f), x – число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией – меньшая сумма n+1 (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:

1s►2s►2р►3s►3р►4s►3d►4р►5s►4d►5р►6s►(5d1)►4f►5d►6р►7s►(6d1-2)►5f►6d►7р

а) Элемент № 19
Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для 19 элемента — калия (К – порядковый № 19) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

Валентный электрон калия 4s¹ — находятся на 4s-подуровне На валентной орбитали атома К находится 1 электрон. Поэтому элемент помещают в первую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

б) Элемент № 20
Для элемента № 20 — кальция (Са – порядковый № 20) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²

Валентные электроны кальция 4s² — находятся на 4s-подуровне На валентной орбитали атома Са находятся 2 электрона. Поэтому элемент помещают во вторую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

в) Элемент № 21
Для элемента № 21 — скандия (Са – порядковый № 21) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹

Валентные электроны скандия 4s² 3d¹ — находятся на 4s— и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Sc находится 3 электрона. Поэтому элемент помещают в третью группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

г) Элемент № 22
Для элемента № 22 — титана (Ti – порядковый № 22) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d²

Валентные электроны скандия 4s² 3d² — находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Ti находится 4 электрона. Поэтому элемент помещают в четвертую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

д) Элемент № 23
Для элемента № 23 — ванадия (V – порядковый № 23) электронная формула имеет вид: 

Видео:БЕЗ ЭТОГО НЕ СДАТЬ ЕГЭ по Химии — Электронная конфигурация атомаСкачать

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d³

Валентные электроны скандия 4s² 3d³ — находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома V находится 5 электронов. Поэтому элемент помещают в пятую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

е) Элемент № 24
Для элемента- хрома (Cr – порядковый № 24) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵

Валентные электроны хрома 4s¹ 3d⁵ — находятся на 4s- и 3-подуровнях. На валентных орбиталях атома Cr находится 6 электронов. Поэтому элемент помещают в шестую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
У атома хрома один электрон с 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень и при этом атом хрома приобретает более устойчивое состояние 4s¹ 3d⁵, чем 4s² 3d⁴. Объясняется это тем, что энергетически выгоднее для атома хрома когда на 3d-подуровне будет находиться не 4 а 5 электронов — все ячейки заполнены по одному электрону. Таким образом, атому хрома энергетически выгоднее валентная электроная конфигурация 4s¹ 3d⁵, а не 4s² 3d⁴.
 

ж) Элемент № 25 — марганец (Mn – порядковый № 25) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵

Валентные электроны марганца 4s² 3d⁵ — находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Mn находится 7 электронов. Поэтому элемент помещают в седьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

з) Элемент № 26 — железо (Fe – порядковый № 26) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Валентные электроны железа 4s² 3d⁶ — находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Fe находится 8 электронов. Поэтому элемент помещают в восьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

к) Элемент № 27 — собальт (Со – порядковый № 27) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁷

Валентные электроны собальта 4s² 3d⁷ — находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Со находится 9 электронов. Поэтому элемент помещают в девятую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

л) Элемент № 28 — никель (Ni – порядковый № 28) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁸

Валентные электроны никеля 4s² 3d⁸ — находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Ni находится 10 электронов. Поэтому элемент помещают в десятую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

м) Элемент № 29 — меди (Cu – порядковый № 29) электронная формула имеет вид: 

Видео:11 класс.Элементы 4 периода.Электронные формулы.Скачать

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰

Валентные электроны меди 4s¹ 3d¹⁰ — находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Cu находится 11 электронов. Поэтому элемент помещают в одиннадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
У атома меди наблюдается проскок («провал»): один электрон 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень. Это объясняется тем, что состояние атома считается более энергетически выгодным, если на d-подуровне находится не 9, а 10 электронов. Потому что энергетически более выгоднее для атома меди когда заполнены все пять d-ячеек на 3d-подуровне, но не тогда когда четыре d-ячейки заполнены, а на пятой только один электрон. Для заполнения пятой d-ячейки 3d-подуровня один электрон 4s-подуровня переходит на 3d-подуровнь, как бы «проваливается«. Таким образом, атому меди энергетически выгоднее валентная электроная конфигурация 4s¹ 3d¹⁰, а не 4s² 3d⁹.
 

н) Элемент № 30 — цинка (Zn – порядковый № 30) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰

Валентные электроны цинка 4s² 3d¹⁰ — находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Zn находится 12 электронов. Поэтому элемент помещают в двенадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

о) Элемент № 31 — галлий (Ga – порядковый № 31) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4р¹

Валентные электроны галлия 4s² 3d¹⁰ 4р¹ — находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Ga находится 13 электронов. Поэтому элемент помещают в тринадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

п) Элемент № 32 — германий (Ge – порядковый № 32) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4р²

Валентные электроны германия 4s² 3d¹⁰ 4р² — находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Gе находится 14 электронов. Поэтому элемент помещают в четырнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

р) Элемент № 33 — мышьяк (As – порядковый № 33) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4р³

Валентные электроны мышьяка 4s² 3d¹⁰ 4р³ — находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома As находится 15 электронов. Поэтому элемент помещают в пятнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

с) Элемент № 34 — селен (Se – порядковый № 34) электронная формула имеет вид: 

Видео:Строение атома. Как составить электронную и электронно-графическую формулы?Скачать

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4р⁴

Валентные электроны селена 4s² 3d¹⁰ 4р⁴ — находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Se находится 16 электронов. Поэтому элемент помещают в шестнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

с) Элемент № 35 — бром (Br – порядковый № 35) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4р⁵

Валентные электроны брома 4s² 3d^{10 4}р⁵ — находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Br находится 17 электронов. Поэтому элемент помещают в семнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
 

т) Элемент № 36 — криптон (Kr – порядковый № 36) электронная формула имеет вид: 

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4р⁶

Валентные электроны криптона 4s² 3d¹⁰ 4р⁶ — находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Kr находится 18 электронов. Поэтому элемент помещают в восемнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.