Как на основе электронного строения атомов элементов объяснить их расположение в Периодической системе Д.И. Менделеева и указать их окислительно-восстановительные свойства

Электронные формулы фосфора и сурьмы

Задача 7.
У кого элемента – фосфора или сурьмы — ярче выражены окислительные свойства? Дайте ответ на основе сравнения  электронных структур атомов этих элементов.
Решение:
Фосфор 15-ый элемент в Периодической системе Д.И. Менделеева. Его электронная формула имеет вид:

 1s²2s²2р⁶3s²3р³

Сурьма 51-ый элемент в Периодической системе Д.И. Менделеева. Ее электронная формула имеет вид:

1s²2s²2р⁶3s²3р⁶4s²3d¹⁰4р⁶5s²4d¹⁰5р³

На внешних  электронных подуровнях этих элементов по 5 электронов, следовательно они относятся к 5-ой группе  периодической  системы.
Окислительные свойства связаны с положением элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева. В каждой группе Периодической системы элемент с более высоким порядковым номером обладает более ярко выраженными восстановительными свойствами в своей группе, а элемент с меньшим порядковым номером — более сильными окислительными свойствами.

В связи с тем, что радиусы атомов в группах увеличиваются сверху вниз, то у фосфора окислительные свойства выражены сильнее, чем у сурьмы, так как радиус атома меньше и валентные электроны сильнее притягиваются к ядру.
 

Электронные формулы атомов мышьяка и ванадия

Задача 8.
Напишите электронные формулы атомов мышьяка и ванадия.  Укажите, на каких подуровнях  расположены валентные электроны в атомах этих элементов.
Решение:
Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlx, 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

Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для элементов мышьяка (Аs порядковый № 33) и ванадия( V –порядковый № 23) электронные формулы имеют вид:

V₂₃   1s²2s²2р⁶3s²3р⁶4s²3d³
Аs₃₃  1s²2s²2р⁶3s²3р⁶4s²3d¹⁰4р³

Валентные электроны ванадия — 4s²3d³  — находятся на 4s и 3d подуровнях;
Валентные электроны мышьяка  4s²4р³ находятся  на 4s и 4р подуровнях.  
Таким образом, эти элементы не являются электронными аналогами и не должны размещаться в одной и той же подгруппе. Но на валентных орбиталях атомов этих элементов находится одинаковое число электронов – 5. Поэтому оба элемента помещают в одну и ту же группу периодической системы Д.И.Менделеева.