Примеры решения задач. Пример 1. Запишите полный набор квантовых чисел для электрона, который находится последним в орбитальной диаграмме атома азота

Пример 1. Запишите полный набор квантовых чисел для электрона, который находится последним в орбитальной диаграмме атома азота.

Решение. Этот электрон характеризуется набором квантовых чисел: n = 2 (находится на 2-м уровне), l = 1(находится на p-подуровне), m = +1 (находится на последней из трех одинаковых p-орбиталей, s = +1/2 (этот электрон заселился первым на данную p-орбиталь).

Пример 2. Последним электронную оболочку некоего элемента заселяет электрон с набором квантовых чисел: n = 3, l = 2, m = -2, s = +1/2. Какой это элемент? Какова его полная электронная формула?

Решение. Данный электрон находится на 3-м уровне (n = 3), причем на d-подуровне (l = 2). На рис. 20 изображены все пять d-орбиталей и расположены над ними значения магнитного квантового числа m от -2 до +2, нужная орбиталь (m = -2).

Расположив на ней единственный электрон (стрелка вверх, т.к. s = +1/2) и зная, что он последний, мы приходим к выводу, что остальные d-орбитали пусты. Теперь мы уже можем записать сокращенную электронную формулу элемента: …3d¹. Этот элемент легко найти в периодической таблице - это скандий ₂₁Sc. Всего на орбитальной диаграмме элемента поместится ровно 21 электрон, следовательно, в его ядре 21 протон и его порядковый номер в таблице Менделеева тоже 21 (Sc). Орбитальная диаграмма помогает записать и полную электронную формулу для скандия: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹.

Рис. 20. Графическое изображение орбиталей

Пример 3. Элемент имеет порядковый номер 18. Напишите полную электронную формулу, указав, на каких энергетических уровнях и подуровнях находятся электроны в атомах этого элемента.

Решение. Заполнение электронами энергетических уровней и подуровней происходит в порядке возрастания энергии 1 s <2 s <2 p <3 s <3 p <4 s ≈3 d <4 p <5 s ≈4 d <5 p <6 s ≈4 f ≈5 d <6 p <7 s ≈5 f ≈6 d <7 p. Порядковый номер 18, т.е. атом содержит 18 электронов, его электронная формула имеет вид: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶, это аргон.

Пример 4. Сокращенная электронная формула элемента изображена в виде … 3d³4s². Какой это элемент? Напишите полную электронную формулу.

Решение. Исходя из строения электронной оболочки, элемент находится в 4-м периоде, общее число валентных электронов (3d³4s²) – пять, следовательно, в V группе, d-орбиталь незавершенна, это d-элемент V группы побочной подгруппы. Это ванадий ₂₃V. Электронная формула этого элемента: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³.

Пример 5. На основании ПСЭ охарактеризуйте химические свойства атома с порядковым номером 21 по плану.

План характеристики элемента по положению