Приклади виконання завдань і розв’язання задач

Приклад 1. Скласти електронну формулу атома елемента із порядковим номером 15. Показати розподіл електронів цього атома по квантових (енергетичних) комірках.

Відповідь. Складаємо електронну формулу атома фосфору ₁₅Р. Розподіл електронів у атомі фосфору за енергетичними рівнями є наступним:

K – 2e^-; L – 8e^-; M – 5e^-; а за підрівнями – 1s²2s²2p⁶3s²3p³.

Графічно схема заповнення електронами цих орбіталей має вигляд:

n = 3	↑↓	↑	↑	↑
n = 2	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓			d
n = 1	↑↓		p

s

Розміщення електронів на 3р-підрівні показано тут у відповідності до правила Гунда: сумарний спін електронів атома за підрівнями, що заповнюються має бути максимальним. Таким чином, на 3р-підрівні електрони повинні бути розміщені по 1 на кожній орбіталі (у кожній комірці) й тоді сумарний спін становитиме 1½. Інше можливе розміщення на 3р-підрівні на 2 орбіталях по 2 й 1 електрони відповідно відповідає меншому значенню сумарного спіну, що до-рівнює ½, та є невірним.

Приклад 2. Скласти електронні формули йонів S^2- і Na⁺.

Відповідь. Електронна формула атома сірки ₁₆S – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴, у від’ємно зарядженого йону S^2- на два електрони більше, тому електронна формула S^2- – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶. Електронна формула атома натрію Na – 1s²2s²2p⁶3s¹, у додатньо зарядженого йону Na⁺ на один електрон менше, тому електронна формула Na⁺ – 1s²2s²2p⁶3s⁰.

Приклад 3. Який підрівень заповнюється після 3p та чому?

Розв’язання. У відповідності до правила Клечковського заповнення електронних оболонок у атомах елементів відбувається у порядку зростання суми n + l. Наступними за 3р є підрівні 3d та 4s. Визначимо для них n + l. Для 3d: n + l = 3 + 2 = 5; для 4s: n + l = 4 + 0 = 4. Таким чином після 4s заповнюється підрівень 3d.

Приклад 4. Яким значенням суми n + l характеризуються електрони зовнішнього рівня s та p-елементів другого періоду?

Відповідь. У s-елементів другого періоду сума n + l = 2, у p-елементів другого періоду сума n + l = 3.

Приклад 5. Написати значення всіх квантових чисел, якщо головне квантове число дорівнює 3.

Відповідь. Відомо, що побічне квантове число l набуває значень від 0 до (n – 1), магнітне квантове число m_l. пов’язане з побічним квантовим числом наступним співвідношенням m_l = - l; - l + 1; - l + 2; …0; … l – 2; l ––1; l, спінове квантове число m_s набуває двох значень:  ½. Виходячи з цього, якщо n = 3, то l = 0; 1; 2.

Приклад 6. Написати значення всіх квантових чисел усіх електронів атома карбону.

Відповідь. В атома карбону 6 електронів, електронна формула атома карбону ₆С – 1s²2s²2p². Значення усіх квантових чисел електронів атома карбону подано у таблиці:

Квантове число	Електрони
	1s(1)	1s(2)	2s(1)	2s(2)	2p(1)	2p(2)
n	1	1	2	2	2	2
l	0	0	0	0	1	1
ml	0	0	0	0	– 1	0
ms	+ ½	– ½	+ ½	– ½	+ ½	+ ½

Приклад 7. Ізотоп 101-ого елемента – менделевію (256) було одержано бомбардуванням -частинками ядер атомів ейнштейнію (253). Складіть рівнян-ня цієї ядерної реакції та запишіть його у скороченому вигляді.

Розв’язання. При складанні рівнянь ядерних реакцій слід пам’ятати, що суми масових чисел (числа, що стоять біля символу елемента згори ліворуч) та алгебраїчні суми зарядів (числа, що стоять біля символу елемента внизу ліворуч) частинок у лівій та правій частинах рівняння повинні бути рівні. Дану ядерну реакцію можна записати рівнянням: ²⁵³₉₉Es + ⁴₂He = ²⁵⁶₁₀₁Md + ¹₀n;

у скороченому вигляді: ²⁵³Es(, n)²⁵⁶Md.

У дужках на першому місці пишуть бомбардуючу частинку, а на другому, через кому, – частинку, що утворилася в даному процесі. У скорочених рівняннях частинки ⁴₂He, ¹₁H, ²₁D, ¹₀n позначають відповідно , p, d, n.