§ 2.2. Задачи для самостоятельного решения
2.2.1. Электронные конфигурации и Периодическая система
141. Объясните, почему на первом энергетическом уровне не может быть более 2 электронов, на втором уровне — более восьми, на третьем — более восемнадцати и т. д. Выведите общую формулу, описывающую максимальное число электронов N с главным квантовым числом n.
142. Атом элемента имеет электронную конфигурацию 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5. Укажите номер периода, номер группы и максимальную степень окисления.
143. Напишите электронную конфигурацию атома ксенона в первом возбужденном состоянии.
144. Напишите электронные конфигурации следующих элементов: N, Si, Fe, Kr, Te, W.
145. Сколько неспаренных электронов содержат невозбужденные атомы B, S, As, Cr?
146. Какие элементы могут проявлять как металлические, так и неметаллические свойства? Приведите не менее трех примеров.
147. Как изменяются неметаллические свойства элементов в периодах периодической системы? Приведите конкретные примеры соединений элементов, подтверждающие эти свойства.
148. В атоме какого элемента — лития или цезия — связь валентного электрона с ядром сильнее? Объясните, почему.
149. Как изменяются свойства гидроксидов элементов в группах периодической системы при движении сверху вниз?
150. Почему в группы лантаноидов и актиноидов входит по 14 элементов?
151. Какие общие свойства имеют элементы Mn и Cl, находящиеся в одной группе Периодической системы?
152. Сколько электронов и протонов содержат следующие частицы: а) NO2–; б) PH3?
153. Напишите электронную конфигурацию атомов фтора и магния в их первом возбужденном состоянии.
154. Назовите два элемента, в атомах которых количество пар спаренных электронов равно количеству неспаренных электронов.
155. Электронная конфигурация атома неона совпадает с электронными конфигурациями ионов нескольких элементов. Приведите 4 таких иона. Ответ мотивируйте.
156. Напишите уравнение реакции образования соединения, в состав которого входят только ионы элементов с конфигурацией внешних электронов 3s2 3p6.
157. Могут ли электроны иона K+ находиться на следующих орбиталях: а) 3p; б) 2f; в) 4s? Ответ мотивируйте.
158. В межзвездном пространстве при определенных условиях может происходить рекомбинация протонов и электронов, в результате которой образуются сильно возбужденные атомы водорода, имеющие гигантские размеры (вплоть до нескольких миллиметров). Для описания атома водорода удобно использовать теорию Н.Бора, в которой предполагается, что электрон движется со скоростью v вокруг ядра с зарядом +1 (в единицах заряда электрона) по окружности радиуса r. Скорость электрона v и радиус орбиты r связаны законом Ньютона, согласно которому сила притяжения электрона к ядру равна центробежной силе:
(m — масса электрона), и соотношением Бора, утверждающим, что момент импульса электрона может принимать только дискретные значения:
(
— постоянная Планка, n
— главное квантовое число).
Найдите зависимость радиуса орбиты электрона от главного квантового числа. При каком значении n радиус орбиты электрона превысит 0,1 мм, если радиус первой орбиты (называемый "боровским радиусом") равен 0,0529 нм? С помощью каких методов можно обнаружить такие атомы водорода?
159. В некоторой вселенной местные химики и физики изучали строение атома и установили следующее: а) состояние электрона в атоме описывается пятью квантовыми числами: n, l, ml, s, ms; б) s-орбиталей не существует, а f-орбитали появляются на третьем энергетическом уровне; в) число орбиталей на n-ом энергетическом уровне равно n2; г) число электронов на n-ом энергетическом уровне равно 3n2.
1) Установите правила отбора для квантовых чисел n, l, ml, ms.
2) Чему равен спин электрона в этой вселенной?
3) Как местные ученые называют атом и электрон, если первое название происходит от слова «сложный», а второе — от слова «двусмысленный»?