Составление электронно-графических формул для атомов s-, p- и d-элементов 6-го периода


Задача 58.
Напишите электронно-графическую формулу для s-, p- и d-элементов 6-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 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

а) Элемент № 55
Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для 55 элемента - цезия (Cs – порядковый № 55) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s1

Валентный электрон цезия 6s1 - находятся на 6s-подуровне На валентной орбитали атома Cs находится 1 электрон. Поэтому элемент помещают в первую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Цезий является s-элементом.
 


б) Элемент № 56
Для элемента № 56 - бария (Ва – порядковый № 56) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2

Валентные электроны бария 6s2 - находятся на 6s-подуровне На валентной орбитали атома Ва находятся 2 электрона. Поэтому элемент помещают во вторую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Барий является s-элементом.
 


в) Элемент № 57
Для элемента № 57- лантан (La – порядковый № 57) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s5d1

Валентные электроны лантана 6s2 5d1 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома La находится 3 электрона. Поэтому элемент помещают в третью группу периодической системы Д.И.Менделеева. Лантан относится к d-элементам.
 


г) Элемент № 72
Для элемента № 72 - гафний (Hf – порядковый № 72) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d2  

Валентные электроны циркония 6s2 5d2 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Hf находится 4 электрона. Поэтому элемент помещают в четвертую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Гафний относится к d-элементам.
 


д) Элемент № 73
Для элемента № 73 - тантала (Та – порядковый № 73) электронная формула имеет вид:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d3 

Валентные электроны тантала 6s2 5d3 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Та находится 5 электронов. Поэтому элемент помещают в пятую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Тантал относится к d-элементам.
 


е) Элемент № 74 - вольфрам (W – порядковый №74) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d4 

Валентные электроны вольфрама 6s2 5d4 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома W находится 6 электронов. Поэтому элемент помещают в шестую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Вольфрам относится к d-элементам.
 


ж) Элемент № 75 - рений (Re – порядковый № 75) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d5 

Валентные электроны рениия 6s2 5d5 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Re находится 7 электронов. Поэтому элемент помещают в седьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Рений относится к d-элементам.
 


з) Элемент № 76- осмий (Os – порядковый № 76) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d6 

Валентные электроны осмия 6s2 5d6 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Os находится 8 электронов. Поэтому элемент помещают в восьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Осмий относится к d-элементам.
 



к) Элемент № 77 - иридий (Ir – порядковый № 77) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d

Валентные электроны иридия 6s2 5d7 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Ir находится 9 электронов. Поэтому элемент помещают в девятую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Иридий относится к d-элементам.
 



л) Элемент № 78 - платина (Pt – порядковый № 78) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s1 4f14 5d

Валентные электроны платина 6s1 и 5d9 - находятся на 6s- и 5d-подуровне. На валентной орбитали атома Pt находится 10 электронов. Поэтому элемент помещают в десятую группу периодической системы Д.И.Менделеева. В электронной оболочке элемента платины наблюдается провал одного электрона с подуровня 6s на уровень 5d. Электронная конфигурация валентных электронов атома платины 6s1 5d9 энергетически более выгодна, чем конфигурации 6s2 5d8. Платина относится к d-элементам.
 


м) Элемент № 79 - золото (Au – порядковый № 79) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s1 4f14 5d10 

Валентные электроны золота 6s1 5d10 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Au находится 11 электронов. Поэтому элемент помещают в одиннадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
У атома золотта наблюдается проскок ("провал"): один электрон с 6s-подуровня переходит на 5d-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 золота, когда заполнены все пять d-ячеек на 5d-подуровне, но не тогда когда четыре d-ячейки заполнены, а на пятой только один электрон. Для заполнения пятой d-ячейки 5d-подуровня один электрон 6s-подуровня переходит на 5d-подуровнь, как бы "проваливается". Таким образом, целиком заполненный 5d-подуровень является энергетически выгодным для атома золота. Золото относится к d-элементам.
 


н) Элемент № 80 - ртуть (Hg – порядковый № 80) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10

Валентные электроны ртути 6s2 5d10 - находятся на 6s- и 5d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Hg находится 12 электронов. Поэтому элемент помещают в двенадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Ртуть относится к d-элементам.
 


о) Элемент № 81 - таллий (Tl – порядковый № 81) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 1

Валентные электроны таллия 6s2 4d101 - находятся на 6s-, 5d- и 6р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Tl находится 13 электронов. Поэтому элемент помещают в тринадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Таллий относится к р-элементам.
 


п) Элемент № 82 - свинец (Pb – порядковый № 82) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 2

Валентные электроны свинца 6s2 4d102 - находятся на 6s-, 5d- и 6р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Pb находится 14 электронов. Поэтому элемент помещают в четырнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Свинец относится к р-элементам.
 


р) Элемент № 83 - висмут (Bi – порядковый № 83) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 3

Валентные электроны висмута 6s2 5d103 - находятся на 6s-, 5d- и 6р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Bi находится 15 электронов. Поэтому элемент помещают в пятнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Висмут относится к р-элементам.
 


с) Элемент № 84 - полоний (Ро – порядковый № 84) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 4

Валентные электроны полония 6s2 5d104 - находятся на 5s-, 4d- и 5р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Ро находится 16 электронов. Поэтому элемент помещают в шестнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Полоний относится к р-элементам.
 


с) Элемент № 85 - астат (At – порядковый № 85) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 5

Валентные электроны астата 6s2 5d105 - находятся на 5s-, 4d- и 5р-подуровнях. На валентных орбиталях атома At находится 17 электронов. Поэтому элемент помещают в семнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Астат относится к р-элементам.
 


т) Элемент № 86 - радон (Rn – порядковый № 86) электронная формула имеет вид: 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6

Валентные электроны радона 6s2 4d106 - находятся на 6s-, 5d- и 6р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Rn находится 18 электронов. Поэтому элемент помещают в восемнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева. Радон относится к р-элементам.