1.01 Электронная конфигурация атомов

1. Анализ задания

В задании просят определить атомы с электронной конфигурацией внешнего энергетического уровня ns¹np² в возбужденном состоянии. Для этого нужно проанализировать графическую формулу каждого атома и возможность перехода в возбужденное состояние.

 

Если на орбитали находится один электрон, то он называется неспаренным, а если два – то это спаренные электроны.

 

 

Внешний энергетический уровень дальше всего находится от ядра атома, он имеет самый большой номер, равный номеру периода.

 

При переходе электрона с уровня (подуровня) с меньшей энергией на уровень (подуровень) с большей атом переходит в возбужденное состояние.

 

Помним, что: для возможности перехода в возбужденное состояние необходимо 1) наличие спаренных электронов 2) наличие свободных орбиталей.

 

Переход в возбужденное состояние невозможен для щелочных металлов, азота, кислорода, фтора, благородных газов.  

2. Выделим все элементы в таблице Менделеева, чтобы понять, в какой группе и в каком периоде они расположены.

3. Распишем электронные и графические формулы:

1) B - элемент 3 А группы 2 периода. Является р-элементом. Мы видим спаренные электроны на 2s подуровне и свободную орбиталь на 2р подуровне.

 

 

 

При переходе в возбужденное состояние электронная конфигурация атома станет 2s¹3p² - подходит. 

 

2) Al – элемент 3 А группы 3 периода. Он является р элементом. Мы видим наличие спаренных электронов и свободных орбиталей.

 

 

 

При переходе атома в возбужденное состояние конфигурация внешнего уровня станет 3s¹3p² – подходит.

 

3) F - элемент 7 А группы 2 периода. На 2р подуровне мы видим спаренные электроны и отсутствие свободных орбиталей (фтор - элемент второго периода и у него нет вакантных d-орбиталей). 

 

 

Следовательно, переход в возбужденное состояние невозможен, этот вариант не подходит. 

 

4) Fe - элемент 8 В группы 4 периода. Относится к d элементам. Мы видим полностью заполненный 4s подуровень в основном состоянии.

 

 

У железа есть свободный р-подуровень. При переходе в возбужденное состояние конфигурация внешнего уровня будет 4s¹4p¹ - не подходит.

 

5) N – элемент 5 А группы 2 периода. Он является р элементом. Так как это элемент второго периода, у него нет свободных d-орбиталей, поэтому переход атома в возбужденное состояние невозможен. Этот варинат не удовлетворяет условию задания. 

 

4. Анализ решения 

Таким образом, у азота и фтора невозможен переход в возбужденное состояние, электронная конфигурация железа не соответствует условию, а бор и алюминий в возбужденном состоянии имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня ns¹np².

 

---

 

Лайфхак:

 

Для р элементов сумма электронов на внешнем уровне в основном и возбужденном состоянии равна, поэтому мы можем посчитать, сколько электронов на внешнем уровне должно быть у нужного нам элемента (ns¹np² (1+2=3)) и выбрать из предложенных элементов те, которые расположены в 3 А группе, так как для них число электронов на внешнем уровне равно номеру группы. Таким образом, мы увидим, что в 3 группе находятся бор и алюминий.

 

---

5. Запишем ответ.