1.02 Электронная конфигурация ионов

1. Анализ задания:

В задании просят определить, каким элементам в основном состоянии недостает одного электрона до завершения внешнего электронного слоя. 

 

Завершенным внешним электронным слоем обладают благородные газы (элементы VIII A группы). Поэтому необходимо определить, какие из элементов при присоединении одного электрона образуют анион с зарядом "1 -" и принимают электронную конфигурацию благородного газа.

 

Анион — отрицательно заряженный ион, образуется, если атом принимает электроны.

 

Помним, что металлы не образуют отрицательных ионов, следовательно, Na и Mg рассматривать не будем.

2. Из оставшегося списка неметаллов сделаем ионы (анионы):

1) H – элемент I A группы 1 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. До завершения внешнего электронного слоя водороду нужен 1 электрон. После присоединения 1 электрона водород приобретает электронную конфигурацию гелия:

• Анион: H + 1 e^- → H^-  
• 1s¹ → 1s² [He]

2) S – элемент VI A группы 3 периода. Имеет 6 электронов на внешнем слое. До завершения внешнего электронного слоя сере нужно 2 электрона. После присоединения 2 электронов сера приобретает электронную конфигурацию аргона:

• Анион: S + 2 e^- → S^2-  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar].

3) F – элемент VIIA группы 2 периода. Имеет 7 электронов на внешнем слое. До завершения внешнего электронного слоя фтору нужен 1 электрон. После присоединения 1 электрона фтор приобретает электронную конфигурацию неона:

• Анион: F + 1 e^- → F^-  
• 1s²2s²2p⁵   →  1s²2s²2p⁶ [Ne]

Неметаллы, принимая электроны при образовании аниона, приобретают электронную конфигурацию благородного газа, завершающего период. Для определения инертного газа, чью конфигурацию будет принимать неметалл, мы шагаем вправо (вперёд) по таблице Менделеева.

 

Так как в условии задания сказано, что элемент принимает 1 электрон, то мы шагаем вправо (вперёд) по таблице Менделеева. Нам нужно найти те элементы, от которых достаточно сделать один "шаг" до инертного газа.

 

Отметим в таблице Менделеева неметаллы и, «шагая вправо», проследим, сколько ячеек от каждого элемента до благородного газа. Нам подходят неметаллы, расположенные в группе, предшествующей инертным газам.

 

3. Анализируем решение:

Водороду и фтору не хватает одного электрона до завершения внешнего электронного слоя.

 

---

 

Примечание: Если в задании речи идет про анионы, то нужно искать элементы, у которых на несколько электронов меньше, чем у благородных газов.

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить элементы, катионы которых имеют электронную конфигурацию атома неона.

 

Катион — это положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны.

 

Помним, что неметаллы (кроме водорода) не образуют стабильных катионов, следовательно, C и F рассматривать не будем.

2. Проанализируем электронные конфигурации атомов данных элементов и катионов, которые они образуют:

1) Cr - имеет 6 валентных электронов (1 электрон на внешнем и 5 электронов на d-орбиталях предвнешнего слоя). Хром может образовывать устойчивые катионы с зарядами 2 + и 3 +:

• Катион с зарядом 2 +: Cr – 2 e^- → Cr^{2 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴
• Катион с зарядом 3 +: Cr – 3 e^- → Cr^{3 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³

2) Mg - имеет 2 электрона на внешнем слое. Именно эти 2 электрона он отдает, образуя катион:

• Катион: Mg – 2 e^- → Mg^{2 +}
• 1s²2s²2p⁶3s² → 1s²2s²2p⁶

3) Na - имеет 1 электрон на внешнем слое. Именно этот 1 электрон он отдает, образуя катион:

• Катион: Na – 1 e^- → Na⁺
• 1s²2s²2p⁶3s¹ → 1s²2s²2p⁶

Металлы, отдавая электроны при образовании катиона, приобретают электронную конфигурацию благородного газа, завершающего предыдущий период. Для определения благородного газа, чью конфигурацию будет принимать металл, мы шагаем влево (назад) по таблице Менделеева.

Отметим в таблице металлы из списка и, "шагая влево", проследим, конфигурацию какого инертного газа будут иметь их катионы. Нам подойдут металлы, чьи катионы приобретают конфигурацию неона (1s²​​​​​​2s²​​​​​​2p⁶).

 

3. Анализируем решение:

Катионы натрия и магния имеют электронную формулу 1s²​​​​​​2s²​​​​​​2p⁶.

 

---

 

Лайфхак: элементы, которые имеют конфигурацию катиона 1s²​​​​​​2s²​​​​​​2p⁶, являются металлами и находятся в третьем периоде, так как им надо "отдать" электроны с 3 энергетического уровня для получения такой электронной конфигурации. 

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить элементы, ионы которых имеют электронную конфигурацию атома криптона.

 

Электронная конфигурация атома криптона: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶.

 

Существуют различные ионы – катионы и анионы. 

 

Катион — это положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны.

 

Анион — отрицательно заряженный ион, образуется, если атом принимает электроны.

 

Обычно металлы образуют устойчивые катионы, а неметаллы – анионы.

2. Проанализируем электронные конфигурации атомов данных элементов и ионов, которые они образуют:

1) Cl – неметалл, элемент VII A группы, 3 периода. Имеет 7 электронов на внешнем слое. Для достижения конфигурации устойчивого аниона хлору необходимо присоединить 1 электрон. После этого хлор приобретает электронную конфигурацию аргона:

• Анион: Cl + 1 e^- → Cl^-
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]

2)  Sr – металл, элемент II A группы, 5 периода. Имеет 2 электрона на внешнем слое. Для достижения конфигурации устойчивого катиона стронцию необходимо отдать 2 электрона. После этого стронций приобретает электронную конфигурацию криптона:

• Катион: Sr – 2 e^- → Sr^{2 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s² → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ [Kr]

3) Se – неметалл, элемент VI A группы, 4 периода. Имеет 6 электронов на внешнем слое. Для достижения конфигурации устойчивого аниона селену необходимо присоединить 2 электрона. После этого селен приобретает электронную конфигурацию криптона:

• Анион: Se + 2 e^- → Se^{2 -}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁴ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ [Kr]

4) P – неметалл, элемент V A группы, 3 периода. Имеет 5 электронов на внешнем слое. Для достижения конфигурации устойчивого аниона фосфору необходимо присоединить 3 электрона. После этого фосфор приобретает электронную конфигурацию аргона:

• Анион: P + 3 e^- → P^{3 -}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p³ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]

5) K – металл, элемент I A группы, 4 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. Для достижения конфигурации устойчивого катиона калию необходимо отдать 1 электрон. После этого калий приобретает электронную конфигурацию аргона:

• Катион: K – 1 e^- → K⁺
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]

 

Металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделева.

 

Неметаллы при образовании аниона принимают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего период. Для этого шагаем вправо (вперед) по таблице Менделева.

Отметим предложенные в задании элементы в таблице Менделеева и проанализируем, какие из них при образовании иона примут конфигурацию атома криптона. 

 

3. Анализируем решение:

Se и Sr образуют ионы, электронная конфигурация которых является такой же, как и у атома Kr. 

 

---

 

Лайфхак: элементы, которые образуют ионы с такой же электронной конфигурацией, как у атома криптона, являются либо неметаллами 4 периода, либо металлами 5 периода. В первом случае атомы будут принимать электроны, образуя анионы. Во втором случае атомы будут отдавать электроны, образуя катионы. 

 

---

4. Запишем ответ. 

1. Анализ задания:

В задании просят определить элементы, катионы которых имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня 2s²2p⁶. Для этого нужно проанализировать электронное строение для каждого атома и катиона, который он образует.

 

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

 

Катион — это положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны.

 

Помним, что неметаллы (кроме водорода) не образуют стабильных катионов, следовательно, N рассматривать не будем.

2. Проанализируем электронные конфигурации атомов и их катионов:

1) Na – имеет 1 электрон на внешнем слое. Именно этот 1 электрон он отдает, образуя катион:

• Катион: Na – 1 e^- → Na⁺
• 1s²2s²2p⁶3s¹ → 1s²2s²2p⁶ [Ne]

2) K – имеет 1 электрон на внешнем слое. Именно этот 1 электрон он отдает, образуя катион:

• Катион: K – 1 e^- → K⁺
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]

3) Al – имеет 3 электрона на внешнем слое. Именно эти 3 электрона он отдает, образуя катион:

• Катион: Al – 3 e^- → Al^{3 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ → 1s²2s²2p⁶ [Ne]

4) Rb – имеет 1 электрон на внешнем слое. Именно этот 1 электрон он отдает, образуя катион:

• Катион: Rb – 1 e^- → Rb⁺
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ [Kr]

Металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделева.

Отметим элементы из списка в таблице Менделеева и, шагая влево (назад), проследим, конфигурацию какого инертного газа будут иметь их катионы. 

Нам подойдут те, которые принимают электронную конфигурацию неона ( его внешний уровень 2s²2p⁶).

 

3. Анализируем решение:

У натрия и алюминия катионы имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня 2s²2p⁶.

 

---

 

Лайфхак: в задании спрашивают про катион, значит неметаллы можем не рассматривать. Если у катиона внешний уровень - второй, значит он образован металлом третьего периода. Находим среди предложенных элементов металлы 3 периода.

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить, анионы каких элементов имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня 4s²4p⁶. Для этого нужно проанализировать электронную формулу каждого атома и рассмотреть конфигурацию образованного им аниона.

 

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

 

Анион — это отрицательно заряженный ион, который образуется, если атом принимает электроны. При образовании аниона элемент приобретает конфигурацию инертного газа своего периода.

 

Помним, что металлы не образуют стабильных анионов, следовательно, K рассматривать не будем.

2. Проанализируем электронные конфигурации атомов и их анионов:

1) Br – имеет 7 электронов на внешнем слое. Ему надо принять еще 1 электрон, чтобы образовать анион:

• Анион: Br + 1 e^- → Br^-
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ [Kr]

2) Se – имеет 6 электронов на внешнем слое. Ему надо принять еще 2 электрона, чтобы образовать анион:

• Анион: Se + 2 e^- → Se^{2 -}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁴ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ [Kr]

3) Si – имеет 4 электрона на внешнем слое. Ему надо принять еще 4 электрона, чтобы образовать анион:

• Анион: Si + 4 e^- → Si^{4 -}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p² → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]

4) S – имеет 6 электронов на внешнем слое. Атому надо принять еще 2 электрона, чтобы образовать анион:

• Анион: S + 2 e^- → S^{2 -}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]

 

Неметаллы при образовании аниона принимают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего период. Для этого шагаем вправо (вперед) по таблице Менделева.

Отметим предложенные элементы в таблице Менделеева и, шагая вправо, проследим, электронные конфигурации каких инертных газов имеют их анионы. 

Нам подойдут те, которые образуют анионы с конфигурацией криптона (внешний уровень 4s²4p⁶).

 

3. Анализируем решение:

У брома и селена анионы имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня 4s²4p⁶.

 

---

 

Лайфхак: в задании спрашивают про анион, значит металлы можем не рассматривать. Если у аниона внешний уровень - четвёртый, значит он образован элементом четвёртого периода. Находим среди предложенных элементов неметаллы 4 периода.

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить, катионы каких элементов имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня 4s²4p⁶. Для этого нужно проанализировать электронное строение для каждого атома и катиона, который он образует.

 

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

 

Катион — это положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны.

 

Помним, что неметаллы (кроме водорода) не образуют стабильных катионов, следовательно, Br, As и Se рассматривать не будем.

2. Проанализируем электронные конфигурации атомов и их катионов:

1)  Sr – имеет 2 электрона на внешнем слое. Именно эти 2 электрона он отдает, образуя катион:

• Катион: Sr – 2 e^- → Sr^{2 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s² → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ [Kr]

2) Rb – имеет 1 электрон на внешнем слое. Именно этот 1 электрон он отдает, образуя катион:

• Катион: Rb – 1 e^- → Rb⁺
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ [Kr]

Металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделева.

Отметим элементы из списка в таблице Менделеева и проследим, какие из них, образуют катионы с электронной конфигурацией криптона (именно у него внешний уровень 4s²4p⁶.

 

3. Анализируем решение:

У стронция и рубидия катионы имеют электронную формулу внешнего энергетического уровня 4s²4p⁶.

 

---

 

Лайфхак: в задании спрашивают про катион, значит неметаллы можем не рассматривать. Если у катиона внешним является четвёртый энергетический уровень, значит атом металла находится в 5 периоде.

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить элементы, катионы которых имеют конфигурацию внешнего энергетического уровня 2s²2p⁶. 

 

Для этого нужно проанализировать электронное строение для каждого атома и катиона, который он образует.

 

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

 

Катион — это положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны.

 

Помним, что неметаллы (кроме водорода) не образуют стабильных катионов, следовательно, Br и Se рассматривать не будем.

2. Проанализируем катионы данных элементов:

1) Na – имеет 1 электрон на внешнем слое. Именно этот 1 электрон он отдает, образуя катион:

• Катион: Na – 1 e^- → Na⁺
• 1s²2s²2p⁶3s¹ → 1s²2s²2p⁶ [Ne]

2) Al – имеет 3 электрона на внешнем слое. Именно эти 3 электрона он отдает, образуя катион:

• Катион: Al – 3 e^- → Al^{3 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ → 1s²2s²2p⁶ [Ne]

4) Сu – имеет 1 электрон на внешнем слое. Именно этот 1 электрон она отдает, образуя катион:

• Катион: Cu – 1 e^- → Cu⁺
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰

Металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделева.

Отметим элементы из списка в таблице Менделеева и рассмотрим, конфигурацию какого инертного газа они принимают при образовании катиона. 

Нам подходят те, которые примут конфигурацию неона (у него внешний слой 2s²2p⁶).

 

 

3. Анализируем решение:

Для натрия и алюминия характерно образование катионов, имеющих электронную конфигурацию внешнего уровня 2s²2p⁶.

 

---

 

Лайфхак: элементы, у катионов которых электронная конфигурация внешнего энергетического уровня 2s²2p⁶, находятся в третьем периоде, так как для получения такой электронной конфигурации необходимо "отдать" электроны с третьего уровня.

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить, каким элементам в основном состоянии недостает одного электрона до завершения внешнего электронного слоя.

 

Завершенным внешним электронным слоем обладают благородные газы (элементы VIII A группы). Поэтому необходимо определить, какие из элементов при присоединении одного электрона образуют анион с зарядом - 1, имеющий электронную конфигурацию благородного газа.

 

Анион — отрицательно заряженный ион, образуется, если атом принимает электроны.

 

Помним, что металлы не образуют отрицательных ионов, следовательно, Na и Mg рассматривать не будем.

2. Рассмотрим строение атомов и анионов, которые образуют данные неметаллы:

1) H – элемент I A группы 1 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. До завершения внешнего электронного слоя водороду нужен 1 электрон. После присоединения 1 электрона водород приобретает электронную конфигурацию гелия: 

• Анион: H + 1 e^- → H^-  
• 1s¹ → 1s² [He]

2) S – элемент VI A группы 3 периода. Имеет 6 электронов на внешнем слое. До завершения внешнего электронного слоя сере нужно 2 электрона. После присоединения 2 электронов сера приобретает электронную конфигурацию аргона:

• Анион: S + 2 e^- → S^2-  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar].

3) F – элемент VII A группы 2 периода. Имеет 7 электронов на внешнем слое. До завершения внешнего электронного слоя фтору нужен 1 электрон. После присоединения 1 электрона фтор приобретает электронную конфигурацию неона:

• Анион: F + 1 e^- → F^-  
• 1s²2s²2p⁵   →  1s²2s²2p⁶ [Ne]

Неметаллы, принимая электроны при образовании аниона, приобретают электронную конфигурацию благородного газа, завершающего период. Для определения инертного газа, чью конфигурацию будет принимать неметалл, мы шагаем вправо (вперёд) по таблице Менделеева.

 

Так как в условии задания сказано, что элемент принимает 1 электрон, то мы шагаем влево (назад) по таблице Менделеева и находим элементы, расположенные левее инертного газа на 1 ячейку (соседние с благородными газами).

 

Отметим в таблице Менделеева неметаллы и, «шагая вправо», проследим, на сколько "шагов" нужно сдвинуться до инертного газа. Нам подходят неметаллы, расположенные в группе, предшествующей благородным газам.

 

3. Анализируем решение:

Водороду и фтору не хватает одного электрона до завершения внешнего электронного слоя.

 

---

 

Примечание: Если в задании речи идет про анионы, то нужно искать элементы, у которых на несколько электронов меньше, чем у благородных газов.

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить, какие два элемента образуют устойчивый положительный ион, содержащий 10 электронов.

 

Положительный ион - катион, образуется при "отдаче" электронов атомом.

 

Помним, что неметаллы не образуют устойчивых положительных ионов, следовательно, N рассматривать не будем.

2. Рассмотрим строение катионов металлов из оставшегося списка:

1) Na -  элемент I A группы 3 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. Для завершения внешнего электронного слоя натрию нужно отдать 1 электрон. После отдачи 1 электрона натрий приобретает электронную конфигурацию неона:

• Катион: Na - 1 e^- → Na⁺  
• 1s²2s²2p⁵3s¹  →  1s²2s²2p⁶ [Ne]

2) K - элемент I A группы 4 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. Для завершения внешнего электронного слоя калию нужно отдать 1 электрон. После отдачи 1 электрона калий приобретает электронную конфигурацию аргона:

• Катион: K - 1 e^- → K⁺  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar].

3) Li - элемент I A группы 2 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. Для завершения внешнего электронного слоя литию нужно отдать 1 электрон. После отдачи 1 электрона литий приобретает электронную конфигурацию гелия:

• Катион: Li - 1 e^- → Li⁺ 
• 1s²2s¹ → 1s² [He]

4) Al - элемент III A группы 3 периода. Имеет 3 электрона на внешнем слое. До завершения внешнего электронного слоя алюминию нужно отдать 3 электрона. После отдачи 3 электронов алюминий приобретает электронную конфигурацию неона:

• Катион: Al - 3 e^- → Al³⁺  
• 1s²2s²2p⁵3s²3p¹  →  1s²2s²2p⁶ [Ne]

Металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделева.

 

Инертный газ, содержащий 10 электронов - неон.

Отметим в таблице Менделеева элементы нашего списка и, "шагая влево" (назад), посмотрим, конфигурацию какого инертного газа будет иметь катион каждого из элементов. 

 

 

3. Анализируем решение:

Натрий и алюминий образуют устойчивый положительный анион, содержащий 10 электронов.

 

---

 

Лайфхак: 

 

Если нам нужно получить конфигурацию неона (Ne), то нужно рассматривать элементы, образующие катион, отдавая свои электроны с третьего периода, образуя второй внешний уровень.

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить, какие два элемента образуют устойчивый положительно заряженный ион, содержащий 18 электронов.

 

Положительный ион - катион, который образуется при "отдаче" атомом электронов.

 

Помним, что неметаллы не образуют устойчивых положительных ионов, следовательно, N рассматривать не будем.

2. Для оставшегося списка металлов рассмотрим образование катионов. 

Инертным газом, имеющим 18 электронов, является Ar (аргон) - его электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶. Проанализируем, какие из элементов образуют катион с такой же конфигурацией:

 

1) Li - элемент I A группы, 2 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. После отдачи 1 электрона литий приобретает электронную конфигурацию гелия:

• Катион: Li - 1 e^- → Li⁺ 
• 1s²2s¹ → 1s² [He]

2) Ca - элемент II A группы, 4 периода. Имеет 2 электрона на внешнем слое. После отдачи 2 электронов кальций приобретает электронную конфигурацию аргона:

• Катион: Ca - 2 e^- → Ca²⁺  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar].

3) Cs - элемент I A группы, 6 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. После отдачи 1 электрона цезий приобретает электронную конфигурацию ксенона:

• Катион: Cs - 1 e^- → Cs⁺  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶6s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶ [Xe].

4) K - элемент I A группы, 4 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. После отдачи 1 электрона калий приобретает электронную конфигурацию аргона:

• Катион: K - 1 e^- → K⁺  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar].

Металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделева.

Отметим металлы из списка в таблице Менделеева и, "шагая влево" (назад), проследим, конфигурацию какого инертного газа будут приобретать атомы, образуя катионы. 

Нам подойдут те, которые приобретут конфигурацию аргона (18 электронов). 

 

3. Анализируем решение:

Кальций и калий образуют устойчивый положительно заряженный ион, содержащий 18 электронов.

 

---

 

Лайфхак:

 

Если нам нужно получить конфигурацию аргона (Ar), то нужно рассматривать элементы, образующие катион, отдавая свои электроны с четвёртого периода, образуя третий внешний уровень.

 

---

4. Запишем ответ.

1. Анализ задания:

В задании просят определить, какие два элемента образуют устойчивый положительный ион, содержащий 10 электронов.

 

Положительный ион - катион, образуется при "отдаче" электронов атомом.

 

Помним, что неметаллы не образуют устойчивых положительных ионов (кроме Н), следовательно, Cl рассматривать не будем.

2. Для оставшегося списка металлов рассмотрим строение катионов, которые они образуют:

1) Na -  элемент I A группы, 3 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. После отдачи 1 электрона натрий приобретает электронную конфигурацию неона:

• Катион: Na - 1 e^- → Na⁺  
• 1s²2s²2p⁵3s¹  →  1s²2s²2p⁶ [Ne]

2) Be - элемент II A группы, 2 периода. Имеет 2 электрона на внешнем слое. После отдачи 2 электронов бериллий приобретает электронную конфигурацию гелия:

• Катион: Be - 2 e^- → Be²⁺ 
• 1s²2s² → 1s² [He]

3) Ba - элемент II A группы, 6 периода. Имеет 2 электрона на внешнем слое. После отдачи 2 электронов барий приобретает электронную конфигурацию ксенона:

• Катион: Ba - 2 e^- → Ba²⁺  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶6s² → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶ [Xe].

4) Mg - элемент II A группы, 3 периода. Имеет 2 электрона на внешнем слое. После отдачи 2 электронов магний приобретает электронную конфигурацию неона:

• Катион: Mg - 2 e^- → Mg²⁺  
• 1s²2s²2p⁵3s²  →  1s²2s²2p⁶ [Ne]

Металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделева.

 

Инертный газ, содержащий 10 электронов - неон.

Отметим элементы в таблице Менделеева и, "шагая влево" (назад), проследим, конфигурацию какого инертного газа приобретут атомы, отдав электроны. Нам подходят те, чьи катионы приобретают конфигурацию неона (инертный газ с 10 электронами).

 

3. Анализируем решение:

Натрий и магний образуют устойчивый положительный ион, содержащий 10 электронов.

 

---

 

Лайфхак: 

 

Если у катионе нам нужно получить конфигурациа неона (Ne), то нужно рассматривать металлы, расположенные в 3 периоде, отдавая свои электроны с третьего периода, у катиона они образуют второй внешний уровень.

 

---

4. Запишем ответ. 

1. Анализ задания:

Нужно найти элементы, двухзарядные катионы которых не имеют неспаренных электронов. 

 

Катион — положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны. Образуя катионы, атом стремится достичь электронной конфигурации благородного газа, завершающего предыдущий период. 

 

Помним, что неметаллы не образуют устойчивых положительных ионов (кроме Н), следовательно, O и P рассматривать не будем.

 

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

 

2. Из оставшегося списка металлов сделаем ионы (катионы):

Для образования двухзарядного катиона атом должен отдать два электрона. 

 

1) Al - элемент III A группы, 3 периода. Имеет 3 электрона на внешнем слое. Для алюминия характерно образование катиона с зарядом 3 +, он не образует двухзарядного положительного иона - не подходит.

 

2) Mg - элемент II A группы, 3 периода. Имеет 2 электрона на внешнем слое. После отдачи 2 электронов магний приобретает электронную конфигурацию неона: 

• Катион: Mg - 2 e^- → Mg²⁺  
• 1s²2s²2p⁵3s²  →  1s²2s²2p⁶ [Ne]

 

Образуется двухзарядный катион Mg²⁺, который не имеет неспаренных электронов (2s²2p⁶) - подходит.

 

3) Zn - элемент II A группы, 4 периода. Имеет 2 электрона на внешнем слое. После отдачи 2 электронов цинк образует двухзарядный катион Zn²⁺, который не имеет неспаренных электронов (3s²3p⁶3d¹⁰) - подходит.

• Катион: Zn - 2 e^- → Zn²⁺  
• 1s²2s²2p⁵3s²3p⁶3d¹⁰4s² → 1s²2s²2p⁵3s²3p⁶[Ar]3d¹⁰

 

Многие металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделеева.

 

Так как в задании просят найти именно двухзарядный катион, не имеющий неспаренных электронов, нам необходимо проследить, какие элементы после двух "шагов" влево принимают конфигурацию инертного газа. Так мы увидим, что из имеющихся трех металлов алюминий нам точно не подходит. 

 

3. Анализируем решение:

Магний и цинк образуют двухзарядные катионы, которые не имеют неспаренных электронов. 

4. Запишем ответ. 

1. Анализ задания:

В задании просят определить, какие два элемента образуют однозарядный катион, не имеющий неспаренных электронов. 

 

Катион — положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны. Образуя катионы, атом стремится достичь электронной конфигурации благородного газа, завершающего предыдущий период. 

 

Помним, что неметаллы не образуют устойчивых положительных ионов, следовательно, N и Cl рассматривать не будем.

 

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

 

2. Для металлов рассмотрим строение их атомов и катионов, которые они образуют:

Для образования однозарядного катиона атом должен отдать один электрон.

 

1) Na - элемент I A группы 3 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. После отдачи 1 электрона натрий приобретает электронную конфигурацию неона:

• Катион: Na - 1 e^- → Na⁺  
• 1s²2s²2p⁵3s¹  →  1s²2s²2p⁶ [Ne]

 

Отдавая 1 электрон, образуется катион Na⁺, не имеющий неспаренных электронов.

 

2) Mn - элемент VII B группы 4 периода. Имеет 7 электронов на внешнем слое.

 

Для марганца характерно образование катиона Mn²⁺. После отдачи 2 электронов (находящихся на внешнем уровне) марганец приобретает электронную конфигурацию [Ar]3d⁵:

• Катион: Mn - 2 e^- → Mn²⁺  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²  →  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]3d⁵

3) Cu - элемент I A группы 4 периода. Имеет 1 электрон на внешнем слое. После отдачи 1 электрона медь приобретает электронную конфигурацию [Ne]3d¹⁰:

• Катион: Cu - 1 e^- → Cu⁺  
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹  →  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]3d¹⁰

 

Отдавая 1 электрон, образуется катион Cu⁺, не имеющий неспаренных электронов.

3. Выделим все элементы в таблице Менделеева. 

Многие металлы при образовании катионов стремятся отдать электроны, принимая при этом электронную конфигурацию инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого мы шагаем влево (назад). 

 

Нам подходят те металлы, которые находятся в одном "шаге" от инертного газа, так как в условии сказано про однозарядный катион. 

Тогда мы увидим, что из данных в задании металлов марганец нам не подходит. 

 

4. Анализируем решение:

Натрий и медь образуют однозарядный катион, не имеющий неспаренных электронов.

5. Запишем ответ. 

1. Анализ задания: 

В задании просят определить элементы, катионы которых имеют электронную конфигурацию атома неона.

 

Катион — это положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны.

 

Помним, что неметаллы (кроме водорода) не образуют стабильных катионов, следовательно, P рассматривать не будем.

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

3. Рассмотрим, какие заряды могут иметь эти элементы в качестве ионов, а также какую конфигурацию будут при этом принимать: 

1) Ti - имеет 4 валентных электрона (2 электрона на внешнем и 2 на d-орбиталях предвнешнего слоя). Он может образовывать катион с зарядом 2 +; 4 +. 

• Катион: Ti – 2 e^- → Ti^{2 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s² → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²

2) Nb - имеет 5 валентных электронов (1 электрон на внешнем и 4 электрона на d-орбиталях предвнешнего слоя). Он может образовывать катионы с зарядами  1 +, 2 +, 3 +, 4 +, 5 +. 

• Катион: Nb – 2 e^- → Nb^{2 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d⁴5d¹ (т.к. внешнем уровнем является не 3d, а 5d, то мы можем сразу же его исключить).

3) P - элемент неметалл, не образует катионов. 

 

4) Cr - имеет 6 валентных электронов (1 электрон на внешнем и 5 электронов на d-орбиталях предвнешнего слоя). Он может образовывать катион с зарядами 2 +.

• Катион с зарядом: Cr – 2 e^- → Cr^{2 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴

5) Ga - имеет 3 валентных электрона на внешнем уровне. Он может образовывать катион с зарядом 3 + (т. к. не образует катион с зарядом 2 + , рассматривать конфигурацию не будем). 

4. Анализируем решение: 

Выбираем элементы, атомам которых соответствует электронная конфигурация иона Э²⁺  ...3p⁶3d^x. Этими элементами являются титан и хром. 

5. Запишем ответ. 

1. Анализ задания:

В задании просят определить элементы, ионы которых имеют электронную конфигурацию атома неона.

 

Электронная конфигурация атома неона: 1s²2s²2p⁶.

 

Существуют различные ионы – катионы и анионы. 

 

Катион — это положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны.

 

Анион — отрицательно заряженный ион, образуется, если атом принимает электроны.

 

Обычно металлы образуют устойчивые катионы, а неметаллы – анионы.

2. Проанализируем электронные конфигурации атомов данных элементов и ионов, которые они образуют:

1) F – имеет 7 электронов на внешнем слое. Фтор принимает 1 электрон, образуя анион F^-:

• Анион: F + 1 e^- → F^–
• 1s²2s²2p⁵ → 1s²2s²2p⁶ [Ne]

2) Al - имеет 3 электрона на внешнем слое. Именно эти 3 электрона он отдает, образуя катион:

• Катион: Al – 3 e^- → Al^{3 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ → 1s²2s²2p⁶ [Ne]

3) Br – имеет 7 электронов на внешнем слое. Принимая 1 электрон, образует анион Br^-:

• Анион: Br + 1 e^- → Br^–
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶ [Kr]

4) Zn – имеет 2 электрона на внешнем слое. Именно эти 2 электрона она отдает, образуя катион:

• Катион: Zn – 2 e^- → Zn^{2 +}
• 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰ → 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰

5) H – имеет 1 электрон на внешнем слое. Может образовать катион или анион после того как отдаст или примет 1 электрон, соответственно:

• Катион: H – 1 e^- → H⁺
• 1s¹ → 1s⁰
• Анион: H + 1 e^- → H^–
• 1s¹ → 1s² [He]

 

Металлы при образовании катиона отдают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего предыдущий период. Для этого шагаем влево (назад) по таблице Менделева.

 

Неметаллы при образовании аниона принимают такое количество электронов, чтобы их сумма стала равна количеству электронов у инертного газа, завершающего период. Для этого шагаем вправо (вперед) по таблице Менделева.

 

Отметим предложенные в задании элементы в таблице Менделеева и проанализируем, какие из них при образовании иона примут конфигурацию атома неона.

Помним, что Zn при образовании катиона не принимает электронную конфигурацию инертного газа, так как он относится к d -элементам. 

Водород принимает конфигурацию инертного газа только при образовании аниона. 

 

3. Анализируем решение:

Ионы фтора и алюминия имеют электронную формулу 1s²​​​​​​2s²​​​​​​2p⁶.

 

---

 

Лайфхак: элементы, которые образуют ионы с такой же электронной конфигурацией, как у атома неона, являются либо неметаллами 2 периода, либо металлами 3 периода. В первом случае атомы будут принимать электроны, образуя анионы. Во втором случае атомы будут отдавать электроны, образуя катионы. 

 

---

4. Запишем ответ. 

1. Анализ задания:

В задании просят определить в электронных конфигурациях каких ионов, соответствующих основному состоянию атома, количество неспаренных электронов на 2 отличается от количества неспаренных электронов в основном состоянии соответствующих атомов. Для этого нужно изобразить графическую формулу для каждого атома и соответствующего иона.

 

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

 

 

Существуют различные ионы – катионы и анионы. 

 

Катион — это положительно заряженный ион, образуется, если атом отдает электроны.

 

Анион — отрицательно заряженный ион, образуется, если атом принимает электроны.

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) Y – элемент IIIB группы 5 периода. Является d-элементом. Так как у него нет проскока электрона, у него 2 электрона на внешнем уровне.

 

 

У иттрия в основном состоянии 1 неспаренный электрон.

 

Y^{3 +} – катион иттрия с зарядом 3 + образуется при "потере" атомом иттрия трёх электронов. 

 

 

У иона иттрия 0 неспаренных электронов.

 

2) Se –  элемент VIA группы 4 периода. Является p-элементом. Так как он в шестой группе, у него 6 электронов на внешнем уровне.

 

 

У селена в основном состоянии 2 неспаренных электрона.

 

Se^{2 –} – анион селена с зарядом 2 – образуется при "получении" атомом селена двух электронов. 

 

 

У иона селена 0 неспаренных электронов.

 

3) Zn – элемент IIB группы 4 периода. Является d-элементом. Так как у него нет проскока электрона, у него 2 электрона на внешнем уровне.

 

 

У цинка в основном состоянии 0 неспаренных электронов.

 

Zn^{2 +} – катион цинка с зарядом 2 + образуется при "потере" атомом цинка двух электронов. 

 

 

У иона цинка 0 неспаренных электронов.

 

4) V – элемент VB группы 4 периода. Является d-элементом. Так как у него нет проскока электрона, у него 2 электрона на внешнем уровне.

 

 

У ванадия в основном состоянии 3 неспаренных электрона.

 

V^{3 +} – катион ванадия с зарядом 3 + образуется при "потере" атомом ванадия трёх электронов. 

 

 

У иона ванадия 2 неспаренных электрона.

 

5) Mo – элемент VIB группы 5 периода. Является d-элементом. Так как у него есть проскок электрона, у него 1 электрон на внешнем уровне.

 

 

 

У молибдена в основном состоянии 6 неспаренных электронов.

 

Mo^{2 +} – катион молибдена с зарядом 2 + образуется при "потере" атомом молибдена двух электронов. 

 

 

У иона молибдена 4 неспаренных электрона.

4. Анализируем решение:

У ионов селена и молибдена количество неспаренных электронов на 2 отличается от количества неспаренных электронов в основном состоянии соответствующих атомов.

5. Запишем ответ.