Химия

2. Строение ядер и электронных оболочек атомов
2.9. Электронные конфигурации ионов

Рассмотрим электронные конфигурации одноатомных ионов.

Для аниона число электронов больше, а для катиона — меньше, чем для нейтрального атома. При этом число лишних (анион) или недостающих (катион) электронов равно заряду иона. В случае аниона «лишние» электроны заселяют последующие более высокие по энергии подуровни, например:

17 Cl : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 5   + 1 е  Cl : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 .

Для катиона электроны «снимаются» с внешнего электронного слоя, например:

19 K : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 1   1 е  K + : 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 .

Соотношения между электронными конфигурациями атомов и ионов:

Э 0   + n e  Э n , Э n   n e  Э 0 ;

Э 0   n e  Э n + , Э n +   + n e  Э 0 .

Например, если электронная конфигурация аниона Э2− 1s 22s 22p 6, то электронная конфигурация электронейтрального атома будет 1s 22s 22p 6−2 → 1s 22s 22p 4. Для катиона Э3+ с электронной конфигурацией 1s 22s 22p 6 для нейтрального атома имеем:

1s 22s 22p 6 + 3 e 1s 22s 22p 63s 23p 1.

Пример 2.9. Укажите все невозможные состояния атома:

  • а) ; д) 2, 8, 10;
  • б) 1p 2; е) ;
  • в) ; ж) [Ne]3s 13p 53d 2.
  • г) 3p 7;

Решение. Состояния а) и ж) возможны, но это возбужденные состояния. Состояние е) является основным. Невозможны состояния б) (на первом энергетическом уровне отсутствует p-подуровень), в) (спины находящихся на одной АО электронов должны быть антипараллельны), г) (максимальное число электронов на p-подуровне равно 6), д) (на внешнем энергетическом уровне максимально может расположиться не более 8 электронов).

Ответ: б), в), г), д).

Пример 2.10. Укажите все правильные утверждения для строения атома хлора в основном состоянии:

  • а) в атоме два полностью заполненных энергетических уровня;
  • б) число полностью заполненных энергетических подуровней равно четырем;
  • в) на внешнем электронном слое находится пять электронов;
  • г) атом хлора — радикал, т.е. содержит один неспаренный электрон.

Решение. Из электронно-графической схемы атома хлора

следует, что неправильным является только утверждение в) (на внешнем электронном слое в атоме хлора находится не 5, а 7 электронов (3s 23p 5).

Полностью заполнены 1s-, 2s-, 2p- и 3s-подуровни. Обратите внимание, что число полностью заполненных АО в атоме хлора равно 8, а число полностью заполненных энергетических уровней равно 2 (1s 2 и 2s 22p 6).

Ответ: а), б), г).