1. Дайте определения электронной оболочки атома и энергетического уровня (электронного слоя). 2. Каков порядок заполнения электронных слоёв у атомов элементов № 1–20 в таблице Д. И. Менделеева? 3. Какие энергетические уровни атома называют завершёнными? Как рассчитать максимальное число электронов, которые может вместить п-ный энергетический уровень? 4. Объясните причину сходства свойств элементов VA-группы. Запишите формулы высших оксидов и летучих водородных соединений элементов этой группы. 5. Укажите общее число электронов и число энергетических уровней в атомах элементов следующих групп: а) щелочных металлов; б) щелочноземельных металлов; в) галогенов; г) благородных газов. 6. Запишите распределение электронов по энергетическим уровням в атомах сле-

Решение:

1. Определение понятий:

• Электронная оболочка атома — это совокупность всех электронов, принадлежащих атому.
• Энергетический уровень (электронный слой) — это область пространства вокруг ядра атома, где вероятность нахождения электрона примерно одинакова, и электроны имеют близкие значения энергии.

2. Порядок заполнения электронных слоёв (для элементов № 1–20):

Заполнение электронных слоёв происходит в порядке возрастания энергии, начиная с первого уровня (K-слой), который может вместить максимум 2 электрона. Затем заполняется второй уровень (L-слой, максимум 8 электронов), третий (M-слой, максимум 18 электронов, но для элементов № 1–20 он заполняется максимум 8 электронами) и так далее.

• 1-й уровень (K): 2 электрона
• 2-й уровень (L): 8 электронов
• 3-й уровень (M): до 8 электронов (для элементов № 1–20)

3. Завершённые энергетические уровни и расчёт максимального числа электронов:

• Завершённые энергетические уровни — это уровни, на которых находится максимально возможное количество электронов.
• Максимальное число электронов (n) на энергетическом уровне рассчитывается по формуле: 2n², где n — номер энергетического уровня.

Примеры:

• 1-й уровень (n=1): 2 * 1² = 2 электрона.
• 2-й уровень (n=2): 2 * 2² = 8 электронов.
• 3-й уровень (n=3): 2 * 3² = 18 электронов.
• 4-й уровень (n=4): 2 * 4² = 32 электрона.

4. Сходство свойств элементов VA-группы и формулы соединений:

• Причина сходства: Элементы VA-группы (азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут) имеют на внешнем энергетическом уровне 5 электронов. Это определяет сходство их химических свойств, в частности, тенденцию принимать 3 электрона для завершения внешнего уровня или отдавать 5 электронов.
• Формулы высших оксидов: R₂O₅ (например, N₂O₅, P₂O₅).
• Формулы летучих водородных соединений: RH₃ (например, NH₃, PH₃).

5. Общее число электронов и энергетических уровней в атомах элементов различных групп:

• а) Щелочные металлы (IA группа):
  • Общее число электронов: равно номеру группы (1 электрон на внешнем уровне).
  • Число энергетических уровней: равно номеру периода.
• б) Щелочноземельные металлы (IIA группа):
  • Общее число электронов: равно номеру группы (2 электрона на внешнем уровне).
  • Число энергетических уровней: равно номеру периода.
• в) Галогены (VIIA группа):
  • Общее число электронов: равно номеру группы (7 электронов на внешнем уровне).
  • Число энергетических уровней: равно номеру периода.
• г) Благородные газы (VIIIA группа):
  • Общее число электронов: равно номеру группы (8 электронов на внешнем уровне, кроме гелия - 2).
  • Число энергетических уровней: равно номеру периода.

6. Распределение электронов по энергетическим уровням (примеры):

Распределение электронов по уровням зависит от общего числа электронов (равного заряду ядра, т.е. порядковому номеру элемента) и правил заполнения уровней (K, L, M, ...).

• Литий (Li, Z=3): K-2, L-1
• Кислород (O, Z=8): K-2, L-6
• Натрий (Na, Z=11): K-2, L-8, M-1
• Алюминий (Al, Z=13): K-2, L-8, M-3
• Аргон (Ar, Z=18): K-2, L-8, M-8