4. Связанная система элементарных частиц содержит 24 электрона, 30 нейтронов и 26 протонов. Используя фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева, определите, ионом или нейтральным атомом какого элемента является эта система. В ответе укажите порядковый номер элемента и начертите модель.

Решение:

Связанная система элементарных частиц содержит:

• Число электронов = 24
• Число нейтронов = 30
• Число протонов = 26

Число протонов в ядре определяет порядковый номер элемента и его атомный номер (Z). В данном случае, число протонов = 26. По Периодической системе элементов Д. И. Менделеева, элемент с порядковым номером 26 — это Железо (Fe).

Для нейтрального атома число электронов должно быть равно числу протонов. В данной системе число электронов (24) меньше числа протонов (26). Следовательно, система является положительно заряженным ионом.

Заряд иона равен разности числа протонов и числа электронов: Заряд = Число протонов - Число электронов = 26 - 24 = +2.

Таким образом, это ион элемента Железо (Fe) с зарядом +2.

Порядковый номер элемента — 26.

Модель атома (иона):

Ядро: Содержит 26 протонов и 30 нейтронов. Общее число нуклонов (массовое число A) = 26 + 30 = 56.

Электронная оболочка: Содержит 24 электрона, распределённые по энергетическим уровням.

Структура электронной оболочки для Fe⁺²:

Электронная конфигурация нейтрального атома железа (Z=26): \( 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6 \). Для иона Fe⁺² удаляются два электрона с внешнего уровня (4s).

Электронная конфигурация иона Fe⁺²: \( 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 \).

Распределение по уровням: 1-й уровень: 2 электрона; 2-й уровень: 8 электронов; 3-й уровень: 14 электронов (2 в 3s, 6 в 3p, 6 в 3d).

Графическое представление (схематично):

Ядро: (26p, 30n)

Электронные оболочки:

• 1-й уровень: 2 электрона
• 2-й уровень: 8 электронов
• 3-й уровень: 6 электронов (в 3d) + 6 электронов (в 3p) + 2 электрона (в 3s) = 14 электронов.

Ответ: Порядковый номер элемента - 26. Система является положительно заряженным ионом железа (Fe⁺²).