ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 31 Вопрос 13 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Запишите распределение электронов по энергетическим уровням иона, в который превращается атом кальция, отдавший два электрона.

₂₀Ca )₂)₈)₈)₂ -2e → ₂₀Ca⁺²)₂)₈)₈)₀

Для объяснения распределения электронов в ионе кальция, который образуется при отдаче двух электронов, необходимо рассмотреть атом кальция в его нейтральном состоянии, а затем проследить изменения при потере электронов.

1. Определение электронного строения нейтрального атома кальция (Ca):

Кальций (Ca) имеет порядковый номер 20 в периодической таблице. Это означает, что нейтральный атом кальция содержит 20 протонов в ядре и 20 электронов.

Электроны распределяются по энергетическим уровням следующим образом:

• Первый энергетический уровень (ближайший к ядру) может вмещать максимум 2 электрона.
• Второй энергетический уровень может вмещать максимум 8 электронов.
• Третий энергетический уровень может вмещать максимум 18 электронов, но для элементов главных подгрупп часто заполняется до 8 электронов перед началом заполнения следующего уровня.
• Четвертый энергетический уровень.

Таким образом, 20 электронов в нейтральном атоме кальция распределяются как:

• 2 электрона на первом уровне.
• 8 электронов на втором уровне.
• 8 электронов на третьем уровне.
• 2 электрона на четвертом (внешнем) уровне.

Это можно записать как ₂₀Ca )₂)₈)₈)₂, где ₂₀ указывает на порядковый номер (количество протонов), а числа в скобках показывают количество электронов на каждом энергетическом уровне. Внешний (четвертый) энергетический уровень содержит 2 электрона. Эта конфигурация является незавершенной, так как для стабильности (правило октета) внешнему уровню обычно требуется 8 электронов.

2. Отдача двух электронов и образование иона:

Атомы стремятся достичь стабильной электронной конфигурации, обычно путем приобретения или отдачи электронов, чтобы внешний энергетический уровень был полностью заполнен (как правило, содержал 8 электронов, т.н. «правило октета»). В случае кальция, ему проще отдать 2 электрона с внешнего (четвертого) уровня, чем принять 6 электронов для его заполнения.

Когда атом кальция отдает два электрона, его общее количество электронов уменьшается на 2.
Новое количество электронов = 20 (исходные) — 2 (отданные) = 18 электронов.

Поскольку атом отдал отрицательно заряженные частицы (электроны), он становится положительно заряженным ионом. Заряд иона будет +2 (Ca⁺²).

3. Распределение электронов в ионе кальция (Ca⁺²):

Теперь у нас есть 18 электронов, которые нужно распределить по энергетическим уровням иона.

• Первый энергетический уровень заполняется первыми 2 электронами.
• Осталось 18 — 2 = 16 электронов.
• Эти 8 электронов заполняют второй энергетический уровень.
• Осталось 16 — 8 = 8 электронов.
• Эти 8 электронов заполняют третий энергетический уровень.
• Четвертый энергетический уровень, с которого были отданы электроны, теперь пуст (содержит 0 электронов).

Таким образом, распределение электронов в ионе Ca⁺² будет 2 электрона на первом уровне, 8 электронов на втором уровне, 8 электронов на третьем уровне и 0 электронов на четвертом уровне.

4. Завершенность внешнего энергетического уровня:

В ионе Ca⁺² внешний (теперь третий) энергетический уровень содержит 8 электронов. Это соответствует стабильной электронной конфигурации благородного газа аргона (Ar), у которого также 18 электронов и 8 электронов на внешнем уровне.

Такая конфигурация, с полностью заполненным внешним энергетическим уровнем, называется завершенной и является энергетически выгодной, что объясняет, почему атом кальция стремится отдать два электрона.

Итоговая запись процесса:
₂₀Ca )₂)₈)₈)₂ -2e → ₂₀Ca⁺²)₂)₈)₈)₀

У атома кальция внешний энергетический уровень 4-й, незавершенный.
У иона кальция Ca⁺² — 3-й, завершенный (8-электронная устойчивая конфигурация).