ГДЗ по химии, 8 класс, Габриелян, номер 31.5: Строение электронных оболочек атомов

План решения:

Для выполнения задания необходимо вспомнить положение указанных групп элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева и их электронное строение. Общее число электронов в нейтральном атоме равно порядковому номеру элемента (числу протонов). Число энергетических уровней определяется периодом, в котором находится элемент.

Вычисление и анализ по пунктам:

• а) Щелочные металлы (I группа, главная подгруппа).

  К ним относятся литий (Li), натрий (Na), калий (K) и др.
  Пример для натрия (Z=11): конфигурация 2e-8e-1e. Всего электронов: 11 . Энергетических уровней: 3 (так как это III период).
  Общий вывод: число электронов зависит от конкретного элемента группы, но все они имеют 1 электрон на внешнем уровне. Для ответа обычно приводят пример или указывают закономерность. Если требуется указать для типичного представителя (например, Li, Na, K), то числа разные. Однако в школьной практике часто просят указать характеристики для любого элемента группы или привести примеры. Давайте возьмем первые три периода для наглядности:
  - Литий ( Li , Z=3):3 электрона, 2 уровня.
  - Натрий ( Na , Z=11):11 электронов, 3 уровня.
  - Калий ( K , Z=19):19 электронов, 4 уровня.
  Так как вопрос сформулирован обобщенно («для атомов элементов...»), правильнее всего дать ответ через примеры или указать, что эти величины различаются внутри группы, но имеют общую черту строения внешнего слоя. Но чаще в таких задачах подразумевается характеристика типичного представителя или нужно перечислить варианты. Посмотрим на другие группы. У щёлочноземельных тоже разный Z. Вероятно, имеется в виду, что мы должны назвать конкретные значения для какого-то одного элемента? Нет, условие говорит «элементов следующих групп». Это значит, что единого числа электронов нет. Но есть единое число внешних электронов. А вот число уровней совпадает с номером периода.
  Пересмотрим подход. Возможно, в учебнике подразумевается, что ученик должен взять любой элемент группы и посчитать. Или же это вопрос на понимание того, что у разных элементов одной группы общее число электронов разное , а число уровней разное (зависит от периода).
  Однако, если посмотреть на стандартные задачи такого типа, часто требуют указать характеристики для конкретного элемента, например, первого в группе. Возьмем первый элемент каждой группы (II период для I и II групп, VII период для галогенов/благородных газов там свои особенности, но начнем с простых):
  а) Щелочные металлы: возьмем Литий (Li). Электронов: 3. Уровней: 2.
  б) Щёлочноземельные металлы: возьмем Бериллий (Be). Электронов: 4. Уровней: 2.
  в) Галогены: возьмем Фтор (F). Электронов: 9. Уровней: 2.
  г) Благородные газы: возьмем Неон (Ne). Электронов: 10. Уровней: 2.
  Такой подход (первый элемент группы) является наиболее логичным для получения однозначного краткого ответа, если не указано иное. Но давайте проверим, можно ли дать общий ответ. Общий ответ невозможен, так как Z меняется. Поэтому будем считать, что нужно привести данные для первых представителей групп (или указать, что значения зависят от конкретного элемента, приведя примеры). В решебниках часто берут самый простой случай — элементы второго периода, так как они первыми идут после водорода/гелия в своих группах (кроме благородных газов, где He-1 период, Ne-2).
  Давайте уточним формулировку. «Указать общее число электронов...». Если бы было одно число, оно бы было одинаковым для всех. Его нет. Значит, нужно либо перечислить для нескольких, либо взять один эталонный. Возьмем за основу элементы второго периода как наиболее показательные для начала изучения свойств, либо просто поясним принцип.
  Лучший вариант ответа для школьного уровня: привести данные для конкретных типичных элементов или объяснить зависимость. Но формат «краткий ответ» требует цифр. Предположим, речь идет о валентных электронах? Нет, сказано «общее число».
  Попробуем другой угол: может быть, в условии опечатка и имелось в виду «число внешних электронов»? Тогда ответы были бы: а) 1, б) 2, в) 7, г) 8 (или 2 для He). Но текст четкий: «общее число электронов и число энергетических уровней».
  Следовательно, правильный ход рассуждений: показать, что эти параметры различны для разных элементов группы, и привести примеры для первых элементов (Li, Be, F, Ne) или самых распространенных (Na, Mg, Cl, Ar). Возьмем самые распространенные представители, которые изучают в курсе химии 8 класса: Натрий, Магний, Хлор, Аргон.
  а) Натрий ( Na ):11 электронов, 3 уровня.
  б) Магний ( Mg ):12 электронов, 3 уровня.
  в) Хлор ( Cl ):17 электронов, 3 уровня.
  г) Аргон ( Ar ):18 электронов, 3 уровня.
  Этот набор (III период) очень удобен, так как у всех 3 уровня, и легко сравнить рост заряда ядра. Используем этот вариант как основной пример, но добавим примечание, что для других элементов значения будут другими.

Проверка:

Проверим по таблице Менделеева для элементов III периода:
Натрий (Na, №11): 1s²2s²2p⁶3s¹. Всего e:11. Уровни: n=1,2,3 -> 3 уровня. Верно.
Магний (Mg, №12): 1s²2s²2p⁶3s². Всего e:12. Уровни: 3. Верно.
Хлор (Cl, №17): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵. Всего e:17. Уровни: 3. Верно.
Аргон (Ar, №18): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶. Всего e:18. Уровни: 3. Верно.
Ответ корректен для выбранных представителей.