Документ содержит инструкции по составлению электронных конфигураций атомов без использования таблицы Менделеева, включая правила определения периодов, группы и типов элементов. Рассматриваются примеры решений, касающиеся структуры электронов, с расчетами и объяснениями для различных химических элементов. Также предлагаются задачи для самостоятельного решения, направленные на закрепление понимания электронных конфигураций и квантовых чисел.

1. Составление электронных конфигураций атомов
без помощи таблицы Менделеева
Для этого нужно знать:
1. Сколько элементов содержится в периоде:
№ периода Число элементов в периоде
1 2
2 8
3 8
4 18
5 18
6 32
7
∑ = 18
3
∑ = 36
4
∑ = 54
5
∑ = 86
6
не закончен

2. 2. Что первые два элемента в периоде- это S-
элементы.
3. Последние шесть элементов каждого периода
(кроме 1-го и 7-го) - это р-элементы.
4. 10 элементов (начиная с 3-го) больших
периодов – это d-элементы.
5. После лантана (57La) следуют 4f-элементы.
6. После актиния (89Ac) следуют 5f-элементы
Составление электронных конфигураций атомов
без помощи таблицы Менделеева

3. Решение: 1) Определим в каком периоде находится
элемент: 18 < 27 < 36, значит это элемент 4-го периода;
2) Определим какой по счету он в периоде: 27-18=9,
значит это 9-й элемент 4-го периода;
3) Учитывая, что первые два элемента в периоде
относятся к s–элементам, делаем вывод, что это 7-ой
d –элемент 4-го периода;
Пример: Составить электронную конфигурацию 27Э.
Составление электронных конфигураций атомов
без помощи таблицы Менделеева
4) Общая формула d –элементов: …(n-1)d1-10
ns2
5) Значит формула элемент 27Э : (n-1)d1-10
ns2
= 3d7
4s2

4. 1.5. Почему число АО на L-уровне равно четырем?
Решение. Каждая АО характеризуется тремя
значениями квантовых чисел: п, ℓ, mℓ. Уровень L (n = 2)
имеет два подуровня: ℓ = 0 и ℓ = 1. При ℓ = О имеется
единственное значение тℓ = 0 (одна АО), а при ℓ = 1
имеется три значения mℓ =- 1, 0, + 1 (всего три АО),
следовательно, общее число АО на L-уровне равно
четырем.
1.6. Каково максимальное число ориентаций f-
орбиталей в пространстве?
Решение. Так как при ℓ = 3 (f-подуровень) имеется семь
значений квантового числа mℓ = -3, -2, - 1, 0, +1, +2, +3
характеризующих ориента-цию электронных облаков в
пространстве, то число ориентаций f-ор-биталей равно
семи.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

5. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1.7. Возможно ли наличие в атоме двух электронов с
одинаковыми значениями трех квантовых чисел: ℓ, mℓ, тs ?
Решение. Да, возможно, это не противоречит принципу
Паули. Например, для первого электрона n=1, ℓ = 0 (s-
электрон), mℓ = 0, ms = + 1 /2 и для второго п = 2, ℓ = 0 (s-
электрон), mℓ = 0, тs = + 1 /2.
d
1.8. Покажите графически распределение электронов в
атомах конфигурацией d4
в основном состоянии.
Определите суммарное значение тs
всех четырех
электронов.
Решение. В соответствии с правилом Гунда суммарный
спиновый момент электронов должен быть максимален и
равен: Σms
= 4 • 1/2 = 2 при следующем распределении:

6. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1.9. Назовите элемент с формирующим 4d2
-
электроном. Объясните положение этого элемента в
периодической системе элементов.
Решение. В соответствии с уравнением Шредингера,
заполнение предвнешнего 4d - подуровня происходит в 5
периоде после заполнения 5s-подуровня. Второй d-
элемент 5 периода — это цирконий (Zr). Он находится в
IVB-подгруппе, так как имеет два электрона на внешнем
5s-подуровне и два электрона на предвнешнем 4d-
подуровне (в том числе формирующий электрон) — всего
четыре электрона. Электронная конфигурация циркония
Zr — [Kr]4d2
5s2
(элемент № 40).

7. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1.10. Напишите электронную конфигурацию атома олова
Sn (элемент № 50).
Решение. Элемент № 50 расположен в 5 периоде и IVA-
подгруппе. Следовательно: а) внешние электроны
расположены на пятом энергетическом уровне (п = 5), б)
номер группы IV и индекс главной подгруппы А указывают на
расположение четырех электронов (в том числе
формирующего) именно на внешнем (пятом) уровне. Каждый
уровень начинается двумя s-электронами, затем следуют p-
электроны (при п ≥ 2). Таким образом, электронная
конфигурация атома олова
Sn — [Kr]4d10
5s2
5p2
.

8. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.1. Определите длину волны α- частицы массой 6,64 •
10−27 кг, пе-ремещающейся со скоростью 1 • 104 м/с.
Сравните диапазон рентгеновского излучения (10-1 —
10−3) нм с полученным результатом.
1.2. Какова погрешность в определении координаты
протона ∆х, движущегося со скоростью 2·104 м/с, если
погрешность в определе-нии его скорости составляет 2%,
а масса протона равна 1,67 • 10−27 кг. Сравните
полученный результат с размерами радиусов атомов.
1.3. Выделяется или поглощается энергия при
переходе электрона атома водорода с третьего
энергетического уровня (п - 3) на первый уровень (n=1)?
Сравните ответ с рис. 1.2. [1].

9. 1.4. Укажите число атомных орбиталей на: а) s-под-
уровне, б) p-подуровне, в) d-подуровне, г) f-подуровне и
определите максимальное число электронов на каждом
из подуровней.
1.5. Каково максимальное число ориентации d-орбита-
лей в пространстве? Различаются ли энергии d-орби-
талей?
1.6. Возможно ли нахождение электрона в атоме
водорода в возбуж-денном состоянии на f-подуровне?
Если «да», то при каком значении n?
1.7. Возможно ли наличие в атоме двух электронов с
одинаковыми значениями трех квантовых чисел: п, тℓ и
тs. Приведите примеры.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

10. 1.8. Покажите графически распределение электронов в
атомах с конфигурацией d3 в основном состоянии.
Определите суммарное зна-чение ms трех электронов.
1.9. Покажите графически распределение электронов в
атомах на f-подуровне с конфигурацией f7 в основном
состоянии. Какое правило использовалось для ответа?
1.10. Атом какого элемента в основном состоянии имеет
электронную конфигурацию ls22s22p63s1? Определите
общее число энергетических уровней и подуровней,
занимаемых электронами в данном атоме.
1.11.Запишите электронную конфигурацию атома
ванадия (V) в основном состоянии и все квантовые числа
его неспаренных электронов. Сколько свободных d-орби-
талей содержится на предвнешнем энергетическом
уровне?
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

11. ЗАДАЧИ ПОВЫШЕННОЙ СЛОЖНОСТИ
1.36. Запишите краткие электронные конфигурации
атомов неста-бильных элементов № 112 и № 118. Назовите
номера подгрупп ПСЭ, в которых должны располагаться эти
элементы.
1.37. Запишите электронную конфигурацию атома ниобия
(№41) с учетом и без учета «провала» электрона.
Изменяются ли при этом квантовые числа формирующего
электрона; каковы их значения?
1.38. Запишите краткую электронную конфигурацию атома
палла-дия (№ 46) с учетом и без учета «провала»
электрона. Изменяются ли при этом квантовые числа
формирующего электрона; каковы их зна-чения?
1.39. Какова тенденция изменения радиусов атомов и
энергии ио-низации у d-элементов 6 периода? Объясните
причину.

12. МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ
Ответьте на следующие вопросы (см. табл.):
1) запишите краткую электронную конфигурацию по
порядковому номеру в ПСЭ;
2) укажите квантовые числа формирующего электрона
для элемента с символом;
3) назовите аналоги электронной структуры элемента по
формирующему электрону;
4) какова окислительно-восстановительная способность
относительно водорода (Н) атомов элемента (для ответа
рекомендуется использовать таблицу относительной
электроотрицательности элементов [см. [1], табл. 1.4] и
ПСЭ).

13. Таблица исходных данных
Номер
варианта
Вопрос
1 2 3 4
1 2 Pt 5p5
F
2 54 Fe 4f7
Ba
3 77 Хе 2s1
La
4 12 Ей 3d5
Те
5 23 Ки 6p1
Be
6 18 Ti 4s2
S
7 14 Не 5d1
Se
8 83 Fr 2p2
Mn
9 38 Мп 4f14
Mg
10 56 Am 4d3
CI

14. Номер
варианта
Вопрос
1 2 3 4
11 89 Re 6s­2
С
12 53 Zr 2p3
Sr
13 86 Ва 3d2
Те
14 5 Се 6s1
Cr
15 3 Gd 6p5
N
16 85 Li 3d10
I
17 46 Са 2p4
Y
18 33 U 7s2
Hf
19 31 Mo 5f7
Rb
Таблица исходных данных

15. Номер
варианта
Вопрос
1 2 3 4
20 20 Ро 4d9
Tl
21 50 Na 2p6
W
22 17 Nb 3s1
В
23 21 Ge 3d8
К
24 36 Ra 5d4
О
25 27 Rb 6p1
Lu
26 48 At 4d7
Са
27 4 Rh 3s2
Br
28 10 Be 4f14
Al
29 88 Те 2p2
As
30 82 Cs 5d6
Si
Таблица исходных данных