Меню

Электронная формула атома меди в возбужденном состоянии

Электронная конфигурация атома меди (Cu)

Cu (медь) — элемент с прядковым номером 29 в периодической системе. Находится в IV периоде. Температура плавления: 1083.5 ℃. Плотность: 8.92 г/см 3 .

Порядок заполнения орбиталей электронами в атоме Cu является исключением из правила Клечковского.
Ожидаемая электронная формула
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9
Но в реальности происходит проскок одного электрона с орбитали 4s внешнего слоя на орбиталь 3d пред-внешнего слоя:

Электронная формула атома меди в порядке возрастания энергий орбиталей:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10

Электронная формула атома меди в порядке следования уровней:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1

Сокращенная электронная конфигурация Cu:
[Ar] 3d 10 4s 1

Ниже приведена электронно-графическая схема атома меди

Валентные электроны меди

Количество валентных электронов в атоме меди — 11.
Ниже приведены их квантовые числа (N — главное, L — орбитальное, M — магнитное, S — спин)

Орбиталь N L M S
s 4 +1/2
d 3 2 -2 +1/2
d 3 2 -1 +1/2
d 3 2 +1/2
d 3 2 1 +1/2
d 3 2 2 +1/2
d 3 2 -2 -1/2
d 3 2 -1 -1/2
d 3 2 -1/2
d 3 2 1 -1/2
d 3 2 2 -1/2

Степени окисления, которые может проявлять медь: +1, +2, +3

Электронные формулы других элементов

2020 Ваш онлайн — калькуляторы, таблицы и формулы

Источник

Строение атома меди

Общие сведения о строении атома меди

Относится к элементам d — семейства. Металл. Обозначение – Cu. Порядковый номер – 29. Относительная атомная масса – 63,546 а.е.м.

Электронное строение атома меди

Атом меди состоит из положительно заряженного ядра (+29), внутри которого есть 29 протонов и 35 нейтронов, а вокруг, по четырем орбитам движутся 29 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома меди.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

Состояние считается более энергетически выгодным, если на d-подуровне находится 5 или 10 электронов, поэтому в случае меди мы наблюдаем проскок: один электрон s-подуровня переходит на d-подуровень для того, чтобы положение было устойчивым.

Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Примеры решения задач

Задание Сравните электронные конфигурации атомов азота и фосфора. Какие валентности и степени окисления они могут проявлять в химических соединениях? Приведите формулы соединений этих элементов с водородом и их высших оксидов.
Ответ Дадим характеристику химическому элементу фосфору :

  1. P – фосфор.
  2. Порядковый номер – 15. Элемент находится в 3 периоде, в V группе, А (главной) подгруппе.
  3. Z=15 (заряд ядра), M=31 (массовое число), e=15 (число электронов), p=15 (число протонов), n=31-15=16 (число нейтронов).
  4. 15P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 – электронная конфигурация, валентные электроны 3s 2 3p 3 .
  5. Основное состояние

Гидроксид, соответствующий высшему оксиду – H3PO4, проявляет кислотные свойства:

  1. Минимальная степень окисления «-3», максимальная – «+5».

Дадим характеристику химическому элементу азоту :

  1. N – азот.
  2. Порядковый номер – 7. Элемент находится в 2 периоде, в V группе, А (главной) подгруппе.
  3. Z=7 (заряд ядра), M=14 (массовое число), e=7 (число электронов), p=7 (число протонов), n=14-7=7 (число нейтронов).
  4. 7N 1s 2 2s 2 2p 3 – электронная конфигурация, валентные электроны 2s 2 2p 3 .
  5. Основное состояние

Гидроксид, соответствующий высшему оксиду – HNO3, проявляет кислотные свойства:

  1. Минимальная степень окисления «-3», максимальная – «+5»
Читайте также:  Пункты приема меди в орле
Задание Приведите электронную формулу атома хрома. Сколько неспаренных электронов имеет атом хрома в основном состоянии?
Ответ +24 Cr)2)8)13)1;

Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Количество неспаренных электронов в атоме хрома равно шести.

Источник

1.2.3 Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа) по их положению в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностям строения их атомов

Лекция: Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа) по их положению в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и особенностям строения их атомов

Переходными называются элементы, содержащие d-/f-элементы и располагающиеся между s + -элементами и р — -элементами. Отличие d- и f-элементов от s- и p-элементов состоит в том, что электроны первых заполняют внутренние nd- или nf- оболочки, тогда как электроны вторых заполняют внешние ns- и np-оболочки.

В Периодической таблице данные элементы находятся в побочных подгруппах 4, 5 и 6 периодов. Все они металлы. Всего их на сегодняшний день 65. Однако по требованию кодификатора на данном уроке мы более подробно рассмотрим медь, цинк, хром и железо.

Медь Cu

Расположение в Периодической таблице

4 период I группа побочная подгруппа, порядковый номер 29

Инертный металл. Относится к d-элементам. Не взаимодействует с водой, некоторыми неметаллами: с водородом, азотом, углеродом, и кремнием, с растворами соляной и серной кислот, с щелочами. Реагирует с конц/растворами серной и азотной кислот.

Золотисто-розовый пластичный, тягучий, легко прокатывается в листы

Отличный электропроводник после серебра. Температура плавления 1083

Расположение электронов по орбиталям (электронная формула или конфигурация)

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2

Наблюдается проскок одного электрона s-подуровня на d-подуровень. Это обеспечивает более устойчивое положение.

Самая устойчивая среди них +2

Обладает основными свойствами

Обладает амфотерными свойствами с преобладанием основных

Обладает основными свойствами

Обладает амфотерными свойствами с преобладанием основных

Поскольку в природе медь, как и другие металлы встречается в составе соединений, то для получения простого вещества Cu применяются:

1. Пирометаллургический способ – восстановление металла при высоких t с помощью водорода, оксида угля.

2. Гидрометаллургический способ – восстановление из солей в растворах.

Вначале соединение растворяется кислотой, к примеру:

Затем Cu из CuSO4 вытесняется более активным металлом, допустим Fe:

Этот процесс называется металлотермией.

3. Электролиз – способ получения металлов с помощью электрического тока.

Это последний этап обработки руды, содержащей медь. В специальные ванны, наполненные водным раствором сульфата меди CuSO4 со свободной серной кислотой:

Медь — производство проводов, кабелей, котлов.

Латунь (сплав из меди и цинка) — производство радиаторов, конденсаторов, часовых механизмов, ювелирных изделий.

Медноникелевые сплавы – производство устройств для дистиллирования питьевой воды из морской.

Медь в составе бронзы — в машиностроении.

Оксиды меди – производство эмали, стекла.

Соли меди ядовиты и используются огородниками для уничтожения вредителей растений. Медь в составе удобрений, способствует хорошему росту растений.

*Римские цифры в таблице указана валентность

Цинк Zn

Расположение в Периодической таблице

4 период II группа побочная подгруппа, порядковый номер 30

Амфотерный металл. Не взаимодействует с водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом. Не растворяется в воде, но при очень высокой t реагирует на водяной пар, образуя оксид цинка и водорода. Реагирует с щелочами. Из растворов солей и оксидов, вытесняет металлы, расположенные правее в ряду напряжений*

Хрупкий металл голубовато-белого цвета

Расположение электронов по орбиталям

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2

Обладает амфотерными свойствами

Обладает амфотерными свойствами

1. Пирометаллургический способ

С помощью оксида угля: ZnO+ C t → CO + Zn

2. Гидрометаллургический способ

Поскольку цинк в ряду напряжений стоит после Al и до Н, то на катоде будут протекать два процесса восстановления ионов цинка и водорода (т.к. среда кислая):

катод (–): Zn 2+ + 2H + + 4ē → Zn↓ + H2↑ (восстановление);

анод (+): Zn – 2ē → Zn 2+ (окисление).

2Zn + Zn 2+ + 2H + → 2Zn 2+ + Zn↓ + H2
2Zn + 2H + → Zn 2+ + Zn↓ + H2

Применение цинка объемно и широко, к примеру, используется:

для защиты от ржавчины (оцинковки) стали;

в строительстве для кровли крыш, облицовки стен;

для производства бытовой техники и мн.др.

*Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Cr→ Zn →Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au

Хром Cr

Расположение в Периодической таблице

4 период VI группа побочная подгруппа, порядковый номер 24

Не взаимодействует с водородом. Вытесняет его из неокисляющих кислот: соляной, фосфорной и др. При сильном нагревании хром растворяется в серной или азотной кислотах.

Твердый металл голубовато-белого цвета

Расположение электронов по орбиталям

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

Повышение степени ведет к возрастанию кислотности и ослабеванию основных свойств. Наиболее устойчивая степень +3

Обладает основными свойствами

Обладает амфотерными свойствами

Обладает кислотными свойствами (Н2СгО4 – хромовая кислота и дихромовая Н2Cr2О7).

Обладает основными свойствами

Гидроксид хрома (III) Сг(ОН)3

Обладает амфотерными свойствами

1. Пирометаллургический способ

Например, алюмотермией (вид металлотермии):

Из концентрированных водных растворов СrО3 или Сr2О3, содержащих H2SO4, либо электролизом сульфата Хрома Cr2(SO4)3 хром получают в наиболее чистом виде.

В производстве нержавеющей стали.

Для покрытия металлических поверхностей (хромирование) в качестве защиты.

Для изготовления декоративных изделий.

Соли хрома ядовиты и используются для защиты древесины от вредителей.

Для изготовления красителей и мн.др.

Железо Fe

Расположение в Периодической таблице

4 период VIII группа побочная подгруппа, порядковый номер 26

При нагревании более 200 0 взаимодействует с кислородом. Окисляется в воде.

Ковкий металл серебристо-белого цвета

Расположение электронов по орбиталям

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2

Из них самая устойчивая +3;

Fe +6 — сильнейший окислитель

Обладает основными свойствами

Обладает амфотерными свойствами с преобладанием основных

Гидроксид железа (II) Fe(ОН)2

Обладает основными свойствами

Гидроксид железа (III) Fe(ОН)3

Обладает амфотерными свойствами с преобладанием основных

1. Пирометаллургический способ

1. Алюмотермия – восстановление Fe из оксида с помощью алюминия при высоких t:

2. Сначала оксид железа подвергается магнитному обогащению:

а затем запускается процесс водородотермии:

2H2O + 2ē → H2↑+ 2ОН — (восстановление);

Реакция в сумме:
2О +2FeCl3 → 3H2↑ + 3Cl2↑+2Fe(OH)3

Отрасли применения весьма обширны и известны.

Источник

Adblock
detector