Для элемента задана электронная формула внешнего слоя 5s25p3 Определите, какой это элемент. Напишите...

Хорошо, давайте подробно разберем ваш вопрос. Мы начнем с анализа задания и дадим расширенный ответ.

1. Определение элемента, его полной электронной формулы и семейства.

Условие:

Электронная формула внешнего слоя элемента — ( 5s^2 5p^3 ).

Решение:

1. Анализ электронной конфигурации:
   Эта формула описывает внешний энергетический уровень элемента, находящегося в пятом периоде, так как ( 5s ) и ( 5p ) принадлежат пятому энергетическому уровню. Сумма внешних электронов (( 5s^2 5p^3 )) равна 5. Это указывает, что элемент находится в 15-й группе (по старой классификации — группа VB).

2. Определение элемента:
   Элемент с данной конфигурацией — сурьма (Sb).

3. Полная электронная формула:
   Электронная конфигурация сурьмы (Sb, атомный номер 51):
   [ 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 5s^2 5p^3 ]

4. Электронное семейство:
   Сурьма относится к семейству пниктогенов (группа азота).

2. Распределение валентных электронов по ячейкам и квантовые числа.

Распределение валентных электронов:

Валентные электроны сурьмы находятся на орбиталях ( 5s ) и ( 5p ):

• Подуровень ( 5s ): содержит 2 электрона, ( \uparrow\downarrow ).
• Подуровень ( 5p ): содержит 3 электрона, ( \uparrow \uparrow \uparrow ) (по правилу Хунда).

Графически это можно изобразить так: [ 5s : \uparrow\downarrow \quad 5p : \uparrow \uparrow \uparrow ]

Квантовые числа валентных электронов:

Для каждого валентного электрона ( 5s^2 5p^3 ) указываем квантовые числа:

1. Главное квантовое число (( n )) = 5 (пятый энергетический уровень).
2. Орбитальное квантовое число (( l )):
   • Для ( s )-орбитали ( l = 0 ).
   • Для ( p )-орбитали ( l = 1 ).
3. Магнитное квантовое число (( m_l )):
   • Для ( s )-орбитали ( m_l = 0 ).
   • Для ( p )-орбитали ( m_l = -1, 0, +1 ) (по одному электрону на каждую орбиталь).
4. Спиновое квантовое число (( m_s )):
   • ( +1/2 ) или ( -1/2 ), в зависимости от направления спина электрона.

Пример для одного из электронов на ( 5p )-орбитали:

• ( n = 5 ), ( l = 1 ), ( m_l = -1 ), ( m_s = +1/2 ).

Валентность:

• В невозбужденном состоянии (основное состояние): 3 (по числу неспаренных электронов на ( 5p )-орбитали).
• В возбужденном состоянии: Сурьма может переходить в состояние с валентностью 5, так как один из электронов ( 5s ) может перейти на ( 5p )-орбиталь, делая все 5 валентных электронов неспаренными.

3. Окислительно-восстановительные свойства сурьмы.

Сурьма проявляет как восстановительные, так и окислительные свойства, в зависимости от степени окисления:

• В роли восстановителя: Сурьма может отдавать электроны, переходя в более высокую степень окисления (например, из 0 в +3 или из +3 в +5).
• В роли окислителя: Сурьма может принимать электроны, переходя в более низкую степень окисления (например, из +3 в 0).

4. Высшая и низшая степени окисления.

Высшая степень окисления:

Для сурьмы высшая степень окисления — ( +5 ).
Пример соединения: ( Sb_2O_5 ) (пентоксид сурьмы).

Низшая степень окисления:

Низшая степень окисления — ( -3 ).
Пример соединения: ( SbH_3 ) (сурьмоводород).

5. Электронные формулы в высшей и низшей степенях окисления.

• В степени окисления ( +5 ):
  Сурьма теряет все 5 валентных электронов (( 5s^2 5p^3 )), оставаясь с электронной конфигурацией ядра ( [Kr]4d^{10} ).

• В степени окисления ( -3 ):
  Сурьма принимает 3 электрона, имея конфигурацию ( 5s^2 5p^6 ), что соответствует завершённому пятому энергетическому уровню (( [Xe] )).

6. Химические свойства сурьмы.

Формулы оксидов, гидроксидов и гидридов:

1. Оксиды:

   • ( Sb_2O_3 ) (оксид сурьмы (III)).
   • ( Sb_2O_5 ) (оксид сурьмы (V)).

2. Гидроксиды:

   • ( Sb(OH)_3 ) (гидроксид сурьмы (III)).
   • ( H[Sb(OH)_6] ) (гидроксид сурьмы (V)).

3. Гидриды:

   • ( SbH_3 ) (сурьмоводород).

Химический характер оксидов и гидроксидов:

• ( Sb_2O_3 ): амфотерный оксид.
  Реагирует с кислотами и щелочами:
  [ Sb_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2SbCl_3 + 3H_2O ]
  [ Sb_2O_3 + 2NaOH + H_2O \rightarrow 2Na[Sb(OH)_4] ]

• ( Sb_2O_5 ): кислотный оксид.
  Реагирует с основаниями:
  [ Sb_2O_5 + 2NaOH + H_2O \rightarrow 2Na[Sb(OH)_6] ]

7. Изменение свойств в периоде.

Сурьма находится в пятом периоде, 15-й группе. В пределах периода элементы слева направо:

• Увеличивается электроотрицательность.
• Уменьшается металлический характер.
• Усиливаются неметаллические свойства.

Для сурьмы это проявляется в её промежуточном положении между металлами и неметаллами (сурьма — амфотерный металл).

8. Элементы-аналоги и изменение их свойств.

Элементы-аналоги сурьмы (по группе):

• Азот (N), фосфор (P), мышьяк (As), висмут (Bi).

Изменение свойств сверху вниз в группе:

• Увеличивается металлический характер.
• Уменьшается электроотрицательность.
• Уменьшается способность образовывать соединения с ( -3 ) степенью окисления.

Например:

• Азот — типичный неметалл.
• Висмут — типичный металл.

Надеюсь, этот разбор поможет вам разобраться в теме!

Элемент с электронной формулой внешнего слоя 5s²5p³ соответствует мышьяку (As), который находится в пятой группе периодической таблицы, в группе азота.

1. Полная электронная формула

Полная электронная формула мышьяка: [ 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 5p^3 ] Мышьяк принадлежит к третьему периоду и к группе элементов, называемой п-блочными элементами (или элементами группы 15).

2. Валентные электроны

Валентные электроны мышьяка: 5s² и 5p³. Они располагаются по энергетическим ячейкам следующим образом:

• 5s: 2 электрона (n=5, l=0)
• 5p: 3 электрона (n=5, l=1)

Квантовые числа валентных электронов:

• Для 5s²:

  • n = 5, l = 0, m_l = 0, m_s = ±1/2 (2 электрона)

• Для 5p³:

  • n = 5, l = 1, m_l = -1, 0, +1, m_s = ±1/2 (3 электрона)

Валентность:

• В невозбужденном состоянии валентность мышьяка равна 3 (может образовывать три ковалентные связи).
• В возбужденном состоянии (например, при энергетическом возбуждении) валентность может увеличиваться до 5, так как один из электронов из 5s может перейти в 5p.

3. Окислительно-восстановительные свойства

Мышьяк может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Он может действовать как окислитель, теряя электроны, и как восстановитель, принимая электроны. Например, в реакциях с кислородом он может окисляться до оксида мышьяка (As₂O₃ или As₂O₅).

4. Степени окисления

• Высшая степень окисления: +5, например, в соединении As₂O₅.
• Низшая степень окисления: -3, например, в соединении AsH₃ (мышьяк).

5. Электронные формулы в степенях окисления

• В высшей степени окисления (+5):

  • Для As в As₂O₅: [1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s⁰ 5p⁰]

• В низшей степени окисления (-3):

  • Для As в AsH₃: [1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 5p⁶] (добавление 3 электронов)

Окислительно-восстановительные свойства: В высшей степени окисления мышьяк проявляет окислительные свойства, в низшей — восстановительные.

6. Химические свойства

Мышьяк образует различные оксиды, гидроксиды и гидриды:

• Оксиды: As₂O₃ (триоксид мышьяка), As₂O₅ (пентаоксид мышьяка).
• Гидроксиды: As(OH)₃ (мышьяковая кислота).
• Гидриды: AsH₃ (мышьяководород).

Уравнения реакций:

1. ( 4As + 3O_2 \rightarrow 2As_2O_3 ) (реакция с кислородом)
2. ( As_2O_3 + 6H_2O \rightarrow 2As(OH)_3 ) (гидроксид)

7. Изменение свойств элементов периода

Мышьяк находится в пятом периоде таблицы. Свойства элементов в этом периоде изменяются, например, увеличивается атомный радиус, уменьшается электроотрицательность, и изменяются кислотно-основные свойства.

8. Элементы-аналоги

Аналогами мышьяка являются элементы группы 15: фосфор (P), сурьма (Sb), висмут (Bi). Свойства этих элементов изменяются с увеличением номера периода. Например, фосфор более реакционноспособен по сравнению с мышьяком, который в свою очередь является более стабильным, чем сурьма и висмут.

Эти характеристики мышьяка и его поведение в химических реакциях делают его интересным объектом для изучения в химии.