На основании положения химического элемента № 49 и его электронной формулы составьте прогноз его химических свойств

На основании положения химического элемента № 49 и его электронной формулы составьте прогноз его химических свойств, ответив на следующие вопросы: 1. В каких периоде, группе и подгруппе располагается данный элемент в периодической системе Д.И. Менделеева? 2. Укажите соответствие между положением элемента в периодической системе Д.И. Менделеева и его электронной формулой (номером внешнего 234 энергетического уровня, общим числом валентных электронов, характером их распределения по энергетическим подуровням). 3. К какому электронному семейству относится данный элемент? 4. Охарактеризуйте валентные состояния атомов данного элемента в основном и возбужденных состояниях с помощью электроннографических формул. 5. Чему равны максимальная и минимальная степени окисления атомов этого элемента? 6. Каковы формулы высшего оксида и соответствующего гидроксида этого элемента?

Решение

Данный элемент располагается в периодической системе в периоде № 5, в группе № 3, в главной подгруппе. Электронная формула элемента имеет вид: 1 Номер внешнего энергетического уровня (n = 5) соответствует номеру периода. Общее число валентных электронов (электронов внешнего энергетического уровня, а также предвнешнего d-подуровня, если он застроен неполностью) для большинства элементов соответствует номеру группы. Валентные электроны данного элемента: 5s 25p 1 , их общее число = 3, что соответствует номеру группы (3). Принадлежность элементов к главным или побочным подгруппам определяется типом электронного семейства: s- и p-элементы составляют главные подгруппы, d- и f-элементы образуют побочные подгруппы. Классификация химических элементов по электронным семействам основана на характере застройки электронных оболочек. В соответствии с ним элементы подразделяются на следующие электронные семейства: - s-элементы (застройка внешнего s-подуровня, все внутренние слои застроены); 235 - p-элементы (застройка внешнего p-подуровня, все внутренние слои застроены); - d-элементы (застройка предпоследнего d-подуровня); - f-элементы (застройка третьего снаружи f-подуровня). Исходя из указанной классификации элемент индий In принадлежит к рэлектронному семейству и находится в периодической системе в главной подгруппе. Валентные состояния атомов определяются наличием одиночных неспаренных валентных электронов (спиновая валентность). Для определения спиновой валентности элемента в основном (т.е. отвечающем его минимальной энергии) распределяем его валентные электроны по квантовм ячейкам в соответствии с принципом Паули и правилом Хунда: Число одиночных неспаренных валентных электронов равно 1. Кроме представленного выше основного состояния атома можно представить возбужденные состояния, в которые атом переходит при получении им дополнительных порций энергии, и которые характеризуются переходами электронов из занятых ячеек в свободные в пределах данного уровня, что проявляется в изменении спиновой валентности элемента. Если свободные квантовые ячейки на данном энергетическом уровне отсутствуют, то возбужденные состояние невозможны, и спиновая валентность в таком случае постоянна. Возбужденные состояния для атома рассматриваемого в задаче элемента можно отобразить следующими схемами: 236 Значения спиновой валентности для каждого из них: 3. Высшую (максимальную) степень окисления атом приобретает, отдав все свои валентные электроны. Поэтому для большинства элементов максимальная степень окисления равна номеру группы, в которой находится данный элемент в таблице Д.И. Менделеева. Следовательно, для элемента индий In. максимальная степень окисления составляет: +3. Низшая (минимальная) степень окисления соответствует числу электронов, необходимых атому для достройки внешнего электронного слоя до октета восьмиэлектронной структуры). Поэтому минимальную степень окисления можно вычислить по формуле: Nгруппы - 8. Однако, присоединение электронов свойственно только атомам типичных неметаллов, поэтому для металлов и переходных элементов минимальная степень окисления равна нулю. Рассматриваемый в задаче элемент In проявляет минимальную степень окисления не проявляет отрицательные степени окисления.