Номер 5, страница 203 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

5. Чем отличаются атомы и катионы металлов по электронному строению? Покажите это на примере атомов и катионов: а) калия; б) алюминия.

Атомы металлов являются электронейтральными частицами, так как число протонов в ядре равно общему числу электронов. Катионы металлов — это положительно заряженные ионы, которые образуются, когда нейтральные атомы металлов теряют один или несколько электронов со своей внешней электронной оболочки (валентных электронов). В результате у катиона, по сравнению с атомом:

• уменьшается общее число электронов;
• появляется положительный заряд, равный числу отданных электронов;
• электронная оболочка становится более стабильной, часто приобретая конфигурацию ближайшего инертного газа;
• радиус частицы уменьшается, так как исчезает внешний электронный слой и/или усиливается притяжение оставшихся электронов к ядру.

а) калия

Решение

Атом калия (K) — элемент 4-го периода I группы главной подгруппы с порядковым номером 19. Его ядро содержит 19 протонов, а электронная оболочка — 19 электронов. Электронная конфигурация атома калия: $K: 1s^22s^22p^63s^23p^64s^1$. На внешнем, четвертом, энергетическом уровне находится один валентный электрон.

Чтобы достичь стабильной электронной конфигурации, атом калия отдает этот электрон, превращаясь в положительно заряженный ион — катион калия ($K^+$):

$K - 1e^- \rightarrow K^+$

Катион калия ($K^+$) по-прежнему имеет 19 протонов в ядре, но уже 18 электронов. Его электронная конфигурация: $K^+: 1s^22s^22p^63s^23p^6$. Она идентична электронной конфигурации инертного газа аргона (Ar). Внешним у катиона калия является завершенный третий энергетический уровень.

Ответ: Атом калия отличается от катиона калия наличием одного электрона на внешнем четвертом энергетическом уровне (электронная формула $1s^22s^22p^63s^23p^64s^1$), в то время как катион калия ($K^+$) имеет на один электрон меньше (18 электронов), а его внешний третий уровень завершен (электронная формула $1s^22s^22p^63s^23p^6$).

б) алюминия

Решение

Атом алюминия (Al) — элемент 3-го периода III группы главной подгруппы с порядковым номером 13. В его ядре 13 протонов, в электронной оболочке — 13 электронов. Электронная конфигурация атома алюминия: $Al: 1s^22s^22p^63s^23p^1$. На внешнем, третьем, энергетическом уровне находятся три валентных электрона.

Атом алюминия отдает три валентных электрона для достижения стабильной конфигурации и превращается в трехзарядный катион алюминия ($Al^{3+}$):

$Al - 3e^- \rightarrow Al^{3+}$

Катион алюминия ($Al^{3+}$) имеет 13 протонов в ядре, но только 10 электронов. Его электронная конфигурация: $Al^{3+}: 1s^22s^22p^6$. Она совпадает с электронной конфигурацией инертного газа неона (Ne). Внешним у катиона алюминия является завершенный второй энергетический уровень.

Ответ: Атом алюминия отличается от катиона алюминия наличием трех валентных электронов на внешнем третьем энергетическом уровне (электронная формула $1s^22s^22p^63s^23p^1$), а катион алюминия ($Al^{3+}$) имеет на три электрона меньше (10 электронов) и завершенный второй внешний уровень (электронная формула $1s^22s^22p^6$).