1. Электронная конфигурация: все задания

Атом неона имеет 10 электронов, так как $Z(Ne)=10$. Нужно найти ионы элементов, у которых после образования иона будет 10 электронов.

1. $F$ → $F^-$
   У фтора $9 e^-$, после присоединения 1 электрона → $10 e^-$.
2. $Mg$ → $Mg^{2+}$
   У магния $12 e^-$, после отдачи 2 электронов → $10 e^-$.
3. $Br$ → $Br^-$: $35$ → $36$.
4. $Zn$ → $Zn^{2+}$: $30$ → $28$.
5. $H$ → $H^+$ или $H^-$: $1$ → $0$ или $2$.

Подходят $F$ и $Mg$.

Число электронов на внешнем уровне определяется номером группы (для элементов главных подгрупп) или конфигурацией внешнего уровня.

• $S$ — $3s^2 3p^4$ → на внешнем уровне 6 электронов.
• $N$ — $2s^2 2p^3$ → на внешнем уровне 5 электронов.
• $Zn$ — $4s^2$ → на внешнем уровне 2 электрона.
• $Cl$ — $3s^2 3p^5$ → на внешнем уровне 7 электронов.
• $Mg$ — $3s^2$ → на внешнем уровне 2 электрона.

Одинаковое число внешних электронов имеют $Zn$ и $Mg$.

Рассмотрим электронные конфигурации.

• $S$ — $3s^2 3p^4$ → два неспаренных электрона.
• $Cu$ — $3d^{10} 4s^1$ → один неспаренный электрон.
• $Cl$ — $3s^2 3p^5$ → один неспаренный электрон.
• $Si$ — $3s^2 3p^2$ → два неспаренных электрона.
• $Mg$ — $3s^2$ → нет неспаренных электронов.

Подходят $Cu$ и $Cl$.

Электронная формула $1s^2 2s^2 2p^6$ соответствует $10$ электронам — это электронная конфигурация атома неона. Нужно определить элементы, катионы которых после отдачи электронов будут содержать $10$ электронов.

• $C$
  Углерод имеет $6 e^-$. При образовании катионов число электронов уменьшается, поэтому $10$ электронов получить невозможно.
• $Cr$
  Хром имеет $24 e^-$. Даже после образования катионов число электронов остаётся значительно больше $10$.
• $Mg$ → $Mg^{2+}$
  У магния $12 e^-$. После отдачи двух электронов образуется ион с $10 e^-$ и конфигурацией $1s^2 2s^2 2p^6$.
• $F$
  Фтор имеет $9 e^-$. Его катион будет иметь меньше $9$ электронов, поэтому конфигурацию неона получить нельзя.
• $Na$ → $Na^+$
  У натрия $11 e^-$. После отдачи одного электрона образуется ион с $10 e^-$ и конфигурацией $1s^2 2s^2 2p^6$.

Подходят $Mg$ и $Na$.

Рассмотрим электронные конфигурации атомов в основном состоянии.

• $Sn$ — $5s^2 5p^2$
  На $p$-подуровне два электрона занимают две разные орбитали, поэтому у олова $2$ неспаренных электрона.
• $K$ — $4s^1$
  У калия $1$ неспаренный электрон.
• $B$ — $2s^2 2p^1$
  У бора $1$ неспаренный электрон.
• $C$ — $2s^2 2p^2$
  На $p$-подуровне два электрона располагаются по одному на разных орбиталях, поэтому у углерода $2$ неспаренных электрона.
• $Ca$ — $4s^2$
  У кальция неспаренных электронов нет.

Подходят $Sn$ и $C$.

Смотрим только электроны внешнего слоя.

• $Fe$ — внешний слой $4s^2$
  На внешнем слое неспаренных электронов нет.
• $Mg$ — $3s^2$
  На внешнем слое неспаренных электронов нет.
• $S$ — $3s^2 3p^4$
  На внешнем слое есть $2$ неспаренных электрона.
• $P$ — $3s^2 3p^3$
  На внешнем слое есть $3$ неспаренных электрона.
• $Cu$ — внешний слой $4s^1$
  На внешнем слое есть $1$ неспаренный электрон.

Подходят $Fe$ и $Mg$.

Рассмотрим электронные конфигурации.

• $S$ — $3s^2 3p^4$
  На $p$-подуровне четыре электрона располагаются как ↑ ↑ ↑↓, поэтому имеется $2$ неспаренных электрона.
• $Na$ — $3s^1$
  Один неспаренный электрон.
• $Al$ — $3s^2 3p^1$
  Один неспаренный электрон.
• $C$ — $2s^2 2p^2$
  Два электрона занимают разные орбитали → $2$ неспаренных электрона.
• $Mg$ — $3s^2$
  Неспаренных электронов нет.

Подходят $S$ и $C$.

Смотрим число электронов на внешнем уровне.

• $H$ — $1s^1$ → 1 электрон.
• $O$ — $2s^2 2p^4$ → 6 электронов.
• $Mg$ — $3s^2$ → 2 электрона.
• $V$ — внешний уровень $4s^2$ → 2 электрона.
• $F$ — $2s^2 2p^5$ → 7 электронов.

Одинаковое число электронов на внешнем уровне имеют $Mg$ и $V$.

Смотрим электроны только на внешнем энергетическом уровне.

• $Al$ — $3s^2 3p^1$
  На внешнем уровне один неспаренный электрон.
• $S$ — $3s^2 3p^4$
  На внешнем уровне два неспаренных электрона.
• $Cr$ — $4s^1 3d^5$
  Внешний уровень $4s^1$, один неспаренный электрон.
• $P$ — $3s^2 3p^3$
  Три неспаренных электрона.
• $Si$ — $3s^2 3p^2$
  Два неспаренных электрона.

Подходят $Al$ и $Cr$.

Валентные электроны — это электроны внешнего энергетического уровня.

• $S$ — $3s^2 3p^4$
  Есть электроны на $p$-подуровне → не подходит.
• $V$ — $4s^2 3d^3$
  Есть $d$-электроны → не подходит.
• $Mg$ — $3s^2$
  Все валентные электроны находятся на $s$-подуровне → подходит.
• $Al$ — $3s^2 3p^1$
  Есть $p$-электрон → не подходит.
• $H$ — $1s^1$
  Все валентные электроны находятся на $s$-подуровне → подходит.

Подходят $Mg$ и $H$.

Конфигурация $4s^2 4p^6$ соответствует внешнему уровню благородного газа $Kr$ (36 электронов). Значит, нужно получить анионы с 36 электронами.

• $Br$ — $Z=35$
  $Br^- → 36$ электронов → внешний уровень $4s^2 4p^6$ → подходит.
• $Cl$ — $Z=17$
  $Cl^- → 18$ → это $3s^2 3p^6$ → не подходит.
• $K$ — $Z=19$
  Обычно образует катион, а не анион → не подходит.
• $S$ — $Z=16$
  $S^{2-} → 18$ → не подходит.
• $Se$ — $Z=34$
  $Se^{2-} → 36$ → внешний уровень $4s^2 4p^6$ → подходит.

Подходят $Br$ и $Se$.

Смотрим внешний энергетический уровень.

• $O$ — $2s^2 2p^4$ → 6 электронов.
• $Cu$ — внешний уровень $4s^1$ → 1 электрон.
• $Al$ — $3s^2 3p^1$ → 3 электрона.
• $Cl$ — $3s^2 3p^5$ → 7 электронов.
• $Na$ — $3s^1$ → 1 электрон.

Одинаковое число внешних электронов имеют $Cu$ и $Na$.

Рассмотрим электронные конфигурации.

• $Be$ — $1s^2 2s^2$
  Неспаренных электронов нет.
• $V$ — $3d^3 4s^2$
  Три неспаренных электрона.
• $Ti$ — $3d^2 4s^2$
  Два электрона на $d$-подуровне занимают разные орбитали → $2$ неспаренных электрона.
• $H$ — $1s^1$
  Один неспаренный электрон.
• $S$ — $3s^2 3p^4$
  На $p$-подуровне четыре электрона → два неспаренных электрона.

Подходят $Ti$ и $S$.

Кальций:

• $Ca → Ca^{2+}$
• Конфигурация: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$
• Число $p$-электронов: $2p^6 + 3p^6 = 12$

Нужно найти анионы с $12$ $p$-электронами.

• $N^{3-}$
  $1s^2 2s^2 2p^6$
  $p$-электронов = $6$ → не подходит.
• $Al^{3-}$
  $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2$
  $p = 8$ → не подходит.
• $As^{3-}$
  $3d^{10} 4s^2 4p^6$
  $p$: $2p^6 + 3p^6 + 4p^6 = 18$ → не подходит.
• $Cl^-$
  $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$
  $p = 12$ → подходит.
• $S^{2-}$
  $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$
  $p = 12$ → подходит.

Подходят $Cl$ и $S$.

Атом криптона имеет $36$ электронов. Нужно найти элементы, анионы которых будут содержать $36$ электронов.

• $Si$ — $Z=14$
  Даже при присоединении электронов до $Si^{4-}$ будет $18$ → не подходит.
• $Se$ — $Z=34$
  $Se^{2-}$ → $34+2=36$ → конфигурация криптона → подходит.
• $Ca$ — $Z=20$
  Кальций образует катионы, а не анионы → не подходит.
• $N$ — $Z=7$
  Даже $N^{3-}$ → $10$ → не подходит.
• $Br$ — $Z=35$
  $Br^-$ → $35+1=36$ → конфигурация криптона → подходит.

Подходят $Se$ и $Br$.

Формула внешнего уровня $ns^2$ означает, что на внешнем энергетическом уровне есть только два $s$-электрона и нет $p$-электронов.

• $V$ — внешний уровень $4s^2$, подходит.
• $B$ — $2s^2 2p^1$, есть $p$-электрон, не подходит.
• $Li$ — $2s^1$, не подходит.
• $C$ — $2s^2 2p^2$, есть $p$-электроны, не подходит.
• $He$ — $1s^2$, подходит.

Подходят $V$ и $He$.

Нужно найти элементы, у которых неспаренные электроны есть только на $d$-подуровне, а на внешнем $s$-подуровне все электроны спарены.

• $Cr$ — $3d^5 4s^1$
  Есть неспаренный электрон на $4s$-подуровне, не подходит.
• $P$ — $3s^2 3p^3$
  Неспаренные электроны находятся на $p$-орбиталях, не подходит.
• $N$ — $2s^2 2p^3$
  Неспаренные электроны находятся на $p$-орбиталях, не подходит.
• $Mn$ — $3d^5 4s^2$
  Неспаренные электроны находятся только на $d$-орбиталях, подходит.
• $V$ — $3d^3 4s^2$
  Неспаренные электроны находятся только на $d$-орбиталях, подходит.

Подходят $Mn$ и $V$.

Число валентных электронов равно номеру группы (для элементов главных подгрупп).

• $V$ — переходный элемент, не 5 валентных электронов.
• $Br$ — группа 17 → 7 валентных электронов.
• $S$ — группа 16 → 6 валентных электронов.
• $As$ — группа 15 → 5 валентных электронов.
• $I$ — группа 17 → 7 валентных электронов.

Подходит только $As$. Но нужно два элемента, значит учитываем переходный элемент: $V$ — $3d^3 4s^2$ → всего 5 валентных электронов.

Подходят $V$ и $As$.

Для элементов главных подгрупп валентные электроны — это электроны внешнего уровня,
для переходных элементов учитываются электроны $ns$ и $(n-1)d$.

• $Na$ — $3s^1$ → $1$ валентный электрон.
• $Cl$ — $3s^2 3p^5$ → $7$ валентных электронов.
• $Si$ — $3s^2 3p^2$ → $4$ валентных электрона.
• $Mn$ — $3d^5 4s^2$, валентные электроны: $7$.
• $Cr$ — $3d^5 4s^1$, валентные электроны: $6$.

Одинаковое число валентных электронов имеют $Cl$ и $Mn$ — по $7$.

Рассмотрим конфигурации.

• $Mg$ — $3s^2$ — неспаренных нет.
• $P$ — $3s^2 3p^3$ — три неспаренных.
• $N$ — $2s^2 2p^3$ — три неспаренных.
• $O$ — $2s^2 2p^4$ — два неспаренных.
• $Ti$ — $3d^2 4s^2$ — два неспаренных.

Подходят $O$ и $Ti$.