Электронные формулы ионов олова

Строение атома олова

Общие сведения о строении атома олова

Относится к элементам p-семейства. Металл. Обозначение – Sn. Порядковый номер – 50. Относительная атомная масса – 118,69 а.е.м.

Электронное строение атома олова

Атом олова состоит из положительно заряженного ядра (+50), внутри которого есть 50 протонов и 69 нейтронов, а вокруг, по пяти орбитам движутся 50 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома олова.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

Внешний энергетический уровень атома олова содержит 4 электрона, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Наличие двух неспаренных электронов свидетельствует о том, что для олова характерна степень окисления +2. За счет наличия вакантных орбиталей 5d-подуровня для атома олова возможно возбужденное состояние (степень окисления +4):

Валентные электроны атома олова можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), ml (магнитное) и s (спиновое):

Примеры решения задач

Задание Напишите электронные формулы атомов брома, германия, кобальта и меди. Укажите семейство, к которому относится элемент, объясните его положение в Периодической системе, приведите электронно-графические формулы для валентных электронов.
Ответ Бром.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 .

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству р-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 7, бром расположен в 4-м периоде, VIIA группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

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

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству p-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 4, германий расположен в 4-м периоде, IVA группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 .

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству d-элементов. Кобальт расположен в 4-м периоде, VIIB группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

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

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству d-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 1, медь расположена в 4-м периоде, IВ группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

Задание Относительная атомная масса неона равна 20,2. Известно, что неон состоит из двух изотопов: 20 Ne и 22 Ne. Рассчитайте молярную долю каждого изотопа в природном неоне.
Решение Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, имеющие разные массовые числа (одинаковое число протонов, но разное – нейтронов). Примем за х число атомов изотопа неона 20 Ne в каждых ста атомах природного неона, тогда число атомов изотопа 22 Ne будет равно (100-х). Масса атомов изотопа 20 Ne будет равна 20x, а 22 Ne – 22×(100-х). Составим уравнение:

20x + 22×(100-х) = 20,2×100%.

20x + 2200 — 22x = 2020;

Значит содержание изотопа 20 Ne в природном неоне равно 90%. Тогда, содержание изотопа 22 Ne: 100-90 = 10%.

Ответ Содержание изотопа 20 Ne в природном неоне равно 90%, а 22 Ne — 10%.

Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.

Источник

Определение структуры валентного электронного слоя атомов элементов

Задача 188.
Структура валентного электронного слоя атома элемента выражается электронной формулой: а) 5s 2 5p 4 ; б) 3d 5 4s 1 . Определить порядковый номер и название элемента.
Решение:
а) Валентный электронный слой 5s 2 5p 4 указывает на то, что атом элемента имеет пять электронных энергетических уровней, значит, атом расположен в пятом периоде. Наличие на внешнем энергетическом уровне двух 5s- и четырёх 5p-электронов указывает на то, что данный элемент относится к семейству p-элементов, и расположен в шестой группе главной подгруппе периодической системы Д. И. Менделеева. В пятом периоде шестой группы находится элемент с порядковым номером 52 (теллур).

б) Электронная конфигурация валентного слоя 3d 5 4s 1 указывает на то, что атом находится в четвёртом периоде (n = 4), относится к d-элементам (наличие 3d-подуровня) и является элементом шестой группы побочной подгруппы. Такому состоянию соответствует элемент с порядковым номером 24 (хром).

Ответ: Te; Cr.

Задача. 189.
Электронная структура атома описывается формулой: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 . Какой это элемент?
Решение:
Так как число электронов в атоме элемента равно его порядковому номеру в таблице Д. И. Менделеева, то для элемента с электронной структурой, описываемой формулой 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 , порядковый номер равен 26 (общее число электронов равно 26). Под номером 26 в таблице Д. И. Менделеева находится железо.

Задача 190.
Написать электронные формулы ионов: а) Sn 2+ ; б) Sn 4+ ; в) Мn 2+ ; г) Сu 2+ ; д) Сг 3+ ; е) S 2- .
Решение:
а) Электронная формула олова имеет вид: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 2 . Отдав два с 5p-подуровня атом, олова превращается в ион Sn 2+ , который имеет электронную формулу:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 0

б) Атом олова, отдав четыре электрона, два с 5p-подуровня и два с 4s-подуровня, атом олова превращается в ион Sn 4+ . Электронная формула иона олова Sn 4+ имеет вид:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 0 5p 0 .

в) Электронная формула марганца имеет вид: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 . При отдаче двух электронов с 4s-подуровня, атом марганца превращается в ион Мn 2+ с электронной формулой: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 0

г) Атом меди имеет электронную формулу: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 . при отдаче одного электрона с 4s-подуровня и одного с 3d-подуровня атом меди превращается в ион Сu 2+ , электронная формула которого будет иметь вид: 1s22s22p63s23p63d9.

д) Атом хрома имеет следующую электронную формулу: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 . При отдаче одного электрона с 4s-подуровня и двух с 3d-подуровня атом хрома превращается в ион Сг 3+ , электронная формула которого будет иметь вид: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 0 .

е) Электронная формула атома серы имеет вид: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 . Присоединив два недостающих электрона на 3p-подуровень, атом серы превращается в ион S 2- , электронная формула которого будет иметь вид: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .

Задача 191.
У элементов каких периодов электроны внешнего слоя характеризуются значением n + l = 5?
Решение:
Значение квантовых чисел n + l = 5 означает, что у элементов электроны внешнего слоя могут находиться на пятом энергетическом уровне и s-подуровне (5 + 0 = 5) или на четвёртом энергетическом уровне и p-подуровне (4 +1 = 5). Таким образом, у элементов IV и V периодов электроны внешнего слоя характеризуются значением n + l = 5.

Задача 192.
Перечислить электронные аналоги среди элементов VI группы периодической системы элементов. Написать в общем виде электронные формулы валентных электронных подуровней атомов этих элементов.
Решение:
Электронными аналогами называют элементы, у которых валентные электроны расположены на орбиталях, описываемых формулой, общей для всех элементов. В периодической системе электронные аналоги входят в состав одной подгруппы.

Валентные электроны элементов главной подгруппы VI группы (кислород, сера, селен, теллур и полоний) описываются общей формулой ns 2 np 4 , а элементы побочной подгруппы VI группы (хром, молибден и вольфрам) — nd 4 ns 2 . У хрома и молибдена валентные электроны описываются формулой nd 5 ns 1 , что объясняется «провалом» (переходом электрона с наружного s-подуровня на d-подуровень).

Задача 193.
На каком основании хром и сера, фосфор и ванадий расположены в одной группе периодической системы? Почему их помещают в разных подгруппах?
Решение:
Электронные конфигурации атомов хрома, серы, ванадия и фосфора имеют виды:
+24Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ; +16S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 ; +23V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 ;
+15P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .

а) Атомы ванадия и фосфора содержат по пять валентных электронов, поэтому они расположены в пятой группе периодической системы химических элементов. На основании того, что валентными электронами атома серы являются наружные два 3s- и четыре 3p-электрона, фосфор расположен в главной подгруппе. У атома ванадия валентными электронами являются два 4s- и три 3d-электроны, ванадий расположен в побочной подгруппе.

б) Атомы хрома и серы содержат по шесть валентных электронов, поэтому они расположены в шестой группе периодической системы химических элементов. На основании того, что валентными электронами атома серы являются наружные два 3s- и три 3p-электрона, сера расположена в главной подгруппе. У атома хрома валентными электронами являются один 4s- и пять 3d-электроны, хром расположен в побочной подгруппе.

Задача 194.
Почему медь имеет меньший атомный объем, чем калий, расположенный в той же группе и том же периоде?
Решение:
Зависимость атомного объёма от заряда атома (Z) имеет периодический характер. В пределах одного периода с увеличением Z проявляется тенденция к уменьшению размеров атома, что объясняется увеличивающимся притяжением электронов внешнего слоя к ядру по мере возрастания его заряда. В пределах подгруппы с увеличением Z атома, но самое существенное, с появлением нового электронного слоя, атомные объёмы возрастают.

Калий и медь являются элементами IV периода главной подгруппы. Количество электронных слоёв у атомов калия и меди одинаковое (4), а заряды имеют разное значение (+19K; +29Cu) и разное число электронов (K содержит 19 электронов, а Cu – 29). Поэтому электростатические силы взаимодействия в атоме меди будут значительно меньше, чем у калия. Следовательно, у элементов, расположенных в одном периоде и в одной группе периодической системы химических элементов, атомные объёмы уменьшаются с увеличением порядкового номера элемента. Так у меди атомный радиус имеет меньшее значение, чем у калия (r+29Cu = 129 нм; r+19K = 236 нм), потому что при большем значении Z и большем количестве электронов электростатическое взаимодействие больше, что приводит к сжиманию атома меди в большей степени, чем атома калия.

Источник

Строение атома олова (Sn), схема и примеры

Атом и молекула олова. Формула олова. Строение атома олова:

Олово (лат. Stannum) – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Sn и атомным номером 50. Расположен в 14-й группе (по старой классификации – главной подгруппе четвертой группы), пятом периоде периодической системы.

Олово – амфотерный металл. Относится к группе лёгких, цветных металлов.

Олово обозначается символом Sn.

Как простое вещество олово при нормальных условиях представляет собой ковкий, мягкий, пластичный, легкоплавкий, серебристо-белый, блестящий металл (белое олово, β-олово) либо серый порошок (серое олово, α-олово).

Молекула олова одноатомна.

Химическая формула олова Sn.

Электронная конфигурация атома олова 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 2 . Потенциал ионизации (первый электрон) атома олова равен 708,58 кДж/моль (7,343918(12) эВ).

Строение атома олова. Атом олова состоит из положительно заряженного ядра (+50), вокруг которого по пяти оболочкам движутся 50 электронов. При этом 46 электронов находятся на внутреннем уровне, а 4 электрона – на внешнем. Поскольку олово расположен в пятом периоде, оболочек всего пять. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлены s- и р-орбиталями. Третья и четвертая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями. Пятая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома олова на 5s-орбитали находятся два спаренных электрона, на 5p-орбитали – два неспаренных электрона. В свою очередь ядро атома олова состоит из 50 протонов и 69 нейтронов. Олово относится к элементам p-семейства.

Радиус атома олова (вычисленный) составляет 145 пм.

Атомная масса атома олова составляет 118,710(7) а. е. м.

Видео

Степень окисления олова

Атомы олова в соединениях имеют степени окисления 4, 2, -4.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Химические свойства

Металлическое олово

При комнатной температуре олово, подобно соседу по группе германию, устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной плёнки оксидов. Заметное окисление олова на воздухе начинается при температурах выше 150 °C:

При нагревании олово реагирует с большинством неметаллов. При этом образуются соединения в степени окисления +4, которая более характерна для олова, чем +2. Например:

Растворяется в разбавленных кислотах (HCl, H2SO4):

Олово реагирует c концентрированной соляной кислотой. При этом белое олово (α-Sn) образует раствор хлорида олова (II), а серое (β-Sn) хлорида олова (IV):

Состав продукта реакции олова с азотной кислотой зависит от концентрации кислоты. В концентрированной азотной кислоте (60%) образуется оловянная кислота β -SnO2· n H2O (иногда её формулу записывают как H2SnO3). При этом олово ведёт себя как неметалл:

При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой (3-5%) образуется нитрат олова (II):

Окисляется растворами щелочей до гидроксостанната (II), который в горячих расстворах склонен к диспропорцианированию:

Sn + NaOH + 3H2O → Na[Sn(OH)3] + H2↑ 2Na[Sn(OH)3] → Sn + Na2[Sn(OH)6] Sn + 2NaOH + 4H2O → Na2[Sn(OH)6] + 2H2

Олово (II)

Менее устойчивая степень окисления чем (IV). Вещества имеют высокую восстановительную активность и легко диспропорцианируют:

2SnO → to SnO2 + Sn

На воздухе соединения быстро окисляются кислородом, как в твердом виде, так и в растворах:

2SnO + O2 → 2SnO2 2Sn 2+ + O2 + 4H + → 2Sn 4+ + 2H2O

Сильным восстановителем является «оловянная соль» SnCl2 ⋅ 2H2O

Оксид можно получить действием аммиака на горячий раствор хлорида олова в атмосфере СO2:

Также при слабом нагревании гидроксида олова (II) Sn(OH)2 в вакууме или осторожном нагревании некоторых солей:

В растворах солей олова идёт сильный гидролиз:

При действии на раствор соли Sn(II) растворами сульфидов выпадает осадок сульфида олова (II):

Этот сульфид может быть легко окислен до сульфидного комплекса раствором полисульфида натрия, при подкислении превращающегося в осадок сульфида олова (IV):

Олово (IV)

Оксид олова(IV) (SnO2) образуется прямым окислением кислородом. При сплавлении с щелочами образует станнаты, при обработке водой образующие гидроксостаннаты:

При гидролизе растворов солей олова (IV) образуется белый осадок — так называемая α -оловянная кислота:

Свежеполученная α -оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах:

При хранении α -оловянная кислота стареет, теряет воду и переходит в β -оловянную кислоту, которая отличается большей химической инертностью. Данное изменение свойств связывают с уменьшением числа активных HO-Sn группировок при стоянии и замене их на более инертные мостиковые -Sn-O-Sn- связи.

Гидрид олова — станнан SnH4 — можно получить по реакции:

Этот гидрид весьма нестоек и медленно разлагается уже при температуре 0 °C.

Четырёхвалентное олово образует обширный класс оловоорганических соединений, используемых в органическом синтезе, в качестве пестицидов и др.

Применение

  • Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова — в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники , в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова — бронза (с медью). Другой известный сплав — пьютер — используется для изготовления посуды. Для этих целей расходуется около 33 % всего добываемого олова. До 60 % производимого олова используется в виде сплавов с медью, медью и цинком, медью и сурьмой (подшипниковый сплав, или баббит ), с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых и оловянно-цинковых припоев. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb 3 Sn .
  • Дисульфид олова SnS 2 применяют в составе красок, имитирующих позолоту («поталь»).
  • Искусственные радиоактивные ядерные изомеры олова Sn и Sn — источники гамма-излучения , являются мёссбауэровскими изотопами и применяются в гамма-резонансной спектроскопии .

Элемент Sn свойство химического элемента Олово Stannum

Основные характеристики и свойства элемента Sn…, его параметры. Чистое олово получено не ранее XII в., о нем упоминает в своих трудах Р. Бэкон . До этого олово всегда содержало переменное количество свинца. Хлорид SnCl 4 впервые получил А. Либавий в 1597 г. Аллотропию олова и явление «оловянной чумы» объяснил Э. Кохен в 1899 г.

Sn Олово

ОЛОВО (лат. Stannum), Sn, химический элемент с атомным номером 50, атомная масса 118,710. О происхождении слов «stannum» и «олово» существуют различные догадки. Латинское «stannum», которое иногда производят от саксонского «ста» — прочный, твердый, первоначально означало сплав серебра и свинца. «Оловом» в ряде славянских языков называли свинец. Возможно, русское название связано со словами «ол», «оловина» — пиво, брага, мед: сосуды из олова использовались для их хранения. В англоязычной литературе для названия олова используется слово tin. Химический символ олова Sn читается «станнум».

Галерея изображений

Оловянный кубок из г. Гданьска (Польша)

Консервная банка с оловянным покрытием

Оловянный солдатик в форме после литья

Зональный кристалл касситерита в шлифе (поляризованный свет, ширина изображения — 3,3 мм)

Источник

Понравился сайт? Расскажи друзьям!