Определить соответствие между порядковым номером элемента в ПСЭ и числом свободных d- орбиталей в его атоме 23

Давайте подробно разберем задачу по определению соответствия между порядковым номером элемента в таблице Менделеева (ПСЭ) и числом свободных d-орбиталей в его атоме (для атома с атомным номером 23). --- ### Общие сведения: - **Порядковый номер элемента (в ПСЭ)** — это число, соответствующее его позиции в таблице Менделеева. - **Атомный номер (23)** — это число протонов в ядре, также равно количеству электронов в нейтральном атоме. - **d-орбитали** — это вид орбиталей, входящий в подуровень 'd', начинающийся с орбитали 3d в третьем энергетическом уровне. --- ### Этап 1. Определение позиции элемента с атомным номером 23: - Впишите число 23, чтобы понять, к какой группе и периоду принадлежит элемент. - В таблице Менделеева: - Элемент с атомным номером 23 — **ванадий (V)**. - Химический символ: **V**. --- ### Этап 2. Конфигурация электронов атома ванадия: Общий порядок заполнения орбиталей: 1s → 2 электрона 2s → 2 электрона 2p → 6 электронов 3s → 2 электрона 3p → 6 электронов 4s → 2 электрона 3d → н... Общий характер заполнения: - На третьем энергетическом уровне есть 3s, 3p и 3d. - Электроны заполняются по правилам: - ньюктонная энергия - Паули-исключение - Правило Гунда --- ### Этап 3. Заполнение орбиталей до 23 электронов: Подробный разбор: | Уровень | Орбиталь | Количество электронов | Итоговые электроны | |---------|------------|------------------------|---------------------| | 1 | 1s | 2 | 2 | | 2 | 2s | 2 | 4 | | 2 | 2p | 6 | 10 | | 3 | 3s | 2 | 12 | | 3 | 3p | 6 | 18 | | 4 | 4s | 2 | 20 | | 3d | 3d | ??? (Заполняется начиная с 21-го электрона) | 23 | На этом этапе останавливаемся — у нас есть 20 электронах до уровня 4s. Следовательно, электроны после 20 — это электроны в 3d-орбитале: - Электроны в 3d — **3 электрона** --- ### Итоговая электронная конфигурация ванадия: \[ \text{V}: 1s^2\, 2s^2\, 2p^6\, 3s^2\, 3p^6\, 4s^2\, 3d^3 \] --- ### Этап 4. Определение числа свободных d-орбиталей: - В подуровне 3d есть **5 орбиталей**. - **Общее количество d-орбиталей** — 5. В атоме ванадия: - На данный момент занято 3 из 5 d-орбиталей (по одному электрону в каждой, согласно правилу Гунда). Поэтому: - **Свободных (незанятых) d-орбиталей** — это разница между полным количеством и занятыми: \[ 5 - 3 = 2 \] --- ### **Ответ:** **Порядковый номер элемента в ПСЭ, соответствующий атомному номеру 23, — это 23, а число свободных d-орбиталей в его атоме равно 2.**