Задание 1. Строение атома

Простыми словами

Электроны в атоме живут как жильцы многоэтажного дома: этажи — энергетические уровни, квартиры — подуровни $s,p,d$, комнаты — орбитали, и в каждой комнате не больше двух жильцов. Заселяют дом снизу вверх, а в квартире сначала занимают все комнаты по одному.

Задания 1–3 ЕГЭ решают по одному ряду из пяти элементов. В задании 1 выбирают элементы с нужным строением атома: число внешних электронов, неспаренных электронов, конфигурация иона. Ответ — номера без пробелов в любом порядке, 1 балл.

Уровни и подуровни

Число уровней = номер периода. Для элементов главных подгрупп (A-групп) число электронов на внешнем уровне = номер группы. У элементов побочных подгрупп (Б-групп, $d$-элементов) на внешнем уровне обычно $2$ электрона ($4s^2$).

Неспаренные электроны

Правило Хунда: на подуровне электроны сначала занимают орбитали по одному (с одинаковым спином) и только потом образуют пары.

Без неспаренных электронов в основном состоянии: инертные газы, металлы IIА ($\mathrm{Be},\mathrm{Mg},\mathrm{Ca}$…), $\mathrm{Zn}$ ($3d^{10}4s^2$). У $d$-элементов считают неспаренные на $d$-подуровне: $\mathrm{Fe}$ $3d^{6}4s^2$ — 4, $\mathrm{Mn}$ $3d^{5}4s^2$ — 5.

Ионы и возбуждённое состояние

Частицы с одинаковой конфигурацией: ${\mathrm{O}}^{2-},{\mathrm{F}}^{-},\mathrm{Ne},\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+},\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+},\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{3+}$ — $1s^{2}2s^{2}2p^6$; ${\mathrm{S}}^{2-},\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-},\mathrm{Ar},{\mathrm{K}}^{+},\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ — $\dots 3s^{2}3p^6$.

Возбуждённое состояние: электрон переходит на свободную орбиталь того же уровня: $\mathrm{C}$ $2s^{2}2p^2\to {\mathrm{C}}^{\ast }$ $2s^{1}2p^3$ (4 неспаренных, валентность IV).