1) В школьном курсе не изучают химию элемента скандия. Тем не менее, основываясь на электронном строении атома 21Sc, сделайте следующее: а) напишите электронную формулу скандия и определите его наиболее вероятную валентность; б) напишите формулу для соединения скандия с хлором; в) определите: будет ли связь ScCl ковалентной (один вариант) либо (второй вариант) — полярной ковалентной или ионной.

Напишите формулу соединений хрома(III) и хрома(VI) с кислородом и назовите их.

3) Даны вещества H₂S, CCl₄, BF₃, I₂, ICl. Найдите здесь соединение с ковалентной связью, докажите ваш выбор.

4) Напишите электронную формулу наружного энергетического уровня элемента 34Se. Сколько поделённых и сколько неподелённых электронных пар в соединении H₂Se? Нарисуйте его структурную формулу.

5) Напишите электронные формулы для атомов или ионов: Cl, Cl⁻, Ca²⁺, Ar, C²⁺.

1. Скандий (Sc)

а) Электронная формула и валентность

Порядковый номер скандия — 21, следовательно, его атом содержит 21 электрон.

Электронная формула:

Sc: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s².

По энергетическим уровням: 2, 8, 9, 2.

На внешнем энергетическом уровне находятся 2 электрона, а на предвнешнем — 1 электрон на подуровне 3d. Скандий наиболее часто отдаёт три электрона, поэтому его наиболее вероятная валентность — III (степень окисления +3).

б) Формула соединения скандия с хлором

Хлор имеет валентность I, скандий — III. Следовательно, формула соединения:

ScCl₃ — хлорид скандия.

в) Тип химической связи

В соединении ScCl₃ связь преимущественно ионная, поскольку скандий — металл, а хлор — неметалл. Скандий отдаёт три электрона, превращаясь в ион Sc³⁺, а три атома хлора принимают по одному электрону, образуя три иона Cl⁻.

Схематично:

Sc → Sc³⁺ + 3e⁻

3Cl + 3e⁻ → 3Cl⁻

Таким образом, между ионами Sc³⁺ и Cl⁻ возникает преимущественно ионная связь.

2. Соединения хрома(III) и хрома(VI) с кислородом

Кислород имеет степень окисления −2.

1) Оксид хрома(III):

Хром имеет степень окисления +3, кислород −2.

Формула: Cr₂O₃.

Название: оксид хрома(III).

2) Оксид хрома(VI):

Хром имеет степень окисления +6, кислород −2.

Формула: CrO₃.

Название: оксид хрома(VI).

3. Определение соединения с ковалентной связью

Даны вещества: H₂S, CCl₄, BF₃, I₂, ICl.

Все перечисленные вещества имеют ковалентные связи, но они различаются по полярности.

• H₂S — ковалентная полярная связь, поскольку атомы водорода и серы имеют разную электроотрицательность.

• CCl₄ — ковалентная полярная связь между углеродом и хлором.

• BF₃ — ковалентная полярная связь между бором и фтором.

• I₂ — ковалентная неполярная связь, поскольку молекула образована двумя одинаковыми атомами йода.

• ICl — ковалентная полярная связь, поскольку атомы йода и хлора имеют разную электроотрицательность.

Ответ: если требуется найти вещество с неполярной ковалентной связью, это I₂.

Доказательство: два атома йода имеют одинаковую электроотрицательность, поэтому общая электронная пара распределена между ними равномерно.

4. Электронная формула селена и строение H₂Se

1) Электронная формула наружного энергетического уровня селена (Se)

Порядковый номер селена — 34.

Полная электронная формула:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁴.

Формула наружного энергетического уровня:

4s² 4p⁴.

На внешнем уровне находятся 6 электронов.

2) Количество электронных пар в H₂Se

Селен имеет 6 электронов на внешнем уровне, а водород — по одному электрону.

Селен образует две ковалентные связи с двумя атомами водорода.

В молекуле H₂Se имеются:

• 2 поделённые электронные пары (две общие пары, образующие связи Se–H);

• 2 неподелённые электронные пары (остаются у атома селена).

3) Структурная формула H₂Se

Две черточки обозначают две ковалентные связи, а две пары точек — неподелённые электронные пары атома селена.

5. Электронные формулы атомов и ионов

Запишем электронные конфигурации с учётом количества электронов в каждом атоме или ионе.

1) Хлор (Cl)

Порядковый номер — 17. В нейтральном атоме 17 электронов.

Электронная формула:

Cl: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵.

Распределение по уровням: 2, 8, 7.

2) Ион хлора (Cl⁻)

Атом хлора присоединяет один электрон, поэтому в ионе 18 электронов.

Электронная формула:

Cl⁻: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.

Распределение по уровням: 2, 8, 8.

3) Ион кальция (Ca²⁺)

Порядковый номер кальция — 20. Нейтральный атом имеет 20 электронов, но ион Ca²⁺ отдаёт два электрона.

В ионе остаётся 18 электронов.

Электронная формула:

Ca²⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.

Распределение по уровням: 2, 8, 8.

4) Аргон (Ar)

Порядковый номер — 18. Нейтральный атом содержит 18 электронов.

Электронная формула:

Ar: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.

Распределение по уровням: 2, 8, 8.

5) Ион углерода (C²⁺)

Порядковый номер углерода — 6. Нейтральный атом имеет 6 электронов. Ион C²⁺ отдаёт два электрона, поэтому у него остаётся 4 электрона.

Электронная формула:

C²⁺: 1s² 2s².

Распределение по уровням: 2, 2.

Итоговые ответы