Условие задачи

Укажите общее число электронов и число энергетических уровней в атомах элементов следующих групп:а) щелочных металлов;б) щелочноземельных металлов;в) галогенов;г) благородных газов.

Решение

Ниже мы рассмотрим элементы каждой указанной группы, используя понятия периодической системы элементов (атомное число Z, равное числу электронов в нейтральном атоме, и номер периода, который определяет число энергетических уровней).

Общие положения:
• В нейтральном атоме число электронов равно атомному числу Z.
• Число энергетических уровней (электронных оболочек) равно номеру периода, в котором находится элемент.

Рассмотрим по группам.

────────────────────────
1. Щёлочные металлы (Группа 1)
К щёлочным металлам относятся, например, следующие элементы:
– Литий (Li): Z = 3, находится во 2‑м периоде → 2 энергетических уровня.
– Натрий (Na): Z = 11, 3‑й период → 3 уровня.
– Калий (K): Z = 19, 4‑й период → 4 уровня.
– Рубидий (Rb): Z = 37, 5‑й период → 5 уровней.
– Цезий (Cs): Z = 55, 6‑й период → 6 уровней.
– Франций (Fr): Z = 87, 7‑й период → 7 уровней.

Таким образом, для каждого атома щёлочного металла общее число электронов определяется значением Z (3, 11, 19, 37, 55, 87), а число энергетических уровней соответствует порядковому номеру периода (от 2 до 7).

────────────────────────
2. Щёлочноземельные металлы (Группа 2)
В эту группу принято включать следующие элементы:
– Бериллий (Be): Z = 4, 2‑й период → 2 уровня.
– Магний (Mg): Z = 12, 3‑й период → 3 уровня.
– Кальций (Ca): Z = 20, 4‑й период → 4 уровня.
– Стронций (Sr): Z = 38, 5‑й период → 5 уровней.
– Барий (Ba): Z = 56, 6‑й период → 6 уровней.
– Радий (Ra): Z = 88, 7‑й период → 7 уровней.

Ответ: число электронов – 4, 12, 20, 38, 56, 88; число энергетических уровней – 2, 3, 4, 5, 6, 7 соответственно.

────────────────────────
3. Галогены (Группа 17)
К галогенам относятся:
– Фтор (F): Z = 9, 2‑й период → 2 уровня.
– Хлор (Cl): Z = 17, 3‑й период → 3 уровня.
– Бром (Br): Z = 35, 4‑й период → 4 уровня.
– Иод (I): Z = 53, 5‑й период → 5 уровней.
– Астат (At): Z = 85, 6‑й период → 6 уровней.

Значит, в атоме галогена число электронов равно 9, 17, 35, 53 или 85, а число энергетических уровней – 2, 3, 4, 5 или 6 соответственно.

────────────────────────
4. Благородные газы (Группа 18)
Благородными газами являются:
– Гелий (He): Z = 2, 1‑й период → 1 уровень.
– Неон (Ne): Z = 10, 2‑й период → 2 уровня.
– Аргон (Ar): Z = 18, 3‑й период → 3 уровня.
– Криптон (Kr): Z = 36, 4‑й период → 4 уровня.
– Ксенон (Xe): Z = 54, 5‑й период → 5 уровней.
– Радон (Rn): Z = 86, 6‑й период → 6 уровней.

Таким образом, для благородных газов число электронов – 2, 10, 18, 36, 54 или 86, а число энергетических уровней – 1, 2, 3, 4, 5 или 6 соответственно.

────────────────────────
Итоговое обобщение:

А) Щёлочные металлы:
• Электроны (Z): 3 (Li), 11 (Na), 19 (K), 37 (Rb), 55 (Cs), 87 (Fr).
• Энергетические уровни: 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Б) Щёлочноземельные металлы:
• Электроны (Z): 4 (Be), 12 (Mg), 20 (Ca), 38 (Sr), 56 (Ba), 88 (Ra).
• Энергетические уровни: 2, 3, 4, 5, 6, 7.

В) Галогены:
• Электроны (Z): 9 (F), 17 (Cl), 35 (Br), 53 (I), 85 (At).
• Энергетические уровни: 2, 3, 4, 5, 6.

Г) Благородные газы:
• Электроны (Z): 2 (He), 10 (Ne), 18 (Ar), 36 (Kr), 54 (Xe), 86 (Rn).
• Энергетические уровни: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

────────────────────────
Таким образом, используя основные законы строения атома, мы определили для каждого элемента нужные значения: число электронов, равное атомному числу, и число энергетических уровней, равное номеру периода, в котором находится элемент.

Это решение опирается на понятия современной атомной структуры, применяемые в химии и физике.