Задание №1 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи нам необходимо определить электронную конфигурацию атома аргона и сравнить её с конфигурациями катионов предложенных элементов.

1. Сначала определим электронную конфигурацию атома аргона (Ar). Аргон находится в 3-м периоде, VIIIА группе, его порядковый номер — 18. Это означает, что у него 18 электронов.
Конфигурация Ar: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.
На внешнем уровне у него 8 электронов (завершенный уровень).

2. Теперь рассмотрим предложенные элементы и их катионы:

1) Цинк (Zn). Порядковый номер 30. Находится в 4-м периоде. При образовании катиона Zn²⁺ он теряет два электрона с внешнего 4s-подуровня. Его конфигурация: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Это не совпадает с конфигурацией аргона (лишний 3d-подуровень).

2) Кальций (Ca). Порядковый номер 20. Находится в 4-м периоде, IIА группе. Атом кальция имеет конфигурацию: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s². При образовании катиона Ca²⁺ атом отдает 2 электрона с внешнего уровня.
Конфигурация Ca²⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶. Это полностью совпадает с конфигурацией аргона. Подходит.

3) Калий (K). Порядковый номер 19. Находится в 4-м периоде, IА группе. Атом калия имеет конфигурацию: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹. При образовании катиона K⁺ атом отдает 1 электрон с внешнего уровня.
Конфигурация K⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶. Это полностью совпадает с конфигурацией аргона. Подходит.

4) Фтор (F). Порядковый номер 9. Это неметалл, он склонен принимать электроны, образуя анион F⁻. Катионы для фтора в рамках школьной программы не рассматриваются, а его анион имеет конфигурацию неона (10 электронов).

5) Магний (Mg). Порядковый номер 12. Находится в 3-м периоде, IIА группе. При образовании катиона Mg²⁺ он теряет 2 электрона.
Конфигурация Mg²⁺: 1s² 2s² 2p⁶. Это конфигурация неона (10 электронов), а не аргона.

Таким образом, катионы кальция (Ca²⁺) и калия (K⁺) имеют электронную оболочку, идентичную атому аргона.

Ответ: 23

Источник: ФИПИ