Какой порядковый номер имеет элемент, у которого заполнение электронами четвертого квантового уровня завершается?

Zhuzha

44

На четвёртый квантовый уровень, также называемый L-уровнем, заполняются подуровни s, p и d. Рассмотрим каждый подуровень по отдельности.

1. Подуровень s имеет одну орбиталь, которая может содержать максимум 2 электрона. Поскольку существует только одна орбиталь s на каждом квантовом уровне, мы можем сказать, что на четвёртом квантовом уровне может располагаться максимум 2 электрона в подуровне s.

2. Подуровень p содержит три орбитали – px, py и pz, каждая из которых также может содержать максимум 2 электрона. Таким образом, общее количество электронов на подуровне p составляет 3 орбитали * 2 электрона на орбитали = 6 электронов.

3. Подуровень d содержит пять орбиталей, каждая из которых может вместить максимум 2 электрона. Следовательно, на подуровне d может быть размещено 5 орбиталей * 2 электрона на орбиталю = 10 электронов.

Теперь мы можем посчитать общее количество электронов, разместив их на каждом подуровне. В подуровне s мы имеем 2 электрона, в подуровне p – 6 электронов, а в подуровне d – 10 электронов. Общее количество электронов на четвёртом энергетическом уровне равно 2 + 6 + 10 = 18 электронов.

Теперь перейдём к вопросу о порядковом номере элемента, у которого заполнение электронами четвертого квантового уровня завершается. Для этого нам необходимо узнать, сколько элементов имеют на своих квантовых уровнях меньшую сумму электронов. Чтобы найти это число, мы должны воспользоваться формулой, которая позволяет узнать количество элементов, размещаемых на каждом энергетическом уровне:

\(2n^2\),

где n - порядковый номер энергетического уровня. В нашем случае n равно 4 поскольку мы рассматриваем четвёртый квантовый уровень. Подставляя n = 4 в формулу, получаем:

\(2 \cdot 4^2 = 32\).

Таким образом, на четвёртом энергетическом уровне имеется 32 элемента. Но некоторые из этих элементов не полностью заполняют L-уровень (четвёртый квантовый уровень). Мы уже знаем, что лимит электронов на L-уровне составляет 18. Поэтому находим количество элементов, у которых число электронов на четвёртом квантовом уровне равно или меньше 18:

32 - 18 = 14.

Итак, у 14 элементов заполнение электронами четвёртого квантового уровня завершается. Порядковый номер элемента, который мы искали, составляет 14.