Каково строение электронной оболочки многоэлектронных атомов, и каковы электронные и электронные графические формулы атомов элементов, таких как хлор и марганец, в основном и возбужденном состоянии?

Что представляет собой диссоциация воды и ионное произведение воды, а также какую роль играют водородный показатель и шкала pH в определении силы кислот и оснований?

Химия 10 класс Строение атома и кислотно-основные свойства растворов строение электронной оболочки многоэлектронные атомы электронные формулы хлор марганец возбужденное состояние диссоциация воды ионное произведение воды водородный показатель шкала pH сила кислот сила оснований Новый

Давайте разберем ваш вопрос по частям, начиная с электронного строения многоэлектронных атомов, таких как хлор и марганец.

1. Строение электронной оболочки многоэлектронных атомов

Многоэлектронные атомы имеют сложную электронную оболочку, состоящую из различных уровней энергии и подуровней. Электроны располагаются по принципу Aufbau, где сначала заполняются низкоэнергетические уровни.

• Хлор (Cl) имеет атомный номер 17, что означает, что у него 17 электронов. Его электронная конфигурация выглядит следующим образом:
  • 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
• Марганец (Mn) имеет атомный номер 25, и его электронная конфигурация:
  • 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵

Электронные графические формулы представляют собой схемы, показывающие распределение электронов по оболочкам и подуровням. Например:

Электронная графическая формула для хлора:

• 1s: ●●
• 2s: ●●
• 2p: ●●●●●
• 3s: ●●
• 3p: ●●●●

Электронная графическая формула для марганца:

• 1s: ●●
• 2s: ●●
• 2p: ●●●●●
• 3s: ●●
• 3p: ●●●●●
• 4s: ●●
• 3d: ●●●●●

В возбужденном состоянии электроны могут перемещаться на более высокие уровни энергии. Например, у хлора может быть возбужденный электрон в 3p подуровне, который может перейти в 4s или 3d уровень.

2. Диссоциация воды и ионное произведение воды

Диссоциация воды — это процесс, при котором вода распадается на ионы водорода (H⁺) и гидроксид-ионы (OH⁻):

• H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻

Ионное произведение воды (Kw) — это произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов в воде при 25°C:

• Kw = [H⁺][OH⁻] = 1.0 x 10⁻¹⁴

3. Водородный показатель и шкала pH

Водородный показатель (pH) — это мера кислотности или щелочности раствора. Он определяется как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода:

• pH = -log[H⁺]

Шкала pH варьируется от 0 до 14:

• pH < 7 — кислый раствор
• pH = 7 — нейтральный раствор
• pH > 7 — щелочной раствор

Сила кислот и оснований определяется их способностью диссоциировать в воде. Сильные кислоты полностью диссоциируют, в то время как слабые — лишь частично. Например, соляная кислота (HCl) — это сильная кислота, а уксусная кислота (CH₃COOH) — слабая.

Таким образом, понимание структуры электронной оболочки, диссоциации воды и pH является ключевым для изучения химических свойств элементов и соединений.