Составьте электронную формулу атома фосфора. Поясните нахождение электронов, спаренных и неспаренных. Объясните, что происходит в конфигурации атома, когда он проявляет высшую степень окисления.

Электронная формула атома фосфора:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

Теперь разберем по шагам.

1. Определение количества электронов

Фосфор имеет атомный номер 15, что означает наличие 15 протонов и, в нейтральном состоянии, 15 электронов.

2. Распределение электронов по уровням и подуровням

Электроны заполняют энергетические уровни (оболочки) и подуровни (s, p, d, f) в порядке возрастания энергии:

• На первом уровне: 1s² — 2 электрона

• На втором уровне: 2s² 2p⁶ — 8 электронов

• На третьем уровне: 3s² 3p³ — оставшиеся 5 электронов

Таким образом, электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

3. Спаренные и неспаренные электроны

Рассмотрим только внешний (валентный) уровень, потому что именно он участвует в химических реакциях. Это 3s² 3p³:

• Подуровень 3s содержит 2 электрона, которые спарены

• Подуровень 3p содержит 3 электрона, которые распределяются по трем p-орбиталям по одному в каждую (согласно принципу Хунда), то есть они неспаренные

Итого:

• Спаренные электроны: 2 (в 3s)

• Неспаренные электроны: 3 (в 3p)

4. Поведение фосфора при проявлении высшей степени окисления

Фосфор может проявлять различные степени окисления, но высшая степень окисления для него — +5. Это возможно, когда он отдает 5 электронов.

В основном состоянии у фосфора доступны для химических взаимодействий 5 валентных электронов: 2 из 3s и 3 из 3p. Однако, чтобы проявить степень окисления +5, недостаточно использовать только эти орбитали.

Что происходит: При переходе фосфора в возбужденное состояние один из электронов с 3s-подуровня или 3p-подуровня переходит на свободную 3d-орбиталь. В результате получается следующая картина:

• 3s¹ (один электрон)

• 3p³ (три неспаренных электрона)

• 3d¹ (один электрон, перешедший в d-орбиталь)

Теперь у фосфора становится 5 неспаренных электронов, готовых к образованию связей — это и позволяет ему проявлять степень окисления +5 в таких соединениях, как, например, P₂O₅ или H₃PO₄.

Итог:

• В основном состоянии у фосфора — 3 неспаренных электрона, он может проявлять степень окисления до +3.

• В возбужденном состоянии за счет перехода электрона в 3d-орбиталь образуются 5 неспаренных электронов — и тогда возможна степень окисления +5.

Хочешь, могу показать наглядную диаграмму распределения этих электронов по орбиталям?