Анионы с 6 p-электронами

Analyzing electron configurations

I’m working through the electron configuration of Al^3+, which has lost three electrons, leaving only the 1s and 2s subshells with six electrons. This gives it a stable electronic configuration with a nominal charge.

Identifying elements

I’m examining elements with stable anions that match Al^3+'s p-electron count. Chlorine, with its stable Cl^- anion, fits well here.

Analyzing p-electrons

I’m noting that Al^3+ has 6 p-electrons in the 2p orbital. Now, I’m thinking about which stable anions of the listed elements also have 6 p-electrons. Chlorine's Cl^- anion might be a good candidate to explore.

Determining p-electrons

I’m analyzing chlorine's Cl^- anion, finding it has 12 p-electrons, including core electrons. The question likely refers to total p-electrons in the entire configuration.

Aligning configurations

I'm matching Al^3+'s 6 p-electron count with stable anions. Chlorine's Cl^- anion has 12 p-electrons, but the focus is on identifying anions with 6 p-electrons, reflecting Al^3+'s configuration.

Identifying suitable anions

I’m exploring elements with stable anions that have an electron configuration matching Ne, yielding 6 p-electrons, to align with Al^3+'s configuration. This involves analyzing specific anions of the given elements.

Examining electron configurations

I'm analyzing the p-electron configurations of stable anions to match Al^3+'s 6 p-electrons, considering anions with 10 total electrons to ensure the configuration aligns with Ne's.

Identifying suitable anions

I’m pinpointing anions like C^4- with 10 electrons, matching Ne's configuration. Despite limited stability, carbide anions in compound structures might offer a suitable alignment with Al^3+'s configuration.

Focusing on stable anions

OK, let me see. Considering only anions with 10 electrons total, aligning with Ne's configuration. C^4- and N^3- match this criterion, ensuring stability and electron configuration.

Evaluating stability

The focus is on stable anions forming ionic compounds. Nitride anion (N^3-) clearly fits, while carbide anion (C^4-) stability is more complex, seen in carbides but not as a discrete species.

Pinpointing stable anions

N^3- fits perfectly, containing both 10 electrons and 6 p-electrons. Carbide anion (C^4-) is also worth noting, though its stability in solution is more complex.

Pinpointing stable options

I’m listing stable anions by solving Z + x = 10 for each element. N^3- emerges as a clear stable choice, but carbides' stability is uncertain in solution.

Thought about анионы и п-электроны для 31 секунд

Для решения задачи нужно сначала определить, сколько p-электронов имеется у иона алюминия Al^3^+.

1. Электронная конфигурация Al^3^+

• Алюминий (Al) в нейтральном состоянии имеет $Z = 13$. Его конфигурация: $$\text{Al (нейтр.)}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^1.$$
• При образовании катиона Al^3^+ от атома отнимают три электрона (прежде всего внешние 3s^2 и 3p^1). Тогда конфигурация иона: $$\text{Al}^{3+}: 1s^2\,2s^2\,2p^6.$$

Здесь видно, что всего p-электронов = 6 (в подслойке 2p).

2. Определяем, какие анионы из списка имеют те же 6 p-электронов

Нам даны элементы:

1. Cl (хлор)
2. C (углерод)
3. Si (кремний)
4. P (фосфор)
5. N (азот)

Нужно разобраться, какой «стабильный» анион они образуют и сколько всего p-электронов при этом получается.

Общая идея

Чтобы анион имел ровно 6 p-электронов в своей полной электронной конфигурации, он должен оказаться изоэлектронен конфигурации неона (Ne), то есть иметь $1s^2\,2s^2\,2p^6$. Это всего 10 электронов и, соответственно, 6 из них в p-орбиталях (подобно Al^3^+).

Таким образом, при образовании аниона элемент с атомным номером $Z$ должен набрать $(10 - Z)$ электронов (если это число разумно и даёт «устойчивый» анион).

3. Проверим элементы по очереди

1. Cl (Z = 17)

   • Чтобы иметь 10 электронов (как у неона), пришлось бы добавить $(10 - 17) = -7$ электронов, что бессмысленно. Реальный же анион Cl^- содержит 18 электронов и даёт конфигурацию Ar (не Ne). Соответственно, в Cl^- количество p-электронов намного больше 6 (получается и 2p^6, и 3p^6, итого 12 p-электронов).

2. C (Z = 6)

   • Нейтральный атом: $1s^2\,2s^2\,2p^2$.
   • Чтобы довести до 10 электронов (неоновской конфигурации), нужно набрать 4 дополнительных электрона: C^4^-.
   • Тогда конфигурация станет $1s^2\,2s^2\,2p^6$ — то есть 6 p-электронов.
   • Формально такой анион называется «карбид-ион» (C^4^-). В чистом виде он не существует в растворах, но в ионных карбидах (например, в некоторых твёрдых веществах) можно считать, что формально углерод имеет степень окисления -4.

3. Si (Z = 14)

   • Для «дотягивания» до 10 электронов нужно было бы убрать целых 4 электрона (то есть Si^4^- уже имел бы 18 электронов, это изоэлектронно аргону, а не неону). Итого там будет 12 p-электронов (2p^6 и 3p^6). Не подходит.

4. P (Z = 15)

   • Типичный анион P^3^- будет иметь 18 электронов, как у аргона (Ar). То есть 12 p-электронов. Для 10 электронов пришлось бы «убрать» 5, что не даёт стабильной частицы. Не подходит.

5. N (Z = 7)

   • Для 10 электронов нужно набрать 3 электрона: N^3^-.
   • Тогда конфигурация будет $1s^2\,2s^2\,2p^6$ (точно как у Ne). Соответственно, 6 p-электронов.
   • Анион N^3^- (нитрид-ион) действительно существует во множестве ионных нитридов (Mg_3N_2 и пр.) и считается устойчивым в твёрдой фазе.

4. Итог

Из рассмотренных элементов только углерод (C) и азот (N) могут (в соответствующих соединениях) давать анионы, у которых будет ровно 6 p-электронов в конфигурации, то есть C^4^- и N^3^-.

Ответ: номера этих элементов в списке — 2 и 5.