2. На приведенном рисунке изображена модель атома химического элемента: Запишите номер периода и номер группы, в которой расположен химический элемент, модель которого изображена на рисунке.

Решение:

Модель атома показывает распределение электронов по энергетическим уровням. В данном случае электроны распределены так: 2 на первом уровне, 8 на втором, 16 на третьем и 2 на четвертом. Общее число электронов равно 2 + 8 + 16 + 2 = 28. Поскольку атом нейтрален, число протонов в ядре равно числу электронов, то есть 28. Это атом никеля (Ni). Число энергетических уровней (4) соответствует номеру периода. Число электронов на внешнем энергетическом уровне (2) — не всегда показатель группы. Для переходных металлов номер группы часто определяется суммой электронов на внешнем и предпоследнем d-подуровне. Однако, если рассматривать элемент как типичный представитель, то 4 уровня — это 4 период. Элемент с порядковым номером 28 (Ni) находится в 8 группе (по старой классификации) или VIII группе главной подгруппы (по новой классификации, но чаще для d-элементов используют группы, соответствующие сумме электронов на внешних и предвнешних подуровнях).

По распределению электронов (2, 8, 16, 2) атом имеет 4 энергетических уровня, значит, находится в 4 периоде. Число электронов на внешнем уровне равно 2. Для элементов 8 группы (VIII) характерно завершение внешнего уровня (если это s- или p-элементы). Для d-элементов (переходных металлов), к которым относится элемент с Z=28 (Ni), номер группы часто определяется суммой электронов на внешнем и предпоследнем d-подуровне. В данном случае: 2 (на 4s) + 10 (на 3d) = 12, что не соответствует группам. Однако, если элемент является завершающим в своем периоде, то он относится к последней группе. Атом Ni (28) находится в 4 периоде. В таблице Менделеева Ni относится к 8 группе (VIII группе по старой классификации) или 10 группе (по новой классификации). В контексте школьной программы, где часто используется деление на главные и побочные подгруппы, для элементов 4-6 периодов, заполняющих d-подуровень, часто указывают группу, соответствующую сумме электронов на внешнем и предвнешнем подуровнях, или по завершенности электронных оболочек. Так как на внешнем уровне 2 электрона, а на предпоследнем (3d) — 16 (что странно, обычно 3d заполняется до 10), то возможно, что это простое представление, где 16 на третьем уровне включает 10 электронов 3d и 6 электронов 3p. Но тогда это не соответствует реальному распределению для Ni (2, 8, 16, 2 -> 2, 8, 10, 8, 10, 2). Если предположить, что 16 — это общее число электронов на 3-м уровне (3s, 3p, 3d), то в сумме это 2+8+16+2 = 28. По новому стандарту, Ni — 10 группа. По старой классификации — 8 группа. Часто в заданиях такого типа 2 электрона на внешнем уровне указывают на принадлежность к II группе, но это относится к s-элементам. Для элементов 4-го периода с заполняющимся d-подуровнем, 4 уровень (2 электрона) и 3 уровень (16 электронов, включая 3d) — это 4 период. Если считать по максимальному заполнению внешних оболочек, то 2 электрона на внешнем уровне могут указывать на II группу, но для Ni это не так. Если взять классический подход, где 4 уровня — это 4 период, а электронная конфигурация 3d⁸4s² приводит к 10 группе (по новой системе) или VIII побочной (по старой). Однако, в некоторых контекстах, количество электронов на внешнем и предвнешнем уровнях суммируется, но 16 электронов на 3-м уровне — это аномалия. Если предположить, что 16 — это просто сумма электронов на 3-м подуровне (3s+3p+3d), то для Ni (28) это 3s²3p⁶3d⁸, что в сумме дает 18 электронов на 3-м уровне, а не 16. Если 2, 8, 16, 2 — это прямое указание, то 4 уровня — 4 период. Количество электронов на внешнем уровне (2) может указывать на II группу, но это элемент переходной группы. Если ориентироваться на завершение внешнего уровня, то 2 электрона на 4 уровне. Часто для таких заданий элементы, заполняющие d-орбитали, относятся к группам, соответствующим последним двум цифрам электронной конфигурации (например, Sc (21): 2, 8, 9, 2 -> 3 группа. Ti (22): 2, 8, 10, 2 -> 4 группа. V (23): 2, 8, 11, 2 -> 5 группа. Cr (24): 2, 8, 13, 1 -> 6 группа. Mn (25): 2, 8, 13, 2 -> 7 группа. Fe (26): 2, 8, 14, 2 -> 8 группа. Co (27): 2, 8, 15, 2 -> 9 группа. Ni (28): 2, 8, 16, 2 -> 10 группа. Cu (29): 2, 8, 18, 1 -> 11 группа. Zn (30): 2, 8, 18, 2 -> 12 группа. В данном случае, 2, 8, 16, 2 — нетипичное представление. Если интерпретировать 16 как сумму электронов на 3-м уровне (3s, 3p, 3d), то для Ni (28) это 3s²3p⁶3d⁸, что в сумме дает 18 электронов на 3-м уровне, а не 16. Если предположить, что 16 — это общее число электронов на 3-м уровне, и 2 — на 4-м, то это 4 период. Если считать по электронной конфигурации Ni: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s², то на 4 уровне 2 электрона, а на 3 уровне 18 электронов (3s²+3p⁶+3d⁸). Таким образом, 16 электронов на 3 уровне — это искажение. Однако, если принять 2, 8, 16, 2 как данность, то 4 уровня = 4 период. Для элементов 8 группы (VIII) характерно наличие 8 электронов на внешних оболочках (2 + 6 или 8 + 0, или 7 + 1). Если же считать группы по старой системе (побочные подгруппы), то никель (Ni) находится в VIII группе. Для элементов IV периода, часто применяют следующую схему: II группа (2 электрона на внешнем уровне), III группа (4s¹ + 3d²), IV группа (4s² + 3d²), ..., VIII группа (4s² + 3d⁶). Для Ni (28) конфигурация 3d⁸4s², что по старой системе относится к VIII группе. По новой системе (IUPAC) — это 10 группа. В большинстве школьных программ 4 период, 8 группа (VIII побочная).

Ответ: 4 период, 8 группа