Условие
Запиши электронные формулы иона магния Mg²⁺ и иона кислорода O²⁻. Объясни, почему магний отдаёт именно два электрона, а кислород принимает два, и что общего у получившихся оболочек.
Что известно и что ищем
- Известны порядковые номера: магний — 12, кислород — 8. Значит, в нейтральных атомах 12 и 8 электронов.
- Ищем формулы ионов, то есть записи с пересчитанным числом электронов.
- Отдельно объясняем причину: стремление к устойчивой восьмиэлектронной оболочке благородного газа.
Ход решения
- Шаг 1. Записываем формулу атома магния: 1s²2s²2p⁶3s². Проверяем сумму: 2 + 2 + 6 + 2 = 12.
- Шаг 2. Разбираемся, откуда уходят электроны. Магний — металл, он отдаёт электроны; ему выгодно убрать два электрона с 3s, потому что тогда внешним станет полностью заполненный 2p-подуровень. Получаем Mg²⁺: 1s²2s²2p⁶. Электронов стало десять, как у неона.
- Шаг 3. Записываем формулу атома кислорода: 1s²2s²2p⁴. На внешнем уровне шесть электронов, до восьми не хватает двух.
- Шаг 4. Добавляем два электрона на 2p: O²⁻ — 1s²2s²2p⁶. Электронов стало десять, как у неона. Обратите внимание: ядро у кислорода осталось прежним, поэтому заряд иона отрицательный — электронов больше, чем протонов.
- Шаг 5. Сравниваем. У обоих ионов одна и та же электронная формула 1s²2s²2p⁶, то есть оболочка благородного газа неона. Отсюда короткая формулировка правила октета: атомы стремятся получить восемь электронов на внешнем уровне, и металлам проще отдать лишние, а неметаллам — добрать недостающие. Именно поэтому Mg²⁺ и O²⁻ притягиваются и образуют ионное соединение MgO.
- Шаг 6. Отдельно разбираем ловушку с d-элементами: у них электроны уходят не с внешнего уровня, а с 4s-подуровня. Например, у атома железа формула …3d⁶4s², и при образовании Fe²⁺ уходят именно 4s-электроны.
Проверь себя
- Ответ: Mg²⁺ — 1s²2s²2p⁶; O²⁻ — 1s²2s²2p⁶; причина — обе оболочки становятся такими же, как у неона.
- Проверка вывода: у Mg²⁺ 10 электронов — это на два меньше, чем у атома магния; у O²⁻ тоже 10 — на два больше, чем у атома кислорода. Заряд иона равен разнице числа протонов и электронов: у магния 12 − 10 даёт +2, у кислорода 8 − 10 даёт −2.
- Ловушка: писать в формуле иона число электронов атома. Формула иона обязана отличаться от формулы атома ровно на число отданных или принятых электронов.
Как объяснить ребёнку
«У благородных газов внешняя оболочка заполнена, и это самое спокойное состояние. Магнию до него — на два электрона меньше, поэтому он их отдаёт: получается Mg²⁺. Кислороду до него не хватает двух, поэтому он их забирает: получается O²⁻. Ядро при этом не меняется — меняется только число электронов, и от этого возникает заряд».
Тема для отчёта родителю
«Электронные формулы ионов: правило октета на примере Mg²⁺ и O²⁻».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.