Установить соответствие между электронной конфигурацией элементов и параметрами химической реакции

Данное задание относится к химии, а также к её разделу "Теоретическая и неорганическая химия". Здесь требуется установить соответствие между электронной конфигурацией элементов и параметрами химической реакции, а также определить факторы эквивалентности окислителя и восстановителя в данной реакции.

Часть 1: Электронная конфигурация валентного уровня

1. Электронная конфигурация: - $4s^{0}3d^{6}4p^0$. Это валентная электронная конфигурация элемента с незаполненными 4s и 4p подуровнями и шестеркой электронов на 3d подуровне. Такой конфигурации соответствует элемент железо (Fe) в степени окисления +2. В нормальном состоянии атом железа имеет общую электронную конфигурацию [Ar] 4s^2 3d^6. При потере двух электронов (4s^2), получаем валентную конфигурацию $4s^{0}3d^6$, что соответствует железу II (Fe^2+).
2. Электронная конфигурация: - $4s^{0}3d^{5}4p^0$. Эта конфигурация также соответствует переходному элементу с незаполненной s- и p-оболочками и пятью электронами на 3d подуровне. Эта конфигурация характерна для марганца (Mn) в степени окисления +2. В нормальном состоянии атом марганца имеет конфигурацию [Ar] 4s^2 3d^5. Однако при потере двух электронов (4s^2), валентная конфигурация становится $4s^{0}3d^5$.

Часть 2: Определение факторов эквивалентности окислителя и восстановителя

Реакция:

$[\text{Au}+{\text{HNO}}_3+\text{HCl}={\text{H[AuCl}}_4]+\text{NO}+{\text{H}}_2\text{O}]$

• Золото (Au) окисляется из степени окисления 0 до +3 (в составе комплексного иона $({\text{H[AuCl}}_4]\text{)})$.
• Азотная кислота (HNO₃) выступает окислителем, её азот (в составе $({\text{NO}}_3^{-})$) восстанавливается до NO, где азот имеет степень окисления +2.

Рассчитаем степень изменения окисления золота и азота:

1. Золото (Au) в исходном состоянии имеет степень окисления 0, а в составе комплекса $({\text{H[AuCl}}_4]\text{)}$ — степень окисления +3.
   • Изменение степени окисления золота: $(0\to +3)$. Золото отдало 3 электрона.
2. Азот в азотной кислоте ($({\text{HNO}}_3)$) имеет степень окисления +5 (в составе $({\text{NO}}_3^{-})$), а в молекуле NO — это +2.
   • Изменение степени окисления азота: $(+5\to +2)$. Каждый атом азота принял 3 электрона.

Определение фактора эквивалентности:

1. Для золота фактор эквивалентности рассчитывается как изменение степени окисления, которое равно 3. Следовательно, фактор эквивалентности золота: $(f_{\text{Au}}=3)$.
2. Для азота фактор эквивалентности также равен изменению степени окисления: при переходе +5 → +2 азот принимает 3 электрона, то есть $(f_{{\text{NO}}_3^{-}}=3)$.

Ответ:

1. Электронная конфигурация 4s^03d^6 4p^0 — это железо (Fe) в степени окисления +2.
2. Электронная конфигурация 4s^03d^5 4p^0 — это марганец (Mn) в степени окисления +2.
3. Факторы эквивалентности в реакции:
   • Для золота (Au) — фактор $(f_{\text{Au}}=3)$.
   • Для азота в составе $({\text{HNO}}_3)$ — фактор $(f_{{\text{NO}}_3^{-}}=3)$.

В этой реакции золото ($Au$) реагирует с "царской водкой" (смесь азотной и соляной кислоты). Здесь идут процессы окисления и восстановления: