Rozwiązanie:

Liczba nukleonów: 55

Stopień utlenienia: VII

 

---

Wyjaśnienie:

W tym zadaniu należy rozpoznać jaki pierwiastek znajduję się pod symbolem X. Z treści wprowadzającej możemy się dowiedzieć, że pierwiastek ten może tworzyć jony X²⁺ i posiada tyle niesparowanych elektronów, ile wynosi liczba całkowicie zajętych orbitali przez elektrony w atomie palladu, pomniejszona o 18.

Zapisujemy konfiguracje elektronową palladu

${}_{}^{}{}_{46}^{}\mathrm{Pd}:1\mathrm{s}{}^{2}2\mathrm{s}{}^{2}2\mathrm{p}{}^{6}3\mathrm{s}{}^{2}3\mathrm{p}{}^{6}4\mathrm{s}{}^{2}3\mathrm{d}{}^{10}4\mathrm{p}{}^{6}4\mathrm{d}{}^{10}$

Maksymalna liczba elektronów na podpowłokach opisana jest wzorem:

$n=4l+2$

gdzie, l to poboczna liczba kwantowa 

Podpowłoka	s	p	d
Poboczna liczba kwantowa, l	0	1	2
Maksymalna liczba elektronów, n	$4\cdot 0+2=2$	$4\cdot 1+2=6$	$4\cdot 2+2=10$

Każdy orbital może pomieścić dwa elektrony, w takim razie podpowłoka s ma 1 orbital, podpowłoka p ma 6:2=3 orbitale, podpowłoka d ma 10:2=5 orbitali.

Jak widać w zapisie konfiguracji elektronowej, każdy orbital jest całkowicie zajęty, ponieważ zawiera maksymalną dla siebie liczbę elektronów.

W takim razie liczba całkowicie zajętych orbitali przez elektrony atomu palladu obliczymy sumując liczbę orbitali na wszystkich podpowłokach s z liczbą orbitali na wszystkich podpowłokach p i liczbą orbitali na wszystkich podpowłokach d w tym atomie:

$1\cdot 4+3\cdot 3+5\cdot 2=23$

Liczba niesparowanych elektronów pierwiastka X w stanie podstawowym wynosi:

$23-18=5$

Taka sytuacja występuje na przykład w atomie manganu i technetu. Mangan ma tylko dwie całkowicie zajęte powłoki elektronowe (K i L), technet już 3 (K, L i M).  

Liczba nukleonów to suma protonów i neutronów w jądrze atomowym danego pierwiastka chemicznego. Równa jest wartości masy atomowej. Masa atomowa manganu wynosi w zaokrągleniu 55. Najwyższy stopień utlenienia tego pierwiastka wynosi VII co wynika z 7 elektronów walencyjnych na podpowłokach 3d⁵ 4s².