Elektronska konfiguracija atoma je numerična predstavitev orbit elektronov. Elektronske orbite so različna območja okrog atomskega jedra, kjer so običajno prisotni elektroni. Elektronska konfiguracija lahko bralcu pove o številu elektroobhodov, ki jih ima atom, pa tudi o številu elektronov, ki zasedajo vsako orbito. Ko boste razumeli osnovna načela konfiguracije elektronov, boste lahko sami napisali svoje konfiguracije in z zaupanjem ravnali s kemijskimi testi.
Korak
Metoda 1 od 2: Določanje elektronov skozi periodni sistem
Korak 1. Poiščite svojo atomsko številko
Vsak atom ima določeno število elektronov. V zgornji periodni tabeli poiščite kemijski simbol za vaš atom. Atomsko število je pozitivno celo število, ki se začne pri 1 (za vodik) in se vsakič poveča za 1 za naslednje atome. To atomsko število je tudi število protonov v atomu - torej predstavlja tudi število elektronov v atomu z ničelno vsebnostjo.
Korak 2. Določite atomsko vsebino
Atomi z ničelno vsebnostjo bodo imeli natančno število elektronov, navedenih v zgornji periodni tabeli. Vendar pa bo imel atom z vsebnostjo večje ali manjše število elektronov, odvisno od velikosti vsebine. Če se ukvarjate z atomsko vsebino, dodajte ali dodajte elektrone: dodajte en elektron za vsak negativni naboj in odštejte enega za vsak pozitivni naboj.
Na primer, natrijev atom z vsebnostjo -1 bo imel poleg baznega atomskega števila še dodaten elektron, ki je 11. Torej bo imel ta natrijev atom skupaj 12 elektronov
Korak 3. Shranite seznam standardnih orbit v svoj spomin
Ko atom pridobi elektrone, zapolni različne orbite v določenem vrstnem redu. Vsak niz teh orbit, ko je popolnoma zaseden, bo vseboval sodo število elektronov. Niz teh orbit je:
- Niz s orbitalov (poljubno število v konfiguraciji elektronov, ki mu sledi "s") vključuje eno samo orbito in po Paulijevem načelu izključitve lahko ena orbita vključuje največ 2 elektrona, zato lahko vsak niz s orbitalov vsebuje 2 elektrona.
- P orbitalni niz vsebuje 3 orbite in lahko vključuje skupaj 6 elektronov.
- D orbitalni niz vsebuje 5 orbit, zato lahko ta niz vključuje 10 elektronov.
- Orbitalni niz vsebuje 7 orbit, zato lahko vključuje 14 elektronov.
Korak 4. Razumeti zapis elektronske konfiguracije
Elektronska konfiguracija je napisana na način, ki jasno prikazuje število elektronov v atomu in vsaki orbiti. Vsaka orbita je zapisana zaporedno, pri čemer je število elektronov v vsaki orbiti zapisano z malimi črkami in v višjem položaju (nadpisano) desno od imena orbite. Končna elektronska konfiguracija je zbirka podatkov o imenih orbite in nadnapisi.
Tu je na primer preprosta elektronska konfiguracija: 1 s2 2s2 2p6. Ta konfiguracija kaže, da sta v 1s orbitalnem nizu dva elektrona, v 2s orbitalnem nizu dva elektrona in v 2p orbitalnem nizu šest elektronov. 2 + 2 + 6 = 10 elektronov. Ta elektronska konfiguracija velja za neonske atome, ki nimajo vsebine (atomsko število neona je 10.)
Korak 5. Zapomnite si vrstni red orbit
Upoštevajte, da čeprav je niz orbit oštevilčen glede na število elektronskih plasti, so orbite urejene glede na njihovo energijo. Na primer 4s2 ki vsebuje nižjo raven energije (ali potencialno bolj hlapno) kot 3d -atom10 ki je delno ali v celoti zapolnjen, zato se najprej napiše stolpec 4s. Ko poznate vrstni red orbit, jih lahko izpolnite glede na število elektronov v vsakem atomu. Vrstni red polnjenja orbit je naslednji: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- Konfiguracija elektronov za atom z v celoti napolnjeno orbito bi izgledala tako: 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d107p68s2
- Zgornji seznam, če so vse plasti zapolnjene, bo konfiguracija elektronov za Uuo (Ununoctium), 118, ki je najvišje oštevilčeni atom v periodnem sistemu - torej ta elektronska konfiguracija vsebuje vse elektronske plasti, za katere je znano, da obstajajo v nevtralni atom.
Korak 6. Izpolnite orbite glede na število elektronov v vašem atomu
Če bi na primer želeli zapisati elektronsko konfiguracijo za atom kalcija brez vsebine, bi začeli z določanjem atomskega števila kalcija v periodnem sistemu. Število je 20, zato bomo konfiguracijo za atom z 20 elektroni zapisali v zgornjem vrstnem redu.
- Napolnite orbite po zgornjem zaporedju, dokler ne dosežete skupaj 20 elektronov. Orbita 1s vsebuje dva elektrona, 2s orbita dva, 2p orbita šest, 3s orbita dva, 3p orbita šest, in 4s orbita dva (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Torej, elektronska konfiguracija za kalcij je: 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
- Opomba: Ko se vaša orbita povečuje, se raven energije spreminja. Na primer, ko boste dosegli 4. raven energije, bodo prve 4s, potem 3d. Po četrti energijski ravni boste prešli na peto stopnjo, kjer se vrstni red vrne na začetek. To se zgodi šele po tretji ravni energije.
Korak 7. Uporabite periodni sistem kot svojo vizualno bližnjico
Morda ste opazili, da oblika periodnega sistema predstavlja vrstni red niza orbit v elektronski konfiguraciji. Na primer, atomi v drugem stolpcu na levi se vedno končajo na "s"2", se atomi v desnem predelu tankega središča vedno končajo na" d10, itd. Uporabite periodni sistem kot svoj vizualni pripomoček pri zapisovanju konfiguracij elektronov - vrstni red elektronov, ki jih pišete po orbitah, je neposredno povezan z vašim položajem na mizi. Glejte spodaj:
- Natančneje, dva leva stolpca predstavljata atome z elektronskimi konfiguracijami, ki se končajo s s tirnicami, desna polovica tabele predstavlja atome z elektronskimi konfiguracijami, ki se končajo s s tirnicami, srednji odseki predstavljajo atome, ki se končajo z d orbitami, spodnja polovica pa za atome, ki se končajo na d orbitale orbite f.
- Ko želite na primer zapisati elektronsko konfiguracijo za klor, pomislite: "Ta atom je v tretji vrstici (ali" obdobju ") periodnega sistema. Prav tako je v petem stolpcu bloka p-orbite periodična tabela. Konfiguracija elektrona se bo končala z … 3p5
- Pozor - d in f orbitalna območja v tabeli predstavljata različne ravni energije z vrsto, v kateri se nahajajo. Na primer, prva vrsta d orbitalnih blokov predstavlja 3d orbite, čeprav se nahajajo v obdobju 4, medtem ko prva vrsta f orbit predstavlja 4f orbite, čeprav so dejansko v obdobju 6.
Korak 8. Naučite se hitro pisati elektronske konfiguracije
Atomi na desni strani periodnega sistema se imenujejo plemeniti plini. Ti elementi so zelo kemično stabilni. Če želite skrajšati dolgotrajen postopek pisanja elektronskih konfiguracij, v oklepaje napišite kemijski simbol najbližjega plinastega elementa, ki ima manj elektronov kot atomov, nato pa nadaljujte s konfiguracijo elektronov za niz orbit, ki sledijo. Oglejte si spodnji primer:
- Za lažje razumevanje tega koncepta je podana primerna konfiguracija. Zapišemo konfiguracijo za cink (z atomsko številko 30) s hitro metodo plemenitega plina. Celotna elektronska konfiguracija cinka je: 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10. Upoštevajte pa, da 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 je konfiguracija za Argon, žlahtni plin. Ta del elektronskega zapisa cinka zamenjajte s kemijskim simbolom Argon v oklepajih ([Ar].)
- Tako lahko elektronsko konfiguracijo cinka hitro zapišemo kot [Ar] 4s2 3d10.
Metoda 2 od 2: Uporaba periodnega sistema ADOMAH
Korak 1. Razumeti periodni sistem ADOMAH
Ta način pisanja elektronskih konfiguracij ne zahteva, da si jih zapomnite. Vendar je treba periodni sistem preurediti, ker v tradicionalnem periodnem sistemu, začenši s četrto vrstico, številka obdobja ne predstavlja elektronske plasti. Poiščite periodni sistem ADOMAH, ki je periodni sistem, ki ga je posebej oblikoval znanstvenik Valery Tsimmerman. Z lahkoto ga najdete s spletnim iskanjem.
- V periodnem sistemu ADOMAH vodoravne vrstice predstavljajo skupine elementov, kot so halogeni, šibki plini, alkalne kovine, alkalijske zemlje itd. Navpični stolpci predstavljajo elektronske plasti in se imenujejo "kaskade" (diagonalne črte, ki povezujejo bloke s, p, d in f), ki ustrezajo obdobju.
- Helij se premika poleg vodika, ker imata oba 1s orbite. Na desni je prikazanih več obdobij (s, p, d in f), spodaj pa so številke plasti. Elementi so prikazani v pravokotnih poljih s številkami od 1 do 120. Te številke so normalne atomske številke, ki predstavljajo skupno število elektronov v nevtralnem atomu.
Korak 2. Poiščite svoj atom v tabeli ADOMAH
Za zapis elektronske konfiguracije elementa poiščite njegov simbol v periodnem sistemu ADOMAH in prečrtajte vse elemente z višjo atomsko številko. Na primer, če želite zapisati elektronsko konfiguracijo Erbija (68), prečrtajte elemente 69 do 120.
Upoštevajte številke od 1 do 8 na dnu tabele. Te številke so številke elektronskih plasti ali številke stolpcev. Ignorirajte stolpce, ki vsebujejo samo elemente, ki ste jih prečrtali. Za Erbium so preostali stolpci številke 1, 2, 3, 4, 5 in 6
Korak 3. Izračunajte svoj atomski končni niz orbit
Če pogledate simbole blokov na desni strani tabele (s, p, d in f) in številke stolpcev na dnu tabele ter prezrete diagonalne črte med bloki, stolpce razdelite na stolpce. in jih napišite po vrstnem redu od spodaj navzgor. Spet ne upoštevajte blokov stolpcev, ki vključujejo vse prečrtane elemente. Zapišite začetke blokovskih stolpcev, ki se začnejo s številko stolpca, nato pa sledi simbol bloka, na primer: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (v primeru Erbija).
Opomba: Zgornje elektronske konfiguracije Er so zapisane v naraščajočem vrstnem redu številke plasti. Lahko tudi zapišete v vrstnem redu, po katerem so orbite zapolnjene. Med pisanjem blokov stolpcev sledite kaskadi od zgoraj navzdol (ne stolpci): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12.
Korak 4. Preštejte elektrone v vsakem nizu orbit
Preštejte neometane elemente v vsakem stolpcu, vnesite en elektron na element, nato za simbolom bloka za vsak stolpec napišite številko, takole: 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f12 5s2 5p6 6s2. V našem primeru je to elektronska konfiguracija Erbija.
Korak 5. Spoznajte napačno konfiguracijo elektronov
Obstaja osemnajst izjem pri konfiguraciji elektronov za atome z najnižjo energijsko stopnjo ali tisto, kar se običajno imenuje elementarna raven. Ta izjema krši splošno pravilo v položajih zadnjih dveh do treh elektronov. V takem primeru dejanska elektronska konfiguracija ohranja elektron v nižjem energijskem stanju kot v standardni konfiguraciji atoma. Ti neredni atomi so:
Kr (…, 3d5, 4s1); Cu (…, 3d10, 4s1); Nb (…, 4d4, 5s1); Mo (…, 4d5, 5s1); Ru (…, 4d7, 5s1); Rh (…, 4d8, 5s1); Pd (…, 4d10, 5s0); Ag (…, 4d10, 5s1); La (…, 5d1, 6s2); Ce (…, 4f1, 5d1, 6s2); Gd (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Klima (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) in cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
Nasveti
-
Ko je atom ion, to pomeni, da število protonov ni enako številu elektronov. Vsebina atoma bo (običajno) prikazana v zgornjem desnem kotu kemijskega simbola. Tako bo atom antimona z vsebnostjo +2 imel elektronsko konfiguracijo 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1. Upoštevajte, da 5p3 spremenjeno na 5p1. Bodite previdni, ko se konfiguracija elektronov konča v orbiti, ki ni nabor s in p orbit.
Ko odstranite elektron, ga lahko odstranite samo iz njegove valentne orbite (s in p orbite). Če se torej konfiguracija konča v 4 sekundah2 3d7, in atom dobi vsebino +2, se bo konfiguracija spremenila v končnico na 4s0 3d7. Upoštevajte, da 3d7ne spreminja pa se elektronska orbita s izgubi.
- Vsak atom želi biti stabilen, najbolj stabilne konfiguracije pa bodo vsebovale celoten niz s in p orbit (s2 in p6). Plini imajo to konfiguracijo, zato so le redko reaktivni in se nahajajo na desni strani periodnega sistema. Če se torej konfiguracija konča s 3p4, zato ta konfiguracija zahteva le dva dodatna elektrona, da postaneta stabilna (odstranitev šestih, vključno z elektroni v orbitalnem nizu, zahteva več energije, zato je lažje odstraniti štiri). In če se konfiguracija konča pri 4d3, potem mora ta konfiguracija izgubiti le tri elektrone, da doseže stabilno stanje. Tudi plasti s polovično vsebnostjo (s1, p3, d5..) so bolj stabilne kot (na primer) p4 ali p2; vendar bosta s2 in p6 še bolj stabilna.
- Podrazina "ravnotežje na pol vsebine" ne obstaja. To je poenostavitev. Vsa ravnotežja, povezana s "napol napolnjenimi" podnivoi, temeljijo na dejstvu, da ima vsaka orbita samo en elektron, tako da je odboj med elektroni minimalen.
- Elektronsko konfiguracijo elementa lahko napišete tudi tako, da preprosto napišete njegovo valenčno konfiguracijo, to je zadnji niz s in p orbit. Tako bo valenčna konfiguracija atoma antimona 5s2 5p3.
- Enako ne velja za ione. Ione je težje zapisati. Preskočite dve stopnji in sledite istemu vzorcu, odvisno od tega, kje začnete pisati, glede na to, kako visoko ali nizko je število elektronov.
- Če želite najti atomsko številko, ko je v obliki elektronske konfiguracije, seštejte vse številke, ki sledijo črkam (s, p, d in f). To načelo velja samo za nevtralne atome, če je ta atom ion, morate dodati ali odstraniti elektrone glede na število dodanih ali odstranjenih.
- Obstajata dva različna načina za pisanje elektronskih konfiguracij. Lahko jih zapišete po številu plasti navzgor ali po vrstnem redu, v katerem se orbite zapolnijo, kot v zgornjem primeru za element Erbium.
- Obstajajo določene okoliščine, v katerih je treba elektrone "spodbujati". Kadar za niz orbit potrebuje samo en elektron, da ga napolni ali napol napolni, odstranite en elektron iz najbližjega niza s ali p orbit in ga premaknite na niz orbit, ki zahtevajo ta elektron.
- Številke, ki sledijo črkam, so nadpisane, zato jih ne zapišite na preizkus.
