Atoma elektronu konfigurācija ir elektronu orbītu skaitlisks attēlojums. Elektronu orbītas ir dažādi reģioni ap atomu kodolu, kur parasti atrodas elektroni. Elektronu konfigurācija var lasītājam pastāstīt par atomu esošo elektronisko orbītu skaitu, kā arī par elektronu skaitu, kas aizņem katru orbītu. Kad esat sapratis elektronu konfigurācijas pamatprincipus, jūs varēsit rakstīt savas konfigurācijas un droši rīkoties ar ķīmijas testiem.
Solis
1. metode no 2: elektronu noteikšana, izmantojot periodisko tabulu
Solis 1. Atrodiet savu atomu numuru
Katram atomam ir noteikts elektronu skaits. Iepriekšējā periodiskajā tabulā atrodiet sava atoma ķīmisko simbolu. Atomu skaitlis ir pozitīvs vesels skaitlis, kas sākas ar 1 (ūdeņradim) un katru reizi palielinās par 1 nākamajiem atomiem. Šis atomu skaitlis ir arī protonu skaits atomā - tātad tas apzīmē arī elektronu skaitu atomā ar nulles saturu.
2. solis. Nosakiet atomu saturu
Atomiem ar nulles saturu būs precīzs elektronu skaits, kas norādīts iepriekšējā periodiskajā tabulā. Tomēr atomam ar saturu būs lielāks vai mazāks elektronu skaits atkarībā no satura lieluma. Ja jūs nodarbojaties ar atomu saturu, pievienojiet vai pievienojiet elektronus: pievienojiet vienu elektronu katram negatīvajam lādiņam un atņemiet vienu par katru pozitīvo lādiņu.
Piemēram, nātrija atomam ar saturu -1 būs papildus elektrons papildus pamata atomu skaitlim, kas ir 11. Tātad šim nātrija atomam kopumā būs 12 elektronu
3. solis. Saglabājiet standarta orbītu sarakstu savā atmiņā
Kad atoms iegūst elektronus, tas noteiktā secībā aizpilda dažādas orbītas. Katrs šo orbītu komplekts, kad tas būs pilnībā aizņemts, saturēs pāra skaitu elektronu. Šo orbītu kopas ir šādas:
- S orbitāļu kopums (jebkurš skaitlis elektronu konfigurācijā, kam seko "s") ietver vienu orbītu, un saskaņā ar Pauli izslēgšanas principu vienā orbītā var būt ne vairāk kā 2 elektroni, tāpēc katrs s orbitāļu kopums var satur 2 elektronus.
- P orbitālajā komplektā ir 3 orbītas, un tas kopumā var ietvert 6 elektronus.
- D orbītas komplektā ir 5 orbītas, tāpēc šajā komplektā var būt 10 elektroni.
- F orbitālajā komplektā ir 7 orbītas, tāpēc tas var ietvert 14 elektronus.
4. solis. Izprotiet elektronu konfigurācijas apzīmējumus
Elektronu konfigurācija ir uzrakstīta tā, lai skaidri parādītu elektronu skaitu atomā un katrā orbītā. Katra orbīta tiek rakstīta secīgi, elektronu skaits katrā orbītā ir uzrakstīts ar maziem burtiem un augstākā pozīcijā (virsraksts) pa labi no orbītas nosaukuma. Galīgā elektronu konfigurācija ir datu kolekcija par orbītas nosaukumiem un virsrakstiem.
Piemēram, šeit ir vienkārša elektronu konfigurācija: 1s2 2s2 2p6. Šī konfigurācija parāda, ka 1s orbitālajā komplektā ir divi elektroni, 2s orbitālajā komplektā divi elektroni un 2p orbitālajā komplektā ir seši elektroni. 2 + 2 + 6 = 10 elektroni. Šī elektronu konfigurācija attiecas uz neona atomiem, kuriem nav satura (neona atomu skaits ir 10.)
Solis 5. Atcerieties orbītu secību
Ņemiet vērā - lai gan orbītu kopa ir numurēta atbilstoši elektronu slāņu skaitam, orbītas tiek sakārtotas atbilstoši to enerģijai. Piemēram, 4s2 kas satur zemāku enerģijas līmeni (vai potenciāli gaistošāku) nekā 3D atoms10 kas ir daļēji vai pilnībā aizpildīts, tāpēc vispirms tiek uzrakstīta 4. sleja. Kad jūs zināt orbītu secību, varat tos aizpildīt, pamatojoties uz elektronu skaitu katrā atomā. Orbītu aizpildīšanas secība ir šāda: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- Elektronu konfigurācija atomam ar katru pilnībā aizpildītu orbītu izskatītos šādi: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7. s2 5f14 6d107p68. s2
- Iepriekš minētais saraksts, ja visi slāņi ir aizpildīti, būs elektronu konfigurācija Uuo (Ununoctium), 118, kas ir vislielākais numurētais atoms periodiskajā tabulā - tātad šajā elektronu konfigurācijā ir visi elektronu slāņi, par kuriem pašlaik zināms neitrāls atoms.
6. solis. Aizpildiet orbītas, pamatojoties uz elektronu skaitu jūsu atomā
Piemēram, ja mēs gribētu uzrakstīt elektronu konfigurāciju kalcija atomam bez satura, mēs sāktu, nosakot kalcija atomu skaitu periodiskajā tabulā. Skaitlis ir 20, tāpēc mēs uzrakstīsim konfigurāciju atomam ar 20 elektroniem iepriekšminētajā secībā.
- Aizpildiet orbītas, ievērojot iepriekš minēto secību, līdz sasniegsiet kopumā 20 elektronus. 1s orbītā ir divi elektroni, 2s orbītā divi, 2p orbītā seši, 3s orbītā divi, 3p orbītā seši un 4s orbītā divi (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Tātad, kalcija elektronu konfigurācija ir: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
- Piezīme. Enerģijas līmenis mainās, palielinoties jūsu orbītā. Piemēram, kad jūs sasniegsit 4. enerģijas līmeni, vispirms būs 4s, tad 3d. Pēc ceturtā enerģijas līmeņa jūs nonāksit 5. līmenī, kur kārtība atgriežas sākumā. Tas notiek tikai pēc 3. enerģijas līmeņa.
7. solis. Izmantojiet periodisko tabulu kā savu vizuālo saīsni
Jūs, iespējams, pamanījāt, ka periodiskās tabulas forma attēlo orbītu kopas secību elektronu konfigurācijā. Piemēram, atomi otrajā kolonnā no kreisās puses vienmēr beidzas ar "s"2", atomi plānā centra labajā pusē vienmēr beidzas ar" d10, "utt. Izmantojiet periodisko tabulu kā savu vizuālo palīglīdzekli, pierakstot elektronu konfigurācijas - elektronu secība, ko rakstāt orbītā, ir tieši saistīta ar jūsu pozīciju tabulā. Skatīt tālāk:
- Konkrētāk, divas kreisākās kolonnas attēlo atomus ar elektronu konfigurāciju, kas beidzas ar s orbītām, tabulas labajā pusē ir atomi ar elektronu konfigurāciju, kas beidzas ar s orbītām, vidējās sadaļas attēlo atomus, kas beidzas ar d orbītām, un apakšējā daļa atomus, kas beidzas ar d orbitāles. orbītas f.
- Piemēram, ja vēlaties rakstīt hlora elektronu konfigurāciju, padomājiet: "Šis atoms atrodas periodiskās tabulas trešajā rindā (vai" periodā "). Tas ir arī bloka p-orbītas piektajā kolonnā. Tātad elektronu konfigurācija beigsies ar… 3p5
- Uzmanību - d un f orbitālie apgabali tabulā attēlo dažādus enerģijas līmeņus ar rindu, kurā tie atrodas. Piemēram, d orbitālo bloku pirmā rinda attēlo 3D orbītas, lai gan tās atrodas 4. periodā, bet pirmā f orbītu rinda apzīmē 4f orbītas, lai gan tās faktiski atrodas 6. periodā.
8. solis. Uzziniet, kā ātri rakstīt elektronu konfigurācijas
Atomus periodiskās tabulas labajā pusē sauc cēlgāzes. Šie elementi ir ļoti ķīmiski stabili. Lai saīsinātu ilgstošo elektronu konfigurācijas rakstīšanas procesu, iekavās ierakstiet tuvākā gāzveida elementa ķīmisko simbolu, kurā ir mazāk elektronu nekā atomu, un pēc tam turpiniet ar elektronu konfigurāciju nākamajai orbītu kopai. Skatiet piemēru zemāk:
- Lai jums būtu vieglāk saprast šo jēdzienu, ir sniegts konfigurācijas piemērs. Uzrakstīsim cinka konfigurāciju (ar atomu numuru 30), izmantojot ātro cēlgāzes metodi. Cinka kopējā elektronu konfigurācija ir: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10. Tomēr ņemiet vērā, ka 12 2s2 2p6 3s2 3p6 ir cēlgāzes argona konfigurācija. Šo cinka elektronu apzīmējuma daļu aizstājiet ar ķīmisko simbolu Argonu iekavās ([Ar].)
- Tātad, cinka elektronu konfigurāciju var ātri uzrakstīt kā [Ar] 4s2 3d10.
2. metode no 2: ADOMAH periodiskās tabulas izmantošana
1. solis. Izprotiet ADOMAH periodisko tabulu
Šī elektronu konfigurāciju rakstīšanas metode neprasa tās iegaumēt. Tomēr periodiskā tabula ir jāpārkārto, jo tradicionālajā periodiskajā tabulā, sākot no ceturtās rindas, perioda numurs neatspoguļo elektronu slāni. Meklējiet ADOMAH periodisko tabulu, kas ir periodiska tabula, ko īpaši izstrādājis zinātnieks Valērijs Cimmermans. To var viegli atrast, izmantojot tiešsaistes meklēšanu.
- ADOMAH periodiskajā tabulā horizontālās rindas attēlo elementu grupas, piemēram, halogēnus, vājas gāzes, sārmu metālus, sārmzemi utt. Vertikālās kolonnas attēlo elektronu slāņus un tiek sauktas par “kaskādēm” (diagonālās līnijas, kas savieno s, p, d un f blokus), kas atbilst periodam.
- Hēlijs tiek pārvietots blakus ūdeņradim, jo abiem ir 1s orbītas. Vairāki punkti (s, p, d un f) ir parādīti labajā pusē, un slāņu numuri ir norādīti zemāk. Elementi ir parādīti taisnstūrveida kastēs, kas numurētas no 1 līdz 120. Šie skaitļi ir normāli atomu skaitļi, kas apzīmē kopējo elektronu skaitu neitrālā atomā.
2. solis. Atrodiet savu atomu tabulā ADOMAH
Lai uzrakstītu elementa elektronu konfigurāciju, atrodiet tā simbolu ADOMAH periodiskajā tabulā un izsvītrojiet visus elementus ar lielāku atomu skaitu. Piemēram, ja vēlaties uzrakstīt Erbija elektronu konfigurāciju (68), izsvītrojiet elementus no 69 līdz 120.
Ievērojiet skaitļus no 1 līdz 8 tabulas apakšā. Šie skaitļi ir elektronu slāņu numuri vai kolonnu numuri. Ignorējiet slejas, kurās ir tikai pārsvītrotie elementi. Erbijam atlikušās kolonnas ir kolonnu numuri 1, 2, 3, 4, 5 un 6
Solis 3. Aprēķiniet savu atomu ierobežoto orbītu kopumu
Aplūkojot bloka simbolus tabulas labajā pusē (s, p, d un f) un kolonnu numurus tabulas apakšā un neņemot vērā diagonālās līnijas starp blokiem, sadaliet kolonnas kolonnās. un rakstiet tos secībā no apakšas uz augšu. Atkal ignorējiet kolonnu blokus, kas ietver visus pārsvītrotos elementus. Pierakstiet bloka slejas sākumu, sākot ar kolonnas numuru un pēc tam sekojot bloka simbolam: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (Erbija gadījumā).
Piezīme: Er elektronu konfigurācijas iepriekš ir uzrakstītas slāņa skaita pieaugošā secībā. Varat arī rakstīt orbītu aizpildīšanas secībā. Rakstot kolonnu blokus, sekojiet kaskādei no augšas uz leju (nevis kolonnām): 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12.
4. solis. Saskaitiet elektronus katrā orbītu komplektā
Katrā kolonnu blokā saskaitiet nesadalītos elementus, katrā elementā ievadot vienu elektronu, pēc tam ierakstiet skaitli aiz bloka simbola katram kolonnas blokam šādi: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f12 5s2 5p6 6s2. Mūsu piemērā šī ir Erbija elektronu konfigurācija.
Solis 5. Ziniet nepareizu elektronu konfigurāciju
Atomu ar zemāko enerģijas līmeni jeb to, ko parasti sauc par elementāro līmeni, elektronu konfigurācijai ir astoņpadsmit izņēmumi. Šis izņēmums pārkāpj vispārīgo noteikumu pēdējo divu līdz trīs elektronu pozīcijās. Šādā gadījumā faktiskā elektronu konfigurācija saglabā elektronu zemākā enerģijas stāvoklī nekā atoma standarta konfigurācijā. Šie neparastie atomi ir:
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); Gaisa kondicionēšana (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) un cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
Padomi
-
Ja atoms ir jons, tas nozīmē, ka protonu skaits nav vienāds ar elektronu skaitu. Atomu saturs (parasti) tiks parādīts ķīmiskā simbola augšējā labajā stūrī. Tādējādi antimona atomam ar +2 saturu elektronu konfigurācija būs 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1. Ņemiet vērā, ka 5p3 mainīts uz 5p1. Esiet piesardzīgs, kad elektronu konfigurācija beidzas orbītā, kas nav s un p orbītu kopa.
Noņemot elektronu, to var noņemt tikai no tā valences orbītas (s un p orbītas). Tātad, ja konfigurācija beidzas ar 4 sekundēm2 3d7, un atoms iegūst +2 saturu, tad konfigurācija mainīsies uz beigām 4s0 3d7. Ņemiet vērā, ka 3d7Nē mainās, tomēr s elektronu orbīta tiek zaudēta.
- Katrs atoms vēlas būt stabils, un visstabilākajā konfigurācijā būs viss s un p orbītu komplekts (s2 un p6). Gāzēm ir šāda konfigurācija, tāpēc tās reti reaģē un atrodas periodiskās tabulas labajā pusē. Tātad, ja konfigurācija beidzas ar 3p4, tāpēc šai konfigurācijai ir nepieciešami tikai divi papildu elektroni, lai tie kļūtu stabili (sešu, ieskaitot elektronus, kas atrodas orbitālajā komplektā, noņemšanai nepieciešams vairāk enerģijas, tāpēc četrus ir vieglāk noņemt). Un, ja konfigurācija beidzas 4d3, tad šai konfigurācijai ir jāzaudē tikai trīs elektroni, lai sasniegtu stabilu stāvokli. Tāpat slāņi ar pusi satura (s1, p3, d5..) ir stabilāki nekā (piemēram) p4 vai p2; tomēr s2 un p6 būs vēl stabilāki.
- Nav tādas lietas kā "pus satura līdzsvara" apakšlīmenis. Tas ir vienkāršojums. Visi līdzsvari, kas saistīti ar "daļēji aizpildītiem" apakšlīmeņiem, ir balstīti uz faktu, ka katrai orbītai ir tikai viens elektrons, tāpēc atgrūšanās starp elektroniem tiek samazināta līdz minimumam.
- Varat arī uzrakstīt elementa elektronu konfigurāciju, vienkārši ierakstot tā valences konfigurāciju, t.i., pēdējo s un p orbītu kopu. Tātad antimona atoma valences konfigurācija būs 5s2 5p3.
- Tas pats neattiecas uz joniem. Jonus ir grūtāk rakstīt. Izlaidiet divus līmeņus un ievērojiet to pašu shēmu, atkarībā no tā, kur sākat rakstīt, pamatojoties uz to, cik liels vai zems ir elektronu skaits.
- Lai atrastu atomu skaitli, kad tas ir elektronu konfigurācijas formā, saskaitiet visus ciparus, kas seko burtiem (s, p, d un f). Šis princips attiecas tikai uz neitrāliem atomiem, ja šis atoms ir jons, jums jāpievieno vai jānoņem elektroni atbilstoši pievienotajam vai noņemtajam skaitlim.
- Ir divi dažādi veidi, kā rakstīt elektronu konfigurācijas. Jūs varat tos uzrakstīt slāņu skaita uz augšu secībā vai orbītu aizpildīšanas secībā, kā iepriekš minētajā piemērā elementam Erbium.
- Ir zināmi apstākļi, kad elektroni ir "jāpopularizē". Ja orbītu kopai ir vajadzīgs tikai viens elektrons, lai tā būtu pilna vai daļēji pilna, noņemiet vienu elektronu no tuvākā s vai p orbītu kopas un pārvietojiet to uz orbītu kopu, kurai nepieciešams šis elektrons.
- Cipari, kas seko burtiem, ir virsraksti, tāpēc nerakstiet tos testā.
