Elektrónová konfigurácia atómu je numerickým znázornením dráh elektrónov. Elektrónové dráhy sú rôzne oblasti okolo atómového jadra, kde sú zvyčajne prítomné elektróny. Elektrónová konfigurácia môže čitateľovi povedať o počte elektrických obežných dráh, ktoré má atóm, ako aj o počte elektrónov zaberajúcich každú obežnú dráhu. Akonáhle porozumiete základným princípom elektrónových konfigurácií, budete schopní napísať svoje vlastné konfigurácie a bezpečne zvládnuť chemické testy.
Krok
Metóda 1 z 2: Stanovenie elektrónov pomocou periodickej tabuľky
Krok 1. Nájdite svoje atómové číslo
Každý atóm má špecifický počet elektrónov. V periodickej tabuľke vyššie nájdete chemický symbol pre svoj atóm. Atómové číslo je kladné celé číslo začínajúce na 1 (pre vodík) a zvyšujúce sa o 1 pre ďalšie atómy. Toto atómové číslo je tiež počtom protónov v atóme - predstavuje teda tiež počet elektrónov v atóme s nulovým obsahom.
Krok 2. Určte atómový obsah
Atómy s nulovým obsahom budú mať presný počet elektrónov uvedený v periodickej tabuľke vyššie. Atóm s obsahom však bude mať vyšší alebo nižší počet elektrónov v závislosti od veľkosti obsahu. Ak máte do činenia s atómovým obsahom, pridajte alebo pridajte elektróny: pripočítajte jeden elektrón ku každému zápornému náboju a jeden odčítajte pre každý kladný náboj.
Napríklad atóm sodíka s obsahom -1 bude mať okrem svojho základného atómového čísla, ktoré je 11., aj ďalší elektrón. Tento atóm sodíka bude mať teda celkom 12 elektrónov
Krok 3. Uložte zoznam štandardných dráh do pamäte
Keď atóm získa elektróny, vyplní rôzne dráhy v konkrétnom poradí. Každá sada týchto dráh, keď je plne obsadená, bude obsahovať párny počet elektrónov. Sady týchto dráh sú:
- Sada s orbitálov (ľubovoľné číslo v konfigurácii elektrónov, za ktorým nasleduje „s“) obsahuje jednu obežnú dráhu a podľa Pauliho princípu vylúčenia jedna dráha môže obsahovať maximálne 2 elektróny, takže každá sada s orbitálov môže obsahuje 2 elektróny.
- Orbitálna súprava obsahuje 3 obežné dráhy a môže obsahovať celkom 6 elektrónov.
- Orbitálna súprava d obsahuje 5 obežných dráh, takže táto sada môže obsahovať 10 elektrónov.
- Orbitálna súprava obsahuje 7 obežných dráh, takže môže obsahovať 14 elektrónov.
Krok 4. Pochopte notáciu konfigurácie elektrónov
Konfigurácia elektrónov je napísaná spôsobom, ktorý jasne zobrazuje počet elektrónov v atóme a na každej obežnej dráhe. Každá obežná dráha je zapísaná postupne, pričom počet elektrónov na každej obežnej dráhe je napísaný nižšími písmenami a vo vyššej polohe (horný index) napravo od názvu obežnej dráhy. Konečná konfigurácia elektrónov je zbierka údajov o názvoch obežných dráh a horných indexoch.
Tu je napríklad jednoduchá konfigurácia elektrónov: 1 s2 2 s2 2 str6. Táto konfigurácia ukazuje, že v orbitálnej sade 1 s sú dva elektróny, v orbitálnej sade 2 s dva elektróny a v 2 s orbitálnej sade šesť elektrónov. 2 + 2 + 6 = 10 elektrónov. Táto elektrónová konfigurácia platí pre neónové atómy, ktoré neobsahujú žiadny atómový atóm (atómové číslo neónu je 10).
Krok 5. Nezabudnite na poradie obežných dráh
Všimnite si toho, že aj keď je sada obežných dráh očíslovaná podľa počtu elektrónových vrstiev, obežné dráhy sú usporiadané podľa ich energie. Napríklad 4 s2 obsahujúci nižšiu energetickú hladinu (alebo potenciálne prchavejšiu) ako 3d. atóm10 ktorá je čiastočne alebo úplne vyplnená, preto sa ako prvý napíše stĺpec 4s. Keď poznáte poradie dráh, môžete ich vyplniť na základe počtu elektrónov v každom atóme. Poradie plnenia obežných dráh je nasledujúce: 1 s, 2 s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- Elektrónová konfigurácia atómu s každou úplne naplnenou obežnou dráhou by vyzerala takto: 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 4 s2 3d10 4 str6 5 s2 4d10 5 str6 6 s2 4f14 5d10 6 str6 7 s2 5f14 6d107 str68 s2
- Vyššie uvedený zoznam, ak sú vyplnené všetky vrstvy, bude elektrónovou konfiguráciou pre Uuo (Ununoctium), 118, čo je atóm s najvyšším číslom v periodickej tabuľke - takže táto elektrónová konfigurácia obsahuje všetky elektrónové vrstvy, o ktorých je v súčasnosti známe, že existujú v neutrálny atóm.
Krok 6. Vyplňte obežné dráhy podľa počtu elektrónov vo vašom atóme
Ak by sme napríklad chceli napísať elektrónovú konfiguráciu pre atóm vápnika bez obsahu, začali by sme určením atómového počtu vápnika v periodickej tabuľke. Číslo je 20, takže napíšeme konfiguráciu pre atóm s 20 elektrónmi v uvedenom poradí.
- Dráhy naplňte podľa vyššie uvedenej postupnosti, kým nedosiahnete celkom 20 elektrónov. Orbit 1 s obsahuje dva elektróny, 2 s orbit dva, 2 p orbit šesť, 3 s orbit dva, 3 p orbit šesť a 4 s orbit dva (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Takže elektrónová konfigurácia pre vápnik je: 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 4 s2.
- Poznámka: Úroveň energie sa mení, keď sa vaša obežná dráha zväčšuje. Napríklad, keď dosiahnete 4. úroveň energie, potom budú prvé 4 s, potom 3d. Po štvrtej energetickej úrovni prejdete na 5. úroveň, kde sa poradie vráti na začiatok. K tomu dôjde až po 3. energetickej úrovni.
Krok 7. Ako vizuálnu skratku použite periodickú tabuľku
Možno ste si všimli, že tvar periodickej tabuľky predstavuje poradie súboru obežných dráh v elektrónovej konfigurácii. Atómy v druhom stĺpci zľava napríklad vždy končia na „s2", atómy v pravej časti tenkého stredu vždy končia na" d10"atď. Periodickú tabuľku používajte ako vizuálnu pomôcku pri zapisovaní konfigurácií elektrónov - poradie elektrónov, ktoré napíšete na obežnú dráhu, priamo súvisí s vašou pozíciou v tabuľke. Pozri nižšie:
- Konkrétne dva stĺpce úplne vľavo predstavujú atómy s elektrónovými konfiguráciami končiacimi na obežných dráhach, pravá polovica tabuľky predstavuje atómy s elektrónovými konfiguráciami končiacimi na obežných dráhach s, stredné časti predstavujú atómy končiace na obežných dráhach d a dolná polovica pre atómy končiace na d orbitály. obežné dráhy f.
- Napríklad, keď chcete napísať elektrónovú konfiguráciu pre chlór, zamyslite sa: „Tento atóm je v treťom riadku (alebo„ bodke “) periodickej tabuľky. Je tiež v piatom stĺpci bloku p-obežnej dráhy periodická tabuľka Takže konfigurácia elektrónu skončí s … 3p5
- Pozor - orbitálne oblasti d a f v tabuľke predstavujú rôzne energetické hladiny v riadku, v ktorom sa nachádzajú. Napríklad prvý rad orbitálnych blokov d predstavuje 3d obežné dráhy, aj keď sa nachádzajú v období 4, zatiaľ čo prvý rad f orbitálnych dráh predstavuje 4f obežné dráhy, aj keď sa v skutočnosti nachádzajú v období 6.
Krok 8. Naučte sa rýchlo písať konfigurácie elektrónov
Atómy na pravej strane periodickej tabuľky sa nazývajú vzácne plyny. Tieto prvky sú veľmi chemicky stabilné. Aby ste si skrátili proces zapisovania konfigurácií elektrónov, napíšte do zátvoriek chemický symbol najbližšieho plynného prvku, ktorý má menej elektrónov ako atómov, a potom pokračujte konfiguráciou elektrónov pre sadu dráh, ktoré nasledujú. Pozrite sa na príklad nižšie:
- Aby sme vám uľahčili pochopenie tohto konceptu, bola poskytnutá ukážková konfigurácia. Napíšte konfiguráciu pre Zinok (s atómovým číslom 30) pomocou metódy na vzácny plyn. Celková elektrónová konfigurácia zinku je: 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 4 s2 3d10. Upozorňujeme však, že 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3 str6 je konfigurácia pre argón, vzácny plyn. Nahraďte túto časť zinkového elektrónového zápisu chemickým symbolom argónu v zátvorkách ([Ar].)
- Elektrónová konfigurácia zinku sa dá teda rýchlo zapísať ako [Ar] 4 s2 3d10.
Metóda 2 z 2: Použitie periodickej tabuľky ADOMAH
Krok 1. Pochopte periodickú tabuľku ADOMAH
Tento spôsob zápisu konfigurácií elektrónov nevyžaduje, aby ste si ich zapamätali. Je však potrebné zmeniť usporiadanie periodickej tabuľky, pretože v tradičnej periodickej tabuľke, začínajúc od štvrtého radu, číslo periódy nepredstavuje elektrónovú vrstvu. Hľadaj periodickú tabuľku ADOMAH, čo je periodická tabuľka špeciálne navrhnutá vedcom Valerym Tsimmermanom. Môžete ho ľahko nájsť prostredníctvom online vyhľadávania.
- V periodickej tabuľke ADOMAH predstavujú horizontálne riadky skupiny prvkov, ako sú halogény, slabé plyny, alkalické kovy, alkalické zeminy atď. Vertikálne stĺpce predstavujú elektrónové vrstvy a nazývajú sa „kaskády“(diagonálne čiary spájajúce bloky s, p, d a f), ktoré zodpovedajú bodke.
- Hélium sa presúva vedľa vodíka, pretože obe majú obežnú dráhu 1 s. Vpravo je zobrazených niekoľko bodiek (s, p, d af) a čísla vrstiev sú uvedené nižšie. Prvky sú zobrazené v obdĺžnikových škatuliach s číslami od 1 do 120. Tieto čísla sú normálne atómové čísla predstavujúce celkový počet elektrónov v neutrálnom atóme.
Krok 2. Nájdite svoj atóm v tabuľke ADOMAH
Ak chcete zapísať elektrónovú konfiguráciu prvku, vyhľadajte jeho symbol v periodickej tabuľke ADOMAH a prečiarknite všetky prvky s vyšším atómovým číslom. Napríklad, ak chcete napísať elektrónovú konfiguráciu Erbia (68), prečiarknite prvky 69 až 120.
Všimnite si čísla 1 až 8 v spodnej časti tabuľky. Tieto čísla sú čísla elektrónovej vrstvy alebo čísla stĺpcov. Ignorujte stĺpce, ktoré obsahujú iba prvky, ktoré ste prečiarkli. V prípade Erbia sú zvyšnými stĺpcami čísla stĺpcov 1, 2, 3, 4, 5 a 6
Krok 3. Vypočítajte svoju atómovú konečnú sadu obežných dráh
Pri pohľade na symboly blokov na pravej strane tabuľky (s, p, d a f) a čísla stĺpcov v spodnej časti tabuľky a ignorovanie diagonálnych čiar medzi blokmi rozdeľte stĺpce do stĺpcov. -Blok a napíšte ich v poradí zdola nahor. Opäť ignorujte bloky stĺpcov, ktoré obsahujú všetky prečiarknuté prvky. Zapíšte si začiatky blokových stĺpcov počnúc číslom stĺpca a potom za symbolom bloku takto: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (v prípade Erbia).
Poznámka: Vyššie uvedené elektrónové konfigurácie Er sú zapísané v rastúcom poradí podľa počtu vrstiev. Môžete tiež napísať v poradí, v akom sa orbity plnia. Pri písaní blokov stĺpcov postupujte podľa kaskády zhora nadol (nie stĺpcov): 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3 str6 4 s2 3d10 4 str6 5 s2 4d10 5 str6 6 s2 4f12.
Krok 4. Spočítajte elektróny v každej sade obežných dráh
Spočítajte neodizolované prvky v každom bloku stĺpcov, zadajte jeden elektrón na prvok a potom za symbol bloku pre každý blok stĺpcov napíšte číslo: 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3 str6 3d10 4 s2 4 str6 4d10 4f12 5 s2 5 str6 6 s2. V našom prípade ide o elektrónovú konfiguráciu Erbia.
Krok 5. Poznáte nepravidelnú konfiguráciu elektrónov
Existuje osemnásť výnimiek z konfigurácie elektrónov pre atómy s najnižšou energetickou úrovňou alebo tým, čo sa bežne nazýva elementárna úroveň. Táto výnimka porušuje všeobecné pravidlo v polohách posledných dvoch až troch elektrónov. V takom prípade skutočná konfigurácia elektrónov udržiava elektrón v nižšom energetickom stave ako v štandardnej konfigurácii atómu. Tieto nepravidelné atómy sú:
Kr (…, 3d5, 4s1); Cu (…, 3d10, 4s1); Pozn (…, 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); Klimatizácia (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) a cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
Tipy
-
Keď je atóm iónom, znamená to, že počet protónov sa nerovná počtu elektrónov. Atómový obsah bude (zvyčajne) zobrazený v pravom hornom rohu chemického symbolu. Atóm antimónu s obsahom +2 bude mať teda elektrónovú konfiguráciu 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3 str6 4 s2 3d10 4 str6 5 s2 4d10 5 str1. Všimnite si toho, že 5p3 zmenené na 5p1. Buďte opatrní, keď sa konfigurácia elektrónov končí na inej obežnej dráhe, ako je sada obežných dráh s a p.
Keď odstránite elektrón, môžete ho odstrániť iba z jeho valenčnej obežnej dráhy (obežnej dráhy s a p). Ak sa teda konfigurácia skončí o 4 s2 3d7a atóm dostane obsah +2, potom sa konfigurácia zmení na koniec o 4 s0 3d7. Všimnite si toho 3d7č zmení sa však elektrónová orbita stratí.
- Každý atóm chce byť stabilný a najstabilnejšie konfigurácie budú obsahovať celú sadu obežných dráh s a p (s2 a p6). Plyny začínajú mať túto konfiguráciu, a preto sú len zriedka reaktívne a nachádzajú sa na pravej strane periodickej tabuľky. Ak teda konfigurácia končí číslom 3p4, takže táto konfigurácia vyžaduje iba dva ďalšie elektróny, aby sa stali stabilnými (odstránenie šiestich, vrátane elektrónov v orbitálnej sade, vyžaduje viac energie, takže odstránenie štyroch je jednoduchšie). A ak konfigurácia skončí na 4d3potom táto konfigurácia potrebuje iba stratiť tri elektróny, aby dosiahla stabilný stav. Tiež vrstvy s polovičným obsahom (s1, p3, d5..) sú stabilnejšie ako (napríklad) p4 alebo p2; s2 a p6 však budú ešte stabilnejšie.
- Neexistuje úroveň, ktorá by bola podúrovňou „rovnováhy polovičného obsahu“. Toto je zjednodušenie. Všetky váhy súvisiace s podúrovňami „naplnenými napoly“sú založené na skutočnosti, že každá obežná dráha má iba jeden elektrón, takže odpudivosť medzi elektrónmi je minimalizovaná.
- Elektrónovú konfiguráciu prvku môžete napísať aj tak, že jednoducho napíšete jeho valenčnú konfiguráciu, t.j. poslednú sadu obežných dráh s a p. Valenčná konfigurácia atómu antimónu bude teda 5 s2 5 str3.
- To isté neplatí pre ióny. Ióny sa píšu ťažšie. Preskočte dve úrovne a postupujte podľa rovnakého vzoru v závislosti od toho, kde začnete písať, podľa toho, aký vysoký alebo nízky je počet elektrónov.
- Ak chcete nájsť atómové číslo, keď je vo forme elektrónovej konfigurácie, spočítajte všetky čísla, ktoré nasledujú za písmenami (s, p, d a f). Tento princíp platí iba pre neutrálne atómy, ak je týmto atómom ión, musíte pridať alebo odstrániť elektróny podľa pridaného alebo odstráneného čísla.
- Existujú dva rôzne spôsoby zápisu konfigurácií elektrónov. Môžete ich napísať v poradí podľa počtu vrstiev nahor alebo v poradí, v ktorom sa orbity vypĺňajú, ako v príklade vyššie pre prvok Erbium.
- Existujú určité okolnosti, za ktorých je potrebné elektróny „propagovať“. Keď sada obežných dráh vyžaduje iba jeden elektrón, aby bol plný alebo polovičný, odstráňte jeden elektrón z najbližšej sady obežných dráh s alebo p a presuňte ho na množinu obežných dráh, ktoré tento elektrón vyžadujú.
- Čísla za písmenami sú horné indexy, preto si ich do testu nezapisujte.
