Configurația electronică a unui atom este o reprezentare numerică a orbitelor electronilor. Orbitele electronice sunt diferitele regiuni din jurul nucleului atomic, unde electronii sunt de obicei prezenți. O configurație electronică poate spune cititorului despre numărul de electro-orbite pe care le are un atom, precum și despre numărul de electroni care ocupă fiecare orbită. Odată ce ați înțeles principiile de bază din spatele configurațiilor electronice, veți putea să vă scrieți propriile configurații și să vă gestionați testele de chimie cu încredere.
Etapa
Metoda 1 din 2: Determinarea electronilor prin intermediul tabelului periodic
Pasul 1. Găsește-ți numărul atomic
Fiecare atom are un număr specific de electroni. Găsiți simbolul chimic pentru atomul dvs. în tabelul periodic de mai sus. Numărul atomic este un număr întreg pozitiv începând de la 1 (pentru hidrogen) și crescând cu 1 de fiecare dată pentru atomii următori. Acest număr atomic este, de asemenea, numărul de protoni dintr-un atom - deci reprezintă și numărul de electroni dintr-un atom cu conținut zero.
Pasul 2. Determinați conținutul atomic
Atomii cu conținut zero vor avea numărul exact de electroni enumerați în tabelul periodic de mai sus. Cu toate acestea, atomul cu conținut va avea un număr mai mare sau mai mic de electroni, în funcție de dimensiunea conținutului. Dacă aveți de-a face cu conținut atomic, adăugați sau adăugați electroni: adăugați un electron pentru fiecare sarcină negativă și scădeți unul pentru fiecare sarcină pozitivă.
De exemplu, un atom de sodiu cu un conținut de -1 va avea un electron suplimentar în plus față de numărul său atomic de bază, care este 11. Deci, acest atom de sodiu va avea un total de 12 electroni
Pasul 3. Salvați lista orbitelor standard în memorie
Când un atom câștigă electroni, acesta umple diferite orbite într-o anumită ordine. Fiecare set de orbite, atunci când este complet ocupat, va conține un număr par de electroni. Seturile acestor orbite sunt:
- Setul de s orbitali (orice număr din configurația electronică urmat de un „s”) include o singură orbită și, conform principiului de excludere al lui Pauli, o singură orbită poate include maximum 2 electroni, deci fiecare set de s orbitali poate contin 2 electroni.
- Setul orbital p conține 3 orbite și poate include un total de 6 electroni.
- Setul orbital conține 5 orbite, deci acest set poate include 10 electroni.
- Setul orbital f conține 7 orbite, deci poate include 14 electroni.
Pasul 4. Înțelegeți notația de configurație electronică
Configurația electronică este scrisă într-un mod care afișează clar numărul de electroni dintr-un atom și fiecare orbită. Fiecare orbită este scrisă secvențial, cu numărul de electroni din fiecare orbită scris cu litere mici și într-o poziție superioară (supercript) în dreapta numelui orbitei. Configurația electronică finală este o colecție de date despre numele orbitei și indicele superioare.
De exemplu, iată o configurație simplă de electroni: 1s2 2s2 2p6. Această configurație arată că există doi electroni în setul orbital 1s, doi electroni în setul orbital 2s și șase electroni în setul orbital 2p. 2 + 2 + 6 = 10 electroni. Această configurație de electroni se aplică atomilor de neon care nu au conținut (numărul atomic de neon este 10.)
Pasul 5. Amintiți-vă ordinea orbitelor
Rețineți că, deși setul de orbite este numerotat în funcție de numărul de straturi de electroni, orbitele sunt ordonate în funcție de energia lor. De exemplu, un 4s2 conținând un nivel de energie mai mic (sau potențial mai volatil) decât un atom 3d10 care este parțial sau complet umplut, deci coloana 4s este scrisă mai întâi. Odată ce cunoașteți ordinea orbitelor, le puteți completa pe baza numărului de electroni din fiecare atom. Ordinea de umplere a orbitelor este următoarea: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- O configurație electronică pentru un atom cu fiecare orbită complet umplută ar arăta astfel: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d107p68s2
- Lista de mai sus, dacă toate straturile sunt completate, va fi configurația electronică pentru Uuo (Ununoctium), 118, care este cel mai mare atom numerotat din tabelul periodic - deci această configurație electronică conține toate straturile electronice cunoscute în prezent în atom neutru.
Pasul 6. Completați orbitele pe baza numărului de electroni din atomul dvs
De exemplu, dacă am dori să scriem configurația electronică pentru un atom de calciu fără conținut, am începe prin a determina numărul atomic de calciu din tabelul periodic. Numărul este 20, deci vom scrie configurația pentru un atom cu 20 de electroni în ordinea de mai sus.
- Umpleți orbitele urmând secvența de mai sus până ajungeți la un total de 20 de electroni. Orbita 1s conține doi electroni, orbita 2s două, orbita 2p șase, orbita 3s două, orbita 3p șase, și orbita 4s două (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Deci, configurația electronică pentru calciu este: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
- Notă: Nivelurile de energie se schimbă pe măsură ce orbita dvs. se mărește. De exemplu, când veți atinge nivelul 4 de energie, atunci 4s vor fi primii, atunci 3d. După al patrulea nivel de energie, veți trece la nivelul 5, unde ordinea revine la început. Acest lucru se întâmplă numai după al treilea nivel de energie.
Pasul 7. Utilizați tabelul periodic ca comandă rapidă vizuală
Este posibil să fi observat că forma tabelului periodic reprezintă ordinea setului de orbite din configurația electronică. De exemplu, atomii din a doua coloană din stânga se termină întotdeauna cu „s2", atomii din regiunea dreaptă a centrului subțire se termină întotdeauna cu" d10, "etc. Utilizați tabelul periodic ca ajutor vizual în notarea configurațiilor electronilor - ordinea electronilor pe care îi scrieți pe orbite este direct legată de poziția dvs. pe masă. Vedeți mai jos:
- Mai exact, cele două coloane din stânga reprezintă atomi cu configurații electronice care se termină în orbite s, jumătatea dreaptă a tabelului reprezintă atomi cu configurații electronice care se termină în orbite s, secțiunile din mijloc reprezintă atomi care se termină în orbite d, iar jumătatea de jos pentru atomii care se termină în orbitali d. orbite f.
- De exemplu, atunci când doriți să scrieți configurația electronică pentru clor, gândiți-vă: „Acest atom se află pe al treilea rând (sau„ perioada”) din tabelul periodic. Se află, de asemenea, în a cincea coloană a blocului orbitei p a tabelul periodic. Deci, configurația electronului va sfârși cu … 3p5
- Atenție - regiunile orbitale d și f din tabel reprezintă nivele diferite de energie cu rândul în care sunt situate. De exemplu, primul rând de blocuri orbitale d reprezintă orbite 3d, chiar dacă sunt situate în perioada 4, în timp ce primul rând de orbite f reprezintă orbite 4f, chiar dacă sunt de fapt în perioada 6.
Pasul 8. Aflați cum să scrieți rapid configurații electronice
Se numesc atomii din partea dreaptă a tabelului periodic gaze nobile. Aceste elemente sunt foarte stabile din punct de vedere chimic. Pentru a scurta procesul lung de scriere a configurațiilor electronice, scrieți simbolul chimic al celui mai apropiat element gazos care are mai puțini electroni decât atomii în paranteze, apoi continuați cu configurația electronică pentru setul de orbite care urmează. Vedeți exemplul de mai jos:
- Pentru a vă înțelege mai ușor acest concept, a fost furnizat un exemplu de configurație. Să scriem configurația pentru Zinc (cu numărul atomic 30) folosind metoda rapidă a gazelor nobile. Configurația generală de electroni a zincului este: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10. Cu toate acestea, rețineți că 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 este configurația pentru Argon, un gaz nobil. Înlocuiți această parte a notației electronice de zinc cu simbolul chimic Argon între paranteze ([Ar].)
- Deci, configurația electronică a zincului poate fi scrisă rapid ca [Ar] 4s2 3d10.
Metoda 2 din 2: Utilizarea Tabelului periodic ADOMAH
Pasul 1. Înțelegeți Tabelul periodic ADOMAH
Această metodă de scriere a configurațiilor electronice nu necesită memorarea acestora. Cu toate acestea, este necesară rearanjarea tabelului periodic, deoarece în tabelul periodic tradițional, începând cu al patrulea rând, numărul perioadei nu reprezintă stratul de electroni. Căutați Tabelul periodic ADOMAH, care este un tabel periodic special conceput de omul de știință Valery Tsimmerman. O puteți găsi cu ușurință printr-o căutare online.
- În Tabelul periodic ADOMAH, rândurile orizontale reprezintă grupuri de elemente, cum ar fi halogeni, gaze slabe, metale alcaline, pământuri alcaline etc. Coloanele verticale reprezintă straturile de electroni și se numesc „cascade” (linii diagonale care leagă blocurile s, p, d și f) care corespund perioadei.
- Heliul este mutat lângă hidrogen, deoarece ambele au orbite 1s. Mai multe perioade (s, p, d și f) sunt afișate în dreapta, iar numerele stratului sunt mai jos. Elementele sunt prezentate în cutii dreptunghiulare numerotate de la 1 la 120. Aceste numere sunt numere atomice normale reprezentând numărul total de electroni dintr-un atom neutru.
Pasul 2. Găsiți atomul în tabelul ADOMAH
Pentru a scrie configurația electronică a unui element, localizați simbolul acestuia pe Tabelul periodic ADOMAH și tăiați toate elementele cu numărul atomic mai mare. De exemplu, dacă doriți să scrieți configurația electronică a Erbium (68), tăiați elementele de la 69 la 120.
Observați numerele de la 1 la 8 în partea de jos a tabelului. Aceste numere sunt numerele de straturi de electroni sau numere de coloane. Ignorați coloanele care conțin doar elementele pe care le-ați tăiat. Pentru Erbium, coloanele rămase sunt numerele de coloană 1, 2, 3, 4, 5 și 6
Pasul 3. Calculați setul dvs. finit atomic de orbite
Privind simbolurile blocurilor din partea dreaptă a tabelului (s, p, d și f) și numerele de coloane din partea de jos a tabelului și ignorând liniile diagonale dintre blocuri, împărțiți coloanele în coloane. și scrie-le în ordine de jos în sus. Din nou, ignorați blocurile de coloane care includ toate elementele tăiate. Scrieți începutul blocului-coloană începând cu numărul coloanei și apoi urmat de simbolul blocului, astfel: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (în cazul Erbium).
Notă: configurațiile electronice ale Er de mai sus sunt scrise în ordinea crescătoare a numărului stratului. De asemenea, puteți scrie în ordinea în care sunt umplute orbitele. Urmați cascada de sus în jos (nu coloane) în timp ce scrieți blocuri de coloane: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12.
Pasul 4. Numărați electronii din fiecare set de orbite
Numărați elementele necondiționate din fiecare bloc coloană, introducând un electron pe element, apoi scrieți numărul după simbolul blocului pentru fiecare bloc coloană, astfel: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f12 5s2 5p6 6s2. În exemplul nostru, aceasta este configurația electronică a Erbiumului.
Pasul 5. Cunoașteți configurația neregulată a electronilor
Există optsprezece excepții de la configurația electronică pentru atomii cu cel mai scăzut nivel de energie, sau ceea ce se numește de obicei nivel elementar. Această excepție încalcă regula generală în pozițiile ultimilor doi-trei electroni. Într-un astfel de caz, configurația electronică actuală menține electronul într-o stare de energie mai mică decât în configurația standard a atomului. Acești atomi neregulați sunt:
Cr (…, 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); Doamne (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Aer conditionat (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) și cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
sfaturi
-
Când un atom este un ion, aceasta înseamnă că numărul de protoni nu este egal cu numărul de electroni. Conținutul atomic va fi (de obicei) afișat în colțul din dreapta sus al simbolului chimic. Astfel, un atom de antimoniu cu un conținut de +2 va avea o configurație electronică de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1. Rețineți că 5p3 schimbat la 5p1. Aveți grijă când configurația electronică se termină pe o orbită diferită de setul de orbite s și p.
Când eliminați un electron, îl puteți îndepărta doar de pe orbita sa de valență (orbita s și orbita p). Deci, dacă o configurație se termină în 4s2 3d7, iar atomul obține un conținut +2, atunci configurația se va schimba la sfârșitul în 4s0 3d7. Rețineți că 3d7Nu se schimbă însă orbita electronilor s se pierde.
- Fiecare atom dorește să fie stabil și configurațiile cele mai stabile vor conține setul complet de orbite s și p (s2 și p6). Gazele încep să aibă această configurație, motiv pentru care rareori sunt reactive și sunt situate pe partea dreaptă a tabelului periodic. Deci, dacă o configurație se termină cu 3p4, astfel încât această configurație necesită doar doi electroni suplimentari pentru a deveni stabili (eliminarea a șase, inclusiv electronii din setul orbital, necesită mai multă energie, deci eliminarea a patru este mai ușor de făcut). Și dacă o configurație se termină la 4d3, atunci această configurație trebuie să piardă doar trei electroni pentru a ajunge la o stare stabilă. De asemenea, straturile cu jumătate de conținut (s1, p3, d5..) sunt mai stabile decât (de exemplu) p4 sau p2; cu toate acestea, s2 și p6 vor fi și mai stabile.
- Nu există un subnivel „echilibru pe jumătate de conținut”. Aceasta este o simplificare. Toate echilibrele asociate cu subnivelele „pe jumătate umplute” se bazează pe faptul că fiecare orbită are un singur electron, astfel încât repulsia dintre electroni este minimizată.
- De asemenea, puteți scrie configurația electronică a unui element prin simpla scriere a configurației sale de valență, adică ultimul set de orbite s și p. Deci, configurația de valență a unui atom de antimoniu va fi 5s2 5p3.
- Nu același lucru este valabil și pentru ioni. Ionii sunt mai greu de scris. Treceți peste două niveluri și urmați același model, în funcție de locul în care începeți să scrieți, în funcție de cât de mare sau mic este numărul de electroni.
- Pentru a găsi numărul atomic atunci când este sub forma configurației electronice, adăugați toate numerele care urmează literelor (s, p, d și f). Acest principiu se aplică numai atomilor neutri, dacă acest atom este un ion, trebuie să adăugați sau să eliminați electroni în funcție de numărul adăugat sau eliminat.
- Există două moduri diferite de a scrie configurații de electroni. Le puteți scrie în ordinea numărului stratului în sus sau în ordinea în care se umple orbitele, ca în exemplul de mai sus pentru elementul Erbium.
- Există anumite circumstanțe în care electronii trebuie „promovați”. Când un set de orbite necesită un singur electron pentru ao face plin sau pe jumătate, îndepărtați un electron din cel mai apropiat set de orbite s sau p și mutați-l în setul de orbite care necesită acel electron.
- Numerele care urmează literelor sunt superindice, deci nu le scrieți la test.
