Elektronová konfigurace atomu je numerická reprezentace drah elektronů. Elektronové dráhy jsou různé oblasti kolem atomového jádra, kde jsou obvykle přítomny elektrony. Konfigurace elektronů může čtenáři říci o počtu elektrických oběžných drah, které má atom, a také o počtu elektronů zabírajících každou oběžnou dráhu. Jakmile porozumíte základním principům elektronových konfigurací, budete moci psát vlastní konfigurace a zvládat své chemické testy s jistotou.
Krok
Metoda 1 ze 2: Stanovení elektronů pomocí periodické tabulky
Krok 1. Najděte své atomové číslo
Každý atom má specifický počet elektronů. Najděte chemickou značku svého atomu v periodické tabulce výše. Atomové číslo je kladné celé číslo začínající na 1 (pro vodík) a zvyšující se o 1 pokaždé pro následující atomy. Toto atomové číslo je také počet protonů v atomu - představuje tedy také počet elektronů v atomu s nulovým obsahem.
Krok 2. Určete atomový obsah
Atomy s nulovým obsahem budou mít přesný počet elektronů uvedený v periodické tabulce výše. Atom s obsahem však bude mít vyšší nebo nižší počet elektronů, v závislosti na velikosti obsahu. Pokud máte co do činění s atomovým obsahem, přidejte nebo přidejte elektrony: přidejte jeden elektron pro každý záporný náboj a odečtěte jeden pro každý kladný náboj.
Například atom sodíku s obsahem -1 bude mít kromě svého základního atomového čísla navíc elektron navíc, což je 11. Tento atom sodíku tedy bude mít celkem 12 elektronů
Krok 3. Uložte seznam standardních oběžných drah do své paměti
Když atom získá elektrony, vyplní různé oběžné dráhy v určitém pořadí. Každá sada těchto drah bude při plném obsazení obsahovat sudý počet elektronů. Sady těchto oběžných drah jsou:
- Sada orbitálů s (libovolné číslo v elektronové konfiguraci následované písmenem „s“) obsahuje jednu orbitu a podle Pauliho principu vyloučení může jedna orbita obsahovat maximálně 2 elektrony, takže každá sada s orbitálů může obsahují 2 elektrony.
- Orbitální sada obsahuje 3 oběžné dráhy a může obsahovat celkem 6 elektronů.
- Orbitální sada d obsahuje 5 orbit, takže tato sada může obsahovat 10 elektronů.
- Tato orbitální sada obsahuje 7 oběžných drah, takže může obsahovat 14 elektronů.
Krok 4. Porozumět zápisu konfigurace elektronů
Konfigurace elektronů je napsána způsobem, který jasně zobrazuje počet elektronů v atomu a na každé oběžné dráze. Každá oběžná dráha je zapsána postupně, přičemž počet elektronů na každé oběžné dráze je zapsán nižšími písmeny a na vyšší pozici (horní index) vpravo od názvu oběžné dráhy. Konečná konfigurace elektronů je sbírka dat o názvech oběžných drah a horních indexech.
Zde je například jednoduchá konfigurace elektronů: 1 s2 2 s2 2 str6. Tato konfigurace ukazuje, že v orbitální sadě 1s jsou dva elektrony, v orbitální sadě 2s dva elektrony a v orbitální sadě 2p šest elektronů. 2 + 2 + 6 = 10 elektronů. Tato konfigurace elektronů platí pro neonové atomy, které nemají žádný obsah (atomové číslo neonů je 10.)
Krok 5. Zapamatujte si pořadí oběžných drah
Všimněte si, že ačkoli je sada oběžných drah očíslována podle počtu vrstev elektronů, oběžné dráhy jsou seřazeny podle jejich energie. Například 4s2 obsahující nižší energetickou hladinu (nebo potenciálně těkavější) než 3d. atom10 která je částečně nebo úplně vyplněna, proto se nejprve zapíše sloupec 4s. Jakmile znáte pořadí drah, můžete je vyplnit na základě počtu elektronů v každém atomu. Pořadí plnění oběžných drah je následující: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- Konfigurace elektronu pro atom s každou zcela zaplněnou oběžnou dráhou by vypadala takto: 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 4 s2 3d10 4 str6 5 s2 4d10 5 str6 6 s2 4f14 5 d10 6 str6 7 s2 5f14 6d107 str68 s2
- Výše uvedený seznam, pokud jsou vyplněny všechny vrstvy, bude elektronovou konfigurací pro Uuo (Ununoctium), 118, což je atom s nejvyšším číslem v periodické tabulce - takže tato elektronová konfigurace obsahuje všechny elektronové vrstvy, o nichž je aktuálně známo, že existují v neutrální atom.
Krok 6. Vyplňte oběžné dráhy podle počtu elektronů ve vašem atomu
Pokud bychom například chtěli zapsat elektronovou konfiguraci pro atom vápníku bez obsahu, začali bychom určováním atomového čísla vápníku v periodické tabulce. Číslo je 20, zapíšeme tedy konfiguraci pro atom s 20 elektrony v uvedeném pořadí.
- Vyplňte oběžné dráhy podle výše uvedené sekvence, dokud nedosáhnete celkem 20 elektronů. Oběžná dráha 1 s obsahuje dva elektrony, 2 s oběžnou dráhu dvě, 2 p oběžnou dráhu šest, 3 s oběžnou dráhu dvě, 3 p oběžnou dráhu šest a 4 s oběžnou dráhu dvě (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Takže elektronová konfigurace pro vápník je: 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 4 s2.
- Poznámka: Úrovně energie se mění, jak se vaše oběžná dráha zvětšuje. Když například dosáhnete 4. energetické úrovně, budou první 4 s, pak 3d. Po čtvrté energetické úrovni přejdete na 5. úroveň, kde se pořadí vrací na začátek. K tomu dochází až po 3. energetické úrovni.
Krok 7. Jako vizuální zkratku použijte periodickou tabulku
Možná jste si všimli, že tvar periodické tabulky představuje pořadí množiny oběžných drah v elektronové konfiguraci. Například atomy ve druhém sloupci zleva vždy končí na „s2", atomy v pravé oblasti tenkého středu vždy končí na" d10"atd. Použijte periodickou tabulku jako vizuální pomoc při zapisování konfigurací elektronů - pořadí elektronů, které napíšete na oběžné dráze, přímo souvisí s vaší polohou v tabulce. Viz níže:
- Konkrétně dva sloupce úplně vlevo představují atomy s elektronovými konfiguracemi končícími na oběžných drahách s, pravá polovina tabulky představuje atomy s elektronovými konfiguracemi končícími na oběžných drahách s, střední části představují atomy končící na oběžných drahách d a spodní polovina pro atomy končící na d orbitály. oběžné dráhy f.
- Pokud například chcete zapsat elektronovou konfiguraci pro chlor, přemýšlejte: „Tento atom je ve třetím řádku (nebo„ periodě “) periodické tabulky. Je také v pátém sloupci bloku p-oběžné dráhy periodická tabulka, takže konfigurace elektronu skončí s … 3 p5
- Pozor - orbitální oblasti d a f v tabulce představují různé energetické úrovně s řadou, ve které se nacházejí. Například první řada orbitálních bloků d představuje 3D oběžné dráhy, přestože se nacházejí v období 4, zatímco první řada oběžných drah f představuje oběžné dráhy 4f, přestože jsou ve skutečnosti v období 6.
Krok 8. Naučte se rychle psát konfigurace elektronů
Atomy na pravé straně periodické tabulky se nazývají vzácné plyny. Tyto prvky jsou velmi chemicky stabilní. Chcete -li zkrátit zdlouhavý proces zápisu konfigurací elektronů, napište do závorek chemický symbol nejbližšího plynného prvku, který má méně elektronů než atomů, a poté pokračujte konfigurací elektronů pro sadu oběžných drah, které následují. Viz příklad níže:
- Abychom vám usnadnili porozumění tomuto konceptu, byla poskytnuta ukázková konfigurace. Zapišme konfiguraci pro Zinek (s atomovým číslem 30) pomocí rychlé metody na vzácný plyn. Celková elektronová konfigurace zinku je: 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 4 s2 3d10. Všimněte si však, že 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 je konfigurace pro argon, vzácný plyn. Nahraďte tuto část zinkové elektronové notace chemickým symbolem Argon v závorkách ([Ar].)
- Elektronovou konfiguraci zinku lze tedy rychle zapsat jako [Ar] 4 s2 3d10.
Metoda 2 ze 2: Použití periodické tabulky ADOMAH
Krok 1. Porozumět periodické tabulce ADOMAH
Tento způsob zápisu konfigurací elektronů nevyžaduje, abyste si je pamatovali. Je však nutné přeskupit periodickou tabulku, protože v tradiční periodické tabulce, počínaje od čtvrtého řádku, číslo období nepředstavuje elektronovou vrstvu. Podívejte se na ADOMAH Periodic Table, což je periodická tabulka speciálně navržená vědcem Valery Tsimmermanem. Můžete jej snadno najít prostřednictvím online vyhledávání.
- V periodické tabulce ADOMAH představují vodorovné řádky skupiny prvků, jako jsou halogeny, slabé plyny, alkalické kovy, alkalické zeminy atd. Svislé sloupce představují vrstvy elektronů a nazývají se „kaskády“(diagonální čáry spojující bloky s, p, d a f), které odpovídají období.
- Helium se přesouvá vedle vodíku, protože oba mají oběžné dráhy 1 s. Vpravo je zobrazeno několik teček (s, p, d af) a čísla vrstev jsou níže. Prvky jsou zobrazeny v obdélníkových polích číslovaných od 1 do 120. Tato čísla jsou normální atomová čísla představující celkový počet elektronů v neutrálním atomu.
Krok 2. Najděte svůj atom v tabulce ADOMAH
Chcete -li zapsat elektronovou konfiguraci prvku, vyhledejte jeho symbol v periodické tabulce ADOMAH a vyškrtněte všechny prvky s vyšším atomovým číslem. Pokud například chcete zapsat elektronovou konfiguraci Erbium (68), vyškrtněte prvky 69 až 120.
Všimněte si čísel 1 až 8 ve spodní části tabulky. Tato čísla jsou čísla elektronové vrstvy nebo čísla sloupců. Ignorujte sloupce, které obsahují pouze prvky, které jste přeškrtli. U Erbium jsou zbývající sloupce čísla sloupců 1, 2, 3, 4, 5 a 6
Krok 3. Vypočítejte atomovou konečnou sadu oběžných drah
Rozhlédnutím na symboly bloků na pravé straně tabulky (s, p, d af) a čísla sloupců ve spodní části tabulky a ignorováním diagonálních čar mezi bloky sloupce rozdělte na sloupce. a napište je v pořadí zdola nahoru. Opět ignorujte bloky sloupců, které obsahují všechny přeškrtnuté prvky. Zapište si počátky blokových sloupců počínaje číslem sloupce a poté následujte symbolem bloku takto: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (v případě Erbium).
Poznámka: Elektronové konfigurace Er výše jsou zapsány ve vzestupném pořadí podle počtu vrstev. Můžete také psát v pořadí, v jakém jsou orbity vyplněny. Při psaní bloků sloupců sledujte kaskádu shora dolů (nikoli sloupce): 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 4 s2 3d10 4 str6 5 s2 4d10 5 str6 6 s2 4f12.
Krok 4. Počítejte elektrony v každé sadě oběžných drah
Počítejte neodizolované prvky v každém bloku sloupců, zadejte jeden elektron na prvek a poté za symbol bloku pro každý blok sloupců napište číslo: 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 3d10 4 s2 4 str6 4d10 4f12 5 s2 5 str6 6 s2. V našem případě se jedná o elektronovou konfiguraci Erbium.
Krok 5. Poznejte nevyrovnanou konfiguraci elektronů
Existuje osmnáct výjimek z konfigurace elektronů pro atomy s nejnižší úrovní energie, nebo to, co se běžně nazývá elementární úroveň. Tato výjimka porušuje obecné pravidlo v polohách posledních dvou až tří elektronů. V takovém případě skutečná konfigurace elektronů udržuje elektron v nižším energetickém stavu než ve standardní konfiguraci atomu. Tyto nevyrovnané atomy jsou:
Cr (…, 3d5, 4s1); Cu (…, 3d10, 4s1); Pozn (…, 4d4, 5s1); Mo (…, 4d5, 5s1); Ru (…, 4d7, 5s1); Rh (…, 4d8, 5s1); Pd (…, 4d10, 5s0); Ag (…, 4d10, 5s1); Los Angeles (…, 5d1, 6s2); Ce (…, 4f1, 5d1, 6s2); Gd (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Klimatizace (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) a cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
Tipy
-
Pokud je atomem ion, znamená to, že počet protonů se nerovná počtu elektronů. Atomový obsah bude (obvykle) uveden v pravém horním rohu chemické značky. Atom antimonu s obsahem +2 tedy bude mít elektronovou konfiguraci 1 s2 2 s2 2 str6 3 s2 3p6 4 s2 3d10 4 str6 5 s2 4d10 5 str1. Všimněte si, že 5p3 změněno na 5p1. Buďte opatrní, když konfigurace elektronů končí na jiné oběžné dráze, než je sada oběžných drah s a p.
Když odstraníte elektron, můžete jej odstranit pouze z jeho valenční oběžné dráhy (oběžné dráhy s a p). Pokud tedy konfigurace skončí za 4 s2 3d7a atom získá obsah +2, pak se konfigurace změní na konec za 4 s0 3d7. Všimněte si, že 3d7Ne změny, ale elektronová oběžná dráha je ztracena.
- Každý atom chce být stabilní a nejstabilnější konfigurace budou obsahovat celou sadu oběžných drah s a p (s2 a p6). Plyny začínají mít tuto konfiguraci, proto jsou jen zřídka reaktivní a nacházejí se na pravé straně periodické tabulky. Pokud tedy konfigurace končí 3p4, takže tato konfigurace vyžaduje ke stabilizaci pouze dva další elektrony (odstranění šesti, včetně elektronů v orbitální soustavě, vyžaduje více energie, takže odstranění čtyř je jednodušší). A pokud konfigurace skončí ve 4 d3, pak tato konfigurace potřebuje pouze ztrátu tří elektronů, aby dosáhla stabilního stavu. Rovněž vrstvy s polovičním obsahem (s1, p3, d5..) jsou stabilnější než (například) p4 nebo p2; s2 a p6 však budou ještě stabilnější.
- Neexistuje nic takového jako podúrovně „rovnováhy polovičního obsahu“. Toto je zjednodušení. Všechny váhy spojené s „napůl naplněnými“podúrovněmi jsou založeny na skutečnosti, že každá oběžná dráha má pouze jeden elektron, takže odpuzování mezi elektrony je minimalizováno.
- Můžete také zapsat elektronovou konfiguraci prvku prostým zápisem jeho valenční konfigurace, tj. Poslední sady oběžných drah s a p. Valenční konfigurace atomu antimonu tedy bude 5 s2 5 str3.
- Totéž neplatí pro ionty. Iony jsou těžší na psaní. Přeskočte dvě úrovně a sledujte stejný vzorec, v závislosti na tom, kde začnete psát, podle toho, jak vysoký nebo nízký je počet elektronů.
- Chcete -li najít atomové číslo, když je ve formě elektronové konfigurace, sečtěte všechna čísla, která následují za písmeny (s, p, d a f). Tato zásada platí pouze pro neutrální atomy, pokud je tímto atomem ion, musíte přidat nebo odebrat elektrony podle přidaného nebo odebraného čísla.
- Existují dva různé způsoby zápisu elektronových konfigurací. Můžete je zapsat v pořadí podle počtu vrstev nahoru nebo v pořadí, ve kterém se orbity vyplňují, jako v příkladu výše pro prvek Erbium.
- Existují určité okolnosti, za kterých je třeba elektrony „propagovat“. Když sada oběžných drah vyžaduje pouze jeden elektron, aby byl plný nebo napůl plný, odeberte jeden elektron z nejbližší sady oběžných drah s nebo p a přesuňte jej na množinu oběžných drah, které tento elektron vyžadují.
- Čísla za písmeny jsou horní index, takže si je do testu nezapisujte.
