Kako sestaviti elektronske konfiguracije atomov kemijskih elementov. Elektronska konfiguracija atoma

Razporeditev elektronov po energijskih nivojih in orbitalah imenujemo elektronska konfiguracija. Konfiguracijo lahko upodobimo v obliki tako imenovanih elektronskih formul, v katerih številka spredaj označuje številko energijske ravni, nato črka označuje podnivo, zgoraj desno od črke pa število elektronov na tem podnivoj. vsota zadnje številke ustreza pozitivnemu naboju atomskega jedra. Na primer, elektronske formule za žveplo in kalcij bodo imele naslednji pogled: S (+ 16) - ls22s22p63s23p\ Ca (+ 20) - ls22s22p63s23p64s2. Polnjenje elektronskih nivojev poteka v skladu z načelom najnižje energije: najstabilnejše stanje elektrona v atomu ustreza stanju z najmanjšo vrednostjo energije. Zato so plasti z najnižje vrednosti energije. Sovjetski znanstvenik V. Klechkovsky je ugotovil, da se energija elektronov poveča, ko se poveča vsota glavnega in orbitalnega kvantnega števila (n + /)> zato se polnjenje elektronskih plasti pojavi v vrstnem redu naraščanja vsote glavnega in orbitalnega kvantnega števila. kvantna števila. Če sta za dve podravni vsoti (n -f1) enaki, se najprej zapolnita podravni z najmanjšim n in največjim l9, nato pa podravni z večjim n in manjšim L. Naj bo na primer vsota (n + /) « 5. Ta vsota ustreza naslednjim kombinacijam I: n = 3; / 2; n *» 4; 1-1; l = / - 0. Na podlagi tega naj bi se najprej zapolnila d-podnivoj tretje energijske ravni, nato 4p-podnivoj in šele nato s-podnivoj pete energijske ravni. Vse navedeno določa naslednji vrstni red polnjenja elektronov v atomih: Primer 1 Nariši elektronsko formulo natrijevega atoma. Rešitev Na podlagi položaja v periodnem sistemu je ugotovljeno, da je natrij element tretje periode. To pomeni, da se elektroni v natrijevem atomu nahajajo na treh energijskih nivojih. Z zaporedno številko elementa je določeno skupno število elektronov v teh treh nivojih - enajst. Na prvem energijskem nivoju (ls1, / = 0; s-podravni) je največje število elektronov // « 2n2, N = 2. Porazdelitev elektronov na s-podravni prvega energijskega nivoja je predstavljena z zapisom - Is2, na drugem energijskem nivoju n = 2, I « 0 (s-podnivo) in I = 1 (p-podnivo) je največje število elektronov osem. Ker se največ 2е nahaja na S-podravni, bo 6е na p-podravni. Porazdelitev elektronov na drugem energijskem nivoju je predstavljena z oznako - 2s22p6. Na tretji energijski ravni so možne S-, p- in d-podravni. Atom natrija ima na tretjem energijskem nivoju samo en elektron, ki bo po principu najmanjše energije zasedel podnivoj Sv. Če združimo zapise o porazdelitvi elektronov na vsaki plasti v enega, dobimo elektronsko formulo natrijevega atoma: ls22s22p63s1. Pozitivni naboj natrijevega atoma (+11) se kompenzira s skupnim številom elektronov (11). Elektronsko strukturo natrijevega atoma lahko predstavimo z diagramom: Pri polnjenju kvantnih celic je potrebno poznati Hundovo pravilo: stabilno stanje atoma ustreza takšni porazdelitvi elektronov znotraj energijskega podravni (p, d, f) , pri kateri je absolutna vrednost celotnega spina atoma največja. Torej, če dva elektrona zavzameta eno orbitalo\]j\ \ \, bo njun skupni spin enak nič. Zapolnitev dveh orbital 1 t 111 I z elektroni bo dala skupni spin enak enoti. Glede na Hundov princip bo porazdelitev elektronov po kvantnih celicah, na primer za atoma 6C in 7N, naslednja. Vprašanja in naloge za samostojno reševanje 1. Naštejte vse osnovne teoretične principe, potrebne za zapolnjevanje elektronov v atomih. 2. Pokažite veljavnost načela najmanjše energije na primeru zapolnjevanja elektronov v atomih kalcija in skandija, stroncija, itrija in indija. 3. Katera od grafičnih elektronskih formul atoma fosforja (nevzbujeno stanje) je pravilna? Svoj odgovor motivirajte s Hundovim pravilom. serijsko številko in ime elementa. 13. Napišite elektronske konfiguracije naslednjih ionov: 14. Ali atomi O, Mg, Ti vsebujejo elektrone na ravni M? 15. Kateri delci atomov so izoelektronski, tj. vsebujejo enako število elektronov: 16. Koliko elektronskih nivojev imajo atomi v stanju S2", S4+, S6+? 17. Koliko prostih d-orbital je v Sc, Ti , V atomi?.. Navedite zaporedne številke elementa, pri katerem se začne zapolnjevanje podravni 4c1;Ali atomi teh elementov vsebujejo 4b elektrone stabilno stanje 20. Koliko prostih 3p orbital ima atom silicija v stacionarnem in vzbujenem stanju?

Elektronska konfiguracija elementa je zapis porazdelitve elektronov v njegovih atomih po lupinah, podlupinah in orbitalah. Elektronska konfiguracija je običajno zapisana za atome v njihovem osnovnem stanju. Elektronska konfiguracija atoma, v kateri je eden ali več elektronov v vzbujenem stanju, se imenuje vzbujena konfiguracija. Za določitev specifične elektronske konfiguracije elementa v osnovnem stanju obstajajo naslednja tri pravila: Pravilo 1: princip polnjenja. V skladu z načelom polnjenja elektroni v osnovnem stanju atoma polnijo orbitale v zaporedju naraščajočih ravni orbitalne energije. Najnižje energijske orbitale se vedno najprej zapolnijo.

vodik; atomsko število = 1; število elektronov = 1

Ta posamezen elektron v vodikovem atomu mora zavzeti s orbitalo K-lupine, saj ima najnižjo energijo od vseh možnih orbital (glej sliko 1.21). Elektron v tej s orbitali se imenuje ls elektron. Vodik v osnovnem stanju ima elektronsko konfiguracijo Is1.

2. pravilo: Paulijevo izključitveno načelo. Po tem principu lahko katera koli orbitala vsebuje največ dva elektrona, in to le, če imata nasprotna spina (neenaka spinska števila).

litij; atomsko število = 3; število elektronov = 3

Orbitala z najnižjo energijo je orbitala 1s. Sprejme lahko le dva elektrona. Ti elektroni morajo imeti neenake vrtljaje. Če označimo spin +1/2 s puščico, ki kaže navzgor, in spin -1/2 s puščico, ki kaže navzdol, lahko dva elektrona z nasprotnimi (antiparalelnimi) spini v isti orbitali shematično predstavimo z zapisom (slika 1.27)

Dva elektrona z enakimi (vzporednimi) spini ne moreta obstajati v eni orbitali:

Tretji elektron v atomu litija mora zasesti orbitalo, ki je naslednja po energiji od najnižje orbitale, tj. 2b-orbitala. Tako ima litij elektronsko konfiguracijo Is22s1.

3. pravilo: Hundovo pravilo. Po tem pravilu se zapolnitev orbital ene podlupine začne s posameznimi elektroni z vzporednimi (enakimi) spini in šele ko posamični elektroni zasedejo vse orbitale, lahko pride do končne zapolnitve orbital s pari elektronov z nasprotnimi spini.

Dušik; atomsko število = 7; število elektronov = 7 Dušik ima elektronsko konfiguracijo ls22s22p3. Trije elektroni, ki se nahajajo na podlupini 2p, morajo biti nameščeni posamezno v vsaki od treh orbital 2p. V tem primeru morajo imeti vsi trije elektroni vzporedne spine (slika 1.22).

V tabeli Slika 1.6 prikazuje elektronske konfiguracije elementov z atomskimi števili od 1 do 20.

Tabela 1.6. Elektronske konfiguracije v osnovnem stanju za elemente z atomskim številom od 1 do 20

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, imajo štiri elektrone na zunanji energijski ravni.

Odgovor: 35

Pojasnilo:

Število elektronov na zunanjem energijskem nivoju (elektronski plasti) elementov glavnih podskupin je enako številki skupine.
Tako sta od predstavljenih možnosti odgovora primerna silicij in ogljik, ker so v glavni podskupini četrte skupine tabele D.I. Mendelejeva (IVA skupina), t.j. Odgovora 3 in 5 sta pravilna.

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v nizu, v osnovnem stanju imajo število neparnih elektronov na zunanjem nivoju enako 1.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 24

Pojasnilo:

Barij je element glavne podskupine druge skupine in šestega obdobja periodnega sistema D.I. Mendelejeva, zato bo elektronska konfiguracija njegove zunanje plasti 6 s 2. Na zunanji strani 6 s s-orbitale, barijev atom vsebuje 2 sparjena elektrona z nasprotnimi spini (popolna zapolnitev podravni).

Aluminij je element glavne podskupine tretje skupine in tretje periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti aluminijevega atoma pa je 3 s 2 3str 1: s 3 s- podnivoj (sestavljen iz enega s-orbitale) obstajata 2 seznanjena elektrona z nasprotnimi vrtljaji (polna zasedenost) in 3 str-podnivo - en nesparjen elektron. Tako je v aluminiju v osnovnem stanju število neparnih elektronov na zunanji energijski ravni 1.

Dušik je element glavne podskupine pete skupine in druge periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma dušika je 2 s 2 2str 3: z 2 s-podravni sta 2 parna elektrona z nasprotnimi spini, na 2 str str-orbitale ( p x, p y, p z) - trije neparni elektroni, od katerih je vsak v vsaki orbiti. Tako je v aluminiju v osnovnem stanju število neparnih elektronov na zunanji energijski ravni 1.

Klor je element glavne podskupine sedme skupine in tretje periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma klora je 3 s 2 3p5: s 3 s-podnivo vsebuje 2 seznanjena elektrona z nasprotnimi spini in 3 str-podnivoj, sestavljen iz treh str-orbitale ( p x, p y, p z) - 5 elektronov: 2 para parnih elektronov v orbitalah p x, p y in eno neparno - v orbiti p z. Tako je v kloru v osnovnem stanju število neparnih elektronov na zunanji energijski ravni 1.

Kalcij je element glavne podskupine druge skupine in četrtega obdobja periodnega sistema D. I. Mendelejeva. Elektronska konfiguracija njegove zunanje plasti je podobna elektronski konfiguraciji atoma barija. Na zunanji strani 4 s-podnivoj, sestavljen iz enega s-orbitale vsebuje atom kalcija 2 sparjena elektrona z nasprotnimi spini (popolna zapolnitev podravni).

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, imajo vse valenčne elektrone na 4 s-energijski podravni.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 25

Pojasnilo:

s 2 3str 5, tj. valenčni elektroni klora se nahajajo na 3 s- in 3 str-podravni (3. obdobje).

Kalij je element glavne podskupine prve skupine in četrte periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti kalijevega atoma pa je 4 s 1, tj. Edini valenčni elektron kalijevega atoma se nahaja pri 4 s-podnivo (4. obdobje).

Brom je element glavne podskupine sedme skupine in četrte periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma broma je 4 s 2 4str 5, tj. valenčni elektroni atoma broma se nahajajo na 4 s- in 4 str-podravni (4. obdobje).

Fluor je element glavne podskupine sedme skupine in druge periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma fluora je 2 s 2 2p5, tj. Valenčni elektroni atoma fluora se nahajajo na 2s- in 2p- podravni. Vendar pa je zaradi visoke elektronegativnosti fluora le en sam elektron 2p- podravni, sodeluje pri nastajanju kemičnih vezi.

Kalcij je element glavne podskupine druge skupine in četrtega obdobja periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija njegove zunanje plasti je 4 s 2, tj. valenčni elektroni se nahajajo na 4 s-podnivo (4. obdobje).

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, imajo valenčne elektrone, ki se nahajajo na tretji energijski ravni.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 15

Pojasnilo:

Klor je element glavne podskupine sedme skupine in tretje dobe periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija zunanje plasti klora je 3 s 2 3str 5, tj. Valenčni elektroni klora se nahajajo na tretji energijski ravni (3. periodi).

s 2 2str 3, tj. Valenčni elektroni dušika se nahajajo na drugem energijskem nivoju (2. periodi).

Ogljik je element glavne podskupine četrte skupine in druge periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti ogljikovega atoma je 2 s 2 2str 2, tj. Valenčni elektroni ogljikovega atoma se nahajajo na drugem energijskem nivoju (2. periodi).

Berilij je element glavne podskupine druge skupine in druge periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma berilija je 2 s 2, tj. Valenčni elektroni atoma berilija se nahajajo na drugem energijskem nivoju (2. periodi).

Fosfor je element glavne podskupine pete skupine in tretje dobe periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija njegove zunanje plasti je 3 s 2 3str 3, tj. Valenčni elektroni fosforjevega atoma se nahajajo na tretji energijski ravni (3. periodi).

Ugotovite, katere atome imajo elementi, navedeni v seriji d-na podnivojih ni elektronov.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 12

Pojasnilo:

Klor je element glavne podskupine sedme skupine in tretje dobe periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija atoma klora je 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 5, tj. d-podravni ne obstaja za atom klora.

Fluor je element glavne podskupine sedme skupine in druge periode periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija atoma fluora je 1 s 2 2s 2 2str 5, tj. d Prav tako ni -podravni za atom fluora.

Brom je element glavne podskupine sedme skupine in četrte periode periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija atoma broma je 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 4s 2 3d 10 4str 5, tj. atom broma ima popolnoma zapolnjeno 3 d-podravni.

Baker je element sekundarne podskupine prve skupine in četrte periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija bakrovega atoma je 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 4s 1 3d 10, tj. atom bakra ima popolnoma zapolnjeno 3d-podravni.

Železo je element stranske podskupine osme skupine in četrte periode periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija atoma železa je 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 4s 2 3d 6, tj. atom železa ima nezapolnjeno 3d-podravni.

Ugotovite, katerim atomom pripadajo elementi, navedeni v seriji s-elementi.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 15

Pojasnilo:

Helij je element glavne podskupine druge skupine in prve periode periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija atoma helija je 1 s 2, tj. Valenčni elektroni atoma helija se nahajajo samo na 1s-podravni, zato lahko helij razvrstimo kot s-elementi.

Fosfor je element glavne podskupine pete skupine in tretjega obdobja periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma fosforja je 3 s 2 3str 3 torej spada fosfor str-elementi.

s 2 3str 1 torej spada aluminij str-elementi.

Klor je element glavne podskupine sedme skupine in tretjega obdobja periodnega sistema D.I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma klora 3s 2 3p 5, torej klor spada med str-elementi.

Litij je element glavne podskupine prve skupine in druge periode periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija zunanje plasti litijevega atoma je 2 s 1, torej litij spada med s-elementi.

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, imajo v vzbujenem stanju elektronsko konfiguracijo zunanje energijske ravni ns 1 np 2.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 12

Pojasnilo:

Bor je element glavne podskupine tretje skupine in druge periode periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija atoma bora v osnovnem stanju je 2 s 2 2str 1 . Ko atom bora preide v vzbujeno stanje, postane elektronska konfiguracija 2 s 1 2str 2 zaradi skokov elektronov iz 2 s- z 2 p- orbitalno.

Aluminij je element glavne podskupine tretje skupine in tretje periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma aluminija je 3 s 2 3str 1. Ko atom aluminija preide v vzbujeno stanje, postane elektronska konfiguracija 3 s 1 3 str 2 zaradi skokov elektronov iz 3 s- s 3 p- orbitalno.

Fluor je element glavne podskupine sedme skupine in druge periode periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma fluora je 3 s 2 3str 5. s V tem primeru je v vzbujenem stanju nemogoče dobiti elektronsko konfiguracijo zunanje elektronske ravni n str 2 .

1 n s 2 3dŽelezo je element stranske podskupine osme skupine in četrte periode periodnega sistema D. I. Mendelejeva, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma železa je 4 s V tem primeru je v vzbujenem stanju nemogoče dobiti elektronsko konfiguracijo zunanje elektronske ravni n str 2 .

6. s 2 2str V tem primeru v vzbujenem stanju tudi ni mogoče dobiti elektronske konfiguracije zunanjega elektronskega nivoja n s V tem primeru je v vzbujenem stanju nemogoče dobiti elektronsko konfiguracijo zunanje elektronske ravni n str 2 .

Dušik je element glavne podskupine pete skupine in druge periode periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma dušika pa je 2

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

3. V tem primeru v vzbujenem stanju tudi ni mogoče dobiti elektronske konfiguracije zunanjega elektronskega nivoja n

Pojasnilo:

Ugotovite, za katere atome elementov, navedenih v seriji, je možen prehod v vzbujeno stanje. s Odgovor: 23 s Rubidij in cezij - elementi glavne podskupine prve skupine periodnega sistema D.I. Mendelejeva so alkalijske kovine, katerih atomi imajo en elektron na zunanji energijski ravni. Ker str-orbital, zato prehod atoma v vzbujeno stanje ni značilen.

Atom dušika ne more preiti v vzbujeno stanje, ker 2. energijski nivo je zapolnjen in na tem energijskem nivoju ni prostih orbital.

Aluminij je element glavne podskupine tretje skupine periodnega sistema kemični elementi, elektronska konfiguracija zunanje plasti atoma aluminija - 3 s 2 3str 1. Ko atom aluminija preide v vzbujeno stanje, elektron skoči iz 3 s- s 3 p- orbital in elektronska konfiguracija atoma aluminija postane 3 s 1 3 str 2 .

Ogljik je element glavne podskupine četrte skupine periodnega sistema, elektronska konfiguracija zunanje plasti ogljikovega atoma je 2 s 2 2p2. Ko ogljikov atom preide v vzbujeno stanje, elektron skoči iz 2 s- z 2 p- orbital in elektronska konfiguracija ogljikovega atoma postane 2s 1 2p 3 .

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, ustrezajo elektronski konfiguraciji zunanje plasti elektronov ns 2 n.p. 3 .

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

3. V tem primeru v vzbujenem stanju tudi ni mogoče dobiti elektronske konfiguracije zunanjega elektronskega nivoja n

Pojasnilo:

Elektronska konfiguracija zunanje elektronske plasti ns 2 n.p. 3 pomeni, da je element, ki ga je treba izpolniti str podravni, tj. to str-elementi. Vse str-elementi se nahajajo v zadnjih 6 celicah vsake periode v skupini, katere število je enako vsoti elektronov na s in str podravni zunanje plasti, tj. 2+3 = 5. Torej sta elementa, ki ju iščemo, dušik in fosfor.

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, imajo podobno konfiguracijo zunanje energijske ravni.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 34
Med naštetimi elementi imata brom in fluor podobno elektronsko konfiguracijo. Elektronska konfiguracija zunanje plasti ima obliko ns 2 np 5

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, imajo popolnoma dokončano drugo elektronsko raven.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 13

Pojasnilo:

Zapolnjena 2. elektronska stopnja ima žlahtni plin neon, kot tudi kateri koli kemični element, ki se nahaja za njim v periodnem sistemu.

Ugotovite, katerim atomom elementov, navedenih v nizu, manjkata 2 elektrona za dokončanje zunanje energijske ravni.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 34

Manjkata 2 elektrona, preden je zunanja elektronska raven dokončana str-elementi šeste skupine. Naj vas spomnimo, da vse str-elementi se nahajajo v zadnjih 6 celicah vsake periode.

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v nizu, v vzbujenem stanju imajo elektronsko formulo zunanje energijske ravni n s V tem primeru je v vzbujenem stanju nemogoče dobiti elektronsko konfiguracijo zunanje elektronske ravni n str 3 .

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 24

Pojasnilo:

s V tem primeru je v vzbujenem stanju nemogoče dobiti elektronsko konfiguracijo zunanje elektronske ravni n str 3 nam pove, da so na zunanjem energijskem nivoju (elektronska plast) 4 elektroni (1+3). Med temi elementi imata samo silicijeva in ogljikova atoma 4 elektrone na zunanji ravni.

Elektronska konfiguracija zunanje energijske ravni teh elementov v osnovnem stanju ima obliko n s 2 n str 2, in v vznemirjenem n s V tem primeru je v vzbujenem stanju nemogoče dobiti elektronsko konfiguracijo zunanje elektronske ravni n str 3 (ko so atomi ogljika in silicija vzbujeni, se elektroni s-orbitale združijo in en elektron pade na prosti str-orbitalno).

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, v osnovnem stanju imajo elektronsko formulo zunanje energijske ravni n s 2 n str 4 .

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 25

Pojasnilo:

Formula za raven zunanje energije n s 2 n str 4 nam pove, da je na zunanji energijski ravni (elektronska plast) 6 elektronov (2+4). Število elektronov na zunanjem elektronskem nivoju za elemente glavnih podskupin je vedno enako številki skupine. Tako je elektronska konfiguracija n s 2 n str 4 med navedenimi elementi sta atoma selena in žvepla, saj se ti elementi nahajajo v skupini VIA.

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, imajo v osnovnem stanju le en nesparjen elektron.

V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Odgovor: 25

Ugotovite, kateri atomi elementov imajo konfiguracijo zunanje elektronske ravni n s 2 n str 3 .

Odgovor: 45

Ugotovite, kateri atomi elementov, navedenih v seriji, ne vsebujejo neparnih elektronov v osnovnem stanju.
V polje za odgovor vpišite številke izbranih elementov.

Elektronska konfiguracija kemijskega elementa je sledenje lokaciji elektronov v njegovih atomih. Elektroni so lahko v lupinah, podlupinah in orbitalah. Porazdelitev elektronov določa valenco elementa, njegovo kemijsko aktivnost in sposobnost interakcije z drugimi snovmi.

Kako je zapisana elektronska konfiguracija

Razporeditev atomov je običajno zapisana pri tistih delcih kemičnih elementov, ki so v osnovnem stanju. Če je atom vzbujen, se vnos imenuje vzbujena konfiguracija. Določanje elektronske konfiguracije, uporabne v posameznem primeru, je odvisno od treh pravil, ki veljajo za atome vseh kemičnih elementov.

Načelo polnjenja

Elektronska konfiguracija atoma mora biti v skladu z načelom polnjenja, po katerem elektroni atomov polnijo orbitale v naraščajočem vrstnem redu - od najnižje energijske ravni do najvišje. Najnižje orbitale katerega koli atoma se vedno najprej zapolnijo. Nato elektroni zapolnijo obstoječe orbitale druge energijske ravni, nato s orbitalo in šele na koncu - orbitalo p-podravni.

V pisni obliki je elektronska konfiguracija kemijskih elementov podana s formulo, v kateri je poleg imena elementa navedena kombinacija številk in črk, ki ustrezajo položaju elektronov. Zgornja številka označuje število elektronov v teh orbitalah.

Na primer, atom vodika ima en sam elektron. Po principu polnjenja je ta elektron v orbitali s. Tako bo elektronska konfiguracija vodika 1s1.

Paulijevo izključitveno načelo

Drugo pravilo zapolnjevanja orbital je poseben primer splošnejšega zakona, ki ga je odkril švicarski fizik F. Pauli. V skladu s tem pravilom v nobenem kemijskem elementu ni para elektronov z enakim nizom kvantnih števil. Zato v kateri koli orbitali ne moreta biti več kot dva elektrona hkrati, in to le, če imata neenake vrtljaje.

Paulijevo načelo izključitve je mogoče upoštevati pri konkreten primer. Elektronsko konfiguracijo atoma berilija lahko zapišemo kot 1s 2 2s 2. Ko kvant energije zadene atom, preide atom v vzbujeno stanje. Lahko bi se zapisalo takole:

1s 2 2s 2 (normalno stanje) + hν→ 1s 2 2s 1 2p 1 (vzbujeno stanje).

Če primerjate elektronske konfiguracije berilija v normalnem in vzbujenem stanju, boste opazili, da število neparnih elektronov v njih ni enako. Elektronska konfiguracija berilija kaže odsotnost neparnih elektronov v normalnem stanju. Ko kvant energije vstopi v atom, se pojavita dva nesparjena elektrona.

Načeloma se lahko v katerem koli kemijskem elementu elektroni premaknejo v orbitale z višjo energijo, vendar so za kemijo zanimivi le tisti prehodi, ki se pojavijo med podravni s podobnimi energijskimi vrednostmi.

Ta vzorec je mogoče razložiti na naslednji način. Tvorbo kemijske vezi vedno spremlja sproščanje energije, ker se atomi premaknejo v energijsko ugodno stanje. Seznanjanje elektronov na eni energetski ravni vključuje stroške energije, ki se v celoti nadomestijo po nastanku kemične vezi. Stroški energije za združevanje elektronov različnih kemijskih nivojev so tako veliki, da jih kemična vez ne more nadomestiti. Če kemičnega partnerja ni, vzburjeni atom sprosti kvant energije in se vrne v normalno stanje – ta proces znanstveniki imenujejo sprostitev.

Hundovo pravilo

Elektronska konfiguracija atoma je podrejena Hundovemu zakonu, po katerem se zapolnitev orbital ene podlupine začne z elektroni z enakim spinom. Šele ko vsi posamezni elektroni zasedejo ustaljene orbitale, se jim pridružijo nabiti delci z nasprotnim spinom.

Hundovo pravilo jasno potrjuje elektronska konfiguracija dušika. Atom dušika ima 7 elektronov. Elektronska konfiguracija tega kemičnega elementa je videti takole: ls22s22p3. Vsi trije elektroni, ki se nahajajo na podlupini 2p, morajo biti nameščeni sami, zasedajo vsako od treh orbital 2p, vsi njihovi vrtljaji pa morajo biti vzporedni.

Ta pravila pomagajo ne le razumeti, kaj določa elektronsko konfiguracijo elementov periodnega sistema, ampak tudi razumeti procese, ki se dogajajo znotraj atomov.

Elektronska konfiguracija atom - je numerična predstavitev njegovih elektronskih orbital. Elektronske orbitale so območja različnih oblik, ki se nahajajo okoli atomskega jedra, v katerih je matematično verjetno, da bo najden elektron. Elektronska konfiguracija vam pomaga hitro in preprosto ugotoviti, koliko elektronskih orbital ima atom, ter določiti število elektronov v vsaki orbitali. Po branju tega članka boste obvladali metodo sestavljanja elektronskih konfiguracij.

1. Poiščite atomsko število svojega atoma. Vsak atom ima določeno število elektronov, povezanih z njim. Poiščite simbol svojega atoma v periodnem sistemu. Atomsko število je pozitivno celo število, ki se začne pri 1 (za vodik) in se poveča za eno za vsak naslednji atom. Atomsko število je število protonov v atomu in je torej tudi število elektronov atoma z ničelnim nabojem.
2. Določite naboj atoma. Nevtralni atomi bodo imeli enako število elektronov, kot je prikazano v periodnem sistemu.
   • Vendar bodo imeli nabiti atomi več ali manj elektronov, odvisno od velikosti njihovega naboja. Če delate z nabitim atomom, dodajte ali odštejte elektrone na naslednji način: dodajte en elektron za vsak negativni naboj in odštejte enega za vsak pozitivni naboj. Na primer, atom natrija z nabojem -1 bo imel dodaten elektron poleg tega
3. na svoje osnovno atomsko število 11. Z drugimi besedami, atom bo imel skupaj 12 elektronov. Zapomni si osnovni seznam orbital.
   • Ko se število elektronov v atomu poveča, ti zapolnijo različne podnivoje elektronske ovojnice atoma v skladu z določenim zaporedjem. Vsak podnivoj elektronske lupine, ko je napolnjen, vsebuje sodo število elektronov. Na voljo so naslednje podravni: s-podplast (katera koli številka v elektronski konfiguraciji, ki je pred črko "s") vsebuje eno samo orbitalo in glede na Paulijevo načelo
   • , ena orbitala lahko vsebuje največ 2 elektrona, zato lahko vsak s-podnivo elektronske lupine vsebuje 2 elektrona. p-podravni
   • vsebuje 3 orbitale, zato lahko zadrži največ 6 elektronov. d-podravni
   • vsebuje 5 orbital, torej ima lahko do 10 elektronov. f-podravni
4. vsebuje 7 orbital, torej ima lahko do 14 elektronov. Razumevanje zapisa elektronske konfiguracije.
   • Elektronske konfiguracije so zapisane tako, da jasno prikazujejo število elektronov v vsaki orbitali. Orbitale so zapisane zaporedno, pri čemer je število atomov v vsaki orbitali zapisano kot nadnapis na desni strani imena orbitale. Dokončana elektronska konfiguracija je v obliki zaporedja oznak podnivojev in nadnapisov. Tukaj je na primer najpreprostejša elektronska konfiguracija: 1s 2 2s 2 2p 6 .
5. Ta konfiguracija kaže, da sta dva elektrona na podravni 1s, dva elektrona na podravni 2s in šest elektronov na podravni 2p. 2 + 2 + 6 = skupaj 10 elektronov. To je elektronska konfiguracija nevtralnega atoma neona (atomsko število neona -10). Upoštevajte, da so elektronske orbitale oštevilčene po naraščajočem številu elektronske lupine, vendar razporejene po naraščajočem vrstnem redu energije. Na primer, zapolnjena orbitala 4s 2 ima nižjo energijo (ali manjšo mobilnost) kot delno zapolnjena ali zapolnjena orbitala 3d 10, zato je orbitala 4s zapisana prva. Ko poznate vrstni red orbital, jih lahko preprosto zapolnite glede na število elektronov v atomu. Vrstni red polnjenja orbital je naslednji:
6. 1s,2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

• Elektronska konfiguracija atoma, v katerem so vse orbitale zapolnjene, bo naslednja:

1s 2

2s 2 2p 6

3s 2 3p 6

4s 2 3d 10 4p 6

5s 2 4d 10 5p 6

6s 2 4f 14 5d 10 6p 6

7s 2 5f 14 6d 10 7p 6

• Upoštevajte, da je zgornji vnos, ko so zapolnjene vse orbitale, elektronska konfiguracija elementa Uuo (ununokcij) 118, atoma z najvišjo številko v periodnem sistemu.

Zato ta elektronska konfiguracija vsebuje vse trenutno znane elektronske podravni nevtralno nabitega atoma. Izpolnite orbitale glede na število elektronov v vašem atomu.

• Na primer, če želimo zapisati elektronsko konfiguracijo nevtralnega kalcijevega atoma, moramo začeti z iskanjem njegovega atomskega števila v periodnem sistemu. Njegovo atomsko število je 20, zato bomo konfiguracijo atoma z 20 elektroni zapisali po zgornjem vrstnem redu. Zapolnite orbitale v skladu z zgornjim vrstnim redom, dokler ne dosežete dvajsetega elektrona. Prva 1s orbitala bo imela dva elektrona, 2s bo imela tudi dva, 2p bo imela šest, 3s bo imela dva, 3p bo imela 6 in 4s bo imela 2 (2 + 2 + 6 +2 + 6 + 2 = 20 .) Z drugimi besedami, elektronska konfiguracija kalcija ima obliko:
• 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 . Upoštevajte, da so orbitale razporejene po naraščajoči energiji. Na primer, ko ste pripravljeni na 4. energijsko raven, najprej zapišite orbitalo 4s in potem

3d. Po četrtem energijskem nivoju preidete na peti, kjer se ponovi isti vrstni red. To se zgodi šele po tretji energijski ravni. Verjetno ste že opazili, da oblika periodnega sistema ustreza vrstnemu redu elektronskih podravni v elektronskih konfiguracijah.

• Na primer, atomi v drugem stolpcu z leve se vedno končajo na "s 2", atomi na desnem robu tankega srednjega dela pa se vedno končajo na "d 10" itd. Uporabite periodični sistem kot vizualni vodnik za pisanje konfiguracij – kako vrstni red, v katerem dodate orbitalam, ustreza vašemu položaju v tabeli. Glej spodaj:
• Natančneje, skrajna leva stolpca vsebujeta atome, katerih elektronske konfiguracije se končajo na s orbitale, desni blok tabele vsebuje atome, katerih konfiguracije se končajo na p orbitale, spodnja polovica pa vsebuje atome, ki se končajo na f orbitale.
• Na primer, ko pišete elektronsko konfiguracijo klora, pomislite takole: "Ta atom se nahaja v tretji vrstici (ali "periodi") periodnega sistema. Nahaja se tudi v peti skupini orbitalnega bloka p zato se bo njegova elektronska konfiguracija končala v. ..3p 5 Upoštevajte - elementi v območju d in f orbital tabele so označeni z ravni energije

, ki ne ustrezajo obdobju v katerem se nahajajo. Na primer, prva vrstica bloka elementov z d-orbitalami ustreza 3d orbitalam, čeprav se nahaja v 4. periodi, prva vrstica elementov s f-orbitalami pa ustreza 4f orbitali, čeprav je v 6. obdobje. Naučite se okrajšav za pisanje konfiguracij dolgih elektronov. Atomi na desnem robu periodnega sistema se imenujejožlahtni plini.

• Ti elementi so kemično zelo stabilni. Če želite skrajšati postopek pisanja dolgih elektronskih konfiguracij, preprosto napišite kemijski simbol najbližjega žlahtnega plina z manj elektroni kot vaš atom v oglatih oklepajih in nato nadaljujte s pisanjem elektronske konfiguracije naslednjih orbitalnih ravni. Glej spodaj:
• Torej, elektronska konfiguracija cinka, zapisana v skrajšani obliki, ima obliko: 4s 2 3d 10 .