Как записать электронные конфигурации для атомов различных элементов

2024 Автор: Jason Gerald | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-15 08:22

Электронная конфигурация атома - это числовое представление орбит электронов. Электронные орбиты - это различные области вокруг атомного ядра, где обычно находятся электроны. Электронная конфигурация может рассказать читателю о количестве электроорбит атома, а также о количестве электронов, занимающих каждую орбиту. Как только вы поймете основные принципы электронных конфигураций, вы сможете писать свои собственные конфигурации и уверенно проводить свои химические тесты.

Шаг

Метод 1 из 2: определение электронов по периодической таблице

Шаг 1. Найдите свой атомный номер

Каждый атом имеет определенное количество электронов. Найдите химический символ вашего атома в таблице Менделеева выше. Атомный номер - это положительное целое число, начинающееся с 1 (для водорода) и увеличивающееся на 1 каждый раз для последующих атомов. Этот атомный номер также является количеством протонов в атоме, поэтому он также представляет количество электронов в атоме с нулевым содержанием.

Шаг 2. Определите атомарное содержание

Атомы с нулевым содержанием будут иметь точное количество электронов, указанное в периодической таблице выше. Однако атом с содержимым будет иметь большее или меньшее количество электронов, в зависимости от размера содержимого. Если вы имеете дело с атомным содержанием, сложите или сложите электроны: добавьте один электрон для каждого отрицательного заряда и вычтите по одному для каждого положительного заряда.

Например, атом натрия с содержанием -1 будет иметь дополнительный электрон в дополнение к его базовому атомному номеру, равному 11. Таким образом, у этого атома натрия будет всего 12 электронов

Шаг 3. Сохраните в памяти список стандартных орбит

Когда атом набирает электроны, он заполняет разные орбиты в определенном порядке. Каждый набор этих орбит, когда они полностью заняты, будет содержать четное число электронов. Наборы этих орбит:

Набор s-орбиталей (любое число в электронной конфигурации, за которым следует буква s) включает одну орбиту, и, согласно принципу исключения Паули, одна орбита может включать максимум 2 электрона, поэтому каждый набор s-орбиталей может содержат 2 электрона.
Набор p-орбиталей содержит 3 орбиты и может включать в себя всего 6 электронов.
Набор d-орбит содержит 5 орбит, поэтому этот набор может включать 10 электронов.
Набор f-орбит содержит 7 орбит, поэтому он может включать 14 электронов.

Шаг 4. Изучите обозначения электронной конфигурации

Электронная конфигурация записана таким образом, чтобы четко отображать количество электронов в атоме и на каждой орбите. Каждая орбита записывается последовательно, при этом количество электронов на каждой орбите записывается строчными буквами и в верхнем положении (надстрочный индекс) справа от названия орбиты. Окончательная электронная конфигурация - это набор данных об именах орбит и надстрочных индексах.

Например, вот простая электронная конфигурация: 1 с² 2 с² 2p⁶. Эта конфигурация показывает, что есть два электрона в наборе 1s-орбиталей, два электрона в наборе 2s-орбиталей и шесть электронов в наборе 2p-орбиталей. 2 + 2 + 6 = 10 электронов. Эта электронная конфигурация применяется к атомам неона, у которых нет содержимого (атомный номер неона 10).

Шаг 5. Запомните порядок орбит

Обратите внимание, что хотя набор орбит пронумерован в соответствии с количеством электронных слоев, орбиты упорядочены в соответствии с их энергией. Например, 4s² содержащий более низкий уровень энергии (или потенциально более летучий), чем 3-й атом¹⁰ который заполнен частично или полностью, поэтому столбец 4s записывается первым. Как только вы узнаете порядок орбит, вы можете заполнить их в зависимости от количества электронов в каждом атоме. Порядок заполнения орбит следующий: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.

Электронная конфигурация атома с полностью заполненной орбитой будет выглядеть так: 1 с² 2 с² 2p⁶ 3 с² 3p⁶ 4 с² 3d¹⁰ 4p⁶ 5 с² 4d¹⁰ 5p⁶ 6 с² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7 с² 5f¹⁴ 6d¹⁰7p⁶8 с²
Приведенный выше список, если все слои заполнены, будет электронной конфигурацией для Uuo (Ununoctium), 118, который является атомом с самым высоким номером в периодической таблице, поэтому эта электронная конфигурация содержит все электронные слои, которые, как известно, существуют в настоящее время в нейтральный атом.

Шаг 6. Заполните орбиты в зависимости от количества электронов в вашем атоме

Например, если бы мы хотели записать электронную конфигурацию для атома кальция без содержания, мы бы начали с определения атомного номера кальция в периодической таблице. Число равно 20, поэтому мы запишем конфигурацию для атома с 20 электронами в указанном выше порядке.

Заполните орбиты, следуя приведенной выше последовательности, пока не получите в общей сложности 20 электронов. Орбита 1s содержит два электрона, 2s орбита 2, 2p орбита 6, 3s орбита 2, 3p орбита 6 и 4s орбита 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Итак, электронная конфигурация для кальция является: 1 с² 2 с² 2p⁶ 3 с² 3p⁶ 4 с².
Примечание: уровни энергии меняются по мере увеличения вашей орбиты. Например, когда вы достигнете 4-го уровня энергии, сначала будут 4 секунды, тогда 3d. После четвертого энергетического уровня вы перейдете на 5-й уровень, где порядок вернется к началу. Это происходит только после 3-го энергетического уровня.

Шаг 7. Используйте таблицу Менделеева как визуальный ярлык

Вы могли заметить, что форма периодической таблицы представляет собой порядок набора орбит в электронной конфигурации. Например, атомы во втором столбце слева всегда оканчиваются на "s".²", атомы в правой части тонкого центра всегда оканчиваются на" d¹⁰, "и т. д. Используйте периодическую таблицу в качестве наглядного пособия для записи конфигураций электронов - порядок электронов, которые вы пишете на орбитах, напрямую связан с вашим положением в таблице. См. ниже:

В частности, два крайних левых столбца представляют атомы с электронными конфигурациями, заканчивающимися s-орбитами, правая половина таблицы представляет атомы с электронными конфигурациями, заканчивающимися s-орбитами, средние секции представляют атомы, заканчивающиеся на d-орбитах, а нижняя половина - для атомов, заканчивающихся на s-орбиты. d орбитали. орбиты f.
Например, если вы хотите записать электронную конфигурацию хлора, подумайте: «Этот атом находится в третьей строке (или« периоде ») периодической таблицы. Он также находится в пятом столбце блока p-орбиты таблица Менделеева. Итак, конфигурация электрона в итоге будет иметь… 3p⁵
Внимание - области орбиты d и f в таблице представляют разные уровни энергии в строке, в которой они расположены. Например, первая строка из d орбитальных блоков представляет трехмерные орбиты, даже если они расположены в периоде 4, а первая строка из f орбит представляет 4f орбиты, даже если они фактически находятся в периоде 6.

Шаг 8. Научитесь быстро писать электронные конфигурации

Атомы в правой части таблицы Менделеева называются благородные газы. Эти элементы очень химически стабильны. Чтобы сократить длительный процесс записи электронных конфигураций, напишите в скобках химический символ ближайшего газообразного элемента, у которого меньше электронов, чем атомов, а затем продолжите настройку электронной конфигурации для следующего набора орбит. См. Пример ниже:

Чтобы вам было легче понять эту концепцию, был предоставлен пример конфигурации. Напишем конфигурацию для цинка (с атомным номером 30), используя быстрый метод благородного газа. Общая электронная конфигурация цинка: 1 с² 2 с² 2p⁶ 3 с² 3p⁶ 4 с² 3d¹⁰. Однако обратите внимание, что 1 с² 2 с² 2p⁶ 3 с² 3p⁶ это конфигурация для аргона, благородного газа. Замените эту часть обозначения электронов цинка химическим обозначением аргона в скобках ([Ar].)
Итак, электронную конфигурацию цинка можно быстро записать как [Ar] 4s² 3d¹⁰.

Метод 2 из 2: Использование периодической таблицы ADOMAH

Шаг 1. Изучите Периодическую таблицу ADOMAH

Этот метод записи электронных конфигураций не требует их запоминания. Однако необходимо изменить порядок таблицы Менделеева, потому что в традиционной периодической таблице, начиная с четвертой строки, номер периода не представляет электронный слой. Ищите Периодическую таблицу ADOMAH, которая представляет собой периодическую таблицу, специально разработанную ученым Валерием Циммерманом. Вы можете легко найти его с помощью онлайн-поиска.

В Периодической таблице ADOMAH горизонтальные строки представляют группы элементов, такие как галогены, слабые газы, щелочные металлы, щелочноземельные элементы и т. Д. Вертикальные столбцы представляют электронные слои и называются «каскадами» (диагональные линии, соединяющие блоки s, p, d и f), которые соответствуют периоду.
Гелий перемещается рядом с водородом, потому что оба имеют орбиты 1 с. Несколько точек (s, p, d и f) показаны справа, а номера слоев указаны ниже. Элементы показаны в прямоугольных ячейках, пронумерованных от 1 до 120. Эти числа представляют собой нормальные атомные номера, представляющие общее количество электронов в нейтральном атоме.

Шаг 2. Найдите свой атом в таблице ADOMAH

Чтобы записать электронную конфигурацию элемента, найдите его символ в Периодической таблице ADOMAH и вычеркните все элементы с более высоким атомным номером. Например, если вы хотите записать электронную конфигурацию эрбия (68), вычеркните элементы с 69 по 120.

Обратите внимание на числа от 1 до 8 внизу таблицы. Эти числа являются номерами электронных слоев или номерами столбцов. Игнорируйте столбцы, содержащие только зачеркнутые вами элементы. Для эрбия оставшиеся столбцы - это столбцы с номерами 1, 2, 3, 4, 5 и 6

Шаг 3. Рассчитайте конечный атомный набор орбит

Глядя на символы блоков в правой части таблицы (s, p, d и f) и номера столбцов в нижней части таблицы и игнорируя диагональные линии между блоками, разделите столбцы на столбцы. и напишите их по порядку снизу вверх. Опять же, игнорируйте блоки столбцов, которые включают все зачеркнутые элементы. Запишите начало столбца-блока, начиная с номера столбца, а затем введите символ блока, например: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (в случае Erbium).

Примечание. Приведенные выше электронные конфигурации Er записаны в порядке возрастания номеров слоев. Вы также можете писать в порядке заполнения орбит. Следуйте каскаду сверху вниз (не по столбцам), когда вы пишете блоки столбцов: 1 с² 2 с² 2p⁶ 3 с² 3p⁶ 4 с² 3d¹⁰ 4p⁶ 5 с² 4d¹⁰ 5p⁶ 6 с² 4f¹².

Шаг 4. Подсчитайте электроны на каждом наборе орбит

Подсчитайте незакрепленные элементы в каждом блоке-столбце, вводя по одному электрону на элемент, затем запишите число после символа блока для каждого блока-столбца, например: 1 с² 2 с² 2p⁶ 3 с² 3p⁶ 3d¹⁰ 4 с² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5 с² 5p⁶ 6 с². В нашем примере это электронная конфигурация эрбия.

Шаг 5. Знать беспорядочную электронную конфигурацию

Есть восемнадцать исключений из электронной конфигурации для атомов с самым низким уровнем энергии, или так называемым элементарным уровнем. Это исключение нарушает общее правило положения последних двух-трех электронов. В таком случае реальная электронная конфигурация удерживает электрон в более низком энергетическом состоянии, чем в стандартной конфигурации атома. Эти неустойчивые атомы:

Cr (…, 3d5, 4s1); Cu (…, 3d10, 4s1); Nb (…, 4d4, 5s1); Пн (…, 4d5, 5s1); RU (…, 4d7, 5s1); Rh (…, 4d8, 5s1); Pd (…, 4d10, 5s0); Ag (…, 4d10, 5s1); Ла (…, 5d1, 6s2); Ce (…, 4f1, 5d1, 6s2); Б-г (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Кондиционирование воздуха (…, 6d1, 7s2); Чт (…, 6d2, 7s2); Па (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) и см (…, 5f7, 6d1, 7s2).

подсказки

Когда атом является ионом, это означает, что количество протонов не равно количеству электронов. Атомное содержание (обычно) отображается в верхнем правом углу химического символа. Таким образом, атом сурьмы с содержанием +2 будет иметь электронную конфигурацию 1 с.² 2 с² 2p⁶ 3 с² 3p⁶ 4 с² 3d¹⁰ 4p⁶ 5 с² 4d¹⁰ 5p¹. Обратите внимание, что 5p³ изменен на 5p¹. Будьте осторожны, когда электронная конфигурация заканчивается на орбите, отличной от набора s- и p-орбит.

Когда вы удаляете электрон, вы можете удалить его только с его валентной орбиты (s- и p-орбиты). Итак, если конфигурация заканчивается через 4 секунды² 3d⁷, и атом получает контент +2, тогда конфигурация изменится на завершение через 4 секунды⁰ 3d⁷. Обратите внимание, что 3d⁷нет изменяется, однако s-электронная орбита теряется.
Каждый атом хочет быть стабильным, и наиболее стабильные конфигурации будут содержать полный набор s- и p-орбит (s2 и p6). Газы начинают иметь такую конфигурацию, поэтому они редко бывают реактивными и расположены в правой части таблицы Менделеева. Итак, если конфигурация заканчивается на 3p⁴, поэтому для этой конфигурации требуется только два дополнительных электрона, чтобы стать стабильными (удаление шести, включая электроны в s-орбитальном наборе, требует больше энергии, поэтому удалить четыре легче сделать). И если конфигурация заканчивается на 4d³, то эта конфигурация должна потерять всего три электрона, чтобы достичь стабильного состояния. Кроме того, слои с половинным содержанием (s1, p3, d5..) более стабильны, чем (например) p4 или p2; однако s2 и p6 будут еще стабильнее.
Подуровня «баланс половинного содержания» не существует. Это упрощение. Все балансы, связанные с «наполовину заполненными» подуровнями, основаны на том факте, что каждая орбита имеет только один электрон, так что отталкивание между электронами минимизировано.
Вы также можете записать электронную конфигурацию элемента, просто записав его валентную конфигурацию, то есть последний набор s- и p-орбит. Итак, валентная конфигурация атома сурьмы будет 5s² 5p³.
Иначе обстоит дело с ионами. Ионы писать сложнее. Пропустите два уровня и следуйте той же схеме, в зависимости от того, где вы начинаете писать, в зависимости от того, насколько велико или мало количество электронов.
Чтобы найти атомный номер в форме электронной конфигурации, сложите все числа, следующие за буквами (s, p, d и f). Этот принцип применим только к нейтральным атомам, если этот атом является ионом, вы должны добавлять или удалять электроны в соответствии с числом добавленных или удаленных.
Есть два разных способа записать электронные конфигурации. Вы можете записать их в порядке возрастания номеров слоев или в порядке заполнения орбит, как в примере выше для элемента эрбий.
Есть определенные обстоятельства, при которых электроны необходимо «продвигать». Когда для набора орбит требуется только один электрон, чтобы заполнить его или наполовину, удалите один электрон с ближайшего набора s- или p-орбит и переместите его на набор орбит, для которых требуется этот электрон.
Цифры, следующие за буквами, являются надстрочными, поэтому не записывайте их в тесте.