Το ίδιο παράδειγμα ηλεκτρονικής διαμόρφωσης. Ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμου

ΟΡΙΣΜΟΣ

Αργόν- ένα χημικό στοιχείο που ανήκει στην κατηγορία των αδρανών (ευγενών) αερίων. Βρίσκεται στην τρίτη περίοδο της VIII ομάδας Α της υποομάδας, εάν κοιτάξετε τον πίνακα μικρής περιόδου, ή στη 18η ομάδα, εάν ο πίνακας μεγάλης περιόδου.

Ονομασία - Αρ. Ανήκει στην οικογένεια των στοιχείων p. Ο σειριακός αριθμός είναι 18. Το ατομικό βάρος είναι 39,948 amu.

Ηλεκτρονική δομή του ατόμου αργού

Το άτομο αργού αποτελείται από έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα (+18), που αποτελείται από 18 πρωτόνια και 22 νετρόνια, γύρω από τον οποίο κινούνται 18 ηλεκτρόνια σε 3 τροχιές.

Εικ.1. Σχηματική δομή του ατόμου αργού.

Η κατανομή των ηλεκτρονίων στα τροχιακά έχει ως εξής:

1μικρό 2 2μικρό 2 2Π 6 3μικρό 2 3Π 6 .

Το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας του ατόμου αργού έχει ολοκληρωθεί πλήρως - 8 ηλεκτρόνια. Το ενεργειακό διάγραμμα της βασικής κατάστασης έχει την ακόλουθη μορφή:

Ενθουσιασμένη κατάσταση παρά την παρουσία κενού 3 ρεΔεν υπάρχει τροχιακό, γι' αυτό το νέον χαρακτηρίζεται ως αδρανές αέριο. Είναι χημικά ανενεργό.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2

Ασκηση	Ποιοι είναι όλοι οι κβαντικοί αριθμοί για τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο 4 μικρό- υποεπίπεδο;
Λύση	Κάθε ηλεκτρόνιο μπορεί να χαρακτηριστεί από ένα σύνολο τεσσάρων κβαντικών αριθμών: τον κύριο, ο οποίος καθορίζεται από τον αριθμό του επιπέδου, τον τροχιακό, ο οποίος καθορίζεται από τον αριθμό του υποεπίπεδου, του μαγνητικού και του σπιν. Στο μικρό- το υποεπίπεδο του 4ου επιπέδου έχει δύο ηλεκτρόνια:

Ηλεκτρονική διαμόρφωσηένα άτομο είναι μια αριθμητική αναπαράσταση των τροχιακών ηλεκτρονίων του. Τα τροχιακά ηλεκτρονίων είναι περιοχές διαφόρων σχημάτων που βρίσκονται γύρω από τον ατομικό πυρήνα, στις οποίες είναι μαθηματικά πιθανό να βρεθεί ηλεκτρόνιο. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση βοηθάει στο να πει γρήγορα και εύκολα στον αναγνώστη πόσα τροχιακά ηλεκτρονίων έχει ένα άτομο, καθώς και να προσδιορίσει τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε κάθε τροχιακό. Αφού διαβάσετε αυτό το άρθρο, θα κατακτήσετε τη μέθοδο σύνταξης ηλεκτρονικών διαμορφώσεων.

Βήματα

Κατανομή ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας το περιοδικό σύστημα του D. I. Mendeleev

Βρείτε τον ατομικό αριθμό του ατόμου σας.Κάθε άτομο έχει έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων που συνδέονται με αυτό. Βρείτε το σύμβολο για το άτομό σας στον περιοδικό πίνακα. Ο ατομικός αριθμός είναι ένας θετικός ακέραιος αριθμός που ξεκινά από το 1 (για το υδρογόνο) και αυξάνεται κατά ένα για κάθε επόμενο άτομο. Ο ατομικός αριθμός είναι ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο και επομένως είναι και ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο με μηδενικό φορτίο.

Προσδιορίστε το φορτίο ενός ατόμου.Τα ουδέτερα άτομα θα έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων όπως φαίνεται στον περιοδικό πίνακα. Ωστόσο, τα φορτισμένα άτομα θα έχουν περισσότερα ή λιγότερα ηλεκτρόνια, ανάλογα με το μέγεθος του φορτίου τους. Εάν εργάζεστε με φορτισμένο άτομο, προσθέστε ή αφαιρέστε ηλεκτρόνια ως εξής: προσθέστε ένα ηλεκτρόνιο για κάθε αρνητικό φορτίο και αφαιρέστε ένα για κάθε θετικό φορτίο.

• Για παράδειγμα, ένα άτομο νατρίου με φορτίο -1 θα έχει ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο επιπλέονμε τον ατομικό του αριθμό βάσης 11. Με άλλα λόγια, ένα άτομο θα έχει 12 ηλεκτρόνια συνολικά.
• Αν μιλάμε για άτομο νατρίου με φορτίο +1, ένα ηλεκτρόνιο πρέπει να αφαιρεθεί από τον βασικό ατομικό αριθμό 11. Άρα το άτομο θα έχει 10 ηλεκτρόνια.

1. Απομνημονεύστε τη βασική λίστα των τροχιακών.Καθώς ο αριθμός των ηλεκτρονίων αυξάνεται σε ένα άτομο, γεμίζουν τα διάφορα υποεπίπεδα του ηλεκτρονιακού κελύφους του ατόμου σύμφωνα με μια συγκεκριμένη αλληλουχία. Κάθε υποεπίπεδο του κελύφους ηλεκτρονίων, όταν γεμίσει, περιέχει έναν ζυγό αριθμό ηλεκτρονίων. Υπάρχουν τα ακόλουθα υποεπίπεδα:

   Κατανόηση της ηλεκτρονικής εγγραφής διαμόρφωσης.Οι ηλεκτρονικές διαμορφώσεις καταγράφονται για να αντικατοπτρίζουν με σαφήνεια τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε κάθε τροχιακό. Τα τροχιακά γράφονται διαδοχικά, με τον αριθμό των ατόμων σε κάθε τροχιακό να γράφεται ως εκθέτης στα δεξιά του ονόματος του τροχιακού. Η ολοκληρωμένη ηλεκτρονική διαμόρφωση έχει τη μορφή μιας ακολουθίας ονομασιών υποεπιπέδων και εκθέτων.

   • Εδώ, για παράδειγμα, είναι η απλούστερη ηλεκτρονική διαμόρφωση: 1s 2 2s 2 2p 6 .Αυτή η διαμόρφωση δείχνει ότι υπάρχουν δύο ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 1s, δύο ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 2s και έξι ηλεκτρόνια στο υποεπίπεδο 2p. 2 + 2 + 6 = 10 ηλεκτρόνια συνολικά. Αυτή είναι η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ουδέτερου ατόμου νέον (ο ατομικός αριθμός νέον είναι 10).

2. Θυμηθείτε τη σειρά των τροχιακών.Λάβετε υπόψη ότι τα τροχιακά ηλεκτρονίων αριθμούνται με αύξουσα σειρά του αριθμού του κελύφους ηλεκτρονίων, αλλά διατάσσονται σε αύξουσα σειρά ενέργειας. Για παράδειγμα, ένα γεμάτο τροχιακό 4s 2 έχει λιγότερη ενέργεια (ή λιγότερη κινητικότητα) από ένα μερικώς γεμάτο ή γεμάτο 3d 10, επομένως το τροχιακό 4s γράφεται πρώτο. Μόλις μάθετε τη σειρά των τροχιακών, μπορείτε εύκολα να τα συμπληρώσετε ανάλογα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο άτομο. Η σειρά με την οποία συμπληρώνονται τα τροχιακά έχει ως εξής: 1δ.

   • Η ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμου στο οποίο είναι γεμάτα όλα τα τροχιακά θα έχει την ακόλουθη μορφή: 10 7p 6
   • Σημειώστε ότι ο παραπάνω συμβολισμός, όταν γεμίζονται όλες οι τροχιές, είναι η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του στοιχείου Uuo (ununoctium) 118, του υψηλότερου αριθμημένου ατόμου στον Περιοδικό Πίνακα. Επομένως, αυτή η ηλεκτρονική διαμόρφωση περιέχει όλα τα επί του παρόντος γνωστά ηλεκτρονικά υποεπίπεδα ενός ουδέτερα φορτισμένου ατόμου.

3. Συμπληρώστε τα τροχιακά σύμφωνα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο άτομό σας.Για παράδειγμα, αν θέλουμε να γράψουμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ουδέτερου ατόμου ασβεστίου, πρέπει να ξεκινήσουμε αναζητώντας τον ατομικό του αριθμό στον περιοδικό πίνακα. Ο ατομικός του αριθμός είναι 20, οπότε θα γράψουμε τη διαμόρφωση ενός ατόμου με 20 ηλεκτρόνια σύμφωνα με την παραπάνω σειρά.

   • Συμπληρώστε τα τροχιακά με την παραπάνω σειρά μέχρι να φτάσετε στο εικοστό ηλεκτρόνιο. Το πρώτο τροχιακό 1s θα έχει δύο ηλεκτρόνια, το τροχιακό 2s θα έχει επίσης δύο, το τροχιακό 2p θα έχει έξι, το τροχιακό 3s θα έχει δύο, το τροχιακό 3p θα έχει 6 και το τροχιακό 4s θα έχει 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20 .) Με άλλα λόγια, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ασβεστίου έχει τη μορφή: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Σημειώστε ότι τα τροχιακά είναι σε αύξουσα σειρά ενέργειας. Για παράδειγμα, όταν είστε έτοιμοι να μετακινηθείτε στο 4ο επίπεδο ενέργειας, τότε πρώτα σημειώστε το τροχιακό 4s και έπειτα 3d. Μετά το τέταρτο ενεργειακό επίπεδο, προχωράτε στο πέμπτο, όπου επαναλαμβάνεται η ίδια σειρά. Αυτό συμβαίνει μόνο μετά το τρίτο επίπεδο ενέργειας.

4. Χρησιμοποιήστε τον περιοδικό πίνακα ως οπτική ένδειξη.Πιθανότατα έχετε ήδη παρατηρήσει ότι το σχήμα του περιοδικού πίνακα αντιστοιχεί στη σειρά των ηλεκτρονικών υποεπιπέδων σε ηλεκτρονικές διαμορφώσεις. Για παράδειγμα, τα άτομα στη δεύτερη στήλη από τα αριστερά τελειώνουν πάντα σε "s 2", ενώ τα άτομα στη δεξιά άκρη του λεπτού μεσαίου τμήματος τελειώνουν πάντα σε "d 10" και ούτω καθεξής. Χρησιμοποιήστε τον περιοδικό πίνακα ως οπτικό οδηγό για τη σύνταξη διαμορφώσεων - καθώς η σειρά με την οποία προσθέτετε στα τροχιακά αντιστοιχεί στη θέση σας στον πίνακα. Δες παρακάτω:

   • Συγκεκριμένα, οι δύο αριστερές στήλες περιέχουν άτομα των οποίων οι ηλεκτρονικές διαμορφώσεις τελειώνουν σε τροχιακά s, το δεξιό μπλοκ του πίνακα περιέχει άτομα των οποίων οι διαμορφώσεις τελειώνουν σε τροχιακά p και στο κάτω μέρος των ατόμων τελειώνουν σε τροχιακά f.
   • Για παράδειγμα, όταν γράφετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του χλωρίου, σκεφτείτε ως εξής: "Αυτό το άτομο βρίσκεται στην τρίτη σειρά (ή "περίοδο") του περιοδικού πίνακα. Βρίσκεται επίσης στην πέμπτη ομάδα του τροχιακού μπλοκ p του περιοδικού πίνακα Επομένως, η ηλεκτρονική του διαμόρφωση θα τελειώσει με..3p 5
   • Σημειώστε ότι τα στοιχεία στις τροχιακές περιοχές d και f του πίνακα έχουν ενεργειακά επίπεδα που δεν αντιστοιχούν στην περίοδο στην οποία βρίσκονται. Για παράδειγμα, η πρώτη σειρά ενός μπλοκ στοιχείων με d-τροχιακά αντιστοιχεί σε 3d τροχιακά, αν και βρίσκεται στην 4η περίοδο, και η πρώτη σειρά στοιχείων με f-τροχιακά αντιστοιχεί στο τροχιακό 4f, παρά το γεγονός ότι βρίσκεται στην 6η περίοδο.

5. Μάθετε τις συντομογραφίες για τη σύνταξη μεγάλων ηλεκτρονικών διαμορφώσεων.Τα άτομα στη δεξιά πλευρά του περιοδικού πίνακα ονομάζονται ευγενή αέρια.Αυτά τα στοιχεία είναι χημικά πολύ σταθερά. Για να συντομεύσετε τη διαδικασία εγγραφής μεγάλων ηλεκτρονικών διαμορφώσεων, απλώς γράψτε σε αγκύλες το χημικό σύμβολο για το πλησιέστερο ευγενές αέριο με λιγότερα ηλεκτρόνια από το άτομό σας και, στη συνέχεια, συνεχίστε να γράφετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση των επόμενων τροχιακών επιπέδων. Δες παρακάτω:

   • Για να κατανοήσετε αυτήν την έννοια, θα είναι χρήσιμο να γράψετε ένα παράδειγμα διαμόρφωσης. Ας γράψουμε τη διαμόρφωση του ψευδαργύρου (ατομικός αριθμός 30) χρησιμοποιώντας τη συντομογραφία του ευγενούς αερίου. Η πλήρης διαμόρφωση ψευδαργύρου μοιάζει με αυτό: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 . Ωστόσο, βλέπουμε ότι το 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 είναι η ηλεκτρονική διαμόρφωση του αργού, ενός ευγενούς αερίου. Απλώς αντικαταστήστε το τμήμα ηλεκτρονικής διαμόρφωσης του ψευδαργύρου με το χημικό σύμβολο για το αργό σε αγκύλες (.)
   • Έτσι, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ψευδαργύρου, γραμμένη σε συντομογραφία, είναι: 4s 2 3d 10 .
   • Σημειώστε ότι αν γράφετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ευγενούς αερίου, ας πούμε αργό, δεν μπορείτε να γράψετε! Κάποιος πρέπει να χρησιμοποιήσει τη συντομογραφία του ευγενούς αερίου μπροστά από αυτό το στοιχείο. για αργόν θα είναι νέον ().

   Χρήση του περιοδικού πίνακα ADOMAH

   1. Κατακτήστε τον περιοδικό πίνακα ADOMAH.Αυτή η μέθοδος καταγραφής της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης δεν απαιτεί απομνημόνευση, ωστόσο, απαιτεί έναν τροποποιημένο περιοδικό πίνακα, καθώς στον παραδοσιακό περιοδικό πίνακα, ξεκινώντας από την τέταρτη περίοδο, ο αριθμός περιόδου δεν αντιστοιχεί στο κέλυφος των ηλεκτρονίων. Βρείτε τον περιοδικό πίνακα ADOMAH, έναν ειδικό τύπο περιοδικού πίνακα που σχεδιάστηκε από τον επιστήμονα Valery Zimmerman. Είναι εύκολο να το βρείτε με μια σύντομη αναζήτηση στο Διαδίκτυο.

      • Στον περιοδικό πίνακα ADOMAH, οι οριζόντιες σειρές αντιπροσωπεύουν ομάδες στοιχείων όπως αλογόνα, ευγενή αέρια, μέταλλα αλκαλίων, μέταλλα αλκαλικών γαιών κ.λπ. Οι κάθετες στήλες αντιστοιχούν σε ηλεκτρονικά επίπεδα και οι λεγόμενοι "καταρράκτες" (διαγώνιες γραμμές που συνδέουν τα μπλοκ s, p, d και f) αντιστοιχούν σε περιόδους.
      • Το ήλιο μετακινείται προς το υδρογόνο, αφού και τα δύο αυτά στοιχεία χαρακτηρίζονται από τροχιακό 1s. Τα μπλοκ τελείας (s,p,d και f) εμφανίζονται στη δεξιά πλευρά και οι αριθμοί επιπέδων δίνονται στο κάτω μέρος. Τα στοιχεία αναπαρίστανται σε κουτιά με αριθμό από το 1 έως το 120. Αυτοί οι αριθμοί είναι οι συνήθεις ατομικοί αριθμοί, οι οποίοι αντιπροσωπεύουν τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων σε ένα ουδέτερο άτομο.

   2. Βρείτε το άτομό σας στον πίνακα ADOMAH.Για να σημειώσετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός στοιχείου, βρείτε το σύμβολο του στον περιοδικό πίνακα ADOMAH και διαγράψτε όλα τα στοιχεία με μεγαλύτερο ατομικό αριθμό. Για παράδειγμα, εάν πρέπει να σημειώσετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του ερβίου (68), διαγράψτε όλα τα στοιχεία από το 69 έως το 120.

      • Δώστε προσοχή στους αριθμούς από το 1 έως το 8 στη βάση του πίνακα. Αυτοί είναι οι αριθμοί ηλεκτρονικών επιπέδων ή οι αριθμοί στηλών. Αγνοήστε τις στήλες που περιέχουν μόνο διαγραμμένα στοιχεία. Για το έρβιο παραμένουν στήλες με αριθμούς 1,2,3,4,5 και 6.

   3. Μετρήστε τα τροχιακά υποεπίπεδα μέχρι το στοιχείο σας.Κοιτάζοντας τα σύμβολα μπλοκ που εμφανίζονται στα δεξιά του πίνακα (s, p, d και f) και τους αριθμούς στηλών που εμφανίζονται στο κάτω μέρος, αγνοήστε τις διαγώνιες γραμμές μεταξύ των μπλοκ και σπάστε τις στήλες σε μπλοκ-στήλες, καταχωρώντας τις σε παραγγελία από κάτω προς τα πάνω. Και πάλι, αγνοήστε τα μπλοκ στα οποία διαγράφονται όλα τα στοιχεία. Γράψτε τα μπλοκ στηλών ξεκινώντας από τον αριθμό της στήλης ακολουθούμενη από το σύμβολο του μπλοκ, έτσι: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (για έρβιο).

      • Σημείωση: Η παραπάνω ηλεκτρονική διαμόρφωση Er γράφεται με αύξουσα σειρά του αριθμού ηλεκτρονικού υποεπίπεδου. Μπορεί επίσης να γραφτεί με τη σειρά με την οποία γεμίζονται τα τροχιακά. Για να το κάνετε αυτό, ακολουθήστε τους καταρράκτες από κάτω προς τα πάνω, όχι στήλες, όταν γράφετε μπλοκ στηλών: 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 12 .

   4. Μετρήστε τα ηλεκτρόνια για κάθε ηλεκτρονικό υποεπίπεδο.Μετρήστε τα στοιχεία σε κάθε μπλοκ στήλης που δεν έχουν διαγραφεί συνδέοντας ένα ηλεκτρόνιο από κάθε στοιχείο και γράψτε τον αριθμό τους δίπλα στο σύμβολο του μπλοκ για κάθε μπλοκ στήλης ως εξής: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . Στο παράδειγμά μας, αυτή είναι η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ερβίου.

   5. Λάβετε υπόψη τις λανθασμένες ηλεκτρονικές διαμορφώσεις.Υπάρχουν δεκαοκτώ τυπικές εξαιρέσεις που σχετίζονται με τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των ατόμων στη χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση, που ονομάζεται επίσης κατάσταση βασικής ενέργειας. Δεν υπακούουν στον γενικό κανόνα μόνο στις δύο ή τρεις τελευταίες θέσεις που καταλαμβάνουν τα ηλεκτρόνια. Σε αυτή την περίπτωση, η πραγματική ηλεκτρονική διαμόρφωση προϋποθέτει ότι τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας σε σύγκριση με την τυπική διαμόρφωση του ατόμου. Τα άτομα εξαίρεσης περιλαμβάνουν:

      • Cr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Σημ(..., 4d4, 5s1); Μο(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Αγ(..., 4d10, 5s1); Λα(..., 5d1, 6s2); Ce(..., 4f1, 5d1, 6s2); Gd(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); ΜΕΤΑ ΧΡΙΣΤΟΝ(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); Pa(..., 5f2, 6d1, 7s2); U(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) και εκ(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Για να βρείτε τον ατομικό αριθμό ενός ατόμου όταν είναι γραμμένο σε ηλεκτρονική μορφή, απλώς προσθέστε όλους τους αριθμούς που ακολουθούν τα γράμματα (s, p, d και f). Αυτό λειτουργεί μόνο για ουδέτερα άτομα, αν έχετε να κάνετε με ένα ιόν δεν θα λειτουργήσει - θα πρέπει να προσθέσετε ή να αφαιρέσετε τον αριθμό των επιπλέον ή χαμένων ηλεκτρονίων.
   • Ο αριθμός που ακολουθεί το γράμμα είναι εκθέτης, μην κάνετε λάθος στον έλεγχο.
   • Η «σταθερότητα ενός μισογεμάτου» υποεπιπέδου δεν υπάρχει. Αυτό είναι μια απλοποίηση. Οποιαδήποτε σταθερότητα που αφορά τα «μισογεμάτα» υποεπίπεδα οφείλεται στο γεγονός ότι κάθε τροχιακό καταλαμβάνεται από ένα ηλεκτρόνιο, επομένως η απώθηση μεταξύ των ηλεκτρονίων ελαχιστοποιείται.
   • Κάθε άτομο τείνει σε μια σταθερή κατάσταση και οι πιο σταθερές διαμορφώσεις έχουν γεμίσει τα υποεπίπεδα s και p (s2 και p6). Τα ευγενή αέρια έχουν αυτή τη διαμόρφωση, επομένως σπάνια αντιδρούν και βρίσκονται στα δεξιά στον περιοδικό πίνακα. Επομένως, εάν μια διαμόρφωση τελειώνει σε 3p 4, τότε χρειάζεται δύο ηλεκτρόνια για να φτάσει σε μια σταθερή κατάσταση (χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να χάσει έξι, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων του επιπέδου s, επομένως τέσσερα είναι πιο εύκολο να χαθούν). Και αν η διαμόρφωση τελειώνει σε 4d 3, τότε χρειάζεται να χάσει τρία ηλεκτρόνια για να φτάσει σε μια σταθερή κατάσταση. Επιπλέον, τα μισογεμισμένα υποεπίπεδα (s1, p3, d5..) είναι πιο σταθερά από, για παράδειγμα, p4 ή p2. Ωστόσο, τα s2 και p6 θα είναι ακόμα πιο σταθερά.
   • Όταν έχετε να κάνετε με ένα ιόν, αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των πρωτονίων δεν είναι ίδιος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Το φορτίο του ατόμου σε αυτήν την περίπτωση θα εμφανίζεται πάνω δεξιά (συνήθως) του χημικού συμβόλου. Επομένως, ένα άτομο αντιμονίου με φορτίο +2 έχει την ηλεκτρονική διαμόρφωση 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Σημειώστε ότι το 5p 3 έχει αλλάξει σε 5p 1 . Να είστε προσεκτικοί όταν η διαμόρφωση ενός ουδέτερου ατόμου τελειώνει σε υποεπίπεδα άλλα από το s και το p.Όταν παίρνετε ηλεκτρόνια, μπορείτε να τα πάρετε μόνο από τροχιακά σθένους (s και p τροχιακά). Επομένως, εάν η διαμόρφωση τελειώσει με 4s 2 3d 7 και το άτομο λάβει +2 φορτίο, τότε η διαμόρφωση θα τελειώσει με 4s 0 3d 7 . Λάβετε υπόψη ότι το 3d 7 δεναλλάζει, αντίθετα χάνονται ηλεκτρόνια του τροχιακού s.
   • Υπάρχουν συνθήκες όταν ένα ηλεκτρόνιο αναγκάζεται να «μετακομίσει σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο». Όταν ένα υποεπίπεδο δεν έχει ένα ηλεκτρόνιο για να είναι μισό ή πλήρες, πάρτε ένα ηλεκτρόνιο από το πλησιέστερο υποεπίπεδο s ή p και μετακινήστε το στο υποεπίπεδο που χρειάζεται ηλεκτρόνιο.
   • Υπάρχουν δύο επιλογές για τη σύνταξη μιας ηλεκτρονικής διαμόρφωσης. Μπορούν να γραφτούν με αύξουσα σειρά των αριθμών των ενεργειακών επιπέδων ή με τη σειρά με την οποία γεμίζονται τα τροχιακά ηλεκτρονίων, όπως φαίνεται παραπάνω για το έρβιο.
   • Μπορείτε επίσης να γράψετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός στοιχείου γράφοντας μόνο τη διαμόρφωση σθένους, που είναι το τελευταίο υποεπίπεδο s και p. Έτσι, η διαμόρφωση σθένους του αντιμονίου θα είναι 5s 2 5p 3 .
   • Τα ιόντα δεν είναι τα ίδια. Είναι πολύ πιο δύσκολο μαζί τους. Παραλείψτε δύο επίπεδα και ακολουθήστε το ίδιο μοτίβο ανάλογα με το πού ξεκινήσατε και πόσο μεγάλος είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων.

Ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμουείναι ένας τύπος που δείχνει τη διάταξη των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο κατά επίπεδα και υποεπίπεδα. Αφού μελετήσετε το άρθρο, θα μάθετε πού και πώς βρίσκονται τα ηλεκτρόνια, θα εξοικειωθείτε με τους κβαντικούς αριθμούς και θα μπορείτε να δημιουργήσετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός ατόμου με τον αριθμό του, στο τέλος του άρθρου υπάρχει ένας πίνακας στοιχείων.

Γιατί να μελετήσετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση των στοιχείων;

Τα άτομα μοιάζουν με έναν κατασκευαστή: υπάρχει ένας ορισμένος αριθμός μερών, διαφέρουν μεταξύ τους, αλλά δύο μέρη του ίδιου τύπου είναι ακριβώς τα ίδια. Αλλά αυτός ο κατασκευαστής είναι πολύ πιο ενδιαφέρον από τον πλαστικό, και να γιατί. Η διαμόρφωση αλλάζει ανάλογα με το ποιος είναι κοντά. Για παράδειγμα, το οξυγόνο δίπλα στο υδρογόνο μπορείμετατρέπεται σε νερό, δίπλα στο νάτριο σε αέριο, και το να είναι δίπλα στο σίδηρο το μετατρέπει εντελώς σε σκουριά. Για να απαντήσουμε στο ερώτημα γιατί συμβαίνει αυτό και για να προβλέψουμε τη συμπεριφορά ενός ατόμου δίπλα σε ένα άλλο, είναι απαραίτητο να μελετήσουμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση, η οποία θα συζητηθεί παρακάτω.

Πόσα ηλεκτρόνια υπάρχουν σε ένα άτομο;

Ένα άτομο αποτελείται από έναν πυρήνα και ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω του, ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια. Στην ουδέτερη κατάσταση, κάθε άτομο έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα του. Ο αριθμός των πρωτονίων υποδεικνύεται από τον σειριακό αριθμό του στοιχείου, για παράδειγμα, το θείο έχει 16 πρωτόνια - το 16ο στοιχείο του περιοδικού συστήματος. Ο χρυσός έχει 79 πρωτόνια - το 79ο στοιχείο του περιοδικού πίνακα. Αντίστοιχα, υπάρχουν 16 ηλεκτρόνια στο θείο στην ουδέτερη κατάσταση και 79 ηλεκτρόνια στον χρυσό.

Πού να ψάξω για ηλεκτρόνιο;

Παρατηρώντας τη συμπεριφορά ενός ηλεκτρονίου, προέκυψαν ορισμένα μοτίβα, περιγράφονται με κβαντικούς αριθμούς, υπάρχουν συνολικά τέσσερα από αυτά:

• Κύριος κβαντικός αριθμός
• Τροχιακός κβαντικός αριθμός
• Μαγνητικός κβαντικός αριθμός
• Spin κβαντικός αριθμός

Τροχιάς

Επιπλέον, αντί για τη λέξη τροχιά, θα χρησιμοποιήσουμε τον όρο "τροχιακό", το τροχιακό είναι η κυματική συνάρτηση του ηλεκτρονίου, περίπου - αυτή είναι η περιοχή στην οποία το ηλεκτρόνιο ξοδεύει το 90% του χρόνου.

Ν - επίπεδο
L - κέλυφος
M l - τροχιακός αριθμός
M s - το πρώτο ή το δεύτερο ηλεκτρόνιο στο τροχιακό

Τροχιακός κβαντικός αριθμός l

Ως αποτέλεσμα της μελέτης του νέφους ηλεκτρονίων, διαπιστώθηκε ότι ανάλογα με το επίπεδο ενέργειας, το σύννεφο παίρνει τέσσερις κύριες μορφές: μια μπάλα, αλτήρες και οι άλλες δύο, πιο περίπλοκες. Σε αύξουσα σειρά ενέργειας, αυτές οι μορφές ονομάζονται κελύφη s-, p-, d- και f. Κάθε ένα από αυτά τα κελύφη μπορεί να έχει 1 (στο s), 3 (στο p), 5 (στο d) και 7 (στο f) τροχιακά. Ο τροχιακός κβαντικός αριθμός είναι το κέλυφος στο οποίο βρίσκονται τα τροχιακά. Ο τροχιακός κβαντικός αριθμός για τα τροχιακά s, p, d και f, αντίστοιχα, παίρνει τις τιμές 0,1,2 ή 3.

Στο κέλυφος s ένα τροχιακό (L=0) - δύο ηλεκτρόνια
Υπάρχουν τρία τροχιακά στο φλοιό p (L=1) - έξι ηλεκτρόνια
Υπάρχουν πέντε τροχιακά στο κέλυφος d (L=2) - δέκα ηλεκτρόνια
Υπάρχουν επτά τροχιακά (L=3) στο φ-κέλυφος - δεκατέσσερα ηλεκτρόνια

Μαγνητικός κβαντικός αριθμός m l

Υπάρχουν τρία τροχιακά στο p-κέλυφος, συμβολίζονται με αριθμούς από -L έως +L, δηλαδή για το p-shell (L=1) υπάρχουν τροχιακά "-1", "0" και "1" . Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός συμβολίζεται με το γράμμα m l .

Μέσα στο κέλυφος, είναι ευκολότερο για τα ηλεκτρόνια να βρίσκονται σε διαφορετικά τροχιακά, έτσι τα πρώτα ηλεκτρόνια γεμίζουν ένα για κάθε τροχιακό και στη συνέχεια το ζεύγος του προστίθεται σε καθένα.

Σκεφτείτε ένα d-shell:
Το κέλυφος d αντιστοιχεί στην τιμή L=2, δηλαδή πέντε τροχιακά (-2,-1,0,1 και 2), τα πρώτα πέντε ηλεκτρόνια γεμίζουν το κέλυφος, λαμβάνοντας τις τιμές M l =-2, M l =-1, M l = 0, M l = 1, M l = 2.

Spin κβαντικός αριθμός m s

Το σπιν είναι η φορά περιστροφής ενός ηλεκτρονίου γύρω από τον άξονά του, υπάρχουν δύο κατευθύνσεις, επομένως ο κβαντικός αριθμός σπιν έχει δύο τιμές: +1/2 και -1/2. Μόνο δύο ηλεκτρόνια με αντίθετα σπιν μπορούν να βρίσκονται στο ίδιο ενεργειακό υποεπίπεδο. Ο κβαντικός αριθμός σπιν συμβολίζεται m s

Κύριος κβαντικός αριθμός n

Ο κύριος κβαντικός αριθμός είναι το επίπεδο ενέργειας, αυτή τη στιγμή είναι γνωστά επτά ενεργειακά επίπεδα, το καθένα συμβολίζεται με έναν αραβικό αριθμό: 1,2,3,...7. Ο αριθμός των κελυφών σε κάθε επίπεδο είναι ίσος με τον αριθμό του επιπέδου: υπάρχει ένα κέλυφος στο πρώτο επίπεδο, δύο στο δεύτερο και ούτω καθεξής.

Αριθμός ηλεκτρονίου

Έτσι, κάθε ηλεκτρόνιο μπορεί να περιγραφεί με τέσσερις κβαντικούς αριθμούς, ο συνδυασμός αυτών των αριθμών είναι μοναδικός για κάθε θέση του ηλεκτρονίου, ας πάρουμε το πρώτο ηλεκτρόνιο, το χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο είναι N=1, ένα κέλυφος βρίσκεται στο πρώτο επίπεδο, το πρώτο κέλυφος σε οποιοδήποτε επίπεδο έχει σχήμα μπάλας (s -shell), δηλ. L=0, ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός μπορεί να πάρει μόνο μία τιμή, M l =0 και το σπιν θα είναι ίσο με +1/2. Αν πάρουμε το πέμπτο ηλεκτρόνιο (σε όποιο άτομο κι αν είναι), τότε οι κύριοι κβαντικοί αριθμοί για αυτό θα είναι: N=2, L=1, M=-1, σπιν 1/2.

Εργασία 1. Γράψτε τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των παρακάτω στοιχείων: N, Σι, F e, Kr , Te, W .

Λύση. Η ενέργεια των ατομικών τροχιακών αυξάνεται με την ακόλουθη σειρά:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d .

Σε κάθε φλοιός s (ένα τροχιακό) δεν μπορούν να υπάρχουν περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια, στο φλοιό p (τρία τροχιακά) - όχι περισσότερα από έξι, στο κέλυφος d (πέντε τροχιακά) - όχι περισσότερα από 10 και στο f-shell (επτά τροχιακά) - όχι περισσότερο από 14.

Στη θεμελιώδη κατάσταση ενός ατόμου, τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τροχιακά με τη χαμηλότερη ενέργεια. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι ίσος με το φορτίο του πυρήνα (το άτομο ως σύνολο είναι ουδέτερο) και τον ατομικό αριθμό του στοιχείου. Για παράδειγμα, ένα άτομο αζώτου έχει 7 ηλεκτρόνια, δύο από τα οποία βρίσκονται σε τροχιακά 1s, δύο σε τροχιακά 2s και τα υπόλοιπα τρία ηλεκτρόνια βρίσκονται σε τροχιακά 2p. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου αζώτου:

7 N : 1s 2 2s 2 2p 3 . Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις άλλων στοιχείων:

14 Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2,

26 F e : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 ,

36 Κ r: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 ,

52 Αυτοί : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 5s 2 4d 10 5p 4,

74 Αυτοί : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 4 .

Εργασία 2. Ποιο αδρανές αέριο και ποια ιόντα από ποια στοιχεία έχουν την ίδια ηλεκτρονική διαμόρφωση με το σωματίδιο που προκύπτει από την απομάκρυνση όλων των ηλεκτρονίων σθένους από το άτομο ασβεστίου;

Λύση. Το ηλεκτρονικό κέλυφος του ατόμου του ασβεστίου έχει τη δομή 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 . Όταν αφαιρεθούν δύο ηλεκτρόνια σθένους, σχηματίζεται ένα ιόν Ca 2+ με τη διαμόρφωση 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Ένα άτομο έχει την ίδια ηλεκτρονική διαμόρφωση Arκαι ιόντα S 2-, Cl-, K +, Sc 3+, κ.λπ.

Εργασία 3. Μπορούν τα ηλεκτρόνια του ιόντος Al 3+ να βρίσκονται στα ακόλουθα τροχιακά: α) 2p; β) 1r; γ) 3d;

Λύση. Ηλεκτρονική διαμόρφωση ατόμου αλουμινίου: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Το ιόν Al 3+ σχηματίζεται με την αφαίρεση τριών ηλεκτρονίων σθένους από ένα άτομο αλουμινίου και έχει την ηλεκτρονική διαμόρφωση 1s 2 2s 2 2p 6 .

α) τα ηλεκτρόνια βρίσκονται ήδη στο τροχιακό 2p.

β) σύμφωνα με τους περιορισμούς που επιβάλλονται στον κβαντικό αριθμό l (l = 0, 1, ... n -1), στο n = 1, μόνο η τιμή l = 0 είναι δυνατή, επομένως, το τροχιακό 1p δεν υπάρχει ;

γ) Τα ηλεκτρόνια μπορούν να βρίσκονται στο τρισδιάστατο τροχιακό εάν το ιόν βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση.

Εργασία 4.Γράψτε την ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου νέον στην πρώτη διεγερμένη κατάσταση.

Λύση. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου νέον στη θεμελιώδη κατάσταση είναι 1s 2 2s 2 2p 6 . Η πρώτη διεγερμένη κατάσταση λαμβάνεται με τη μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από το υψηλότερο κατειλημμένο τροχιακό (2p) στο χαμηλότερο ελεύθερο τροχιακό (3s). Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου νέον στην πρώτη διεγερμένη κατάσταση είναι 1s 2 2s 2 2p 5 3s 1 .

Εργασία 5. Ποια είναι η σύσταση των πυρήνων των ισοτόπων 12 C και 13 C , 14 N και 15 N ;

Λύση. Ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα είναι ίσος με τον ατομικό αριθμό του στοιχείου και είναι ίδιος για όλα τα ισότοπα αυτού του στοιχείου. Ο αριθμός των νετρονίων είναι ίσος με τον μαζικό αριθμό (που υποδεικνύεται πάνω αριστερά του αριθμού του στοιχείου) μείον τον αριθμό των πρωτονίων. Διαφορετικά ισότοπα του ίδιου στοιχείου έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων.

Η σύνθεση αυτών των πυρήνων:

12 C: 6p + 6n; 13 C: 6p + 7n; 14 N: 7p + 7n; 15N: 7p + 8n.