Електронна конфігурація атомів

Електронна конфігурація атомів. Будова електронних оболонок атомів перших трьох періодів

Електронна конфігурація атома - це чисельне представлення його електронних орбіталей. Електронні орбіталі - це області різної форми, розташовані навколо атомного ядра, в яких математично ймовірно знаходження електрона. Електронна конфігурація допомагає швидко і з легкістю сказати, скільки електронних орбіталей є у атома, а також визначити кількість електронів, що знаходяться на кожній орбіталі. Прочитавши цю статтю, ви освоїте метод складання електронних конфігурацій.

Знайдіть атомний номер вашого атома. Кожен атом має певне число електронів, пов'язаних з ним. Знайдіть символ вашого атома в таблиці Менделєєва. Атомний номер - це ціле позитивне число, що починається від 1 (у водню) і зростаюче на одиницю у кожного наступного атома. Атомний номер - це число протонів в атомі, і, отже, це ще і число електронів атома з нульовим зарядом.

Визначте заряд атома. Нейтральні атоми матимуть стільки ж електронів, скільки показано в таблиці Менделєєва. Однак заряджені атоми матимуть більше чи менше число електронів - в залежності від величини їх заряду. Якщо ви працюєте з зарядженим атомом, додавайте або віднімайте електрони в такий спосіб: додавайте один електрон на кожен негативний заряд і віднімайте один на кожну позитивну.

• Наприклад, атом натрію з зарядом -1 матиме додатковий електрон в добавок до свого базового атомному числу 11. Інакше кажучи, в сумі у атома буде 12 електронів.

Запам'ятайте базовий список орбіталей. По мере того, как у атома увеличивается число электронов, они заполняет различные подуровни электронной оболочки атома согласно определенной последовательности. Кожен підрівень електронної оболонки, будучи заповненим, містить парне число електронів. Є такі підрівні:

• s-підрівень (будь-яке число в електронній конфігурації, яке стоїть перед буквою "s") містить єдину орбіталь, і, згідно з Принципу Паулі. одна орбіталь може містити максимум 2 електрона, отже, на кожному s-підрівні електронної оболонки може перебувати 2 електрона.
• p-підрівень містить 3 орбіталі, і тому може містити максимум 6 електронів.
• d-підрівень містить 5 орбіталей, тому в ньому може бути до 10 електронів.
• f-підрівень містить 7 орбіталей, тому в ньому може бути до 14 електронів.

Розберіться в запису електронної конфігурації. Електронні конфігурації записуються для того, щоб чітко відобразити кількість електронів на кожній орбіталі. Орбіталі записуються послідовно, причому кількість атомів в кожній орбіталі записується як верхній індекс праворуч від назви орбіталі. Завершенная электронная конфигурация имеет вид последовательности обозначений подуровней и верхних индексов.

• Ось, наприклад, найпростіша електронна конфігурація: 1s 2 2s 2 2p 6. Ця конфігурація показує, що на підрівні 1s є два електрона, два електрона - на підрівні 2s і шість електронів на підрівні 2p. 2 + 2 + 6 = 10 електронів в сумі. Це - електронна конфігурація нейтрального атома неону (атомний номер неону -10).

Запам'ятайте порядок орбіталей. Майте на увазі, що електронні орбіталі нумеруються в порядку зростання номера електронної оболонки, але розташовуються по зростанню енергії. Наприклад, заповнена орбиталь 4s 2 має меншу енергію (або менш рухлива), ніж частково заповнена або заповнена 3d 10. тому спочатку записується орбиталь 4s. Як тільки ви будете знати порядок орбіталей, ви зможете з легкістю заповнювати їх відповідно до кількості електронів в атомі. Порядок заповнення орбіталей наступний:

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

• Електронна конфігурація атома, в якому заповнені всі орбіталі, матиме такий вигляд:

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

• Зверніть увагу, що наведена вище запис, коли заповнені всі орбіталі, є електронною конфігурацією елемента Uuo (унуноктій) 118, атома періодичної системи з найбільшим номером. Тому дана електронна конфігурація містить всі відомі в наш час електронні підрівні нейтрально зарядженого атома.

Заповнюйте орбіталі відповідно до кількості електронів в вашому атомі. Наприклад, якщо ми хочемо записати електронну конфігурацію нейтрального атома кальцію, ми повинні почати з пошуку його атомного номера в таблиці Менделєєва. Його атомний номер - 20, тому ми напишемо конфігурацію атома з 20 електронами відповідно до наведеного вище порядку.

• Заповнюйте орбіталі згідно з наведеним вище порядку, поки не досягнете двадцятого електрона. На першій 1s орбіталі будуть знаходиться два електрона, на 2s орбіталі - також два, на 2p - шість, на 3s - два, на 3p - 6, і на 4s - 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 +2 = 20 .) Іншими словами, електронна конфігурація кальцію має вигляд: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2.
• Зверніть увагу: орбіталі розташовуються в порядку зростання енергії. Наприклад, коли ви вже готові перейти на 4-й енергетичний рівень, то спочатку записуйте 4s орбіталь, а потім 3d. Після четвертого енергетичного рівня ви переходите на п'ятий, на якому повторюється такий же порядок. Це відбувається тільки після третього енергетичного рівня.

Використовуйте таблицю Менделєєва як візуальну підказку. Ви, ймовірно, вже помітили, що форма періодичної системи відповідає порядку електронних підрівнів в електронних конфігураціях. Наприклад, атоми в другій колонці зліва завжди закінчуються на "s 2", а атоми на правому краю тонкої середній частині закінчуються на "d 10" і т.д. Використовуйте періодичну систему як візуальне керівництво до написання конфігурацій - як порядок, згідно з яким ви додаєте до орбиталям відповідає вашому становищу в таблиці. Дивіться нижче:

• Зокрема, дві найбільші ліві колонки містять атоми, чиї електронні конфігурації закінчуються s -орбіталямі, в правому блоці таблиці представлені атоми, чиї конфігурації закінчуються p -орбіталямі, а в нижній частині атоми закінчуються f -орбіталямі.
• Наприклад, коли ви записуєте електронну конфігурацію хлору, міркуйте наступним чином: "Цей атом розташований в третьому ряду (або" періоді ") таблиці Менделєєва. Також він розташовується в п'ятій групі орбітального блоку p періодичної системи. Тому, його електронна конфігурація буде закінчуватися на. 3p 5
• Зверніть увагу - елементи в області орбіталей d і f таблиці характеризуються енергетичними рівнями, які не відповідають періоду, в якому вони розташовані. Наприклад, перший ряд блоку елементів з d-орбіталей відповідає 3d орбиталям, хоча і розташовується в 4 періоді, а перший ряд елементів з f-орбіталей відповідає орбіталі 4f, незважаючи на те, що він знаходиться в 6 періоді.

Вивчіть скорочення написання довгих електронних конфігурацій. Атоми на правому краю періодичної системи називаються благородними газами. Ці елементи хімічно дуже стійкі. Щоб скоротити процес написання довгих електронних конфігурацій, просто записуйте в квадратних дужках хімічний символ найближчого благородного газу з меншим в порівнянні з вашим атомом числом електронів, а потім продовжуйте писати електронну конфігурацію наступних орбітальних рівнів. Дивіться нижче:

• Чтобы понять эту концепцию, полезно будет написать пример конфигурации. Давайте напишемо конфігурацію цинку (атомний номер 30), використовуючи скорочення, що включає благородний газ. Повна конфігурація цинку виглядає так: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10. Однак ми бачимо, що 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 - це електронна конфігурація аргону, благородного газу. Просто замініть частину записи електронної конфігурації цинку хімічним символом аргону в квадратних дужках ([Ar].)
• Отже, електронна конфігурація цинку, записана в скороченому вигляді, має вигляд: [Ar] 4s 2 3d 10.