Configurație electronică
The distribuția electronilor într-un atom sau moleculă este denumită „configurația sa electronică”. care defineşte nivelurile energetice şi orbitalii pe care îi ocupă electronii. Numărul atomic al unui element, care este echivalent cu numărul de protoni din nucleul atomului, determină configurația electronică a elementului.
Cantitatea de electroni din fiecare înveliș și subînveliș este de obicei reprezentată printr-o succesiune de numere și litere, cum ar fi 1s 2s22p6, când se descrie configurația electronică a unui atom. Numărul cuantic principal, care se corelează cu nivelul de energie sau învelișul electronului, este reprezentat de primul număr din secvență. Numărul cuantic al momentului unghiular determină ce literă după numărul cuantic principal denotă subînvelișul sau orbitalul electronului.
O diagramă orbitală sau diagramă înveliș de electroni, care arată aranjarea electronilor în nivelurile de energie și orbitalii atomului, poate fi, de asemenea, utilizată pentru a descrie configurația electronică a unui atom. Fiecare orbital este simbolizat printr-o casetă sau cerc într-o diagramă orbitală, iar fiecare electron este simbolizat printr-o săgeată care merge în sus sau în jos pentru a indica spinul său.
Structura electronică a unui atom joacă un rol semnificativ în determinarea multor caracteristici chimice și fizice ale elementului. De exemplu, reactivitatea unui atom, caracteristicile de legare și capacitatea de a lua parte la reacții chimice sunt toate influențate de cantitatea și aranjamentul electronilor săi. Cantitatea de energie necesară pentru a extrage un electron dintr-un atom este cunoscută sub numele de energia sa de ionizare, care este, de asemenea, determinată de configurația electronică a atomului.
Locația unui element pe tabelul periodic, care este o listă a elementelor aranjate în ordinea crescătoare a numărului atomic, poate fi, de asemenea, prezisă folosind configurația electronică a elementului. Tabelul periodic grupează elemente care au configurații electronice comparabile și proprietăți echivalente.
Principiul excluderii Pauli, care afirmă că doi electroni dintr-un atom nu pot avea același set de numere cuantice, dictează configurația electronică a unui atom. În consecință, fiecare electron dintr-un atom trebuie să locuiască într-un nivel de energie și un orbital distinct, iar fiecare orbital poate găzdui doar o pereche de electroni cu spin opus.
diferenta de data excel
Diverse metode spectroscopice pot fi utilizate pentru a stabili direct configurația electronică a unui atom. De exemplu, configurația electrică a unui atom în starea sa fundamentală poate fi determinată folosind spectrul de emisie al unui element, iar nivelurile de energie ale electronilor din atom pot fi determinate folosind spectrul de absorbție al elementului.
În concluzie, configurația electronică a unui atom este o componentă de bază a structurii sale și afectează o serie de caracteristici chimice și fizice ale acestuia. Numărul atomic al unui element determină configurația sa electronică, care poate fi afișată ca o serie de numere și simboluri, o diagramă orbitală sau o diagramă de înveliș electronic. Principiul excluderii Pauli, care poate fi găsit experimental folosind metode spectroscopice, dictează configurația electronică a unui atom.
Configurațiile electronice sunt utile pentru:
- Determinarea valenței unui element.
- Prezicerea caracteristicilor unui grup de elemente (Proprietățile elementelor cu configurație electronică similară sunt adesea identice).
- Analiza spectrului atomic.
Cum se scrie configurația electronică
Scoici
Pe baza numărului cuantic principal, se poate calcula cel mai mare număr de electroni care pot încăpea într-o înveliș (n). Formula pentru aceasta este 2n2, unde n este numărul shell-ului. Tabelele de mai jos listează învelișurile, n valori și numărul total de electroni care se pot potrivi.
| Shell și valoarea „n”. | Electroni maximi prezenți în înveliș |
|---|---|
| K coajă, n=1 | 2*12= 2 |
| L coajă, n=2 | 2*22= 8 |
| M coajă, n=3 | 232= 18 |
| N coajă, n=4 | 2*42= 32 |
Subcochilii
- Numărul cuantic azimutal (reprezentat prin litera „l”) determină subînvelișurile în care sunt împărțiți electronii.
- Valoarea numărului cuantic principal, n, determină valoarea acestui număr cuantic. Ca rezultat, există patru subshell distincte care pot exista atunci când n este egal cu 4.
- Când n=4. Subshell-urile s, p, d și f sunt subshell-urile corespunzătoare pentru l=0, l=1, l=2 și, respectiv, l=3.
- Ecuația 2*(2l+1) indică câți electroni poate conține un subshell în capacitatea sa maximă.
- Prin urmare, cel mai mare număr de electroni care se pot încadra în subcoperile s, p, d și f sunt 2, 6, 10 și, respectiv, 14.
Notaţie
- Folosind etichetele subshell, este descrisă configurația electronică a unui atom. Aceste etichete includ numărul subshell și numărul shell, care este determinat de numărul cuantic principal.
- denumirea (furnizată de numărul cuantic azimutal) și, în superscript, numărul total de electroni din subshell.
- De exemplu, notația ar fi „1s2' dacă ar fi doi electroni în subcotajul s al primului înveliș.
- Configurația electronică a aluminiului (numărul atomic 13) poate fi exprimată ca 1s22s22p63s23p1folosind aceste etichete subshell.
Principiul Aufbau, principiul excluderii Pauli și regula lui Hund sunt folosite pentru a umple orbitalii atomici. Aceste linii directoare ajută la stabilirea modului în care electronii ocupă orbitalii accesibili.
Principiul structurii:
Conform principiului Aufbau, electronii ocupă orbiti în direcția creșterii energiei. Acest lucru indică faptul că înainte de a umple orbitalii cu energie mai mare, electronii îi vor umple mai întâi pe cei cu energie mai mică. Tabelul periodic poate fi folosit pentru a determina nivelurile de energie ale orbitalilor în ordine. Etichetele orbitalilor sunt o combinație de litere și numere: litera denotă forma orbitală sau subînvelișul (s, p, d, f), iar numărul denotă numărul cuantic principal (n), care definește nivelul de energie al orbitalii. orbital.
Principiul excluderii Pauli:
Nici doi electroni dintr-un atom nu pot avea aceeași colecție de patru numere cuantice (n, l, ml și ms), conform principiului de excludere Pauli. Cel mai mare număr de electroni care pot încăpea în fiecare orbital este doi și trebuie să aibă spini opuși.
redenumirea unui director
Regula câinelui:
Conform regulii lui Hund, electronii vor locui mai întâi în orbitali separați cu același spin atunci când umple orbitalii degenerați (orbitalii cu aceeași energie). În consecință, electronii din orbitalii degenerați vor încerca în mod constant să-și maximizeze spinul total.
Ordinea de umplere a orbitalilor atomici poate fi stabilită folosind aceste principii.
Orbitalii sunt completați în următoarea ordine:
- 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p și așa mai departe
- Luați încărcarea carbonului ca exemplu pentru a demonstra acest lucru (numărul atomic 6). În carbon sunt prezenți șase electroni și vor ocupa orbitalii accesibili în modul menționat mai sus.
- Orbitalul 1s va fi umplut de primii doi electroni. Orbitalul 2s va fi umplut de următorii doi electroni. Doi dintre cei trei orbitali 2p posibili vor fi ocupați de câte un electron de către cei doi electroni rămași. Carbonul are acum structura electronică 1s22s22p2.
În concluzie, principiul Aufbau, principiul excluderii Pauli și regula lui Hund controlează toate modul în care se umple orbitalii atomici. Fiecare element are o configurație diferită de electroni ca urmare a acestor reguli, care ajută la determinarea ordinii în care electronii ocupă orbitalii disponibili.
ce este oracolul
Configurația electronică a primelor 30 de elemente, în ordinea creșterii numărului atomic:
| Da nu | Elemente | Configurație electronică |
|---|---|---|
| 1 | Hidrogen | 1s1 |
| 2 | Heliu | 1s2 |
| 3 | Litiu | 1s22s1 |
| 4 | Beriliu | 1s22s2 |
| 5 | Bor | 1s22s22p1 |
| 6 | Carbon | 1s22s22p2 |
| 7 | Azot | 1s22s22p3 |
| 8 | Oxigen | 1s22s22p4 |
| 9 | Fluor | 1s22s22p5 |
| 10 | Neon | 1s22s22p6 |
| unsprezece | Sodiu | 1s22s22p63s1 |
| 12 | Magneziu | 1s22s22p63s2 |
| 13 | Aluminiu | 1s22s22p63s23p1 |
| 14 | Siliciu | 1s22s22p63s23p2 |
| cincisprezece | Fosfor | 1s22s22p63s23p3 |
| 16 | Sulf | 1s22s22p63s23p4 |
| 17 | Clor | 1s22s22p63s23p5 |
| 18 | Argon | 1s22s22p63s23p6 |
| 19 | Potasiu | 1s22s22p63s23p64s1 |
| douăzeci | Calciu | 1s22s22p63s23p64s2 |
| douăzeci și unu | Scandiul | 1s22s22p63s23p64s23d1 |
| 22 | Titan | 1s22s22p63s23p64s23d2 |
| 23 | Vanadiu | 1s22s22p63s23p64s23d3 |
| 24 | Crom | 1s22s22p63s23p64s13d5 |
| 25 | Mangan | 1s22s22p63s23p64s23d5 |
| 26 | Fier | 1s22s22p63s23p64s23d6 |
| 27 | Cobalt | 1s22s22p63s23p64s23d7 |
| 28 | Nichel | 1s22s22p63s23p64s23d8 |
| 29 | Cupru | 1s22s22p63s23p64s13d10 |
| 30 | zinc | 1s22s22p63s23p64s23d10 |
Iată câteva dintre motivele pentru care configurația electronică este esențială:
1. Reactivitate chimică
Reacția chimică a unui atom este determinată de configurația sa electronică. Configurația electronică este cea care provoacă reacții între elemente pentru a rezulta compuși. Cât de ușor poate un atom să dobândească, să piardă sau să împărtășească electroni pentru a forma legături chimice cu alți atomi depinde de numărul și aranjamentul electronilor din nivelul energetic cel mai exterior, cunoscut sub numele de înveliș de valență. De exemplu, pentru a obține o configurație stabilă, elementele cu unul sau doi electroni în învelișul lor exterior tind să-și piardă acești electroni, în timp ce elementele cu cinci, șase sau șapte electroni în învelișul lor exterior tind să dobândească acești electroni. Acest lucru ajută la prezicerea tipurilor de compuși pe care îi pot crea diferite elemente.
2. Proprietăți de legare
Tipurile de legături chimice care se pot dezvolta între atomi sunt, de asemenea, determinate de configurația lor electronică. Legăturile covalente se formează de obicei între atomi cu configurații electronice comparabile, în timp ce legăturile ionice se formează de obicei între atomi cu configurații diferite. Intensitatea și stabilitatea legăturilor chimice create sunt influențate și de configurația electronică. De exemplu, cei patru electroni de valență din configurația electronică a atomului de carbon îi permit să formeze legături covalente stabile cu alți atomi de carbon, ceea ce are ca rezultat crearea unei game largi de compuși organici.
3. Proprietăți fizice
Caracteristicile fizice ale unui element, cum ar fi punctele de topire și de fierbere, densitatea și conductivitatea, sunt, de asemenea, influențate de structura sa electronică. Numărul de electroni și modul în care sunt aranjați în învelișul de valență decid puterea interacțiunilor atomilor, care afectează modul în care un element se comportă fizic. De exemplu, deoarece electronii lor liberi sunt capabili să se miște și să conducă electricitatea, metalele au o conductivitate electrică și termică ridicată.
4. Tendințe periodice
Tabelul periodic este organizat folosind tendințe periodice deoarece se bazează pe structura electronică a atomilor. Modelele regulate de variație ale proprietăților elementelor din tabelul periodic sunt denumite tendințe periodice. Schimbările în configurația electronică a atomilor și impactul lor asupra dimensiunii, reactivitatii și caracteristicilor de legătură ale elementelor pot fi folosite pentru a înțelege aceste tendințe.
Pentru a rezuma, cunoașterea configurației electronice a unui atom este necesară pentru a înțelege atât caracteristicile sale moleculare, cât și fizice. Este esențial pentru prezicerea comportamentului chimic al unui element și capacitatea de a se combina cu alte elemente pentru a crea compuși. Înțelegerea configurației electronice ajută, de asemenea, la explicarea tiparelor periodice și a diferențelor în proprietățile elementare din tabelul periodic.