Hur man skriver elektronkonfigurationer för atomer i olika element

2024 Författare: Jason Gerald | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-15 08:24

Elektronens konfiguration av en atom är en numerisk representation av elektronernas banor. Elektronbanor är de olika regionerna runt atomkärnan, där elektroner vanligtvis finns. En elektronkonfiguration kan berätta för läsaren om antalet elektrobanor en atom har, liksom antalet elektroner som upptar varje bana. När du väl förstår de grundläggande principerna bakom elektronkonfigurationer kommer du att kunna skriva dina egna konfigurationer och hantera dina kemitester med tillförsikt.

Steg

Metod 1 av 2: Bestämning av elektroner genom det periodiska systemet

Steg 1. Hitta ditt atomnummer

Varje atom har ett specifikt antal elektroner. Hitta den kemiska symbolen för din atom i det periodiska systemet ovan. Atomnumret är ett positivt heltal som börjar vid 1 (för väte) och ökar med 1 varje gång för efterföljande atomer. Detta atomnummer är också antalet protoner i en atom - så det representerar också antalet elektroner i en atom med nollhalt.

Steg 2. Bestäm atominnehållet

Atomer med nollinnehåll kommer att ha det exakta antalet elektroner som anges i det periodiska systemet ovan. Atomen med innehållet kommer dock att ha ett högre eller lägre antal elektroner, beroende på innehållets storlek. Om du har att göra med atominnehåll, lägg till eller lägg till elektroner: lägg till en elektron för varje negativ laddning och subtrahera en för varje positiv laddning.

Till exempel kommer en natriumatom med en halt av -1 att ha en extra elektron utöver dess basala atomnummer, vilket är 11. Så denna natriumatom kommer att ha totalt 12 elektroner

Steg 3. Spara listan över standardbanor i ditt minne

När en atom får elektroner fyller den olika banor i en specifik ordning. Varje uppsättning av dessa banor kommer, när de är fullt upptagna, att innehålla ett jämnt antal elektroner. Uppsättningarna för dessa banor är:

Uppsättningen av s orbitaler (valfritt tal i elektronkonfigurationen följt av ett "s") innehåller en enda omloppsbana, och enligt Paulis uteslutningsprincip kan en enda bana innehålla högst 2 elektroner, så varje uppsättning s orbitaler kan innehåller 2 elektroner.
Orbitaluppsättningen p innehåller 3 banor och kan innehålla totalt 6 elektroner.
D -orbitaluppsättningen innehåller 5 banor, så denna uppsättning kan innehålla 10 elektroner.
F -orbitaluppsättningen innehåller 7 banor, så den kan innehålla 14 elektroner.

Steg 4. Förstå elektronkonfigurationsnotation

Elektronkonfigurationen är skriven på ett sätt som tydligt visar antalet elektroner i en atom och varje bana. Varje bana skrivs sekventiellt, med antalet elektroner i varje bana skrivna med lägre bokstäver och i en högre position (överskrift) till höger om bana -namnet. Den slutliga elektronkonfigurationen är en samling data om omloppsnamn och superscript.

Här är till exempel en enkel elektronkonfiguration: 1s² 2s² 2p⁶. Denna konfiguration visar att det finns två elektroner i 1s orbitaluppsättning, två elektroner i 2s orbitaluppsättning och sex elektroner i 2p orbitaluppsättning. 2 + 2 + 6 = 10 elektroner. Denna elektronkonfiguration gäller för neonatomer som inte har något innehåll (neonets atomnummer är 10.)

Steg 5. Kom ihåg banornas ordning

Observera att även om uppsättningen av banor är numrerad enligt antalet elektronlager, ordnas banorna efter deras energi. Till exempel en 4s² som innehåller en lägre energinivå (eller potentiellt mer flyktig) än en 3d -atom¹⁰ som är helt eller delvis fylld, så kolumn 4s skrivs först. När du väl känner till banornas ordning kan du fylla i dem baserat på antalet elektroner i varje atom. Ordningen för att fylla banorna är följande: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.

En elektronkonfiguration för en atom med varje omlopp helt fylld skulle se ut så här: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰7p⁶8s²
Listan ovan, om alla lager är ifyllda, kommer att vara elektronkonfigurationen för Uuo (Ununoctium), 118, som är den högsta numrerade atomen i det periodiska systemet - så denna elektronkonfiguration innehåller alla elektronlager som för närvarande är kända för att existera i en neutral atom.

Steg 6. Fyll i banorna baserat på antalet elektroner i din atom

Till exempel, om vi ville skriva elektronkonfigurationen för en kalciumatom utan innehåll, skulle vi börja med att bestämma atomnumret för kalcium på det periodiska bordet. Siffran är 20, så vi skriver konfigurationen för en atom med 20 elektroner i ordningen ovan.

Fyll banorna enligt ovanstående sekvens tills du når totalt 20 elektroner. 1s -banan innehåller två elektroner, 2s -bana två, 2p -bana sex, 3s -bana två, 3p -bana sex och 4s -bana två (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Så, elektronkonfigurationen för kalcium är: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s².
Obs: Energinivåerna ändras när din bana blir större. Till exempel, när du når den 4: e energinivån, kommer 4: orna att vara först, sedan 3d. Efter den fjärde energinivån går du till den femte nivån där ordern återgår till början. Detta händer först efter den tredje energinivån.

Steg 7. Använd det periodiska systemet som din visuella genväg

Du kanske har märkt att formen på det periodiska systemet representerar ordningen för uppsättningen banor i elektronkonfigurationen. Till exempel slutar atomerna i den andra kolumnen från vänster alltid med "s²", slutar atomerna i den högra delen av den tunna mitten alltid med" d¹⁰, "etc. Använd det periodiska systemet som ditt visuella hjälpmedel när du skriver ner konfigurationerna av elektroner - ordningen på elektroner du skriver i banor är direkt relaterad till din position på bordet. Se nedan:

Specifikt representerar de två kolumnerna längst till vänster atomer med elektronkonfigurationer som slutar i s -banor, den högra halvan av tabellen representerar atomer med elektronkonfigurationer som slutar i s -banor, de mellersta sektionerna representerar atomer som slutar i d -banor och den nedre halvan för atomer som slutar på d orbitaler. banor f.
Till exempel, när du vill skriva elektronkonfigurationen för klor, tänk: "Denna atom finns i den tredje raden (eller" perioden ") i det periodiska systemet. Det finns också i den femte kolumnen i p-omloppsblocket i periodiska systemet. Så, konfigurationen elektronen kommer att sluta med … 3p⁵
Varning - orbitalregionerna d och f i tabellen representerar olika energinivåer med raden där de finns. Till exempel representerar den första raden av d orbitalblock 3d -banor trots att de är placerade i period 4, medan den första raden med f -banor representerar 4f -banor trots att de faktiskt är i period 6.

Steg 8. Lär dig hur du snabbt skriver elektronkonfigurationer

Atomerna till höger om det periodiska systemet kallas ädelgaser. Dessa element är mycket kemiskt stabila. För att förkorta den långa processen med att skriva elektronkonfigurationer, skriv den kemiska symbolen för det närmaste gasformiga elementet som har färre elektroner än atomer i dina parenteser, fortsätt sedan med elektronkonfigurationen för uppsättningen banor som följer. Se exemplet nedan:

För att göra det lättare för dig att förstå detta koncept har en exempelkonfiguration tillhandahållits. Låt oss skriva konfigurationen för zink (med atomnummer 30) med hjälp av metoden för ädel gas. Den övergripande elektronkonfigurationen av zink är: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰. Observera dock att 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ är konfigurationen för Argon, en ädelgas. Ersätt denna del av zinkelektronnotationen med den kemiska symbolen Argon inom parentes ([Ar].)
Så kan elektronkonfigurationen av zink skrivas snabbt som [Ar] 4s² 3d¹⁰.

Metod 2 av 2: Använda ADOMAHs periodiska system

Steg 1. Förstå ADOMAHs periodiska system

Denna metod för att skriva elektronkonfigurationer kräver inte att du memorerar dem. Det är emellertid nödvändigt att ordna om det periodiska systemet, för i det traditionella periodiska systemet, från och med den fjärde raden, representerar periodnumret inte elektronskiktet. Leta efter ADOMAH Periodic Table, som är ett periodiskt bord speciellt utformat av forskaren Valery Tsimmerman. Du hittar det enkelt genom en onlinesökning.

I ADOMAHs periodiska tabell representerar de horisontella raderna elementgrupper, såsom halogener, svaga gaser, alkalimetaller, alkaliska jordarter, etc. De vertikala kolumnerna representerar elektronskikten och kallas "kaskader" (diagonala linjer som förbinder s, p, d och f block) som motsvarar perioden.
Helium flyttas bredvid väte, eftersom båda har 1: s banor. Flera punkter (s, p, d och f) visas till höger och lagernumren är nedan. Elementen visas i rektangulära rutor numrerade från 1 till 120. Dessa siffror är normala atomnummer som representerar det totala antalet elektroner i en neutral atom.

Steg 2. Hitta din atom i tabellen ADOMAH

För att skriva elektronkonfigurationen för ett element, lokalisera dess symbol på ADOMAHs periodiska bord och stryk alla element med det högre atomnumret. Om du till exempel vill skriva elektronkonfigurationen för Erbium (68), streckar du elementen 69 till 120.

Lägg märke till siffrorna 1 till 8 längst ner i tabellen. Dessa nummer är elektronskiktnumren eller kolumnnumren. Ignorera kolumnerna som bara innehåller de element du har streckat över. För Erbium är de återstående kolumnerna kolumnnummer 1, 2, 3, 4, 5 och 6

Steg 3. Beräkna din atomära ändliga uppsättning banor

Genom att titta på blocksymbolerna på höger sida av bordet (s, p, d och f) och kolumnnumren längst ner i tabellen och ignorera de diagonala linjerna mellan blocken, dela upp kolumnerna i kolumner. -Block och skriv dem i ordning från botten till toppen. Ignorera igen kolumnblocken som innehåller alla överkryssade element. Skriv ner början på blockkolumnen som börjar med kolumnnumret och följt av blocket, så här: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (vid Erbium).

Obs! Elektronkonfigurationerna för Er ovan skrivs i ökande ordning på lagernummer. Du kan också skriva i den ordning som banorna fylls. Följ kaskaden uppifrån och ner (inte kolumner) när du skriver kolumnblock: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹².

Steg 4. Räkna elektronerna i varje uppsättning banor

Räkna de icke-avskalade elementen i varje kolumnblock, mata in en elektron per element och skriv sedan numret efter blocksymbolen för varje kolumnblock, så här: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5s² 5p⁶ 6s². I vårt exempel är detta elektronkonfigurationen för Erbium.

Steg 5. Känn till den oregelbundna elektronkonfigurationen

Det finns arton undantag från elektronkonfigurationen för atomer med den lägsta energinivån, eller det som vanligtvis kallas elementärnivå. Detta undantag bryter mot den allmänna regeln i positionerna för de två till tre elektronerna. I ett sådant fall håller den faktiska elektronkonfigurationen elektronen i ett lägre energitillstånd än i atomens standardkonfiguration. Dessa oregelbundna atomer är:

Cr (…, 3d5, 4s1); Cu (…, 3d10, 4s1); Nb (…, 4d4, 5s1); Mo (…, 4d5, 5s1); Ru (…, 4d7, 5s1); Rh (…, 4d8, 5s1); Pd (…, 4d10, 5s0); Ag (…, 4d10, 5s1); La (…, 5d1, 6s2); Ce (…, 4f1, 5d1, 6s2); Gd (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Luftkonditionering (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) och centimeter (…, 5f7, 6d1, 7s2).

Tips

När en atom är en jon betyder det att antalet protoner inte motsvarar antalet elektroner. Atomhalten visas (vanligtvis) i det övre högra hörnet av den kemiska symbolen. Således kommer en antimonatom med ett +2 -innehåll att ha en elektronkonfiguration av 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p¹. Observera att 5p³ ändrad till 5p¹. Var försiktig när elektronkonfigurationen slutar i en annan bana än uppsättningen s och p -banor.

När du tar bort en elektron kan du bara ta bort den från dess valensbana (s och p -bana). Så om en konfiguration slutar på 4s² 3d⁷, och atomen får ett +2 -innehåll, då ändras konfigurationen till att sluta på 4s⁰ 3d⁷. Observera att 3d⁷Nej ändras, men s elektronbana går förlorad.
Varje atom vill vara stabil, och de mest stabila konfigurationerna kommer att innehålla hela uppsättningen s och p -banor (s2 och p6). Gaser börjar ha denna konfiguration, varför de sällan är reaktiva och ligger på höger sida av det periodiska systemet. Så om en konfiguration slutar med 3p⁴, så denna konfiguration kräver bara ytterligare två elektroner för att bli stabila (att ta bort sex, inklusive elektroner i s orbitaluppsättning, kräver mer energi, så att ta bort fyra är lättare att göra). Och om en konfiguration slutar vid 4d³, då behöver denna konfiguration bara förlora tre elektroner för att nå ett stabilt tillstånd. Dessutom är lager med halvhalt (s1, p3, d5..) stabilare än (till exempel) p4 eller p2; s2 och p6 blir dock ännu mer stabila.
Det finns inget som heter en halvnivåbalans. Detta är en förenkling. Alla balanser associerade med "halvfyllda" undernivåer är baserade på det faktum att varje bana bara har en elektron, så att avstötningen mellan elektronerna minimeras.
Du kan också skriva elektronkonfigurationen för ett element genom att helt enkelt skriva dess valenskonfiguration, det vill säga den sista uppsättningen s och p -banor. Så, valenskonfigurationen för en antimonatom kommer att vara 5s² 5p³.
Detsamma gäller inte för joner. Jon är svårare att skriva. Hoppa över två nivåer och följ samma mönster, beroende på var du börjar skriva, baserat på hur högt eller lågt antalet elektroner är.
För att hitta atomnumret när det är i form av elektronkonfigurationen, lägg ihop alla siffror som följer bokstäverna (s, p, d och f). Denna princip gäller endast neutrala atomer, om denna atom är en jon måste du lägga till eller ta bort elektroner enligt antalet som läggs till eller tas bort.
Det finns två olika sätt att skriva elektronkonfigurationer. Du kan skriva dem i lagernivå uppåt eller i vilken ordning banorna fylls, som i exemplet ovan för elementet Erbium.
Det finns vissa omständigheter under vilka elektroner måste "främjas". När en uppsättning banor endast kräver en elektron för att göra den helt eller halvfull, ta bort en elektron från närmaste uppsättning s eller p -banor och flytta den till uppsättningen banor som kräver den elektronen.
Siffror efter bokstäver är överskrift, så skriv inte ner dem på ditt test.