TechCodeview

Elektronska konfiguracija

The porazdelitev elektronov znotraj atoma ali molekule imenujemo njegova 'elektronska konfiguracija', ki določa energijske nivoje in orbitale, ki jih zasedajo elektroni. Atomsko število elementa, ki je enako številu protonov v atomskem jedru, določa elektronsko konfiguracijo elementa.

Količina elektronov v vsaki lupini in podlupini je običajno predstavljena z zaporedjem številk in črk, kot je 1s 2s²2p⁶, ko opisuje elektronsko konfiguracijo atoma. Glavno kvantno število, ki je v korelaciji z energijsko ravnjo ali lupino elektrona, je predstavljeno s prvim številom v zaporedju. Kvantno število kotne količine določa, katera črka za glavnim kvantnim številom označuje podlupino ali orbitalo elektrona.

Orbitalni diagram ali diagram elektronske lupine, ki prikazuje razporeditev elektronov znotraj energijskih ravni in orbital atoma, se lahko uporablja tudi za prikaz elektronske konfiguracije atoma. Vsaka orbitala je v orbitalnem diagramu označena s poljem ali krogom, vsak elektron pa je simboliziran s puščico, ki gre gor ali dol in označuje njegov vrtljaj.

Elektronska zgradba atoma igra pomembno vlogo pri določanju mnogih kemijskih in fizikalnih lastnosti elementa. Na primer, na reaktivnost atoma, značilnosti vezave in sposobnost sodelovanja v kemičnih reakcijah vplivata količina in razporeditev njegovih elektronov. Količina energije, ki je potrebna za ekstrakcijo elektrona iz atoma, je znana kot njegova ionizacijska energija, ki je prav tako določena z elektronsko konfiguracijo atoma.

Lokacijo elementa v periodnem sistemu, ki je seznam elementov, urejenih v naraščajočem vrstnem redu atomskega števila, je mogoče predvideti tudi z uporabo elektronske konfiguracije elementa. Periodni sistem združuje elemente, ki imajo primerljive elektronske konfiguracije in enakovredne lastnosti.

Paulijevo izključitveno načelo, ki trdi, da dva elektrona v atomu ne moreta imeti enakega niza kvantnih števil, narekuje elektronsko konfiguracijo atoma. V skladu s tem mora vsak elektron v atomu živeti na ločenem energijskem nivoju in orbitali, vsaka orbitala pa lahko sprejme le par elektronov z nasprotnim spinom.

primeri vzorčne kode javascript

Za neposredno določitev elektronske konfiguracije atoma je mogoče uporabiti različne spektroskopske metode. Na primer, električno konfiguracijo atoma v njegovem osnovnem stanju je mogoče določiti z emisijskim spektrom elementa, energijske ravni elektronov v atomu pa z uporabo absorpcijskega spektra elementa.

Skratka, elektronska konfiguracija atoma je osnovna sestavina njegove strukture in vpliva na številne njegove kemijske in fizikalne značilnosti. Atomsko število elementa določa njegovo elektronsko konfiguracijo, ki je lahko prikazana kot niz številk in simbolov, orbitalni diagram ali diagram elektronske lupine. Paulijev izključitveni princip, ki ga je mogoče eksperimentalno ugotoviti s spektroskopskimi metodami, narekuje elektronsko konfiguracijo atoma.

Elektronske konfiguracije so uporabne za:

• Ugotavljanje valence elementa.
• Napovedovanje skupine značilnosti elementov (Lastnosti elementov s podobno elektronsko konfiguracijo so pogosto enake).
• Analiza atomskega spektra.

Kako napisati elektronsko konfiguracijo

Školjke

Na podlagi glavnega kvantnega števila je mogoče izračunati največje število elektronov, ki se lahko prilegajo lupini (n). Formula zanj je 2n², kjer je n številka lupine. Spodnje tabele navajajo lupine, vrednosti n in skupno število elektronov, ki se lahko prilegajo.

Podlupine

• Azimutno kvantno število (predstavljeno s črko 'l') določa podlupine, na katere so razdeljeni elektroni.
• Vrednost glavnega kvantnega števila, n, določa vrednost tega kvantnega števila. Posledično obstajajo štiri različne podlupine, ki lahko obstajajo, ko je n enak 4.
• Ko je n=4. Podlupine s, p, d in f so ustrezne podlupine za l=0, l=1, l=2 in l=3.
• Enačba 2*(2l+1) navaja, koliko elektronov lahko zadrži podlupina v svoji največji zmogljivosti.
• Zato je največje število elektronov, ki se lahko prilegajo podlupinam s, p, d in f, 2, 6, 10 oziroma 14.

Notacija

• Z uporabo podlupinskih oznak je opisana elektronska konfiguracija atoma. Te oznake vključujejo številko podlupine in številko lupine, ki je določena z glavnim kvantnim številom.
• oznaka (zagotovljena z azimutnim kvantnim številom) in v nadnapisu skupno število elektronov v podlupini.
• Na primer, zapis bi bil '1s²' če bi bila v podlupini s prve lupine dva elektrona.
• Elektronsko konfiguracijo aluminija (atomsko število 13) lahko izrazimo kot 1s²2s²2p⁶3s²3p¹z uporabo teh oznak podlupine.

Za zapolnitev atomskih orbital se uporabljajo Aufbaujev princip, Paulijevo izključitveno načelo in Hundovo pravilo. Te smernice pomagajo pri odločanju, kako elektroni zasedajo dostopne orbitale.

Načelo strukture:

Po Aufbaujevem principu elektroni zasedajo orbitale v smeri naraščajoče energije. To pomeni, da bodo elektroni, preden zapolnijo orbitale z višjo energijo, najprej zapolnili orbitale z nižjo energijo. Periodni sistem lahko uporabite za določanje ravni energije orbital po vrstnem redu. Oznake za orbitale so kombinacija črk in številk: črka označuje orbitalno obliko ali podlupino (s, p, d, f), številka pa glavno kvantno število (n), ki določa energijsko raven orbitalno.

Paulijevo načelo izključitve:

Nobena dva elektrona v atomu ne moreta imeti enake zbirke štirih kvantnih števil (n, l, ml in ms), v skladu s Paulijevim izključitvenim načelom. Največje število elektronov, ki se lahko prilegajo vsaki orbitali, je dva in morata imeti nasprotna vrtenja.

rdbms

Pasje pravilo:

Po Hundovem pravilu bodo elektroni najprej naselili ločene orbitale z enakim spinom, ko bodo zapolnili degenerirane orbitale (orbitale z enako energijo). V skladu s tem bodo elektroni v degeneriranih orbitalah nenehno poskušali povečati svoj skupni vrtljaj.

Vrstni red polnjenja atomskih orbital je mogoče določiti s pomočjo teh načel.

Orbitale so izpolnjene v naslednjem vrstnem redu:

• 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p in tako naprej
• Za dokaz tega vzemite nalaganje ogljika (atomsko število 6). V ogljiku je prisotnih šest elektronov, ki bodo zasedli dostopne orbitale na zgoraj naveden način.
• Orbitalo 1s bosta zapolnila prva dva elektrona. Orbitalo 2s bosta zapolnila naslednja dva elektrona. Dve od treh možnih 2p orbital bosta zasedli po en elektron s preostalima dvema elektronoma. Ogljik ima zdaj elektronsko strukturo 1s²2s²2p².

Skratka, Aufbaujev princip, Paulijevo izključitveno načelo in Hundovo pravilo nadzirajo, kako se atomske orbitale polnijo. Vsak element ima drugačno konfiguracijo elektronov zaradi teh pravil, ki pomagajo določiti vrstni red, v katerem elektroni zasedajo razpoložljive orbitale.

Elektronska konfiguracija prvih 30 elementov v vrstnem redu naraščajočega atomskega števila:

Tukaj je nekaj razlogov, zakaj je elektronska konfiguracija bistvena:

1. Kemijska reaktivnost

Kemična reakcija atoma je določena z njegovo elektronsko konfiguracijo. Elektronska konfiguracija je tisto, kar povzroči reakcije med elementi, ki povzročijo spojine. Kako enostavno lahko atom pridobi, izgubi ali deli elektrone, da tvori kemične vezi z drugimi atomi, je odvisno od števila in razporeditve elektronov na najbolj oddaljeni energijski ravni, znani kot valenčna lupina. Da bi na primer dosegli stabilno konfiguracijo, elementi z enim ali dvema elektronoma v svoji najbolj oddaljeni lupini izgubijo te elektrone, medtem ko elementi s petimi, šestimi ali sedmimi elektroni v svoji najbolj oddaljeni lupini te elektrone pridobijo. To pomaga pri napovedovanju vrst spojin, ki jih lahko ustvarijo različni elementi.

2. Lepilne lastnosti

Vrste kemičnih vezi, ki se lahko razvijejo med atomi, so določene tudi z njihovo elektronsko konfiguracijo. Kovalentne vezi se tipično tvorijo med atomi s primerljivo elektronsko konfiguracijo, medtem ko se ionske vezi tipično tvorijo med atomi z različnimi konfiguracijami. Na intenzivnost in stabilnost ustvarjenih kemičnih vezi vpliva tudi elektronska konfiguracija. Na primer, štirje valenčni elektroni v elektronski konfiguraciji atoma ogljika omogočajo, da tvori stabilne kovalentne vezi z drugimi atomi ogljika, kar ima za posledico nastanek široke palete organskih spojin.

3. Fizikalne lastnosti

Na fizikalne značilnosti elementa, kot so njegova tališča in vrelišča, gostota in prevodnost, vpliva tudi njegova elektronska struktura. Število elektronov in njihova razporeditev v valenčni lupini določa moč medsebojnega delovanja atomov, kar vpliva na fizično obnašanje elementa. Na primer, ker se njihovi prosti elektroni zlahka premikajo in prevajajo elektriko, imajo kovine visoko električno in toplotno prevodnost.

4. Periodični trendi

Periodni sistem je organiziran z uporabo periodičnih trendov, ker temelji na elektronski strukturi atomov. Redni vzorci variance v lastnostih elementov v periodnem sistemu se imenujejo periodični trendi. Za razumevanje teh trendov je mogoče uporabiti spremembe v elektronski konfiguraciji atomov in njihov vpliv na velikost, reaktivnost in lastnosti vezave elementov.

Če povzamemo, poznavanje elektronske konfiguracije atoma je potrebno za razumevanje njegovih molekularnih in fizikalnih značilnosti. Bistvenega pomena je za napovedovanje kemičnega obnašanja elementa in njegove sposobnosti združevanja z drugimi elementi za ustvarjanje spojin. Razumevanje elektronske konfiguracije prav tako pomaga pri razlagi periodičnih vzorcev in razlik v lastnostih elementov v periodnem sistemu.

kako razkriti skrite aplikacije