TechCodeview

Elektronička konfiguracija

The distribucija elektrona unutar atoma ili molekule naziva se 'elektronička konfiguracija', koji definira energetske razine i orbitale koje elektroni zauzimaju. Atomski broj elementa, koji je ekvivalentan broju protona u jezgri atoma, određuje elektronsku konfiguraciju elementa.

Količina elektrona u svakoj ljusci i podljusci obično je predstavljena nizom brojeva i slova, kao što su 1s 2s²2p⁶, kada se opisuje elektronička konfiguracija atoma. Glavni kvantni broj, koji je u korelaciji s energetskom razinom ili ljuskom elektrona, predstavljen je prvim brojem u nizu. Kvantni broj kutnog momenta određuje koje slovo nakon glavnog kvantnog broja označava podljusku ili orbitalu elektrona.

Orbitalni dijagram ili dijagram elektronske ljuske, koji pokazuje raspored elektrona unutar energetskih razina i orbitala atoma, također se može koristiti za opisivanje elektroničke konfiguracije atoma. Svaka orbitala je simbolizirana okvirom ili krugom u orbitalnom dijagramu, a svaki elektron je simboliziran strelicom koja ide gore ili dolje da označi njegov spin.

Elektronička struktura atoma igra značajnu ulogu u određivanju mnogih kemijskih i fizičkih karakteristika elementa. Na primjer, reaktivnost atoma, karakteristike vezivanja i sposobnost sudjelovanja u kemijskim reakcijama su pod utjecajem količine i rasporeda njegovih elektrona. Količina energije potrebna za izdvajanje elektrona iz atoma poznata je kao njegova energija ionizacije, koja je također određena elektroničkom konfiguracijom atoma.

Položaj elementa u periodnom sustavu, koji je popis elemenata poredanih u rastućem redoslijedu atomskog broja, također se može predvidjeti korištenjem elektroničke konfiguracije elementa. Periodni sustav grupira zajedno elemente koji imaju usporedive elektroničke konfiguracije i ekvivalentna svojstva.

Paulijevo načelo isključenja, koje tvrdi da dva elektrona u atomu ne mogu imati isti skup kvantnih brojeva, diktira elektroničku konfiguraciju atoma. Prema tome, svaki elektron u atomu mora nastanjivati ​​različitu energetsku razinu i orbitalu, a svaka orbitala može primiti samo par elektrona sa suprotnim spinom.

preimenuj u linux direktoriju

Za izravno određivanje elektroničke konfiguracije atoma mogu se koristiti različite spektroskopske metode. Na primjer, električna konfiguracija atoma u njegovom osnovnom stanju može se odrediti korištenjem spektra emisije elementa, a razine energije elektrona u atomu mogu se odrediti korištenjem apsorpcijskog spektra elementa.

Zaključno, elektronska konfiguracija atoma osnovna je komponenta njegove strukture i utječe na niz njegovih kemijskih i fizičkih karakteristika. Atomski broj elementa određuje njegovu elektroničku konfiguraciju, koja se može prikazati kao niz brojeva i simbola, orbitalni dijagram ili dijagram elektronske ljuske. Paulijev princip isključenja, koji se može eksperimentalno pronaći pomoću spektroskopskih metoda, diktira elektroničku konfiguraciju atoma.

Elektroničke konfiguracije korisne su za:

• Određivanje valencije elementa.
• Predviđanje skupine karakteristika elemenata (Svojstva elemenata slične elektronske konfiguracije često su identična).
• Analiza atomskog spektra.

Kako napisati elektroničku konfiguraciju

Školjke

Na temelju glavnog kvantnog broja može se izračunati najveći broj elektrona koji može stati u ljusku (n). Formula za to je 2n², gdje je n broj ljuske. Donje tablice navode ljuske, n vrijednosti i ukupni broj elektrona koji mogu stati.

Podljuske

• Azimutalni kvantni broj (predstavljen slovom 'l') određuje podljuske u koje su elektroni podijeljeni.
• Vrijednost glavnog kvantnog broja, n, određuje vrijednost ovog kvantnog broja. Kao rezultat toga, postoje četiri različite podljuske koje mogu postojati kada je n jednako 4.
• Kada je n=4. Podljuske s, p, d i f su odgovarajuće podljuske za l=0, l=1, l=2 i l=3.
• Jednadžba 2*(2l+1) navodi koliko elektrona podljuska može zadržati u svom maksimalnom kapacitetu.
• Prema tome, najveći broj elektrona koji mogu stati u podljuske s, p, d i f je 2, 6, 10 i 14 redom.

Notacija

• Pomoću oznaka podljuske opisuje se elektronska konfiguracija atoma. Ove oznake uključuju broj podljuske i broj ljuske, koji je određen glavnim kvantnim brojem.
• oznaku (koju daje azimutalni kvantni broj) i, u superskriptu, ukupan broj elektrona u podljusci.
• Na primjer, zapis bi bio '1s²' ako su u podljusci prve ljuske bila dva elektrona.
• Elektronska konfiguracija aluminija (atomski broj 13) može se izraziti kao 1s²2s²2p⁶3s²3p¹pomoću ovih oznaka podljuske.

Za popunjavanje atomskih orbitala koriste se Aufbauov princip, Paulijev princip isključenja i Hundovo pravilo. Ove smjernice pomažu u odlučivanju kako elektroni zauzimaju dostupne orbitale.

Princip strukture:

Prema Aufbauovom principu, elektroni zauzimaju orbitale u smjeru povećanja energije. To znači da će prije nego što popune orbitale više energije, elektroni prvo ispuniti orbitale niže energije. Periodni sustav se može koristiti za određivanje energetskih razina orbitala po redu. Oznake za orbitale su kombinacija slova i brojeva: slovo označava orbitalni oblik ili podljusku (s, p, d, f), a broj označava glavni kvantni broj (n), koji definira razinu energije orbitalni.

Paulijevo načelo isključenja:

Dva elektrona u atomu ne mogu imati istu kolekciju od četiri kvantna broja (n, l, ml i ms), prema Paulijevom principu isključenja. Najveći broj elektrona koji može stati u svaku orbitalu je dva, i oni moraju imati suprotne spinove.

koliki je ovaj monitor

Pasje pravilo:

Prema Hundovom pravilu, elektroni će prvo naseliti odvojene orbitale s istim spinom kada ispunjavaju degenerirane orbitale (orbitale s istom energijom). Sukladno tome, elektroni u degeneriranim orbitalama stalno će pokušavati maksimizirati svoj ukupni spin.

Redoslijed popunjavanja atomskih orbitala može se uspostaviti pomoću ovih načela.

Orbitale se popunjavaju sljedećim redoslijedom:

• 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p i tako dalje
• Uzmimo punjenje ugljikom kao primjer da to pokažemo (atomski broj 6). Šest elektrona prisutno je u ugljiku i oni će zauzeti dostupne orbitale na gore navedeni način.
• 1s orbitala će biti ispunjena s prva dva elektrona. 2s orbitala će biti ispunjena sa sljedeća dva elektrona. Dvije od tri moguće 2p orbitale bit će zauzete po jednim elektronom od strane preostala dva elektrona. Ugljik sada ima elektronsku strukturu 1s²2s²2p².

Zaključno, Aufbauov princip, Paulijev princip isključenja i Hundovo pravilo kontroliraju kako se atomske orbitale popunjavaju. Svaki element ima različitu konfiguraciju elektrona kao rezultat ovih pravila, koja pomažu odrediti redoslijed kojim elektroni zauzimaju dostupne orbitale.

Elektronička konfiguracija prvih 30 elemenata, prema rastućem atomskom broju:

Evo nekih od razloga zašto je elektronička konfiguracija ključna:

1. Kemijska reaktivnost

Kemijska reakcija atoma određena je njegovom elektronskom konfiguracijom. Elektronska konfiguracija je ono što uzrokuje reakcije između elemenata koje rezultiraju spojevima. Koliko lako atom može steći, izgubiti ili podijeliti elektrone kako bi formirao kemijske veze s drugim atomima ovisi o broju i rasporedu elektrona u najudaljenijoj energetskoj razini, poznatoj kao valentna ljuska. Na primjer, da bi se postigla stabilna konfiguracija, elementi s jednim ili dva elektrona u svojoj krajnjoj vanjskoj ljusci imaju tendenciju da izgube te elektrone, dok elementi s pet, šest ili sedam elektrona u svojoj krajnjoj vanjskoj ljusci teže da steknu te elektrone. To pomaže u predviđanju vrsta spojeva koje razni elementi mogu stvoriti.

10 na potenciju broja 6

2. Svojstva lijepljenja

Vrste kemijskih veza koje se mogu razviti između atoma također su određene njihovom elektroničkom konfiguracijom. Kovalentne veze obično se stvaraju između atoma s usporedivom elektroničkom konfiguracijom, dok se ionske veze obično stvaraju između atoma s različitim konfiguracijama. Na intenzitet i stabilnost stvorenih kemijskih veza također utječe elektronička konfiguracija. Na primjer, četiri valentna elektrona u elektronskoj konfiguraciji atoma ugljika omogućuju mu stvaranje stabilnih kovalentnih veza s drugim atomima ugljika, što rezultira stvaranjem širokog spektra organskih spojeva.

3. Fizička svojstva

Fizičke karakteristike elementa, kao što su njegova tališta i vrelišta, gustoća i vodljivost, također su pod utjecajem njegove elektronske strukture. Broj elektrona i način na koji su raspoređeni u valentnoj ljusci odlučuju o snazi ​​međudjelovanja atoma, što utječe na to kako se element fizički ponaša. Na primjer, budući da se njihovi slobodni elektroni mogu lako kretati i provoditi elektricitet, metali imaju visoku električnu i toplinsku vodljivost.

4. Periodični trendovi

Periodni sustav je organiziran pomoću periodičnih trendova jer se temelji na elektronskoj strukturi atoma. Redoviti obrasci varijance u svojstvima elemenata u periodnom sustavu nazivaju se periodični trendovi. Promjene u elektroničkoj konfiguraciji atoma i njihov utjecaj na veličinu, reaktivnost i karakteristike vezivanja elemenata mogu se koristiti za razumijevanje ovih trendova.

Ukratko, znanje o elektroničkoj konfiguraciji atoma potrebno je za razumijevanje njegovih molekularnih i fizičkih karakteristika. Neophodan je za predviđanje kemijskog ponašanja i sposobnosti elementa da se kombinira s drugim elementima za stvaranje spojeva. Razumijevanje elektroničke konfiguracije također pomaže u objašnjavanju periodičnih uzoraka i razlika u svojstvima elemenata u periodnom sustavu.