כיצד לכתוב את תצורות האלקטרונים לאטומים של אלמנטים שונים

2024 מְחַבֵּר: Jason Gerald | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-15 08:15

תצורת האלקטרונים של אטום היא ייצוג מספרי של מסלולי האלקטרונים. מסלולי אלקטרונים הם האזורים השונים סביב הגרעין האטומי, בהם בדרך כלל נמצאים אלקטרונים. תצורה של אלקטרונים יכולה לספר לקורא על מספר המסלולים האלקטרונים שיש לאטום, כמו גם מספר האלקטרונים התופסים כל מסלול. לאחר שתבין את העקרונות הבסיסיים מאחורי תצורות אלקטרונים, תוכל לכתוב תצורות משלך ולטפל בבדיקות הכימיה שלך בביטחון.

שלב

שיטה 1 מתוך 2: קביעת אלקטרונים באמצעות הטבלה המחזורית

שלב 1. מצא את המספר האטומי שלך

לכל אטום יש מספר אלקטרונים ספציפי. מצא את הסמל הכימי לאטום שלך בטבלה המחזורית שלמעלה. המספר האטומי הוא מספר שלם חיובי המתחיל ב -1 (עבור מימן) ועולה בכל פעם באטומים הבאים. מספר אטומי זה הוא גם מספר הפרוטונים באטום - ולכן הוא מייצג גם את מספר האלקטרונים באטום בעל תוכן אפס.

שלב 2. קבע את התוכן האטומי

לאטומים עם תוכן אפס יהיה המספר המדויק של האלקטרונים הרשומים בטבלה המחזורית לעיל. עם זאת, לאטום בעל התוכן יהיה מספר אלקטרונים גבוה או נמוך יותר, בהתאם לגודל התוכן. אם אתה מתמודד עם תוכן אטומי, הוסף או הוסף אלקטרונים: הוסף אלקטרון אחד עבור כל מטען שלילי וחסר אחד עבור כל מטען חיובי.

לדוגמה, לאטום נתרן בעל תוכן של -1 יהיה אלקטרון נוסף בנוסף למספר האטומי הבסיסי שלו, שהוא 11. אז אטום נתרן זה יכלול בסך הכל 12 אלקטרונים

שלב 3. שמור את רשימת המסלולים הסטנדרטיים בזיכרון שלך

כאשר אטום צובר אלקטרונים, הוא ממלא מסלולים שונים בסדר ספציפי. כל סט של מסלולים אלה, כאשר הוא תפוס במלואו, יכיל מספר זוגי של אלקטרונים. קבוצות המסלולים הללו הן:

• מערך ה- s אורביטלים (כל מספר בתצורת האלקטרונים ואחריו "s") כולל מסלול יחיד, ועל פי עקרון ההדרה של פאולי, מסלול יחיד יכול לכלול 2 אלקטרונים לכל היותר, כך שכל סט של אורביטלים יכול מכיל 2 אלקטרונים.
• מערכת מסלולי p מכילה 3 מסלולים, ויכולה לכלול 6 אלקטרונים בסך הכל.
• מערך מסלולי d מכיל 5 מסלולים, כך שמערך זה יכול לכלול 10 אלקטרונים.
• ערכת מסלולי f מכילה 7 מסלולים, כך שהיא יכולה לכלול 14 אלקטרונים.

שלב 4. הבנת סימון תצורת אלקטרונים

תצורת האלקטרונים כתובה באופן המציג בבירור את מספר האלקטרונים באטום ובכל מסלול. כל מסלול נכתב ברצף, כשמספר האלקטרונים בכל מסלול כתוב באותיות נמוכות יותר ובמיקום גבוה יותר (כתב עילי) מימין לשם המסלול. תצורת האלקטרונים הסופית היא אוסף של נתונים על שמות ומסלולים עליונים.

לדוגמה, הנה תצורה פשוטה של אלקטרונים: 1s² 2 שניות² 2p⁶. תצורה זו מראה כי ישנם שני אלקטרונים במערך המסלול 1s, שני אלקטרונים במערך 2s, ושישה אלקטרונים במערך 2p. 2 + 2 + 6 = 10 אלקטרונים. תצורת אלקטרונים זו חלה על אטומי ניאון שאין בהם תוכן (המספר האטומי של ניאון הוא 10.)

שלב 5. זכור את סדר המסלולים

שימו לב שלמרות שמערכת המסלולים ממוספרת על פי מספר שכבות האלקטרונים, המסלולים מסודרים לפי האנרגיה שלהם. לדוגמה, 4s² המכיל רמת אנרגיה נמוכה יותר (או שעלולה להיות נדיפה יותר) מאטום תלת -ממדי¹⁰ שהוא מלא חלקי או מלא, ולכן טור 4s נכתב תחילה. ברגע שאתה יודע את סדר המסלולים, אתה יכול למלא אותם על סמך מספר האלקטרונים בכל אטום. סדר מילוי המסלולים הוא כדלקמן: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.

• תצורה של אלקטרונים לאטום עם כל מסלול מלא לגמרי תיראה כך: 1s² 2 שניות² 2p⁶ 3 ש '² 3p⁶ 4s² תלת מימד¹⁰ 4p⁶ 5 שניות² 4d¹⁰ 5 עמ '⁶ 6s² 4f¹⁴ 5 ד¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6 ד¹⁰7 עמ '⁶8 שניות²
• הרשימה למעלה, אם כל השכבות מלאות, תהיה תצורת האלקטרונים עבור Uuo (Ununoctium), 118, שהוא האטום המספור הגבוה ביותר בטבלה המחזורית - כך שתצורת האלקטרונים הזו מכילה את כל שכבות האלקטרונים שידוע כי קיימות כיום ב- אטום ניטרלי.

שלב 6. מלא את המסלולים המבוססים על מספר האלקטרונים באטום שלך

לדוגמה, אם נרצה לכתוב את תצורת האלקטרונים לאטום סידן ללא תוכן, נתחיל בקביעת המספר האטומי של הסידן בטבלה המחזורית. המספר הוא 20, אז נכתוב את התצורה של אטום עם 20 אלקטרונים בסדר למעלה.

• מלאו את המסלולים בעקבות הרצף לעיל עד שתגיעו לסך של 20 אלקטרונים. מסלול ה- 1s מכיל שני אלקטרונים, 2s במסלול שניים, 2p במסלול שש, 3s במסלול שניים, 3p במסלול שש, ו -4s במסלול שניים (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) אז, תצורת האלקטרונים לסידן הוא: 1s² 2 שניות² 2p⁶ 3 ש '² 3p⁶ 4s².
• הערה: רמות האנרגיה משתנות ככל שהמסלול שלך הולך וגדל. לדוגמה, כאשר תגיע לרמת האנרגיה הרביעית, אז 4s יהיו הראשונות, לאחר מכן תלת מימד. לאחר רמת האנרגיה הרביעית, תעבור לרמה החמישית שבה הסדר חוזר להתחלה. זה קורה רק לאחר רמת האנרגיה השלישית.

שלב 7. השתמש בטבלה המחזורית כקיצור הדרך החזותי שלך

אולי שמתם לב שצורת הטבלה המחזורית מייצגת את סדרת מערכי המסלולים בתצורת האלקטרונים. לדוגמה, האטומים בעמודה השנייה משמאל מסתיימים תמיד בס '²", האטומים באזור הימני של המרכז הדק מסתיימים תמיד ב-" ד¹⁰, "וכו 'השתמש בטבלה המחזורית ככלי הוויזואלי שלך בכתיבת תצורות האלקטרונים - סדר האלקטרונים שאתה כותב במסלולים קשור ישירות למיקום שלך בטבלה. ראה להלן:

• באופן ספציפי, שתי העמודות השמאליות ביותר מייצגות אטומים עם תצורות אלקטרונים המסתיימות במסלולים s, החצי הימני של הטבלה מייצג אטומים עם תצורות אלקטרונים המסתיימות במסלולים s, החלקים האמצעיים מייצגים אטומים המסתיימים במסלולים d, והחצי התחתון של אטומים המסתיימים ב- d מסלולים f.
• לדוגמה, כאשר אתה רוצה לכתוב את תצורת האלקטרונים עבור כלור, חשוב: "האטום הזה נמצא בשורה השלישית (או" התקופה ") של הטבלה המחזורית. הוא נמצא גם בעמודה החמישית של בלוק ה- p-orbit של הטבלה המחזורית. לכן, התצורה שהאלקטרון יגיע בסופו של דבר … 3p⁵
• זהירות - אזורי מסלול d ו- f בטבלה מייצגים רמות אנרגיה שונות עם השורה בה הם נמצאים. לדוגמה, השורה הראשונה של גושי מסלולי d מייצגת מסלולים תלת -ממדיים למרות שהם ממוקמים בתקופה 4, ואילו השורה הראשונה של מסלולי f מייצגת מסלולים 4f למרות שהם נמצאים למעשה בתקופה 6.

שלב 8. למד כיצד לכתוב במהירות תצורות אלקטרונים

האטומים בצד ימין של הטבלה המחזורית נקראים גזים אצילים. יסודות אלה יציבים מאוד מבחינה כימית. כדי לקצר את התהליך הממושך של כתיבת תצורות אלקטרונים, כתוב את הסמל הכימי של היסוד הגזי הקרוב ביותר שיש לו פחות אלקטרונים מאשר אטומים בסוגריים שלך, ולאחר מכן המשך עם תצורת האלקטרונים עבור קבוצת המסלולים הבאים. עיין בדוגמה למטה:

• כדי להקל עליך להבין את הרעיון הזה, ניתנה תצורה לדוגמה. בואו נכתוב את התצורה של אבץ (עם מספר אטומי 30) בשיטה המהירה של גז אציל. תצורת האלקטרונים הכוללת של אבץ היא: 1s² 2 שניות² 2p⁶ 3 ש '² 3p⁶ 4s² תלת מימד¹⁰. עם זאת, שים לב כי 1s² 2 שניות² 2p⁶ 3 ש '² 3p⁶ היא התצורה של ארגון, גז אציל. החלף חלק זה של ציון האלקטרונים האבץ בסמל הכימי ארגון בסוגריים ([Ar].)
• אז ניתן לכתוב את תצורת האלקטרונים של אבץ במהירות כמו [Ar] 4s² תלת מימד¹⁰.

שיטה 2 מתוך 2: שימוש בטבלה המחזורית של ADOMAH

שלב 1. הבנת הטבלה המחזורית של ADOMAH

שיטה זו של כתיבת תצורות אלקטרונים אינה מחייבת אותך לשנן אותן. עם זאת, יש צורך לסדר מחדש את הטבלה המחזורית, מכיוון שבטבלה המחזורית המסורתית, החל מהשורה הרביעית, מספר התקופה אינו מייצג את שכבת האלקטרונים. חפש את הטבלה המחזורית ADOMAH, שהיא טבלה מחזורית שתוכננה במיוחד על ידי המדען ולרי צימרמן. אתה יכול למצוא אותו בקלות באמצעות חיפוש מקוון.

• בטבלה המחזורית של ADOMAH, השורות האופקיות מייצגות קבוצות אלמנטים, כגון הלוגנים, גזים חלשים, מתכות אלקליות, אדמות אלקליין וכו '. העמודים האנכיים מייצגים את שכבות האלקטרונים ונקראים "מפלים" (קווים אלכסוניים המחברים בין גושי s, p, d ו- f) המתאימים לתקופה.
• הליום מועבר ליד מימן, כי לשניהם יש מסלולים של 1. מספר נקודות (s, p, d ו- f) מוצגות מימין ומספרי השכבות להלן. היסודות מוצגים בתיבות מלבניות הממוספרות מ -1 עד 120. מספרים אלה הם מספרים אטומיים רגילים המייצגים את מספר האלקטרונים הכולל באטום ניטרלי.

שלב 2. מצא את האטום שלך בטבלת ADOMAH

כדי לכתוב את תצורת האלקטרונים של יסוד, אתר את הסמל שלו בטבלה המחזורית של ADOMAH וחצה את כל היסודות עם המספר האטומי הגבוה יותר. לדוגמה, אם אתה רוצה לכתוב את תצורת האלקטרונים של ארביום (68), סמן את האלמנטים 69 עד 120.

שימו לב למספרים 1 עד 8 בתחתית הטבלה. מספרים אלה הם מספרי שכבת האלקטרונים, או מספרי עמודה. התעלם מהעמודות המכילות רק את האלמנטים שהמחקת. עבור Erbium, העמודות הנותרות הן מספרי עמודה 1, 2, 3, 4, 5 ו -6

שלב 3. חישוב מערך המסלולים הסופי האטומי שלך

על ידי התבוננות בסמלי הגוש בצד ימין של הטבלה (s, p, d ו- f) ובמספרי העמודות בתחתית הטבלה והתעלמות מהקווים האלכסוניים בין הבלוקים, חלק את העמודות לעמודים. וכתוב אותם לפי הסדר מלמטה למעלה. שוב, התעלם מחסימות העמודות הכוללות את כל האלמנטים המחוצים. רשום את תחילת עמודת הבלוק המתחילה במספר העמודה ולאחר מכן ואחריו סמל הבלוק, כך: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (במקרה של ארביום).

הערה: תצורות האלקטרונים של Er לעיל כתובות בסדר הגדלת מספר השכבות. ניתן גם לכתוב לפי סדר מילוי המסלולים. עקוב אחר המפל מלמעלה למטה (לא עמודות) בעת כתיבת חסימות עמודות: 1s² 2 שניות² 2p⁶ 3 ש '² 3p⁶ 4s² תלת מימד¹⁰ 4p⁶ 5 שניות² 4d¹⁰ 5 עמ '⁶ 6s² 4f¹².

שלב 4. ספרו את האלקטרונים בכל קבוצת מסלולים

ספור את האלמנטים הלא מפוספסים בכל בלוק טור, הזן אלקטרון אחד לכל אלמנט, ולאחר מכן כתוב את המספר שאחרי סמל הבלוק עבור כל בלוק טור, כך: 1s² 2 שניות² 2p⁶ 3 ש '² 3p⁶ תלת מימד¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5 שניות² 5 עמ '⁶ 6s². בדוגמה שלנו, זוהי תצורת האלקטרונים של ארביום.

שלב 5. דע את תצורת האלקטרונים הלא יציבה

ישנם שמונה עשרה יוצאי דופן לתצורת האלקטרונים לאטומים בעלי רמת האנרגיה הנמוכה ביותר, או מה שמכונה בדרך כלל הרמה היסודית. חריג זה מפר את הכלל במיקומים של השניים עד שלושה האלקטרונים האחרונים. במקרה כזה, תצורת האלקטרונים בפועל שומרת על האלקטרון במצב אנרגיה נמוך יותר מאשר בתצורה הסטנדרטית של האטום. אטומים לא יציבים אלה הם:

Cr (…, 3d5, 4s1); Cu (…, 3d10, 4s1); Nb (…, 4d4, 5s1); מו (…, 4d5, 5s1); Ru (…, 4d7, 5s1); Rh (…, 4d8, 5s1); Pd (…, 4d10, 5s0); Ag (…, 4d10, 5s1); לָה (…, 5d1, 6s2); לִספִירַת הַנוֹצרִים (…, 4f1, 5d1, 6s2); אלוקים (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); מזגן (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); אבא (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) ו- ס"מ (…, 5f7, 6d1, 7s2).

טיפים

• כאשר אטום הוא יון, פירוש הדבר שמספר הפרוטונים אינו שווה למספר האלקטרונים. התוכן האטומי יוצג (בדרך כלל) בפינה הימנית העליונה של הסמל הכימי. לפיכך, אטום אנטימון בעל תוכן +2 יהיה בעל תצורת אלקטרונים של 1s² 2 שניות² 2p⁶ 3 ש '² 3p⁶ 4s² תלת מימד¹⁰ 4p⁶ 5 שניות² 4d¹⁰ 5 עמ '¹. שים לב כי 5 עמ '³ השתנה ל -5 עמ '¹. היזהר כאשר תצורת האלקטרונים מסתיימת במסלול אחר מלבד קבוצת מסלולי s ו- p.

  כאשר אתה מסיר אלקטרון, תוכל להסיר אותו רק ממסלול הערכיות שלו (מסלול s ו- p). אז אם תצורה מסתיימת ב- 4s² תלת מימד⁷, והאטום מקבל תוכן של +2, ואז התצורה תשתנה לסיומה של 4s⁰ תלת מימד⁷. שימו לב כי תלת מימד⁷לא אולם, משתנה מסלול האלקטרונים האבוד.

• כל אטום רוצה להיות יציב, והתצורות היציבות ביותר יכילו את מכלול מסלולי s ו- p (s2 ו- p6). לגזים מתחילים להיות בעלי תצורה זו, וזו הסיבה שהם לעתים נדירות מגיבים וממוקמים בצד ימין של הטבלה המחזורית. אז אם תצורה מסתיימת עם 3p⁴, כך שתצורה זו דורשת רק שני אלקטרונים נוספים כדי להפוך ליציבים (הסרת שישה, כולל אלקטרונים במערך המסלולים s, דורשת יותר אנרגיה, כך שקל יותר להסיר ארבעה). ואם תצורה מסתיימת ב- 4d³, אז תצורה זו רק צריכה לאבד שלושה אלקטרונים כדי להגיע למצב יציב. כמו כן, שכבות בעלות חצי תוכן (s1, p3, d5..) יציבות יותר מאשר (למשל) p4 או p2; עם זאת, s2 ו- p6 יהיו יציבים עוד יותר.
• אין דבר כזה תת-רמה של "איזון חצי תוכן". זהו פישוט. כל האיזונים הקשורים לרמות משנה "מלאות למחצה" מבוססים על העובדה שלכל מסלול יש רק אלקטרון אחד, כך שהדחייה בין האלקטרונים ממוזערת.
• אתה יכול גם לכתוב את תצורת האלקטרונים של אלמנט פשוט על ידי כתיבת תצורת הערכיות שלו, כלומר המערכה האחרונה של מסלולי s ו- p. אז, תצורת הערכיות של אטום אנטימון תהיה 5s² 5 עמ '³.
• אותו דבר לא נכון לגבי יונים. יונים יותר קשה לכתוב. דלג על שתי רמות ופעל לפי אותו דפוס, תלוי היכן אתה מתחיל לכתוב, על סמך כמה האלקטרונים גבוהים או נמוכים.
• כדי למצוא את המספר האטומי כשהוא בצורת תצורת האלקטרונים, צרו את כל המספרים הבאים אחרי האותיות (s, p, d ו- f). עיקרון זה חל רק על אטומים ניטרליים, אם אטום זה הוא יון, עליך להוסיף או להסיר אלקטרונים בהתאם למספר המתווסף או מוסר.
• ישנן שתי דרכים שונות לכתוב תצורות אלקטרונים. אתה יכול לכתוב אותם לפי מספר השכבה כלפי מעלה, או לפי הסדר שבו מסלולים מתמלאים, כמו בדוגמה למעלה עבור היסוד Erbium.
• ישנן נסיבות מסוימות שבהן צריך "לקדם" אלקטרונים. כאשר קבוצת מסלולים דורשת רק אלקטרון אחד בכדי להפוך אותו למלא או חצי מלא, הסר אלקטרון אחד ממערך המסלולים הקרובים ביותר של s או p והעבר אותו לקבוצת המסלולים הדורשים את האלקטרון הזה.
• המספרים הבאים באותיות הם מעלים, אז אל תרשום אותם במבחן שלך.