De elektronenconfiguratie van een atoom is een numerieke weergave van de banen van de elektronen. Elektronenbanen zijn de verschillende gebieden rond de atoomkern, waar meestal elektronen aanwezig zijn. Een elektronenconfiguratie kan de lezer vertellen over het aantal elektrobanen dat een atoom heeft, evenals het aantal elektronen dat elke baan inneemt. Zodra u de basisprincipes achter elektronenconfiguraties begrijpt, kunt u uw eigen configuraties schrijven en uw scheikundetests met vertrouwen uitvoeren.
Stap
Methode 1 van 2: Elektronen bepalen via het periodiek systeem
Stap 1. Zoek uw atoomnummer
Elk atoom heeft een bepaald aantal elektronen. Zoek het chemische symbool voor uw atoom in het periodiek systeem hierboven. Het atoomnummer is een positief geheel getal dat begint bij 1 (voor waterstof) en telkens met 1 toeneemt voor volgende atomen. Dit atoomnummer is ook het aantal protonen in een atoom - dus het vertegenwoordigt ook het aantal elektronen in een atoom zonder inhoud.
Stap 2. Bepaal de atoominhoud
Atomen met een nulgehalte hebben het exacte aantal elektronen dat in het periodiek systeem hierboven wordt vermeld. Het atoom met de inhoud zal echter een hoger of lager aantal elektronen hebben, afhankelijk van de grootte van de inhoud. Als je te maken hebt met atomaire inhoud, voeg dan elektronen toe of voeg ze toe: voeg één elektron toe voor elke negatieve lading en trek er één af voor elke positieve lading.
Een natriumatoom met een gehalte van -1 heeft bijvoorbeeld een extra elektron naast het basisatoomnummer, namelijk 11. Dit natriumatoom heeft dus in totaal 12 elektronen
Stap 3. Bewaar de lijst met standaardbanen in je geheugen
Wanneer een atoom elektronen krijgt, vult het verschillende banen in een specifieke volgorde. Elke set van deze banen zal, wanneer ze volledig bezet zijn, een even aantal elektronen bevatten. De sets van deze banen zijn:
- De set van s-orbitalen (elk getal in de elektronenconfiguratie gevolgd door een "s") omvat een enkele baan, en volgens het uitsluitingsprincipe van Pauli kan een enkele baan maximaal 2 elektronen bevatten, dus elke set van s-orbitalen kan bevatten 2 elektronen.
- De p-orbitale set bevat 3 banen en kan in totaal 6 elektronen bevatten.
- De d-orbitaalset bevat 5 banen, dus deze set kan 10 elektronen bevatten.
- De f orbitale set bevat 7 banen, dus het kan 14 elektronen bevatten.
Stap 4. Begrijp de notatie van de elektronenconfiguratie
De elektronenconfiguratie is zo geschreven dat het aantal elektronen in een atoom en elke baan duidelijk wordt weergegeven. Elke baan wordt opeenvolgend geschreven, waarbij het aantal elektronen in elke baan in lagere letters en op een hogere positie (superscript) rechts van de baannaam wordt geschreven. De uiteindelijke elektronenconfiguratie is een verzameling gegevens over baannamen en superscripts.
Hier is bijvoorbeeld een eenvoudige elektronenconfiguratie: 1s2 2s2 2p6. Deze configuratie laat zien dat er twee elektronen zijn in de 1s orbitale set, twee elektronen in de 2s orbitale set en zes elektronen in de 2p orbitale set. 2 + 2 + 6 = 10 elektronen. Deze elektronenconfiguratie is van toepassing op neonatomen die geen inhoud hebben (het atoomnummer van neon is 10.)
Stap 5. Onthoud de volgorde van de banen
Merk op dat hoewel de reeks banen is genummerd volgens het aantal elektronenlagen, de banen zijn gerangschikt volgens hun energie. Bijvoorbeeld een 4s2 met een lager energieniveau (of potentieel vluchtiger) dan een 3d atoom10 die gedeeltelijk of volledig is gevuld, dus kolom 4s wordt eerst geschreven. Als je eenmaal de volgorde van de banen kent, kun je ze invullen op basis van het aantal elektronen in elk atoom. De volgorde van het vullen van de banen is als volgt: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- Een elektronenconfiguratie voor een atoom met elke baan volledig gevuld zou er als volgt uitzien: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d107p68s2
- De bovenstaande lijst, als alle lagen zijn ingevuld, zal de elektronenconfiguratie zijn voor Uuo (Ununoctium), 118, het hoogste genummerde atoom in het periodiek systeem - dus deze elektronenconfiguratie bevat alle elektronenlagen waarvan momenteel bekend is dat ze in een neutraal atoom.
Stap 6. Vul de banen in op basis van het aantal elektronen in je atoom
Als we bijvoorbeeld de elektronenconfiguratie voor een calciumatoom zonder inhoud zouden willen schrijven, zouden we beginnen met het bepalen van het atoomnummer van calcium op het periodiek systeem. Het getal is 20, dus we schrijven de configuratie voor een atoom met 20 elektronen in de bovenstaande volgorde.
- Vul de banen volgens de bovenstaande volgorde totdat je in totaal 20 elektronen hebt bereikt. De 1s baan bevat twee elektronen, 2s baan twee, 2p baan zes, 3s baan twee, 3p baan zes en 4s baan twee (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Dus de elektronenconfiguratie voor calcium is: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
- Opmerking: energieniveaus veranderen naarmate je baan groter wordt. Als je bijvoorbeeld het 4e energieniveau bereikt, dan is 4s de eerste, dan 3d. Na het vierde energieniveau ga je naar het 5e niveau waar de volgorde terugkeert naar het begin. Dit gebeurt pas na het 3e energieniveau.
Stap 7. Gebruik het periodiek systeem als uw visuele snelkoppeling
Het is je misschien opgevallen dat de vorm van het periodiek systeem de volgorde van de reeks banen in de elektronenconfiguratie vertegenwoordigt. De atomen in de tweede kolom van links eindigen bijvoorbeeld altijd op "s2", de atomen in het rechter gebied van het dunne centrum eindigen altijd op "d10, " enz. Gebruik het periodiek systeem als uw visuele hulpmiddel bij het opschrijven van de configuraties van elektronen - de volgorde van elektronen die u in banen schrijft is direct gerelateerd aan uw positie op de tafel. Zie hieronder:
- In het bijzonder vertegenwoordigen de twee meest linkse kolommen atomen met elektronenconfiguraties die eindigen op s-banen, de rechterhelft van de tabel vertegenwoordigt atomen met elektronenconfiguraties die eindigen op s-banen, de middelste secties vertegenwoordigen atomen die eindigen op d-banen, en de onderste helft voor atomen die eindigen op d orbitalen, banen f.
- Als je bijvoorbeeld de elektronenconfiguratie voor chloor wilt schrijven, denk dan: "Dit atoom staat in de derde rij (of "periode") van het periodiek systeem. Het staat ook in de vijfde kolom van het p-baanblok van de periodiek systeem. Dus de configuratie waarin het elektron zal eindigen met …3p5
- Let op - de orbitale regio's d en f in de tabel vertegenwoordigen verschillende energieniveaus met de rij waarin ze zich bevinden. De eerste rij d-baanblokken vertegenwoordigt bijvoorbeeld 3D-banen, hoewel ze zich in periode 4 bevinden, terwijl de eerste rij f-banen 4f-banen vertegenwoordigt, hoewel ze zich feitelijk in periode 6 bevinden.
Stap 8. Leer hoe u snel elektronenconfiguraties kunt schrijven
De atomen aan de rechterkant van het periodiek systeem heten edelgassen. Deze elementen zijn chemisch zeer stabiel. Om het langdurige proces van het schrijven van elektronenconfiguraties te verkorten, schrijft u het chemische symbool van het dichtstbijzijnde gasvormige element met minder elektronen dan atomen tussen haakjes en gaat u verder met de elektronenconfiguratie voor de reeks banen die volgen. Zie het voorbeeld hieronder:
- Om het u gemakkelijker te maken dit concept te begrijpen, is er een voorbeeldconfiguratie gegeven. Laten we de configuratie voor zink (met atoomnummer 30) schrijven met behulp van de edelgassnelle methode. De algehele elektronenconfiguratie van zink is: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10. Houd er echter rekening mee dat 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 is de configuratie voor Argon, een edelgas. Vervang dit deel van de zinkelektronennotatie door het chemische symbool Argon tussen haakjes ([Ar].)
- Dus de elektronenconfiguratie van zink kan snel worden geschreven als [Ar]4s2 3d10.
Methode 2 van 2: Het ADOMAH periodiek systeem gebruiken
Stap 1. Begrijp het ADOMAH periodiek systeem
Voor deze methode voor het schrijven van elektronenconfiguraties hoeft u ze niet te onthouden. Het is echter noodzakelijk om het periodiek systeem te herschikken, omdat in het traditionele periodiek systeem, beginnend vanaf de vierde rij, het periodenummer niet de elektronenlaag vertegenwoordigt. Zoek naar het ADOMAH Periodiek Systeem, een periodiek systeem dat speciaal is ontworpen door wetenschapper Valery Tsimmerman. U kunt het gemakkelijk vinden via een online zoekopdracht.
- In het ADOMAH periodiek systeem vertegenwoordigen de horizontale rijen elementgroepen, zoals halogenen, zwakke gassen, alkalimetalen, aardalkaliën, enz. De verticale kolommen vertegenwoordigen de elektronenlagen en worden "cascades" genoemd (diagonale lijnen die de s-, p-, d- en f-blokken verbinden) die overeenkomen met de periode.
- Helium wordt naast waterstof verplaatst, omdat beide een 1s-baan hebben. Rechts staan verschillende perioden (s, p, d en f) en de laagnummers staan hieronder. De elementen worden weergegeven in rechthoekige vakken genummerd van 1 tot 120. Deze getallen zijn normale atoomnummers die het totale aantal elektronen in een neutraal atoom vertegenwoordigen.
Stap 2. Zoek je atoom in de ADOMAH-tabel
Om de elektronenconfiguratie van een element te schrijven, zoekt u het symbool op het ADOMAH Periodiek Systeem en streept u alle elementen met het hogere atoomnummer door. Als u bijvoorbeeld de elektronenconfiguratie van Erbium (68) wilt schrijven, streep dan de elementen 69 tot en met 120 door.
Let op de cijfers 1 tot en met 8 onderaan de tabel. Deze nummers zijn de elektronenlaagnummers of kolomnummers. Negeer de kolommen die alleen de elementen bevatten die u hebt doorgestreept. Voor Erbium zijn de overige kolommen kolomnummers 1, 2, 3, 4, 5 en 6
Stap 3. Bereken uw atomaire eindige reeks banen
Door naar de bloksymbolen aan de rechterkant van de tabel (s, p, d en f) en de kolomnummers onderaan de tabel te kijken en de diagonale lijnen tussen de blokken te negeren, verdeel je de kolommen in kolommen. en schrijf ze op volgorde van onder naar boven. Negeer nogmaals de kolomblokken die alle doorgestreepte elementen bevatten. Noteer het begin van de blokkolom, beginnend met het kolomnummer en gevolgd door het bloksymbool, als volgt: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (in het geval van Erbium).
Opmerking: De elektronenconfiguraties van Er hierboven zijn geschreven in oplopende volgorde van laagnummer. Je kunt ook schrijven in de volgorde waarin de banen zijn gevuld. Volg de cascade van boven naar beneden (geen kolommen) terwijl u kolomblokken schrijft: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12.
Stap 4. Tel de elektronen in elke reeks banen
Tel de ongestripte elementen in elk kolomblok, voer één elektron per element in en schrijf het nummer achter het bloksymbool voor elk kolomblok, zoals dit: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f12 5s2 5p6 6s2. In ons voorbeeld is dit de elektronenconfiguratie van Erbium.
Stap 5. Ken de grillige elektronenconfiguratie
Er zijn achttien uitzonderingen op de elektronenconfiguratie voor atomen met het laagste energieniveau, of wat gewoonlijk het elementaire niveau wordt genoemd. Deze uitzondering breekt de algemene regel in de posities van de laatste twee tot drie elektronen. In een dergelijk geval houdt de feitelijke elektronenconfiguratie het elektron in een lagere energietoestand dan in de standaardconfiguratie van het atoom. Deze grillige atomen zijn:
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); Airconditioning (…, 6d1, 7s2); NS (…, 6d2, 7s2); vader (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) en cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
Tips
-
Wanneer een atoom een ion is, betekent dit dat het aantal protonen niet gelijk is aan het aantal elektronen. De atomaire inhoud wordt (meestal) weergegeven in de rechterbovenhoek van het chemische symbool. Dus een antimoonatoom met een +2-gehalte heeft een elektronenconfiguratie van 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1. Merk op dat 5p3 veranderd in 5p1. Wees voorzichtig wanneer de elektronenconfiguratie eindigt in een andere baan dan de reeks s- en p-banen.
Wanneer je een elektron verwijdert, kun je het alleen uit zijn valentiebaan (s- en p-baan) halen. Dus als een configuratie eindigt op 4s2 3d7, en het atoom krijgt een +2 inhoud, dan zal de configuratie veranderen in eindigend op 4s0 3d7. Merk op dat 3d7Nee verandert, gaat de s-elektronenbaan echter verloren.
- Elk atoom wil stabiel zijn en de meest stabiele configuraties zullen de volledige set van s- en p-banen (s2 en p6) bevatten. Gassen beginnen deze configuratie te krijgen, daarom zijn ze zelden reactief en bevinden ze zich aan de rechterkant van het periodiek systeem. Dus als een configuratie eindigt met 3p4, dus deze configuratie vereist slechts twee extra elektronen om stabiel te worden (het verwijderen van zes, inclusief elektronen in de orbitale set, vereist meer energie, dus het verwijderen van vier is gemakkelijker te doen). En als een configuratie eindigt op 4d3, dan hoeft deze configuratie maar drie elektronen te verliezen om een stabiele toestand te bereiken. Ook zijn lagen met een halve inhoud (s1, p3, d5..) stabieler dan (bijvoorbeeld) p4 of p2; s2 en p6 zullen echter nog stabieler zijn.
- Er bestaat niet zoiets als een subniveau van een "halve inhoudsbalans". Dit is een vereenvoudiging. Alle balansen die horen bij "halfgevulde" subniveaus zijn gebaseerd op het feit dat elke baan slechts één elektron heeft, zodat de afstoting tussen de elektronen tot een minimum wordt beperkt.
- Je kunt ook de elektronenconfiguratie van een element schrijven door simpelweg de valentieconfiguratie te schrijven, d.w.z. de laatste reeks s- en p-banen. Dus de valentieconfiguratie van een antimoonatoom is 5s2 5p3.
- Hetzelfde geldt niet voor ionen. Ionen zijn moeilijker te schrijven. Sla twee niveaus over en volg hetzelfde patroon, afhankelijk van waar je begint te schrijven, gebaseerd op hoe hoog of laag het aantal elektronen is.
- Om het atoomnummer te vinden in de vorm van de elektronenconfiguratie, tel je alle getallen op die volgen op de letters (s, p, d en f). Dit principe is alleen van toepassing op neutrale atomen, als dit atoom een ion is, moet je elektronen toevoegen of verwijderen volgens het aantal toegevoegd of verwijderd.
- Er zijn twee verschillende manieren om elektronenconfiguraties te schrijven. Je kunt ze in volgorde van laagnummer naar boven schrijven, of de volgorde waarin de banen worden gevuld, zoals in het voorbeeld hierboven voor het element Erbium.
- Er zijn bepaalde omstandigheden waarin elektronen moeten worden 'gepromoot'. Wanneer een reeks banen slechts één elektron nodig heeft om het vol of halfvol te maken, verwijder dan één elektron uit de dichtstbijzijnde reeks s- of p-banen en verplaats het naar de reeks banen die dat elektron nodig hebben.
- Cijfers die volgen op letters zijn superscript, dus schrijf ze niet op uw test.
