نحوه تنظیم پیکربندی الکترون برای اتم های عناصر مختلف

2024 نویسنده: Jason Gerald | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-15 08:13

پیکربندی الکترونی یک اتم نمایشی عددی از مدار الکترون ها است. مدارهای الکترون نواحی مختلفی در اطراف هسته اتمی هستند که معمولاً الکترونها در آنها وجود دارند. پیکربندی الکترونی می تواند تعداد مدارهای الکتریکی یک اتم و همچنین تعداد الکترون های اشغال شده در هر مدار را به خواننده بگوید. هنگامی که اصول اساسی تنظیمات الکترون را درک کردید ، می توانید تنظیمات خود را بنویسید و آزمایشات شیمی خود را با اطمینان انجام دهید.

گام

روش 1 از 2: تعیین الکترون ها از طریق جدول تناوبی

مرحله 1. عدد اتمی خود را پیدا کنید

هر اتم دارای تعداد مشخصی الکترون است. نماد شیمیایی اتم خود را در جدول تناوبی بالا بیابید. عدد اتمی یک عدد صحیح مثبت است که از 1 شروع می شود (برای هیدروژن) و هر بار برای اتم های بعدی 1 افزایش می یابد. این عدد اتمی همچنین تعداد پروتون های یک اتم است - بنابراین نشان دهنده تعداد الکترون های یک اتم با محتوای صفر است.

مرحله 2. محتوای اتمی را تعیین کنید

تعداد اتمهای دارای اتمهای بدون صفر در جدول تناوبی بالا ذکر شده است. با این حال ، اتم با محتوا بسته به اندازه محتوا ، تعداد الکترونهای کم یا زیادتری خواهد داشت. اگر با محتوای اتمی سروکار دارید ، الکترون اضافه یا اضافه کنید: برای هر بار منفی یک الکترون اضافه کنید و برای هر بار مثبت یک الکترون کم کنید.

به عنوان مثال ، یک اتم سدیم با محتوای -1 علاوه بر عدد اتمی پایه آن ، 11 نیز دارای یک الکترون اضافی خواهد بود. این اتم سدیم در مجموع 12 الکترون خواهد داشت

مرحله 3. لیست مدارهای استاندارد را در حافظه خود ذخیره کنید

هنگامی که یک اتم الکترون دریافت می کند ، مدارهای مختلف را به ترتیب خاصی پر می کند. هر مجموعه از این مدارها ، هنگامی که کاملاً اشغال می شوند ، دارای تعداد زوج الکترون هستند. مجموعه این مدارها عبارتند از:

مجموعه اوربیتال های s (هر عددی در پیکربندی الکترون به دنبال "s") شامل یک مدار واحد است و بر اساس اصل محرومیت پائولی ، یک مدار واحد می تواند حداکثر 2 الکترون را شامل شود ، بنابراین هر مجموعه s مداری می تواند حاوی 2 الکترون
مجموعه مداری p شامل 3 مدار است و می تواند در مجموع شامل 6 الکترون باشد.
مجموعه d مداری شامل 5 مدار است ، بنابراین این مجموعه می تواند شامل 10 الکترون باشد.
مجموعه مدار f شامل 7 مدار است ، بنابراین می تواند شامل 14 الکترون باشد.

مرحله 4. درک پیکربندی پیکربندی الکترون

پیکربندی الکترون به گونه ای نوشته شده است که تعداد الکترون های یک اتم و هر مدار را به وضوح نشان می دهد. هر مدار به صورت متوالی نوشته می شود و تعداد الکترون های هر مدار با حروف کوچک و در موقعیت بالاتر (بالا) در سمت راست نام مدار نوشته شده است. پیکربندی نهایی الکترونی مجموعه ای از داده ها در مورد نام مدار و حروف فوق است.

به عنوان مثال ، در اینجا یک پیکربندی ساده الکترون وجود دارد: 1s² 2 ثانیه² 2p⁶. این پیکربندی نشان می دهد که دو الکترون در مجموعه مداری 1s ، دو الکترون در مجموعه مداری 2s و شش الکترون در مجموعه مداری 2p وجود دارد. 2 + 2 + 6 = 10 الکترون. این پیکربندی الکترون در مورد اتم های نئون بدون محتوا (عدد اتمی نئون 10 است) اعمال می شود.

مرحله 5. ترتیب مدارها را به خاطر بسپارید

توجه داشته باشید که اگرچه مجموعه مدارها با توجه به تعداد لایه های الکترون شماره گذاری می شوند ، اما مدارها بر اساس انرژی آنها مرتب می شوند. به عنوان مثال ، یک 4s² دارای سطح انرژی کمتر (یا به طور بالقوه فرارتر) از اتم سه بعدی است¹⁰ که تا حدی یا کاملاً پر شده است ، بنابراین ابتدا ستون 4s نوشته می شود. هنگامی که ترتیب مدارها را می دانید ، می توانید آنها را بر اساس تعداد الکترون های هر اتم پر کنید. ترتیب پر شدن مدارها به شرح زیر است: 1s ، 2s ، 2p ، 3s ، 3p ، 4s ، 3d ، 4p ، 5s ، 4d ، 5p ، 6s ، 4f ، 5d ، 6p ، 7s ، 5f ، 6d ، 7p ، 8s.

پیکربندی الکترونی برای یک اتم با هر مدار به طور کامل پر شده به این شکل است: 1s² 2 ثانیه² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² سه بعدی¹⁰ 4p⁶ 5 ثانیه² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰7p⁶8s²
لیست بالا ، در صورت پر شدن تمام لایه ها ، پیکربندی الکترون برای Uuo (Ununoctium) ، 118 است که بالاترین عدد اتم در جدول تناوبی است - بنابراین این پیکربندی الکترون شامل تمام لایه های الکترون است که در حال حاضر وجود دارد. اتم خنثی

مرحله 6. مدارها را بر اساس تعداد الکترونهای اتم خود پر کنید

به عنوان مثال ، اگر بخواهیم پیکربندی الکترون را برای یک اتم کلسیم بدون محتوا بنویسیم ، با تعیین عدد اتمی کلسیم در جدول تناوبی شروع می کنیم. عدد 20 است ، بنابراین پیکربندی یک اتم با 20 الکترون را به ترتیب بالا می نویسیم.

مدارهای زیر را دنبال کنید تا در مجموع به 20 الکترون برسید. مدار 1s شامل دو الکترون ، 2s مدار دو ، مدار 2p شش ، 3s مدار دو ، 3p مدار شش و 4s مدار دو (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20 =) است ، بنابراین پیکربندی الکترون برای کلسیم است: 1s² 2 ثانیه² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s².
توجه: سطح انرژی با بزرگتر شدن مدار شما تغییر می کند. به عنوان مثال ، هنگامی که به سطح 4 انرژی برسید ، 4s اول خواهد بود ، سپس سه بعدی پس از چهارمین سطح انرژی ، به سطح 5 می روید که در آن نظم به ابتدا باز می گردد. این تنها پس از سطح انرژی 3 رخ می دهد.

مرحله 7. از جدول تناوبی به عنوان میانبر بصری خود استفاده کنید

شاید متوجه شده باشید که شکل جدول تناوبی نشان دهنده مجموعه مجموعه مدارها در پیکربندی الکترون است. به عنوان مثال ، اتمهای ستون دوم از سمت چپ همیشه به "s" ختم می شوند²"، اتمها در ناحیه سمت راست مرکز نازک همیشه به" د¹⁰، "و غیره. از جدول تناوبی به عنوان کمک بصری خود برای نوشتن پیکربندی الکترونها استفاده کنید - ترتیب الکترونهایی که در مدارها می نویسید مستقیماً با موقعیت شما در جدول ارتباط دارد.

به طور خاص ، دو ستون سمت چپ نشان دهنده اتم هایی با پیکربندی الکترونی هستند که به مدار s ختم می شوند ، نیمه راست جدول نشان دهنده اتم هایی با پیکربندی الکترون به مدار s ختم می شود ، بخش های میانی نشان دهنده اتم هایی است که به d مدار می رسند و نیمه پایینی اتم هایی که به d مداری. مدار f.
به عنوان مثال ، هنگامی که می خواهید پیکربندی الکترون را برای کلر بنویسید ، فکر کنید: "این اتم در ردیف سوم (یا" دوره ") جدول تناوبی قرار دارد. همچنین در ستون پنجم بلوک مدار p بنابراین ، پیکربندی الکترون با… 3p به پایان می رسد⁵
احتیاط - مناطق مداری d و f در جدول نشان دهنده سطوح مختلف انرژی با ردیفی است که در آن قرار دارند. به عنوان مثال ، اولین ردیف بلوک های مداری d نشان دهنده مدارهای سه بعدی است ، هر چند در دوره 4 قرار داشته باشند ، در حالی که اولین ردیف مدارهای F نشان دهنده مدارهای 4f است ، حتی اگر در واقع در دوره 6 باشند.

مرحله 8. نحوه نوشتن سریع تنظیمات الکترون را بیاموزید

اتم های سمت راست جدول تناوبی نامیده می شوند گازهای نجیب. این عناصر از نظر شیمیایی بسیار پایدار هستند. برای کوتاه کردن فرایند طولانی نوشتن پیکربندی الکترون ، نماد شیمیایی نزدیکترین عنصر گازی را بنویسید که الکترونهای آن کمتر از اتمها در براکت شما است ، و سپس پیکربندی الکترون را برای مجموعه مدارهای بعدی ادامه دهید. مثال زیر را ببینید:

برای سهولت درک این مفهوم ، پیکربندی نمونه ارائه شده است. اجازه دهید پیکربندی روی (با عدد اتمی 30) را با استفاده از روش سریع گاز نجیب بنویسیم. پیکربندی کلی الکترون روی روی 1s است² 2 ثانیه² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² سه بعدی¹⁰به با این حال ، توجه داشته باشید که 1s² 2 ثانیه² 2p⁶ 3s² 3p⁶ پیکربندی Argon ، یک گاز نجیب است. این قسمت از نماد الکترون روی را با نماد شیمیایی آرگون در داخل پرانتز جایگزین کنید ([Ar].)
بنابراین ، پیکربندی الکترونی روی را می توان به سرعت به صورت زیر نوشت [Ar] 4s² سه بعدی¹⁰.

روش 2 از 2: استفاده از جدول تناوبی ADOMAH

مرحله 1. جدول تناوبی ADOMAH را بشناسید

این روش نوشتن پیکربندی الکترونی نیازی به حفظ آنها ندارد. با این حال ، تنظیم مجدد جدول تناوبی ضروری است ، زیرا در جدول تناوبی سنتی ، از ردیف چهارم ، شماره دوره نشان دهنده لایه الکترون نیست. به دنبال جدول دوره ای ADOMAH باشید ، که یک جدول تناوبی است که توسط دانشمند والری تسیمرمن طراحی شده است. با جستجوی آنلاین می توانید آن را به راحتی پیدا کنید.

در جدول تناوبی ADOMAH ، ردیف های افقی گروه های عنصری مانند هالوژن ها ، گازهای ضعیف ، فلزات قلیایی ، خاک های قلیایی و غیره را نشان می دهند. ستون های عمودی لایه های الکترون را نشان می دهند و "آبشار" (خطوط مورب اتصال بلوک های s ، p ، d و f) نامیده می شوند که مربوط به دوره است.
هلیوم در کنار هیدروژن منتقل می شود ، زیرا هر دو دارای مدار 1 هستند. چندین دوره (s ، p ، d و f) در سمت راست نشان داده شده است و اعداد لایه در زیر نشان داده شده است. عناصر در کادرهای مستطیلی با شماره 1 تا 120 نشان داده شده است. این اعداد اعداد اتمی معمولی هستند که تعداد کل الکترونهای یک اتم خنثی را نشان می دهند.

مرحله 2. اتم خود را در جدول ADOMAH پیدا کنید

برای نوشتن پیکربندی الکترونی یک عنصر ، نماد آن را در جدول تناوبی ADOMAH قرار دهید و همه عناصر با عدد اتمی بالاتر را ضربدری کنید. به عنوان مثال ، اگر می خواهید پیکربندی الکترونی Erbium (68) را بنویسید ، عناصر 69 تا 120 را از هم دور کنید.

به اعداد 1 تا 8 در انتهای جدول توجه کنید. این اعداد اعداد لایه الکترون یا شماره ستون هستند. ستونهایی را که فقط عناصری را که از آنها خط کشیده اید ، در نظر بگیرید. برای Erbium ، ستون های باقی مانده شماره ستون 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 و 6 هستند

مرحله 3. مجموعه محدود اتمی مدارهای خود را محاسبه کنید

با مشاهده نمادهای بلوک در سمت راست جدول (s ، p ، d و f) و اعداد ستون در پایین جدول و نادیده گرفتن خطوط مورب بین بلوک ها ، ستون ها را به ستون تقسیم کنید. -block و آنها را به ترتیب از پایین به بالا بنویسید. دوباره ، بلوک های ستون را که شامل همه عناصر خط کشی شده است نادیده بگیرید. شروع ستون بلوک را با شماره ستون شروع کنید و سپس با علامت بلوک ، مانند این ، 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (در مورد Erbium) بنویسید.

توجه: پیکربندی الکترونی Er در بالا به ترتیب تعداد لایه نوشته شده است. همچنین می توانید به ترتیب پر شدن مدارها بنویسید. هنگام نوشتن بلوک های ستون: 1s ، آبشار را از بالا به پایین (نه ستون) دنبال کنید² 2 ثانیه² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² سه بعدی¹⁰ 4p⁶ 5 ثانیه² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹².

مرحله 4. الکترونهای هر مجموعه از مدارها را بشمارید

عناصر بدون نوار را در هر ستون بلوک شمارش کنید ، یک الکترون در هر عنصر وارد کنید ، سپس عدد را بعد از نماد بلوک برای هر ستون ستون بنویسید ، مانند این: 1 ثانیه² 2 ثانیه² 2p⁶ 3s² 3p⁶ سه بعدی¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5 ثانیه² 5p⁶ 6s²به در مثال ما ، این پیکربندی الکترونی Erbium است.

مرحله 5. پیکربندی نامنظم الکترون را بدانید

هجده مورد استثنا در پیکربندی الکترون برای اتم هایی با کمترین سطح انرژی یا آنچه معمولاً سطح ابتدایی نامیده می شود وجود دارد. این استثنا قاعده کلی در موقعیتهای دو تا سه الکترون آخر را نقض می کند. در چنین حالتی ، پیکربندی واقعی الکترون ، الکترون را در حالت انرژی کمتری نسبت به پیکربندی استاندارد اتم نگه می دارد. این اتم های نامنظم عبارتند از:

Cr (… ، 3d5 ، 4s1) ؛ مس (… ، 3d10 ، 4s1) ؛ Nb (… ، 4d4 ، 5s1) ؛ مو (… ، 4d5 ، 5s1) ؛ Ru (… ، 4d7 ، 5s1) ؛ Rh (… ، 4d8 ، 5s1) ؛ Pd (… ، 4d10 ، 5s0) ؛ Ag (… ، 4d10 ، 5s1) ؛ لا (… ، 5d1 ، 6s2) ؛ Ce (… ، 4f1 ، 5d1 ، 6s2) ؛ Gd (… ، 4f7 ، 5d1 ، 6s2) ؛ Au (… ، 5d10 ، 6s1) ؛ تهویه مطبوع (… ، 6d1 ، 7s2) ؛ ث (… ، 6d2 ، 7s2) ؛ Pa (… ، 5f2 ، 6d1 ، 7s2) ؛ U (… ، 5f3 ، 6d1 ، 7s2) ؛ Np (… ، 5f4 ، 6d1 ، 7s2) و سانتی متر (… ، 5f7 ، 6d1 ، 7s2).

نکات

وقتی اتم یک یون است ، این بدان معناست که تعداد پروتون ها برابر تعداد الکترون ها نیست. محتوای اتمی (معمولاً) در گوشه سمت راست بالای نماد شیمیایی نشان داده می شود. بنابراین ، یک اتم آنتیموان با محتوای +2 دارای پیکربندی الکترونی 1 ثانیه خواهد بود² 2 ثانیه² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² سه بعدی¹⁰ 4p⁶ 5 ثانیه² 4d¹⁰ 5p¹به توجه داشته باشید که 5p³ به 5p تغییر کرد¹. مراقب باشید که پیکربندی الکترون در مداری غیر از مجموعه مدارهای s و p به پایان برسد.

هنگامی که یک الکترون را حذف می کنید ، فقط می توانید آن را از مدار ظرفیت (مدار s و p) خارج کنید. بنابراین اگر پیکربندی به 4 ثانیه ختم شود² سه بعدی⁷، و اتم محتوای +2 دریافت می کند ، سپس پیکربندی به پایان 4s تغییر می کند⁰ سه بعدی⁷به توجه داشته باشید که سه بعدی است⁷نه با این حال ، مدار الکترون s از بین می رود.
هر اتم می خواهد پایدار باشد و پایدارترین تنظیمات شامل مجموعه کامل مدارهای s و p (s2 و p6) خواهد بود. گازها دارای این پیکربندی هستند ، به همین دلیل آنها به ندرت واکنش پذیر هستند و در سمت راست جدول تناوبی قرار دارند. بنابراین اگر پیکربندی با 3p به پایان برسد⁴، بنابراین این پیکربندی تنها به دو الکترون اضافی برای پایدار شدن نیاز دارد (حذف شش عدد ، از جمله الکترونهای موجود در مجموعه مداری ، به انرژی بیشتری نیاز دارد ، بنابراین حذف چهار کار آسانتر است). و اگر پیکربندی در 4d به پایان برسد³، این پیکربندی فقط برای از دست دادن سه الکترون نیاز دارد تا به حالت پایدار برسد. همچنین ، لایه هایی با نصف محتوا (s1 ، p3 ، d5..) از (به عنوان مثال) p4 یا p2 پایدارتر هستند. با این حال ، s2 و p6 حتی پایدارتر خواهند بود.
چیزی به نام "سطح نیمه محتوا" زیر سطح وجود ندارد. این یک ساده سازی است. تمام موازنه های مربوط به زیر سطوح "نیمه پر" بر اساس این واقعیت است که هر مدار فقط یک الکترون دارد ، به طوری که دافعه بین الکترون ها به حداقل می رسد.
همچنین می توانید پیکربندی الکترونی یک عنصر را فقط با نوشتن پیکربندی ظرفیت آن ، یعنی آخرین مجموعه مدارهای s و p بنویسید. بنابراین ، پیکربندی ظرفیت یک اتم آنتیموان 5 ثانیه خواهد بود² 5p³.
همین امر در مورد یون ها صادق نیست. نوشتن یون ها دشوارتر است. بسته به جایی که شروع به نوشتن می کنید ، بر اساس میزان یا کم بودن تعداد الکترون ها ، از دو سطح بگذرید و از الگوی مشابه پیروی کنید.
برای یافتن عدد اتمی هنگامی که به شکل پیکربندی الکترون است ، همه اعداد را که حروف (s ، p ، d و f) را دنبال می کنند جمع کنید. این اصل فقط در مورد اتم های خنثی صدق می کند ، اگر این اتم یک یون است ، باید با توجه به تعداد اضافه یا حذف شده الکترون ها را اضافه یا حذف کنید.
دو روش مختلف برای نوشتن پیکربندی الکترون وجود دارد. می توانید آنها را به ترتیب شماره لایه به بالا یا ترتیب پر شدن مدارها ، مانند مثال بالا برای عنصر Erbium ، بنویسید.
شرایط خاصی وجود دارد که در آن الکترونها باید "ارتقا" پیدا کنند. وقتی مجموعه ای از مدارها فقط به یک الکترون احتیاج دارد تا کامل یا نصف آن را پر کند ، یک الکترون را از نزدیکترین مجموعه مدارهای s یا p خارج کرده و به مجموعه مدارهای مورد نیاز آن الکترون منتقل کنید.
اعداد زیر حروف فوق هستند ، بنابراین آنها را در آزمون خود یادداشت نکنید.