Задача 56.
Напишите электронно-графическую формулу для элементов 4-го периода, определите их валентные электроны и охарактеризуйте их с помощью квантовых чисел.
Решение:
Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlx, где n – главное квантовое число, l – орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение – s, p, d, f), x – число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией – меньшая сумма n+1 (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:
1s►2s►2р►3s►3р►4s►3d►4р►5s►4d►5р►6s►(5d1)►4f►5d►6р►7s►(6d1-2)►5f►6d►7р
а) Элемент № 19
Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для 19 элемента – калия (К – порядковый № 19) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Валентный электрон калия 4s1 – находятся на 4s-подуровне На валентной орбитали атома К находится 1 электрон. Поэтому элемент помещают в первую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
б) Элемент № 20
Для элемента № 20 – кальция (Са – порядковый № 20) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Валентные электроны кальция 4s2 – находятся на 4s-подуровне На валентной орбитали атома Са находятся 2 электрона. Поэтому элемент помещают во вторую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
в) Элемент № 21
Для элемента № 21 – скандия (Са – порядковый № 21) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Валентные электроны скандия 4s2 3d1 – находятся на 4s– и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Sc находится 3 электрона. Поэтому элемент помещают в третью группу периодической системы Д.И.Менделеева.
г) Элемент № 22
Для элемента № 22 – титана (Ti – порядковый № 22) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
Валентные электроны скандия 4s2 3d2 – находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Ti находится 4 электрона. Поэтому элемент помещают в четвертую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
д) Элемент № 23
Для элемента № 23 – ванадия (V – порядковый № 23) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3
Валентные электроны скандия 4s2 3d3 – находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома V находится 5 электронов. Поэтому элемент помещают в пятую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
е) Элемент № 24
Для элемента- хрома (Cr – порядковый № 24) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Валентные электроны хрома 4s1 3d5 – находятся на 4s- и 3-подуровнях. На валентных орбиталях атома Cr находится 6 электронов. Поэтому элемент помещают в шестую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
У атома хрома один электрон с 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень и при этом атом хрома приобретает более устойчивое состояние 4s1 3d5, чем 4s2 3d4. Объясняется это тем, что энергетически выгоднее для атома хрома когда на 3d-подуровне будет находиться не 4 а 5 электронов – все ячейки заполнены по одному электрону. Таким образом, атому хрома энергетически выгоднее валентная электроная конфигурация 4s1 3d5, а не 4s2 3d4.
ж) Элемент № 25 – марганец (Mn – порядковый № 25) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Валентные электроны марганца 4s2 3d5 – находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Mn находится 7 электронов. Поэтому элемент помещают в седьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
з) Элемент № 26 – железо (Fe – порядковый № 26) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
Валентные электроны железа 4s2 3d6 – находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Fe находится 8 электронов. Поэтому элемент помещают в восьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
к) Элемент № 27 – собальт (Со – порядковый № 27) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7
Валентные электроны собальта 4s2 3d7 – находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Со находится 9 электронов. Поэтому элемент помещают в девятую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
л) Элемент № 28 – никель (Ni – порядковый № 28) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8
Валентные электроны никеля 4s2 3d8 – находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Ni находится 10 электронов. Поэтому элемент помещают в десятую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
м) Элемент № 29 – меди (Cu – порядковый № 29) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
Валентные электроны меди 4s1 3d10 – находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Cu находится 11 электронов. Поэтому элемент помещают в одиннадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
У атома меди наблюдается проскок (“провал”): один электрон 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень. Это объясняется тем, что состояние атома считается более энергетически выгодным, если на d-подуровне находится не 9, а 10 электронов. Потому что энергетически более выгоднее для атома меди когда заполнены все пять d-ячеек на 3d-подуровне, но не тогда когда четыре d-ячейки заполнены, а на пятой только один электрон. Для заполнения пятой d-ячейки 3d-подуровня один электрон 4s-подуровня переходит на 3d-подуровнь, как бы “проваливается“. Таким образом, атому меди энергетически выгоднее валентная электроная конфигурация 4s1 3d10, а не 4s2 3d9.
н) Элемент № 30 – цинка (Zn – порядковый № 30) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
Валентные электроны цинка 4s2 3d10 – находятся на 4s- и 3d-подуровнях. На валентных орбиталях атома Zn находится 12 электронов. Поэтому элемент помещают в двенадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
о) Элемент № 31 – галлий (Ga – порядковый № 31) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р1
Валентные электроны галлия 4s2 3d10 4р1 – находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Ga находится 13 электронов. Поэтому элемент помещают в тринадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
п) Элемент № 32 – германий (Ge – порядковый № 32) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р2
Валентные электроны германия 4s2 3d10 4р2 – находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Gе находится 14 электронов. Поэтому элемент помещают в четырнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
р) Элемент № 33 – мышьяк (As – порядковый № 33) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р3
Валентные электроны мышьяка 4s2 3d10 4р3 – находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома As находится 15 электронов. Поэтому элемент помещают в пятнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
с) Элемент № 34 – селен (Se – порядковый № 34) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р4
Валентные электроны селена 4s2 3d10 4р4 – находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Se находится 16 электронов. Поэтому элемент помещают в шестнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
с) Элемент № 35 – бром (Br – порядковый № 35) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р5
Валентные электроны брома 4s2 3d10 4р5 – находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Br находится 17 электронов. Поэтому элемент помещают в семнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
т) Элемент № 36 – криптон (Kr – порядковый № 36) электронная формула имеет вид:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6
Валентные электроны криптона 4s2 3d10 4р6 – находятся на 4s-, 3d- и 4р-подуровнях. На валентных орбиталях атома Kr находится 18 электронов. Поэтому элемент помещают в восемнадцатую группу периодической системы Д.И.Менделеева.
Методика
(Малыхина Н.В.)
составления электронных формул атомов элементов с IV
периода
ПСХЭ (кроме формул лантаноидов и актиноидов)
1)
Определить порядковый № элемента, №
периода, № группы, подгруппу
2)
На первых трёх уровнях, если на четвертом уровне
> 2е, а также у Cu, Zn пишем 2е 8е 18е
3)
Для элементов главных подгрупп число е на
внешнем энергетическом уровне совпадает с № группы; в побочных
подгруппах, у d-элементов – 2е, если нет
«провала» е
4)
Если это d-элемент
побочной подгруппы, проверьте, есть или нет «провал» е на наружном
энергетическом уровне. «Провалы»
(11 d – элементов):
1 е – Cr
Fe
Cu
Ag
Nb
Mo
Ru
Rh
Pt
Au
Ds
0 е – Pd
2 e
– у остальных d-элементов
5)
При составлении электронной схемы написать
– 32 е;
а)
на 4 энергетическом уровне, если элемент стоит в 6 периоде после La
б)
на 4 и 5 энергетических уровнях, если элемент стоит в 7 периоде после Ac
6)
Число е на предпоследней оболочке надо найти вычитанием от порядкового
№ элемента суммы известных е, а в чётных рядах больших периодов всегда –
18 е
Пример:
Написать электронные формулы следующих элементов: Os Sn
Mo
Db Ds
а)
№ 76 Os –
осмий, 6 период, 8 группа, побочная
подгруппа, «провала» е нет
+ 76 2e 8e
18e 32е ?е 2е
76
– 62 = 14 ? = 14е
т.е.
s2p6d6
1s2
2s22p6 3s23p63d10
4s24p64d104f14 5s25p65d6
6s2
б)
№ 42 Мо – молибден,
5 период, 6 группа,
побочная подгруппа, есть «провал» е
+42
2е 8е 18е ?е
1е 42-29=13 ? = 13е, т.е. s2p6d5
1s2
2s2 2p6 3s2 3p6 3d10
4s24p64d5 5s1
в)
№ 50 Sn
– олово, 5 период, 4группа, главная подгруппа, на внеш. энерг. уровне
– 4е
+50
2е 8е
18е
?е 4е
50 – 32 =18 ? =
18,
т.е.
s2p6d10
1s2
2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
4p6 4d10 5s2 5p2
г)
№ 105 Db –
дубний, 7 период, 5 группа, побочная подгруппа, «провала» е нет
+105
2e
8e 18e 32e 32e ?e
2e 105 – 94 = 11 ?
= 11, т.е.
s2p6d3
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2
5p6 5d10 5f14 6s2 6p6
6d3 7s2
д)
№ 110 Ds – дармштадтий,
7 период, 8 группа, побочная подгруппа, «провал» е есть
+110
2е 8е 18е 32е 32е ?е 1е 110 – 93 =17 ? =
17, т.е. s2p6d9
1s2
2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14
6s2 6p6 6d9 7s1
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Обучение школьников составлению электронных формул химических элементов в большинстве случае производится в соответствии со следующим алгоритмом: (https://www.calc.ru/Elektronnaya-Formula-Elementa.html).
1. Определите число электронов в атоме, используя Периодическую таблицу химических элементов Д.И. Менделеева.
2. По номеру периода, в котором расположен элемент, определите число энергетических уровней; число электронов на последнем электронном уровне соответствует номеру группы.
3. Уровни разбить на подуровни и орбитали и заполнить их электронами в соответствии с правилами заполнения орбиталей:
Необходимо помнить, что на первом уровне находится максимум 2 электрона 1s2, на втором – максимум 8 (два s и шесть р: 2s22p6), на третьем – максимум 18 ( два s, шесть p, и десять d: 3s2 3p6 3d10).
- Главное квантовое число n должно быть минимально.
- Первым заполняется s-подуровень, затем р-, d- b f-подуровни.
- Электроны заполняют орбитали в порядке возрастания энергии орбиталей (правило Клечковского).
- В пределах подуровня электроны сначала по одному занимают свободные орбитали, и только после этого образуют пары (правило Хунда).
- На одной орбитали не может быть больше двух электронов (принцип Паули).
Как правило, использование этого алгоритма подразумевает распределение электронов по уровням и подуровням с помощью расчетов, т. е на основе постоянного сравнения количества уже учтенных в электронной формуле электронов с общим количеством электронов в атомов. Использование же таблицы Менделеева при этом минимально.
Это можно проследить на множестве обучающих видеоматериалов, в которых авторы обращаются к ТМ практически только за порядковым номером элемента:
или используют ее раскраску:
Проанализировав более 20 видеоматериалов на данную тему, я смогла найти только один, в котором в качестве основы составления формул использовались не расчеты и не искусственные подсказки в виде разной раскраски знаков элементов, а сама структура таблицы Менделеева (10-12 минуты видео):
Преподавание – творческий процесс, каждый преподаватель выбирает те приемы и алгоритмы, которые близки его психологическим характеристикам. Сказывается также и первоначальное знакомство с данным материалом на уроках химии, когда сам преподаватель был школьником.
Ни в коей мере не претендуя на навязывание алгоритмов, по которым работаю, хочу познакомить (или напомнить), как составлять полные и сокращенные электронные формулы с помощью таблицы Менделеева. С данным приемом я познакомилась на уроках моей мамы в далекие советские годы, а затем – на лекциях и семинарах по неорганике в МИТХТ. Об эффективности этого приема может свидетельствовать то, что электронные формулы элементов четырех периодов легко составляли даже те мои одноклассники, которые с трудом могли посчитать молярную массу.
На приведенном ниже видео я попыталась показать, как, используя 2 источника – алгоритм заполнения электронами орбиталей и таблицу Менделеева, можно легко составлять полные и сокращенные электронные формулы любого химического элемента. Заранее прошу прощения за технические и терминологические ляпы (например, “элемент” вместо “атом”), а также за “жаргонные” словечки (вроде “прощелкать по клеткам”). Дело в том, что это видео -мой первый опыт в создании видеоматериалов.
Всего доброго!
В атомах элементов четвёртого периода остаются свободными (d)-орбитали третьего уровня и появляется четвёртый уровень, на котором имеется одна (s)-орбиталь, три (p)-орбитали, пять (d)-орбиталей и семь (f)-орбиталей.
В атоме калия один электрон размещается на (4s)-орбитали:
1s22s22p63s23p64s1
.
У кальция эта орбиталь дополняется вторым электроном:
1s22s22p63s23p64s2
.
У следующих элементов четвёртого периода происходит заполнение (3d)-подуровня.
Обрати внимание!
В атомах хрома и меди наблюдается «провал» одного электрона с (4s)-орбитали на (3d)-орбиталь. Такое распределение электронов с наполовину или полностью заполненным (d)-подуровнем оказывается более энергетически выгодным.
В таблице приведены электронные формулы атомов и графические схемы (3)-го и (4)-го энергетических уровней (d)-элементов четвёртого периода.
|
Sc |
)2)8)9)2 |
1s22s22p63s23p63d14s2 |
|
|
Ti |
)2)8)10)2 |
1s22s22p63s23p63d24s2 |
|
|
V |
)2)8)11)2 |
1s22s22p63s23p63d34s2 |
|
|
Cr |
)2)8)13)1 |
1s22s22p63s23p63d54s1 |
|
|
Mn |
)2)8)13)2 |
1s22s22p63s23p63d54s2 |
|
|
Fe |
)2)8)14)2 |
1s22s22p63s23p63d64s2 |
|
|
Co |
)2)8)15)2 |
1s22s22p63s23p63d74s2 |
|
|
Ni |
)2)8)16)2 |
1s22s22p63s23p63d84s2 |
|
|
Cu |
)2)8)18)1 |
1s22s22p63s23p63d104s1 |
|
|
Zn |
)2)8)18)2 |
1s22s22p63s23p63d104s2 |
|
У цинка заполнение третьего энергетического уровня завершено. В атомах следующих элементов (от галлия до криптона) происходит заполнение (p)-орбиталей четвёртого уровня.
В атоме криптона все (p)-орбитали заполнены:
1s22s22p63s23p63d104s24p6
.
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Электронная конфигурация атома — это численное представление его электронных орбиталей. Электронные орбитали — это области различной формы, расположенные вокруг атомного ядра, в которых математически вероятно нахождение электрона. Электронная конфигурация помогает быстро и с легкостью сказать читателю, сколько электронных орбиталей есть у атома, а также определить количество электронов, находящихся на каждой орбитали. Прочитав эту статью, вы освоите метод составления электронных конфигураций.
-
1
Найдите атомный номер вашего атома. Каждый атом имеет определенное число электронов, связанных с ним. Найдите символ вашего атома в таблице Менделеева. Атомный номер — это целое положительное число, начинающееся от 1 (у водорода) и возрастающее на единицу у каждого последующего атома. Атомный номер — это число протонов в атоме, и, следовательно, это еще и число электронов атома с нулевым зарядом.
-
2
Определите заряд атома. Нейтральные атомы будут иметь столько же электронов, сколько показано в таблице Менделеева. Однако заряженные атомы будут иметь большее или меньшее число электронов — в зависимости от величины их заряда. Если вы работаете с заряженным атомом, добавляйте или вычитайте электроны следующим образом: добавляйте один электрон на каждый отрицательный заряд и вычитайте один на каждый положительный.
- Например, атом натрия с зарядом -1 будет иметь дополнительный электрон в добавок к своему базовому атомному числу 11. Иначе говоря, в сумме у атома будет 12 электронов.
- Если речь идет об атоме натрия с зарядом +1, от базового атомного числа 11 нужно отнять один электрон. Таким образом, у атома будет 10 электронов.
-
3
Запомните базовый список орбиталей. По мере того, как у атома увеличивается число электронов, они заполняют различные подуровни электронной оболочки атома согласно определенной последовательности. Каждый подуровень электронной оболочки, будучи заполненным, содержит четное число электронов. Имеются следующие подуровни:
- s-подуровень (любое число в электронной конфигурации, которое стоит перед буквой “s”) содержит единственную орбиталь, и, согласно Принципу Паули, одна орбиталь может содержать максимум 2 электрона, следовательно, на каждом s-подуровне электронной оболочки может находиться 2 электрона.
- p-подуровень содержит 3 орбитали, и поэтому может содержать максимум 6 электронов.
- d-подуровень содержит 5 орбиталей, поэтому в нем может быть до 10 электронов.
- f-подуровень содержит 7 орбиталей, поэтому в нем может быть до 14 электронов.
- g-, h-, i- и k-подуровни являются теоретическими. Атомы, содержащие электроны в этих орбиталях, неизвестны. g-подуровень содержит 9 орбиталей, поэтому теоретически в нем может быть 18 электронов. В h-подуровне может быть 11 орбиталей и максимум 22 электрона; в i-подуровне —13 орбиталей и максимум 26 электронов; в k-подуровне — 15 орбиталей и максимум 30 электронов.
- Запомните порядок орбиталей с помощью мнемонического приема:[1]
Sober Physicists Don’t Find Giraffes Hiding In Kitchens (трезвые физики не находят жирафов, скрывающихся на кухнях).
-
4
Разберитесь в записи электронной конфигурации. Электронные конфигурации записываются для того, чтобы четко отразить количество электронов на каждой орбитали. Орбитали записываются последовательно, причем количество атомов в каждой орбитали записывается как верхний индекс справа от названия орбитали. Завершенная электронная конфигурация имеет вид последовательности обозначений подуровней и верхних индексов.
- Вот, например, простейшая электронная конфигурация: 1s2 2s2 2p6. Эта конфигурация показывает, что на подуровне 1s имеется два электрона, два электрона — на подуровне 2s и шесть электронов на подуровне 2p. 2 + 2 + 6 = 10 электронов в сумме. Это электронная конфигурация нейтрального атома неона (атомный номер неона — 10).
-
5
Запомните порядок орбиталей. Имейте в виду, что электронные орбитали нумеруются в порядке возрастания номера электронной оболочки, но располагаются по возрастанию энергии. Например, заполненная орбиталь 4s2 имеет меньшую энергию (или менее подвижна), чем частично заполненная или заполненная 3d10, поэтому сначала записывается орбиталь 4s. Как только вы будете знать порядок орбиталей, вы сможете с легкостью заполнять их в соответствии с количеством электронов в атоме. Порядок заполнения орбиталей следующий: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.
- Электронная конфигурация атома, в котором заполнены все орбитали, будет иметь следующий вид: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d107p6
- Обратите внимание, что приведенная выше запись, когда заполнены все орбитали, является электронной конфигурацией элемента Uuo (унуноктия) 118, атома периодической системы с самым большим номером. Поэтому данная электронная конфигурация содержит все известные в наше время электронные подуровни нейтрально заряженного атома.
-
6
Заполняйте орбитали согласно количеству электронов в вашем атоме. Например, если мы хотим записать электронную конфигурацию нейтрального атома кальция, мы должны начать с поиска его атомного номера в таблице Менделеева. Его атомный номер — 20, поэтому мы напишем конфигурацию атома с 20 электронами согласно приведенному выше порядку.
- Заполняйте орбитали согласно приведенному выше порядку, пока не достигнете двадцатого электрона. На первой 1s орбитали будут находится два электрона, на 2s орбитали — также два, на 2p — шесть, на 3s — два, на 3p — 6, и на 4s — 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Иными словами, электронная конфигурация кальция имеет вид: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
- Обратите внимание: орбитали располагаются в порядке возрастания энергии. Например, когда вы уже готовы перейти на 4-й энергетический уровень, то сначала записывайте 4s орбиталь, а затем 3d. После четвертого энергетического уровня вы переходите на пятый, на котором повторяется такой же порядок. Это происходит только после третьего энергетического уровня.
-
7
Используйте таблицу Менделеева как визуальную подсказку. Вы, вероятно, уже заметили, что форма периодической системы соответствует порядку электронных подуровней в электронных конфигурациях. Например, атомы во второй колонке слева всегда заканчиваются на “s2“, а атомы на правом краю тонкой средней части оканчиваются на “d10” и т.д. Используйте периодическую систему как визуальное руководство к написанию конфигураций — как порядок, согласно которому вы добавляете к орбиталям соответствует вашему положению в таблице. Смотрите ниже:
- В частности, две самые левые колонки содержат атомы, чьи электронные конфигурации заканчиваются s-орбиталями, в правом блоке таблицы представлены атомы, чьи конфигурации заканчиваются p-орбиталями, а в нижней части атомы заканчиваются f-орбиталями.
- Например, когда вы записываете электронную конфигурацию хлора, размышляйте следующим образом: “Этот атом расположен в третьем ряду (или “периоде”) таблицы Менделеева. Также он располагается в пятой группе орбитального блока p периодической системы. Поэтому, его электронная конфигурация будет заканчиваться на …3p5
- Обратите внимание: элементы в области орбиталей d и f таблицы характеризуются энергетическими уровнями, которые не соответствуют периоду, в котором они расположены. Например, первый ряд блока элементов с d-орбиталями соответствует 3d орбиталям, хотя и располагается в 4 периоде, а первый ряд элементов с f-орбиталями соответствует орбитали 4f, несмотря на то, что он находится в 6 периоде.
-
8
Выучите сокращения написания длинных электронных конфигураций. Атомы на правом краю периодической системы называются благородными газами. Эти элементы химически очень устойчивы. Чтобы сократить процесс написания длинных электронных конфигураций, просто записывайте в квадратных скобках химический символ ближайшего благородного газа с меньшим по сравнению с вашим атомом числом электронов, а затем продолжайте писать электронную конфигурацию последующих орбитальных уровней. Смотрите ниже:
- Чтобы понять эту концепцию, полезно будет написать пример конфигурации. Давайте напишем конфигурацию цинка (атомный номер 30), используя сокращение, включающее благородный газ. Полная конфигурация цинка выглядит так: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10. Однако мы видим, что 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 — это электронная конфигурация аргона, благородного газа. Просто замените часть записи электронной конфигурации цинка химическим символом аргона в квадратных скобках ([Ar].)
- Итак, электронная конфигурация цинка, записанная в сокращенном виде, имеет вид: [Ar]4s2 3d10.
- Учтите, если вы пишете электронную конфигурацию благородного газа, скажем, аргона, писать [Ar] нельзя! Нужно использовать сокращение благородного газа, стоящего перед этим элементом; для аргона это будет неон ([Ne]).
Реклама
-
1
Освойте периодическую таблицу ADOMAH. Данный метод записи электронной конфигурации не требует запоминания, однако требует наличия переделанной периодической таблицы, поскольку в традиционной таблице Менделеева, начиная с четвертого периода, номер периода не соответствует электронной оболочке. Найдите периодическую таблицу ADOMAH — особый тип периодической таблицы, разработанный ученым Валерием Циммерманом. Ее легко найти посредством короткого поиска в интернете.[2]
- В периодической таблице ADOMAH горизонтальные ряды представляют группы элементов, такие как галогены, инертные газы, щелочные металлы, щелочноземельные металлы и т.д. Вертикальные колонки соответствуют электронным уровням, а так называемые “каскады” (диагональные линии, соединяющие блоки s,p,d и f) соответствуют периодам.
- Гелий перемещен к водороду, поскольку оба этих элемента характеризуются орбиталью 1s. Блоки периодов (s,p,d и f) показаны с правой стороны, а номера уровней приведены в основании. Элементы представлены в прямоугольниках, пронумерованных от 1 до 120. Эти номера являются обычными атомными номерами, которые представляют общее количество электронов в нейтральном атоме.
-
2
Найдите ваш атом в таблице ADOMAH. Чтобы записать электронную конфигурацию элемента, найдите его символ в периодической таблице ADOMAH и вычеркните все элементы с большим атомным номером. Например, если вам нужно записать электронную конфигурацию эрбия (68), вычеркните все элементы от 69 до 120.
- Обратите внимание на номера от 1 до 8 в основании таблицы. Это номера электронных уровней, или номера колонок. Игнорируйте колонки, которые содержат только вычеркнутые элементы. Для эрбия остаются колонки с номерами 1,2,3,4,5 и 6.
-
3
Посчитайте орбитальные подуровни до вашего элемента. Смотря на символы блоков, приведенные справа от таблицы (s, p, d, and f), и на номера колонок, показанные в основании, игнорируйте диагональные линии между блоками и разбейте колонки на блоки-колонки, перечислив их по порядку снизу вверх. И снова игнорируйте блоки, в которых вычеркнуты все элементы. Запишите блоки-колонки, начиная от номера колонки, за которым следует символ блока, таким образом: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (для эрбия).
- Обратите внимание: Приведенная выше электронная конфигурация Er записана в порядке возрастания номера электронного подуровня. Ее можно также записать в порядке заполнения орбиталей. Для этого следуйте по каскадам снизу вверх, а не по колонкам, когда вы записываете блоки-колонки: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12.
-
4
Посчитайте электроны для каждого электронного подуровня. Подсчитайте элементы, в каждом блоке-колонке которые не были вычеркнуты, прикрепляя по одному электрону от каждого элемента, и запишите их количество рядом с символом блока для каждого блока-колонки таким образом: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f12 5s2 5p6 6s2. В нашем примере это электронная конфигурация эрбия.
-
5
Учитывайте неправильные электронные конфигурации. Существует восемнадцать типичных исключений, относящихся к электронным конфигурациям атомов в состоянии с наименьшей энергией, также называемом основным энергетическим состоянием. Они не подчиняются общему правилу только по последним двум-трем положениям, занимаемым электронами. При этом действительная электронная конфигурация предполагает нахождение электронов в состоянии с более низкой энергией в сравнении со стандартной конфигурацией атома. К атомам-исключениям относятся:
- 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); Ac (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) и Cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
Реклама
Советы
- Чтобы найти атомный номер атома, когда он записан в форме электронной конфигурации, просто сложите все числа, которые идут за буквами (s, p, d, и f). Это работает только для нейтральных атомов, если вы имеете дело с ионом, то ничего не получится — вам придется добавить или вычесть количество дополнительных или потерянных электронов.
- Число, идущее за буквой — это верхний индекс, не сделайте ошибку в контрольной.
- “Стабильности полузаполненного” подуровня не существует. Это упрощение. Любая стабильность, которая относится к “наполовину заполненным” подуровням, имеет место из-за того, что каждая орбиталь занята одним электроном, поэтому минимизируется отталкивание между электронами.
- Каждый атом стремится к стабильному состоянию, а самые стабильные конфигурации имеют заполненные подуровни s и p (s2 и p6). Такая конфигурация есть у благородных газов, поэтому они редко вступают в реакции и в таблице Менделеева расположены справа. Поэтому, если конфигурация заканчивается на 3p4, то для достижения стабильного состояния ей необходимо два электрона (чтобы потерять шесть, включая электроны s-подуровня, потребуется больше энергии, поэтому потерять четыре легче). А если конфигурация оканчивается на 4d3, то для достижения стабильного состояния ей необходимо потерять три электрона. Кроме того, полузаполненные подуровни (s1, p3, d5..) являются более стабильными, чем, например, p4 или p2; однако s2 и p6 будут еще более устойчивыми.
- Когда вы имеете дело с ионом, это значит, что количество протонов не равно количеству электронов. Заряд атома в этом случае будет изображен сверху справа (как правило) от химического символа. Поэтому атом сурьмы с зарядом +2 имеет электронную конфигурацию 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1. Обратите внимание, что 5p3 изменилось на 5p1. Будьте внимательны, когда конфигурация нейтрального атома заканчивается на подуровни, отличные от s и p. Когда вы забираете электроны, вы можете забрать их только с валентных орбиталей (s и p орбиталей). Поэтому, если конфигурация заканчивается на 4s2 3d7 и атом получает заряд +2, то конфигурация будет заканчиваться 4s0 3d7. Обратите внимание, что 3d7 не меняется, вместо этого теряются электроны s-орбитали.
- Существуют условия, когда электрон вынужден “перейти на более высокий энергетический уровень”. Когда подуровню не хватает одного электрона до половинной или полной заполненности, заберите один электрон из ближайшего s или p- подуровня и переместите его на тот подуровень, которому необходим электрон.
- Имеется два варианта записи электронной конфигурации. Их можно записывать в порядке возрастания номеров энергетических уровней или в порядке заполнения электронных орбиталей, как было показано выше для эрбия.
- Также вы можете записывать электронную конфигурацию элемента, записав лишь валентную конфигурацию, которая представляет собой последний s и p подуровень. Таким образом, валентная конфигурация сурьмы будет иметь вид 5s2 5p3.
- Ионы не то же самое. С ними гораздо сложнее. Пропустите два уровня и действуйте по той же схеме в зависимости от того, где вы начали, и от того, насколько велико количество электронов.
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 481 953 раза.
