La configuració electrònica d’un àtom és una representació numèrica de les òrbites dels electrons. Les òrbites d'electrons són les diferents regions al voltant del nucli atòmic, on solen estar presents els electrons. Una configuració electrònica pot informar al lector sobre el nombre d’electro òrbites que té un àtom, així com sobre el nombre d’electrons que ocupen cada òrbita. Un cop hàgiu entès els principis bàsics de les configuracions d’electrons, podreu escriure les vostres pròpies configuracions i gestionar les proves de química amb confiança.
Pas
Mètode 1 de 2: Determinació d’electrons mitjançant la taula periòdica
Pas 1. Cerqueu el vostre número atòmic
Cada àtom té un nombre específic d’electrons. Cerqueu el símbol químic del vostre àtom a la taula periòdica anterior. El nombre atòmic és un nombre enter positiu que comença en 1 (per a l'hidrogen) i augmenta en 1 cada vegada per als àtoms posteriors. Aquest nombre atòmic també és el nombre de protons d’un àtom, de manera que també representa el nombre d’electrons d’un àtom amb contingut zero.
Pas 2. Determineu el contingut atòmic
Els àtoms amb contingut zero tindran el nombre exacte d’electrons llistats a la taula periòdica anterior. No obstant això, l'àtom amb el contingut tindrà un nombre d'electrons superior o inferior, depenent de la mida del contingut. Si es tracta de contingut atòmic, afegiu o afegiu electrons: afegiu un electró per cada càrrega negativa i resteu-ne un per cada càrrega positiva.
Per exemple, un àtom de sodi amb un contingut de -1 tindrà un electró addicional a més del seu nombre atòmic base, que és 11. Per tant, aquest àtom de sodi tindrà un total de 12 electrons
Pas 3. Deseu la llista d’òrbites estàndard a la vostra memòria
Quan un àtom guanya electrons, omple diferents òrbites en un ordre específic. Cada conjunt d’aquestes òrbites, quan estiguin completament ocupades, contindran un nombre parell d’electrons. Els conjunts d’aquestes òrbites són:
- El conjunt d’orbitals s (qualsevol número de la configuració d’electrons seguit d’una "s") inclou una única òrbita i, segons el principi d’exclusió de Pauli, una única òrbita pot incloure un màxim de 2 electrons, de manera que cada conjunt d’orbitals s pot contenen 2 electrons.
- El conjunt orbital p conté 3 òrbites i pot incloure un total de 6 electrons.
- El conjunt orbital conté 5 òrbites, de manera que aquest conjunt pot incloure 10 electrons.
- El conjunt orbital f conté 7 òrbites, de manera que pot incloure 14 electrons.
Pas 4. Comprendre la notació de configuració electrònica
La configuració d’electrons s’escriu d’una manera que mostra clarament el nombre d’electrons d’un àtom i de cada òrbita. Cada òrbita s'escriu seqüencialment, amb el nombre d'electrons de cada òrbita escrit en lletres minúscules i en una posició superior (superíndex) a la dreta del nom de l'òrbita. La configuració electrònica final és una col·lecció de dades sobre noms d’òrbites i superíndexs.
Per exemple, aquí teniu una configuració electrònica senzilla: 1s2 2 s2 2p6. Aquesta configuració mostra que hi ha dos electrons en el conjunt orbital 1s, dos electrons en el conjunt orbital 2s i sis electrons en el conjunt orbital 2p. 2 + 2 + 6 = 10 electrons. Aquesta configuració d’electrons s’aplica als àtoms de neó que no tenen contingut (el nombre atòmic de neó és de 10).
Pas 5. Recordeu l'ordre de les òrbites
Tingueu en compte que, tot i que el conjunt d’òrbites està numerat segons el nombre de capes d’electrons, les òrbites s’ordenen segons la seva energia. Per exemple, un 4s2 que conté un nivell d'energia inferior (o potencialment més volàtil) que un àtom en 3D10 que s’omple parcialment o completament, de manera que s’escriu primer la columna 4s. Un cop conegut l’ordre de les òrbites, podeu emplenar-les en funció del nombre d’electrons de cada àtom. L’ordre d’omplir les òrbites és el següent: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- Una configuració d’electrons per a un àtom amb totes les òrbites completament plenes seria així: 1s2 2 s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5 s2 4d10 5p6 6 s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d107p68s2
- La llista anterior, si s’omplen totes les capes, serà la configuració d’electrons d’Uuo (Ununoctium), 118, que és l’àtom més numerat de la taula periòdica, de manera que aquesta configuració d’electrons conté totes les capes d’electrons que actualment es coneix en un àtom neutre.
Pas 6. Empleneu les òrbites en funció del nombre d'electrons del vostre àtom
Per exemple, si volguéssim escriure la configuració electrònica d’un àtom de calci sense contingut, començaríem per determinar el nombre atòmic de calci de la taula periòdica. El nombre és 20, de manera que escriurem la configuració d’un àtom amb 20 electrons en l’ordre anterior.
- Ompliu les òrbites seguint la seqüència anterior fins arribar a un total de 20 electrons. L'òrbita 1s conté dos electrons, l'òrbita 2s dues, l'òrbita 2p sis, l'òrbita 3s dues, l'òrbita 3p sis i l'òrbita 4s dues (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Per tant, la configuració electrònica per al calci és: 1s2 2 s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
- Nota: els nivells d'energia canvien a mesura que l'òrbita es fa més gran. Per exemple, quan assoliu el 4t nivell d'energia, els 4s seran els primers, llavors 3d. Després del quart nivell d'energia, passareu al 5è nivell, on l'ordre torna al principi. Això només passa després del tercer nivell d’energia.
Pas 7. Utilitzeu la taula periòdica com a drecera visual
És possible que us hàgiu adonat que la forma de la taula periòdica representa l'ordre del conjunt d'òrbites de la configuració electrònica. Per exemple, els àtoms de la segona columna de l'esquerra sempre acaben en "s2", els àtoms de la regió dreta del centre prim sempre acaben en" d10, "etc. Utilitzeu la taula periòdica com a ajuda visual per escriure les configuracions dels electrons: l'ordre dels electrons que escriviu a les òrbites està directament relacionat amb la vostra posició sobre la taula. Vegeu a continuació:
- Concretament, les dues columnes més a l’esquerra representen àtoms amb configuracions d’electrons que acaben en òrbites s, la meitat dreta de la taula representa àtoms amb configuracions d’electrons que acaben en òrbites s, les seccions centrals representen àtoms que acaben en òrbites d i la meitat inferior per a àtoms que acaben en orbitals d. òrbites f.
- Per exemple, quan vulgueu escriure la configuració d'electrons per al clor, penseu: "Aquest àtom es troba a la tercera fila (o" punt ") de la taula periòdica. També es troba a la cinquena columna del bloc d'òrbita p del taula periòdica. Per tant, la configuració de l'electró acabarà amb … 3p5
- Precaució: les regions orbitals d i f de la taula representen diferents nivells d'energia amb la fila en què es troben. Per exemple, la primera fila de blocs orbitals d representa òrbites 3d tot i que es troben al període 4, mentre que la primera fila d’òrbites f representa òrbites 4f tot i que realment es troben al període 6.
Pas 8. Apreneu a escriure ràpidament configuracions d'electrons
Es diuen els àtoms del costat dret de la taula periòdica gasos nobles. Aquests elements són molt estables químicament. Per escurçar el llarg procés d’escriptura de configuracions electròniques, escriviu el símbol químic de l’element gasós més proper que tingui menys electrons que àtoms entre claudàtors i, a continuació, continueu amb la configuració electrònica del conjunt d’òrbites següents. Vegeu l'exemple següent:
- Per facilitar-vos la comprensió d’aquest concepte, s’ofereix un exemple de configuració. Escrivim la configuració per al zinc (amb el nombre atòmic 30) mitjançant el mètode de gas noble ràpid. La configuració global d’electrons del zinc és: 1s2 2 s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10. Tanmateix, tingueu en compte que 1s2 2 s2 2p6 3s2 3p6 és la configuració de l'Argon, un gas noble. Substituïu aquesta part de la notació d'electrons de zinc pel símbol químic Argó entre claudàtors ([Ar].)
- Per tant, la configuració electrònica del zinc es pot escriure ràpidament com [Ar] 4s2 3d10.
Mètode 2 de 2: Utilització de la taula periòdica ADOMAH
Pas 1. Comprendre la taula periòdica ADOMAH
Aquest mètode d’escriptura de configuracions electròniques no requereix que les memoritzeu. Tot i això, és necessari reordenar la taula periòdica, ja que a la taula periòdica tradicional, a partir de la quarta fila, el número de període no representa la capa d’electrons. Busqueu la taula periòdica ADOMAH, que és una taula periòdica dissenyada especialment pel científic Valery Tsimmerman. El podeu trobar fàcilment mitjançant una cerca en línia.
- A la taula periòdica ADOMAH, les files horitzontals representen grups d’elements, com ara halògens, gasos febles, metalls alcalins, alcalins terrestres, etc. Les columnes verticals representen les capes d'electrons i s'anomenen "cascades" (línies diagonals que connecten els blocs s, p, d i f) que corresponen al període.
- L'heli es mou al costat de l'hidrogen, perquè tots dos tenen òrbites 1s. Es mostren diversos períodes (s, p, d i f) a la dreta i els números de capa es mostren a sota. Els elements es mostren en caixes rectangulars numerades de l'1 al 120. Aquests nombres són nombres atòmics normals que representen el nombre total d'electrons d'un àtom neutre.
Pas 2. Cerqueu el vostre àtom a la taula ADOMAH
Per escriure la configuració electrònica d’un element, localitzeu el seu símbol a la taula periòdica ADOMAH i ratlleu tots els elements amb el nombre atòmic més alt. Per exemple, si voleu escriure la configuració electrònica d’Erbium (68), ratlla els elements del 69 al 120.
Fixeu-vos en els números de l'1 al 8 a la part inferior de la taula. Aquests números són els nombres de la capa d’electrons o nombres de columnes. Ignoreu les columnes que només contenen els elements que heu ratllat. Per a Erbium, les columnes restants són els números de columna 1, 2, 3, 4, 5 i 6
Pas 3. Calculeu el vostre conjunt finit atòmic d’òrbites
Si mireu els símbols de blocs a la part dreta de la taula (s, p, d i f) i els números de columna a la part inferior de la taula i ignorant les línies diagonals entre els blocs, dividiu les columnes en columnes. i escriviu-los en ordre de baix a dalt. Novament, ignoreu els blocs de columnes que inclouen tots els elements ratllats. Escriviu els inicis de la columna de blocs començant pel número de columna i seguit del símbol de bloc, així: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (en el cas d’Erbium).
Nota: Les configuracions electròniques d’Er anterior s’escriuen per ordre creixent del nombre de capes. També podeu escriure en l’ordre en què s’omplen les òrbites. Seguiu la cascada de dalt a baix (no columnes) mentre escriviu blocs de columnes: 1s2 2 s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5 s2 4d10 5p6 6 s2 4f12.
Pas 4. Compteu els electrons de cada conjunt d’òrbites
Compteu els elements sense separar de cada bloc de columnes, introduïu un electró per element i, a continuació, escriviu el número després del símbol de bloc de cada bloc de columnes, així: 1s2 2 s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f12 5 s2 5p6 6 s2. En el nostre exemple, aquesta és la configuració electrònica d’Erbium.
Pas 5. Conegueu la configuració errònica dels electrons
Hi ha divuit excepcions a la configuració d’electrons per a àtoms amb el nivell d’energia més baix, o el que comunament s’anomena nivell elemental. Aquesta excepció trenca la regla general en les posicions dels darrers dos a tres electrons. En aquest cas, la configuració electrònica real manté l'electró en un estat d'energia inferior a la configuració estàndard de l'àtom. Aquests àtoms erràtics són:
Cr (…, 3d5, 4s1); Cu (…, 3d10, 4s1); Núm (…, 4d4, 5s1); Mo (…, 4d5, 5s1); Ru (…, 4d7, 5s1); Rh (…, 4d8, 5s1); Pd (…, 4d10, 5s0); Ag (…, 4d10, 5s1); La (…, 5d1, 6s2); Ce (…, 4f1, 5d1, 6s2); Déu (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Aire condicionat (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) i cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
Consells
-
Quan un àtom és un ió, això significa que el nombre de protons no és igual al nombre d'electrons. El contingut atòmic (normalment) es mostrarà a la cantonada superior dreta del símbol químic. Així, un àtom d’antimoni amb un contingut de +2 tindrà una configuració electrònica d’1s2 2 s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5 s2 4d10 5p1. Tingueu en compte que el 5p3 canviat a 5p1. Aneu amb compte quan la configuració electrònica acaba en una òrbita diferent del conjunt de les òrbites s i p.
Quan elimineu un electró, només el podeu eliminar de la seva òrbita de valència (òrbita s i p). Per tant, si una configuració acaba en 4s2 3d7, i l'àtom obté un contingut de +2, la configuració passarà a acabar en 4s0 3d7. Tingueu en compte que 3d7no canvia, però, que es perd l'òrbita dels electrons.
- Tots els àtoms volen ser estables i les configuracions més estables contindran el conjunt complet d’òrbites s i p (s2 i p6). Els gasos comencen a tenir aquesta configuració, motiu pel qual poques vegades són reactius i es troben al costat dret de la taula periòdica. Per tant, si una configuració acaba amb 3p4, de manera que aquesta configuració requereix només dos electrons addicionals per convertir-se en estables (eliminar sis, inclosos els electrons del conjunt orbital s, requereix més energia, de manera que eliminar-ne quatre és més fàcil de fer). I si una configuració acaba en 4d3, llavors aquesta configuració només ha de perdre tres electrons per assolir un estat estable. A més, les capes amb mig contingut (s1, p3, d5..) són més estables que (per exemple) p4 o p2; tanmateix, s2 i p6 seran encara més estables.
- No hi ha cap subnivell de "saldo de mig contingut". Això és una simplificació. Totes les balances associades als subnivells "mig omplerts" es basen en el fet que cada òrbita només té un electró, de manera que es minimitza la repulsió entre els electrons.
- També podeu escriure la configuració electrònica d’un element simplement escrivint la seva configuració de valència, és a dir, l’últim conjunt d’òrbites s i p. Per tant, la configuració de valència d’un àtom d’antimoni serà de 5 s2 5p3.
- No passa el mateix amb els ions. Els ions són més difícils d’escriure. Omet dos nivells i segueix el mateix patró, segons el lloc on comences a escriure, en funció de la quantitat elevada o baixa del nombre d'electrons.
- Per trobar el nombre atòmic quan es troba en forma de configuració electrònica, sumeu tots els números que segueixen les lletres (s, p, d i f). Aquest principi només s'aplica als àtoms neutres, si aquest àtom és un ió, heu d'afegir o eliminar electrons segons el nombre afegit o eliminat.
- Hi ha dues maneres diferents d’escriure configuracions electròniques. Podeu escriure-les per ordre de número de capa cap amunt o per l'ordre en què s'omplen les òrbites, com en l'exemple anterior de l'element Erbium.
- Hi ha certes circumstàncies en què cal "promoure" els electrons. Quan un conjunt d’òrbites requereixi només un electró per fer-lo ple o mig ple, traieu un electró del conjunt més proper d’òrbites s o p i moveu-lo al conjunt d’òrbites que requereixen aquest electró.
- Els números següents a les lletres són un superíndex, així que no els escriviu a la prova.
