Hoe om die Elektroniese Konfigurasie van Atome te Begryp
Die elektroniese konfigurasie van 'n atoom is 'n manier om te beskryf hoe sy elektrone in verskillende energieniveaus en subniveaus om die kern gerangskik is. Die elektroniese konfigurasie van 'n atoom bepaal baie van sy fisiese en chemiese eienskappe, soos hoe dit reageer met ander atome, hoe dit elektrisiteit geleide, en hoe dit in 'n magnetiese veld gedrag.
Wat is 'n Elektron?
'n Elektron is 'n negatief gelaaide subatomiese deeltjie wat om die kern van 'n atoom beweeg. Die kern bestaan uit positief gelaaide protonne en neutraal gelaaide neutronne. Die aantal protonne in die kern definieer die atoomnommer van 'n element, en die aantal elektrone in 'n netral atoom is gelyk aan die aantal protonne.
Elektrone het baie min massa in vergelyking met protonne en neutronne, en hulle beweeg baie vinnig in hul banne. Die banne is nie sirkelvormige paaie nie, maar eerder streke in die ruimte waar elektrone die meeste gevind sal word. Hierdie streke word bannekoms of subskilpe genoem, en hulle het verskillende vorme en groottes afhangende van hul energienivee.
Wat is 'n Energievlak?
'n Energievlak is 'n hoofskil of baan wat een of meer subskilpe of bannekoms bevat. Die energienivee van 'n bannekom word bepaal deur sy afstand van die kern: hoe nader dit is, hoe lager sy energie; hoe verder dit is, hoe hoër sy energie.
Die energienivees word genommer van 1 tot 7, beginnende by die naaste een aan die kern. Die eerste energienivee kan op tot 2 elektrone hou, die tweede op tot 8, die derde op tot 18, en so voort. Die formule vir die berekening van die maksimum aantal elektrone in 'n energienivee is 2n^2, waar n die energienivee nommer is.
Wat is 'n Subskilp?
'n Subskilp is 'n onderverdeling van 'n energienivee wat een of meer bannekoms met dieselfde vorm en energie bevat. Die subskilpe word deur letters genoem: s, p, d, f, g, ens., wat ooreenstem met orbitale kwantumnommers 0, 1, 2, 3, 4, ens. Die aantal subskilpe in 'n energienivee is gelyk aan die energienivee nommer: byvoorbeeld, die eerste energienivee het een subskilp (s), die tweede het twee (s en p), die derde het drie (s, p, en d), en so voort.
Die maksimum aantal elektrone wat in 'n subskilp kan pas, word gegee deur die formule 2(2l + 1), waar l die orbitale kwantumnommer is. Byvoorbeeld, die s subskilp kan op tot 2 elektrone hou, die p subskilp op tot 6, die d subskilp op tot 10, en die f subskilp op tot 14.
Wat is 'n Bannekom?
'n Bannekom is 'n gebied in die ruimte binne 'n subskilp waar 'n elektron met 'n sekere waarskynlikheid gevind kan word. Die vorm en grootte van 'n bannekom hang af van sy energienivee en subskilp: byvoorbeeld, s bannekoms is sferies, p bannekoms is dumbbellvormig, d bannekoms is klaverbladvormig of kompleksvormig, en f bannekoms is nog komplekser.
Elke bannekom kan op tot 2 elektrone met teenoorgestelde spin hou: een wat kloksgewys draai en een wat teenkloksgewys draai. Die spin is 'n ander eienskap van elektrone wat hul magnetiese gedrag beïnvloed.
Hoe skryf jy die elektroniese konfigurasie van 'n atoom?
Die elektroniese konfigurasie van 'n atoom word geskryf deur al die besette subskilpe met hul aantal elektrone in superskrip te lys. Byvoorbeeld, die elektroniese konfigurasie van waterstof (H) met een elektron is 1s^1; die elektroniese konfigurasie van helium (He) met twee elektrone is 1s^2; die elektroniese konfigurasie van lithium (Li) met drie elektrone is 1s^2 2s^1; en so voort.
Die volgorde waarin die subskilpe gevul word, volg 'n reël genaamd die Aufbau-prinsip of bouprinsip: elektrone beset die laagste-energie bannekoms eerst voordat hulle na hoër-energie bannekoms beweeg.
Hoe pas jy die Aufbau-prinsip toe?
Om die elektroniese konfigurasie van 'n atoom te skryf deur gebruik te maak van die Aufbau-prinsip, moet ons hierdie stappe volg:
Begin met die laagste-energie bannekom, wat die 1s bannekom is, en vul dit met op tot twee elektrone.
Gaan oor na die volgende-laagste-energie bannekom, wat die 2s bannekom is, en vul dit met op tot twee elektrone.
Gaan oor na die volgende-laagste-energie bannekom, wat die 2p bannekom is, en vul dit met op tot ses elektrone.
Gaan hierdie proses voort totdat al die elektrone van die atoom toegewys is aan bannekoms.
Om die skryf van elektroniese konfigurasies te vereenvoudig, kan ons 'n kortnotasie gebruik wat die simbool van die vorige edelgas in hakies gebruik om die inner elektrone, wat in 'n stabiele konfigurasie is, voor te stel. Byvoorbeeld, in plaas van 1s^2 2s^2 2p^6 vir neon (Ne) te skryf, kan ons [He] 2s^2 2p^6 skryf, waar [He] die konfigurasie van helium (He) voorstel.
Ons kan ook 'n diagram, genaamd 'n bannekomdiagram of 'n elektroniese konfigurasiediagram, gebruik om die verspreiding van elektrone in bannekoms met pylte of sirkels te wys. Die pylte verteenwoordig die spin van die elektrone, en hulle moet in elke bannekom met teenoorgestelde spin gepaar wees. Die sirkels verteenwoordig die elektrone sonder om hul spin te wys.
Watter Uitzonderings is daar op die Aufbau-prinsip?
Die Aufbau-prinsip werk goed vir die meeste elemente, maar daar is sommige uitzonderings waar elektrone nie bannekoms volgens hul energienivees vul nie. Hierdie uitzonderings kom omdat sommige atome meer stabil is wanneer hul subskilpe halfvol of vol is, veral in die d en f blokke.
Byvoorbeeld, chroom (Cr) het 'n atoomnommer van 24, wat beteken dat dit 24 elektrone het. Volgens die Aufbau-prinsip, sou sy elektroniese konfigurasie [Ar] 4s^2 3d^4 wees, waar [Ar] die konfigurasie van argon (Ar) voorstel. Hierdie konfigurasie is egter nie baie stabil nie omdat die 3d subskilp slegs gedeeltelik met vier elektrone gevul is. 'n Meer stabil konfigurasie is [Ar] 4s^1 3d^5, waar beide die 4s en 3d subskilpe halfvol is met een en vyf elektrone, onderskeidelik.
'n Ander voorbeeld is koper (Cu), wat 'n atoomnommer van 29 en 29 elektrone het. Volgens die Aufbau-prinsip, sou sy elektroniese konfigurasie [Ar] 4s^2 3d^9 wees, waar [Ar] die konfigurasie van argon (Ar) voorstel. Hierdie konfigurasie is egter nie baie stabil nie omdat die 3d subskilp slegs gedeeltelik met nege elektrone gevul is. 'n Meer stabil konfigurasie is [Ar] 4s^1 3d^10, waar beide die 4s en 3d subskilpe vol is met een en tien elektrone, onderskeidelik.
Daar is ander uitzonderings op die Aufbau-prinsip in die oorgangsmetale (d blok) en die lanthaniede en aktiniede (f blok). Om hierdie uitzonderings te identifiseer, moet ons na hul waargenome elektroniese konfigurasies kyk en dit vergelyk met hul voorspelde konfigurasies gebaseer op hul energienivees.
Hoekom is die elektroniese konfigurasie van 'n atoom belangrik?
Die elektroniese konfigurasie van 'n atoom is belang
