La configurazione elettronica di un atomo è una rappresentazione numerica delle orbite degli elettroni. Le orbite degli elettroni sono le diverse regioni attorno al nucleo atomico, dove di solito sono presenti gli elettroni. Una configurazione elettronica può indicare al lettore il numero di orbite elettriche di un atomo, nonché il numero di elettroni che occupano ciascuna orbita. Una volta compresi i principi di base alla base delle configurazioni elettroniche, sarai in grado di scrivere le tue configurazioni e gestire i tuoi test di chimica con sicurezza.
Fare un passo
Metodo 1 di 2: Determinazione degli elettroni attraverso la tavola periodica
Passaggio 1. Trova il tuo numero atomico
Ogni atomo ha un numero specifico di elettroni. Trova il simbolo chimico del tuo atomo nella tavola periodica sopra. Il numero atomico è un numero intero positivo che inizia da 1 (per l'idrogeno) e aumenta di 1 ogni volta per gli atomi successivi. Questo numero atomico è anche il numero di protoni in un atomo, quindi rappresenta anche il numero di elettroni in un atomo con contenuto zero.
Passaggio 2. Determinare il contenuto atomico
Gli atomi con contenuto zero avranno il numero esatto di elettroni elencati nella tavola periodica sopra. Tuttavia, l'atomo con il contenuto avrà un numero maggiore o minore di elettroni, a seconda delle dimensioni del contenuto. Se hai a che fare con il contenuto atomico, aggiungi o aggiungi elettroni: aggiungi un elettrone per ogni carica negativa e sottrai uno per ogni carica positiva.
Ad esempio, un atomo di sodio con un contenuto di -1 avrà un elettrone in più oltre al suo numero atomico di base, che è 11. Quindi questo atomo di sodio avrà un totale di 12 elettroni
Passaggio 3. Salva l'elenco delle orbite standard nella tua memoria
Quando un atomo guadagna elettroni, riempie orbite diverse in un ordine specifico. Ciascun insieme di queste orbite, quando è completamente occupato, conterrà un numero pari di elettroni. Gli insiemi di queste orbite sono:
- L'insieme di orbitali s (qualsiasi numero nella configurazione elettronica seguito da una "s") include una singola orbita e, secondo il principio di esclusione di Pauli, una singola orbita può includere un massimo di 2 elettroni, quindi ogni insieme di orbitali s può contengono 2 elettroni.
- Il set orbitale p contiene 3 orbite e può includere un totale di 6 elettroni.
- Il set orbitale d contiene 5 orbite, quindi questo set può includere 10 elettroni.
- Il set orbitale f contiene 7 orbite, quindi può includere 14 elettroni.
Passaggio 4. Comprendere la notazione della configurazione elettronica
La configurazione elettronica è scritta in modo da visualizzare chiaramente il numero di elettroni in un atomo e in ciascuna orbita. Ogni orbita è scritta in sequenza, con il numero di elettroni in ciascuna orbita scritto in lettere inferiori e in una posizione più alta (apice) a destra del nome dell'orbita. La configurazione elettronica finale è una raccolta di dati sui nomi delle orbite e sugli apici.
Ad esempio, ecco una semplice configurazione elettronica: 1s2 2s2 2p6. Questa configurazione mostra che ci sono due elettroni nel set orbitale 1s, due elettroni nel set orbitale 2s e sei elettroni nel set orbitale 2p. 2 + 2 + 6 = 10 elettroni. Questa configurazione elettronica si applica agli atomi di neon che non hanno contenuto (il numero atomico di neon è 10.)
Passaggio 5. Ricorda l'ordine delle orbite
Si noti che sebbene l'insieme delle orbite sia numerato in base al numero di strati di elettroni, le orbite sono ordinate in base alla loro energia. Ad esempio, un 4s2 contenente un livello di energia inferiore (o potenzialmente più volatile) di un atomo 3d10 che è parzialmente o completamente riempito, quindi la colonna 4s viene scritta per prima. Una volta che conosci l'ordine delle orbite, puoi riempirle in base al numero di elettroni in ciascun atomo. L'ordine di riempimento delle orbite è il seguente: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- Una configurazione elettronica per un atomo con ogni orbita completamente riempita sarebbe simile a questa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5 D10 6p6 7s2 5f14 6d107p68s2
- L'elenco sopra, se tutti gli strati sono compilati, sarà la configurazione elettronica per Uuo (Ununoctium), 118, che è l'atomo con il numero più alto sulla tavola periodica - quindi questa configurazione elettronica contiene tutti gli strati elettronici attualmente noti per esistere in un atomo neutro.
Passaggio 6. Compila le orbite in base al numero di elettroni nel tuo atomo
Ad esempio, se volessimo scrivere la configurazione elettronica di un atomo di calcio senza contenuto, inizieremmo determinando il numero atomico di calcio sulla tavola periodica. Il numero è 20, quindi scriveremo la configurazione per un atomo con 20 elettroni nell'ordine sopra.
- Riempi le orbite seguendo la sequenza sopra fino a raggiungere un totale di 20 elettroni. L'orbita 1s contiene due elettroni, orbita 2s due, orbita 2p sei, orbita 3s due, orbita 3p sei e orbita 4s due (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20). Quindi, la configurazione elettronica per il calcio è: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
- Nota: i livelli di energia cambiano man mano che la tua orbita diventa più grande. Ad esempio, quando raggiungerai il 4° livello di energia, i 4 saranno i primi, poi 3d. Dopo il quarto livello di energia, passerai al 5° livello dove l'ordine torna all'inizio. Questo accade solo dopo il 3° livello di energia.
Passaggio 7. Usa la tavola periodica come scorciatoia visiva
Potresti aver notato che la forma della tavola periodica rappresenta l'ordine dell'insieme delle orbite nella configurazione elettronica. Ad esempio, gli atomi nella seconda colonna da sinistra finiscono sempre in "s2", gli atomi nella regione di destra del centro sottile terminano sempre in "d10, " ecc. Usa la tavola periodica come ausilio visivo per annotare le configurazioni degli elettroni: l'ordine degli elettroni che scrivi nelle orbite è direttamente correlato alla tua posizione sulla tavola. Vedi sotto:
- Nello specifico, le due colonne più a sinistra rappresentano atomi con configurazioni elettroniche che terminano con orbite s, la metà destra della tabella rappresenta atomi con configurazioni elettroniche che terminano con orbite s, le sezioni centrali rappresentano atomi che terminano con orbite d e la metà inferiore per atomi che terminano con orbitali d orbite f.
- Ad esempio, quando vuoi scrivere la configurazione elettronica per il cloro, pensa: "Questo atomo è nella terza riga (o "periodo") della tavola periodica. È anche nella quinta colonna del blocco dell'orbita p del tavola periodica Quindi, la configurazione dell'elettrone finirà con …3p5
- Attenzione: le regioni orbitali d e f nella tabella rappresentano diversi livelli di energia con la riga in cui si trovano. Ad esempio, la prima riga di d blocchi orbitali rappresenta orbite 3d anche se si trovano nel periodo 4, mentre la prima riga di orbite f rappresenta orbite 4f anche se sono effettivamente nel periodo 6.
Passaggio 8. Impara come scrivere rapidamente le configurazioni degli elettroni
Gli atomi sul lato destro della tavola periodica sono chiamati gas nobili. Questi elementi sono chimicamente molto stabili. Per abbreviare il lungo processo di scrittura delle configurazioni elettroniche, scrivi il simbolo chimico dell'elemento gassoso più vicino che ha meno elettroni degli atomi tra parentesi, quindi continua con la configurazione elettronica per l'insieme di orbite che seguono. Vedi l'esempio qui sotto:
- Per facilitare la comprensione di questo concetto, è stata fornita una configurazione di esempio. Scriviamo la configurazione per lo Zinco (con numero atomico 30) utilizzando il metodo veloce dei gas nobili. La configurazione elettronica complessiva dello zinco è: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10. Tuttavia, nota che 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 è la configurazione per Argon, un gas nobile. Sostituisci questa parte della notazione elettronica Zinco con il simbolo chimico Argon tra parentesi ([Ar].)
- Quindi, la configurazione elettronica dello zinco può essere scritta rapidamente come [Ar]4s2 3d10.
Metodo 2 di 2: utilizzo della tavola periodica ADOMAH
Passaggio 1. Comprendi la tavola periodica di ADOMAH
Questo metodo di scrittura delle configurazioni elettroniche non richiede di memorizzarle. Tuttavia, è necessario riordinare la tavola periodica, perché nella tavola periodica tradizionale, a partire dalla quarta riga, il numero del periodo non rappresenta lo strato di elettroni. Cerca la tavola periodica di ADOMAH, che è una tavola periodica appositamente progettata dallo scienziato Valery Tsimmerman. Puoi trovarlo facilmente attraverso una ricerca online.
- Nella tavola periodica ADOMAH, le righe orizzontali rappresentano gruppi di elementi, come alogeni, gas deboli, metalli alcalini, terre alcaline, ecc. Le colonne verticali rappresentano gli strati di elettroni e sono chiamate “cascate” (linee diagonali che collegano i blocchi s, p, d ed f) che corrispondono al periodo.
- L'elio viene spostato accanto all'idrogeno, perché entrambi hanno orbite 1s. Diversi punti (s, p, d e f) sono mostrati sulla destra ei numeri dei livelli sono sotto. Gli elementi sono mostrati in riquadri rettangolari numerati da 1 a 120. Questi numeri sono normali numeri atomici che rappresentano il numero totale di elettroni in un atomo neutro.
Passaggio 2. Trova il tuo atomo nella tabella ADOMAH
Per scrivere la configurazione elettronica di un elemento, individua il suo simbolo sulla tavola periodica ADOMAH e cancella tutti gli elementi con il numero atomico più alto. Ad esempio, se vuoi scrivere la configurazione elettronica di Erbio (68), barra gli elementi da 69 a 120.
Notare i numeri da 1 a 8 in fondo alla tabella. Questi numeri sono i numeri dello strato di elettroni, o numeri di colonna. Ignora le colonne che contengono solo gli elementi che hai barrato. Per Erbio, le colonne rimanenti sono i numeri di colonna 1, 2, 3, 4, 5 e 6
Passaggio 3. Calcola il tuo insieme finito di orbite atomiche
Osservando i simboli dei blocchi sul lato destro della tabella (s, p, d e f) e i numeri delle colonne in fondo alla tabella e ignorando le linee diagonali tra i blocchi, dividi le colonne in colonne. e scrivili in ordine dal basso verso l'alto. Ancora una volta, ignora i blocchi di colonne che includono tutti gli elementi barrati. Annota l'inizio della colonna del blocco iniziando con il numero della colonna e poi seguito dal simbolo del blocco, in questo modo: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (in caso di Erbio).
Nota: le configurazioni elettroniche di Er sopra sono scritte in ordine crescente di numero di strati. Puoi anche scrivere nell'ordine in cui vengono riempite le orbite. Segui la cascata dall'alto verso il basso (non colonne) mentre scrivi blocchi di colonne: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12.
Passaggio 4. Contare gli elettroni in ciascuna serie di orbite
Conta gli elementi non spogliati in ogni blocco di colonna, inserendo un elettrone per elemento, quindi scrivi il numero dopo il simbolo del blocco per ogni blocco di colonna, in questo modo: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f12 5s2 5p6 6s2. Nel nostro esempio, questa è la configurazione elettronica dell'erbio.
Passaggio 5. Conoscere la configurazione elettronica irregolare
Ci sono diciotto eccezioni alla configurazione elettronica per gli atomi con il livello energetico più basso, o quello che viene comunemente chiamato livello elementare. Questa eccezione infrange la regola generale nelle posizioni degli ultimi due o tre elettroni. In tal caso, l'effettiva configurazione elettronica mantiene l'elettrone in uno stato energetico inferiore rispetto alla configurazione standard dell'atomo. Questi atomi irregolari sono:
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); Aria condizionata (…, 6d1, 7s2); ns (…, 6d2, 7s2); papà (…, 5f2, 6d1, 7s2); tu (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) e cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).
Suggerimenti
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Quando un atomo è uno ione, significa che il numero di protoni non è uguale al numero di elettroni. Il contenuto atomico sarà (di solito) mostrato nell'angolo in alto a destra del simbolo chimico. Quindi, un atomo di antimonio con un contenuto +2 avrà una configurazione elettronica di 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1. Nota che 5p3 cambiato in 5p1. Fai attenzione quando la configurazione elettronica termina in un'orbita diversa dall'insieme delle orbite s e p.
Quando rimuovi un elettrone, puoi rimuoverlo solo dalla sua orbita di valenza (orbita s e p). Quindi se una configurazione finisce in 4s2 3d7, e l'atomo ottiene un contenuto +2, quindi la configurazione cambierà per terminare in 4s0 3d7. Nota che 3d7no cambia, tuttavia, l'orbita dell'elettrone s viene persa.
- Ogni atomo vuole essere stabile e le configurazioni più stabili conterranno l'intero set di orbite s e p (s2 e p6). I gas iniziano ad avere questa configurazione, motivo per cui sono raramente reattivi e si trovano sul lato destro della tavola periodica. Quindi se una configurazione termina con 3p4, quindi questa configurazione richiede solo due elettroni aggiuntivi per diventare stabile (rimuoverne sei, inclusi gli elettroni nell'insieme orbitale s, richiede più energia, quindi rimuoverne quattro è più facile da fare). E se una configurazione finisce a 4d3, allora questa configurazione deve solo perdere tre elettroni per raggiungere uno stato stabile. Inoltre, i livelli con contenuto dimezzato (s1, p3, d5..) sono più stabili di (ad esempio) p4 o p2; tuttavia, s2 e p6 saranno ancora più stabili.
- Non esiste un sottolivello "equilibrio a metà contenuto". Questa è una semplificazione. Tutti gli equilibri associati ai sottolivelli "mezzi pieni" si basano sul fatto che ogni orbita ha un solo elettrone, in modo che la repulsione tra gli elettroni sia ridotta al minimo.
- Puoi anche scrivere la configurazione elettronica di un elemento semplicemente scrivendo la sua configurazione di valenza, cioè l'ultimo insieme di orbite s e p. Quindi, la configurazione di valenza di un atomo di antimonio sarà 5s2 5p3.
- Lo stesso non vale per gli ioni. Gli ioni sono più difficili da scrivere. Salta due livelli e segui lo stesso schema, a seconda di dove inizi a scrivere, in base a quanto alto o basso è il numero di elettroni.
- Per trovare il numero atomico quando è nella forma della configurazione elettronica, sommare tutti i numeri che seguono le lettere (s, p, d e f). Questo principio si applica solo agli atomi neutri, se questo atomo è uno ione, devi aggiungere o rimuovere elettroni in base al numero aggiunto o rimosso.
- Esistono due modi diversi per scrivere le configurazioni degli elettroni. Puoi scriverli in ordine di numero di livello verso l'alto, o l'ordine in cui riempiono le orbite, come nell'esempio sopra per l'elemento Erbio.
- Ci sono determinate circostanze in cui gli elettroni devono essere "promossi". Quando un insieme di orbite richiede solo un elettrone per essere pieno o mezzo pieno, rimuovere un elettrone dall'insieme di orbite s o p più vicino e spostarlo nell'insieme di orbite che richiedono quell'elettrone.
- I numeri che seguono le lettere sono in apice, quindi non annotarli durante il test.
