Elektron konfiguratsiya atom atomdagi elektronlarning sathlar va pastki darajalar bo'yicha joylashishini ko'rsatadigan formuladir. Maqolani o'rganib chiqqandan so'ng siz elektronlar qayerda va qanday joylashganligini bilib olasiz, kvant raqamlari bilan tanishasiz va uning soni bo'yicha atomning elektron konfiguratsiyasini qura olasiz. Maqolaning oxirida elementlar jadvali mavjud.
Nima uchun elementlarning elektron konfiguratsiyasini o'rganish kerak?
Atomlar qurilish majmuasiga o'xshaydi: ma'lum miqdordagi qismlar mavjud, ular bir-biridan farq qiladi, lekin bir xil turdagi ikkita qism mutlaqo bir xil. Ammo bu qurilish to'plami plastikdan ko'ra ancha qiziqarli va buning sababi. Konfiguratsiya yaqin atrofdagilarga qarab o'zgaradi. Masalan, vodorodning yonida kislorod Balki suvga aylanadi, natriy yaqinida gazga, temir yaqinida esa butunlay zangga aylanadi. Nima uchun bu sodir bo'ladi degan savolga javob berish va boshqa atomning yonidagi xatti-harakatlarini bashorat qilish uchun quyida muhokama qilinadigan elektron konfiguratsiyani o'rganish kerak.
Atomda nechta elektron bor?
Atom yadrodan, uning atrofida aylanadigan elektronlar esa proton va neytronlardan iborat; Neytral holatda har bir atom yadrosidagi protonlar soniga teng elektronlar soniga ega. Protonlar soni belgilangan ishlab chiqarish raqami element, masalan, oltingugurt, 16 protonga ega - davriy jadvalning 16-elementi. Oltin 79 protonga ega - davriy jadvalning 79-elementi. Shunga ko'ra, oltingugurt neytral holatda 16 ta elektronga, oltin esa 79 ta elektronga ega.
Elektronni qayerdan qidirish kerak?
Elektronning xatti-harakatlarini kuzatish orqali ma'lum naqshlar olingan, ular kvant raqamlari bilan tavsiflangan, jami to'rttasi bor:
- Bosh kvant soni
- Orbital kvant soni
- Magnit kvant soni
- Spin kvant soni
Orbital
Bundan tashqari, orbita so'zi o'rniga biz "orbital" atamasini ishlatamiz - bu elektronning to'lqin funktsiyasidir, bu elektronning 90% vaqtini o'tkazadigan mintaqadir;
N - daraja
L - qobiq
M l - orbital raqam
M s - orbitaldagi birinchi yoki ikkinchi elektron
Orbital kvant soni l
Elektron bulutni o'rganish natijasida bog'liqligi aniqlandi energiya darajasi, bulut to'rtta asosiy shaklni oladi: to'p, dumbbell va yana ikkita murakkabroq. Energiyani oshirish tartibida bu shakllar s-, p-, d- va f-qobiqlar deb ataladi. Bu qobiqlarning har birida 1 (on s), 3 (p), 5 (d) va 7 (f) orbital bo'lishi mumkin. Orbital kvant soni orbitallar joylashgan qobiqdir. s, p, d va f orbitallari uchun orbital kvant soni mos ravishda 0,1,2 yoki 3 qiymatlarini oladi.
s-qobig'ida bitta orbital (L=0) - ikkita elektron mavjud
p-qobig'ida uchta orbital (L=1) - oltita elektron mavjud
d-qobig'ida beshta orbital (L=2) - o'n elektron mavjud
f-qobig'ida yettita orbital (L=3) - o'n to'rtta elektron mavjud
Magnit kvant soni m l
P-qobig'ida uchta orbital mavjud bo'lib, ular -L dan +L gacha raqamlar bilan belgilanadi, ya'ni p-qobig'i (L=1) uchun "-1", "0" va "1" orbitallari mavjud. . Magnit kvant soni m l harfi bilan belgilanadi.
Qobiq ichida elektronlarning turli orbitallarda joylashishi osonroq bo'ladi, shuning uchun birinchi elektronlar har bir orbitalda bittadan to'ldiradi, so'ngra har biriga bir juft elektron qo'shiladi.
d-qobig'ini ko'rib chiqing:
d-qobig'i L=2 qiymatiga to'g'ri keladi, ya'ni beshta orbital (-2,-1,0,1 va 2), dastlabki beshta elektron M l =-2, M qiymatlarini olgan holda qobiqni to'ldiradi. l =-1, M l =0 , M l =1,M l =2.
Spin kvant soni m s
Spin - elektronning o'z o'qi atrofida aylanish yo'nalishi, ikkita yo'nalish mavjud, shuning uchun spin kvant soni ikkita qiymatga ega: +1/2 va -1/2. Bir energiya pastki darajasi faqat qarama-qarshi spinli ikkita elektronni o'z ichiga olishi mumkin. Spin kvant soni m s bilan belgilanadi
Bosh kvant soni n
Asosiy kvant soni - energiya darajasi bu daqiqa ettita energiya darajasi ma'lum, ularning har biri arab raqami bilan ko'rsatilgan: 1,2,3,...7. Har bir darajadagi qobiqlar soni daraja raqamiga teng: birinchi darajada bitta qobiq, ikkinchisida ikkita va hokazo.
Elektron raqami
Shunday qilib, har qanday elektronni to'rtta kvant soni bilan tavsiflash mumkin, bu raqamlarning kombinatsiyasi elektronning har bir pozitsiyasi uchun noyobdir, birinchi elektronni oling, eng past energiya darajasi N = 1, birinchi darajada bitta qobiq mavjud, har qanday darajadagi birinchi qobiq to'p shakliga ega (s -shell), ya'ni. L=0, magnit kvant soni faqat bitta qiymatni qabul qilishi mumkin, M l =0 va spin +1/2 ga teng bo'ladi. Agar biz beshinchi elektronni (qaysi atomda bo'lishidan qat'iy nazar) olsak, u uchun asosiy kvant raqamlari bo'ladi: N=2, L=1, M=-1, spin 1/2.
Elementning elektron formulasini tuzish algoritmi:
1. Kimyoviy elementlarning davriy sistemasi yordamida atomdagi elektronlar sonini aniqlang D.I. Mendeleev.
2. Element joylashgan davr sonidan foydalanib, energiya darajalari sonini aniqlang; oxirgi elektron darajadagi elektronlar soni guruh raqamiga mos keladi.
3. Darajalar pastki sathlarga va orbitallarga bo'linib, orbitallarni to'ldirish qoidalariga muvofiq ularni elektronlar bilan to'ldiring:
Shuni esda tutish kerakki, birinchi daraja maksimal 2 ta elektronni o'z ichiga oladi 1s 2, ikkinchisida - maksimal 8 (ikki s va olti R: 2s 2 2p 6), uchinchisida - maksimal 18 (ikki s, olti p, va o'n d: 3s 2 3p 6 3d 10).
- Bosh kvant soni n minimal bo'lishi kerak.
- To'ldirish uchun birinchi s- pastki daraja, keyin r-, d- b f- pastki darajalar.
- Elektronlar orbitallarni orbitallarning energiyasini oshirish tartibida to'ldiradi (Klechkovskiy qoidasi).
- Pastki sathda elektronlar avval erkin orbitallarni birma-bir egallaydi va shundan keyingina ular juftlik hosil qiladi (Xund qoidasi).
- Bir orbitalda ikkitadan ortiq elektron bo'lishi mumkin emas (Pauli printsipi).
Misollar.
1. Azotning elektron formulasini tuzamiz. Azot davriy jadvalda 7-o'rinda turadi.
2. Argonning elektron formulasini tuzamiz. Argon davriy jadvalda 18-raqamdir.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.
3. Xromning elektron formulasini tuzamiz. Xrom davriy jadvalda 24-o'rinni egallaydi.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5
Ruxning energiya diagrammasi.
4. Ruxning elektron formulasini tuzamiz. Sink davriy jadvalda 30-o'rinni egallaydi.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
Elektron formulaning bir qismi, ya'ni 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 argonning elektron formulasi ekanligini unutmang.
Ruxning elektron formulasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:
Elementlar atomlari uchun elektron formulalarni yozishda energiya darajalarini ko'rsating (asosiy kvant sonining qiymatlari). n raqamlar shaklida - 1, 2, 3 va boshqalar), energiya pastki darajalari (orbital kvant soni qiymatlari) l harflar shaklida - s, p, d, f) va yuqoridagi raqam berilgan pastki darajadagi elektronlar sonini bildiradi.
Jadvaldagi birinchi element D.I. Mendeleev vodorod, shuning uchun atom yadrosining zaryadi N 1 ga teng, atomda faqat bitta elektron bor s-birinchi darajaning pastki darajasi. Shuning uchun vodorod atomining elektron formulasi quyidagi shaklga ega:
Ikkinchi element geliydir, uning atomida ikkita elektron bor, shuning uchun geliy atomining elektron formulasi 2 ga teng Yo'q 1s 2. Birinchi davr faqat ikkita elementni o'z ichiga oladi, chunki birinchi energiya darajasi elektronlar bilan to'ldirilgan bo'lib, ular faqat 2 ta elektron bilan band bo'lishi mumkin.
Uchinchi element - litiy - allaqachon ikkinchi davrda, shuning uchun uning ikkinchi energiya darajasi elektronlar bilan to'ldirila boshlaydi (biz bu haqda yuqorida gaplashdik). Ikkinchi darajani elektronlar bilan to'ldirish bilan boshlanadi s-kichik daraja, shuning uchun litiy atomining elektron formulasi 3 ga teng Li 1s 2 2s 1 . Beriliy atomi elektronlar bilan to'ldiriladi s- pastki daraja: 4 Ve 1s 2 2s 2 .
2-davrning keyingi elementlarida ikkinchi energiya darajasi elektronlar bilan to'ldirishda davom etadi, faqat hozir u elektronlar bilan to'ldiriladi. R- kichik daraja: 5 IN 1s 2 2s 2 2R 1 ; 6 BILAN 1s 2 2s 2 2R 2 … 10 Yo'q 1s 2 2s 2 2R 6 .
Neon atomi elektronlar bilan to'ldirishni yakunlaydi R-pastki daraja, bu element ikkinchi davrni tugatadi, u sakkiz elektronga ega, chunki s- Va R-kichik darajalar faqat sakkizta elektronni o'z ichiga olishi mumkin.
3-davrning elementlari uchinchi darajali energiya pastki sathlarini elektronlar bilan to'ldirishning o'xshash ketma-ketligiga ega. Bu davrdagi ayrim elementlar atomlarining elektron formulalari quyidagicha:
11 Na 1s 2 2s 2 2R 6 3s 1 ; 12 Mg 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 ; 13 Al 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 1 ;
14 Si 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 2 ;…; 18 Ar 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 .
Uchinchi davr, ikkinchisi kabi, elektronlar bilan to'liq to'ldirilgan element (argon) bilan tugaydi R-kichik daraja, garchi uchinchi daraja uchta pastki darajani o'z ichiga oladi ( s, R, d). Klechkovskiy qoidalariga muvofiq energiya quyi darajalarini to'ldirishning yuqoridagi tartibiga ko'ra, 3-chi darajali energiya. d ko'proq 4 darajali energiya s, shuning uchun argon yonidagi kaliy atomi va uning orqasidagi kaltsiy atomi elektronlar 3 bilan to'ldirilgan. s- to'rtinchi darajaning pastki darajasi:
19 TO 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 1 ; 20 Sa 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
21-element - skandiydan boshlab elementlar atomlaridagi 3-chi darajali elektronlar bilan to'ldirila boshlaydi. d. Ushbu elementlar atomlarining elektron formulalari:
21 Sc 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ; 22 Ti 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2 .
24-element (xrom) va 29-element (mis) atomlarida elektronning "oqish" yoki "ishdan chiqishi" deb ataladigan hodisa kuzatiladi: tashqi 4-dan elektron. s- pastki daraja 3 ga "tushadi" d- pastki daraja, uni yarim (xrom uchun) yoki to'liq (mis uchun) to'ldirish, bu atomning barqarorligini oshirishga yordam beradi:
24 Cr 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 (...4 oʻrniga s 2 3d 4) va
29 Cu 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 (...4 oʻrniga s 2 3d 9).
31-element - galyumdan boshlab, 4-darajani elektronlar bilan to'ldirish davom etmoqda, hozir - R- pastki daraja:
31 Ga 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 1 …; 36 Kr 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 .
Ushbu element allaqachon 18 ta elementni o'z ichiga olgan to'rtinchi davrni tugatadi.
Energiya pastki sathlarini elektronlar bilan to'ldirishning shunga o'xshash tartibi 5-davr elementlarining atomlarida sodir bo'ladi. Birinchi ikkita (rubidium va stronsiy) uchun u to'ldiriladi s- 5-darajaning pastki darajasi, keyingi o'n element uchun (ittriydan kadmiygacha) to'ldiriladi. d- 4-darajaning pastki darajasi; Davr oltita element (indiydan ksenongacha) bilan yakunlanadi, ularning atomlari elektronlar bilan to'ldirilgan. R- tashqi, beshinchi darajaning pastki darajasi. Shuningdek, davrda 18 ta element mavjud.
Oltinchi davr elementlari uchun ushbu to'ldirish tartibi buziladi. Davr boshida, odatdagidek, atomlari elektronlar bilan to'ldirilgan ikkita element mavjud s– tashqi, oltinchi, darajaning pastki darajasi. Ularning orqasida turgan keyingi element - lantan elektronlar bilan to'la boshlaydi d- oldingi darajaning pastki darajasi, ya'ni. 5 d. Bu elektronlar bilan to'ldirishni yakunlaydi 5 d pastki darajadagi to'xtaydi va keyingi 14 element - seriydan lutetiygacha - to'ldirishni boshlaydi. f-4-darajaning pastki darajasi. Bu elementlarning barchasi jadvalning bitta katagiga kiritilgan va quyida lantanidlar deb ataladigan bu elementlarning kengaytirilgan qatori keltirilgan.
72-element - gafniydan 80-element - simobgacha elektronlar bilan to'ldirish 5 davom etadi. d-pastki daraja va davr odatdagidek atomlari elektronlar bilan to'ldirilgan oltita element (talliydan radongacha) bilan tugaydi. R– tashqi, oltinchi, darajaning pastki darajasi. Bu 32 ta elementni o'z ichiga olgan eng katta davr.
Ettinchi, to'liq bo'lmagan davr elementlarining atomlarida yuqorida aytib o'tilganidek, pastki darajalarni to'ldirishning bir xil tartibi ko'rinadi. Biz talabalarga yuqorida aytilganlarning barchasini hisobga olgan holda 5-7-davrlar elementlari atomlarining elektron formulalarini yozishga ruxsat beramiz.
Eslatma:Ba'zilarida darsliklar Elementlar atomlarining elektron formulalarini yozishning boshqa tartibiga ruxsat beriladi: ularni to'ldirish tartibida emas, balki har bir element bo'yicha jadvalda keltirilgan elektronlar soniga muvofiq. energiya darajasi. Masalan, mishyak atomining elektron formulasi quyidagicha ko'rinishi mumkin: As 1s 2 2s 2 2R 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 .
