Configuració electrònica
El La distribució d'electrons dins d'un àtom o molècula es coneix com la seva 'configuració electrònica'. que defineix els nivells d'energia i els orbitals que ocupen els electrons. El nombre atòmic d'un element, que és equivalent al nombre de protons del nucli de l'àtom, determina la configuració electrònica de l'element.
La quantitat d'electrons a cada capa i subcapa es representa normalment per una seqüència de números i lletres, com ara 1s 2s22p6, quan es descriu la configuració electrònica d'un àtom. El nombre quàntic principal, que es correlaciona amb el nivell o capa d'energia de l'electró, està representat pel primer nombre de la seqüència. El nombre quàntic del moment angular determina quina lletra després del nombre quàntic principal denota la subcapa o orbital de l'electró.
També es pot utilitzar un diagrama orbital o un diagrama de capa d'electrons, que mostra la disposició dels electrons dins dels nivells d'energia i orbitals de l'àtom, per representar la configuració electrònica d'un àtom. Cada orbital està simbolitzat per una caixa o cercle en un diagrama orbital, i cada electró està simbolitzat per una fletxa que puja o baixa per indicar el seu gir.
L'estructura electrònica d'un àtom té un paper important en la determinació de moltes de les característiques físiques i químiques de l'element. Per exemple, la reactivitat d'un àtom, les característiques d'enllaç i la capacitat de participar en reaccions químiques estan influenciades per la quantitat i la disposició dels seus electrons. La quantitat d'energia necessària per extreure un electró d'un àtom es coneix com la seva energia d'ionització, que també ve determinada per la configuració electrònica de l'àtom.
La ubicació d'un element a la taula periòdica, que és una llista dels elements disposats en ordre creixent de nombre atòmic, també es pot predir mitjançant la configuració electrònica de l'element. La taula periòdica agrupa elements que tenen configuracions electròniques comparables i propietats equivalents.
El principi d'exclusió de Pauli, que afirma que dos electrons en un àtom no poden tenir el mateix conjunt de nombres quàntics, dicta la configuració electrònica d'un àtom. En conseqüència, cada electró d'un àtom ha d'habitar un nivell d'energia i un orbital diferents, i cada orbital només pot acomodar un parell d'electrons amb espín oposat.
tipus d'ordinador
Es poden utilitzar diversos mètodes espectroscòpics per establir directament la configuració electrònica d'un àtom. Per exemple, la configuració elèctrica d'un àtom en el seu estat fonamental es pot determinar mitjançant l'espectre d'emissió d'un element, i els nivells d'energia dels electrons de l'àtom es poden determinar mitjançant l'espectre d'absorció de l'element.
En conclusió, la configuració electrònica d'un àtom és un component bàsic de la seva estructura i afecta una sèrie de les seves característiques físiques i químiques. El nombre atòmic d'un element determina la seva configuració electrònica, que es pot mostrar com una sèrie de nombres i símbols, un diagrama orbital o un diagrama de capa d'electrons. El principi d'exclusió de Pauli, que es pot trobar experimentalment mitjançant mètodes espectroscòpics, dicta la configuració electrònica d'un àtom.
Les configuracions electròniques són útils per a:
- Esbrinar la valència d'un element.
- Predicció de les característiques d'un grup d'elements (les propietats dels elements amb una configuració electrònica similar són sovint idèntiques).
- Anàlisi de l'espectre atòmic.
Com escriure la configuració electrònica
Petxines
A partir del nombre quàntic principal, es pot calcular el nombre més gran d'electrons que poden cabre en una capa (n). La fórmula és 2n2, on n és el número d'intèrpret. Les taules següents mostren les capes, n valors i el nombre total d'electrons que poden encaixar.
| Shell i valor 'n'. | El màxim d'electrons presents a la capa |
|---|---|
| K shell, n=1 | 2*12= 2 |
| L shell, n=2 | 2*22= 8 |
| M shell, n=3 | 2*32= 18 |
| N closca, n=4 | 2*42= 32 |
Subshells
- El nombre quàntic azimutal (representat per la lletra 'l') determina les subcapes en què es divideixen els electrons.
- El valor del nombre quàntic principal, n, determina el valor d'aquest nombre quàntic. Com a resultat, hi ha quatre subshells diferents que poden existir quan n és igual a 4.
- Quan n=4. Els subintèrprets s, p, d i f són els corresponents per a l=0, l=1, l=2 i l=3, respectivament.
- L'equació 2*(2l+1) indica quants electrons pot contenir una subcapa en la seva capacitat màxima.
- Per tant, el nombre més gran d'electrons que poden encaixar a les subcapa s, p, d i f són 2, 6, 10 i 14 respectivament.
Notació
- Utilitzant etiquetes de subshell, es descriu la configuració electrònica d'un àtom. Aquestes etiquetes inclouen el número de subshell i el número de Shell, que està determinat pel nombre quàntic principal.
- la designació (proporcionada pel nombre quàntic azimutal) i, en superíndex, el nombre total d'electrons de la subcapa.
- Per exemple, la notació seria '1s2' si hi hagués dos electrons a la subcapa s de la primera capa.
- La configuració electrònica de l'alumini (número atòmic 13) es pot expressar com 1s22s22p63s23p1utilitzant aquestes etiquetes de subshell.
El principi d'Aufbau, el principi d'exclusió de Pauli i la regla de Hund s'utilitzen per omplir orbitals atòmics. Aquestes directrius ajuden a decidir com ocupen els electrons els orbitals accessibles.
Principi d'estructura:
Segons el principi d'Aufbau, els electrons ocupen orbitals en la direcció de l'energia creixent. Això indica que abans d'omplir orbitals d'energia més alta, els electrons ompliran primer els orbitals d'energia més baixa. La taula periòdica es pot utilitzar per determinar els nivells d'energia dels orbitals en ordre. Les etiquetes dels orbitals són una combinació de lletres i números: la lletra denota la forma o subshell de l'orbital (s, p, d, f), i el nombre indica el nombre quàntic principal (n), que defineix el nivell d'energia de l'orbital. orbital.
Principi d'exclusió de Pauli:
No hi ha dos electrons en un àtom que poden tenir la mateixa col·lecció de quatre nombres quàntics (n, l, ml i ms), segons el principi d'exclusió de Pauli. El nombre més gran d'electrons que poden cabre en cada orbital és dos, i han de tenir espines oposats.
quants 0 en mil milions
Regla del gos:
Segons la regla de Hund, els electrons habitaran primer orbitals separats amb el mateix gir quan ompliran orbitals degenerats (orbitals amb la mateixa energia). En conseqüència, els electrons en orbitals degenerats intentaran constantment maximitzar el seu gir total.
L'ordre d'ompliment dels orbitals atòmics es pot establir mitjançant aquests principis.
Els orbitals s'omplen en l'ordre següent:
- 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p i així successivament
- Preneu com a exemple la càrrega de carboni per demostrar-ho (nombre atòmic 6). Sis electrons estan presents al carboni i ocuparan els orbitals accessibles de la manera indicada anteriorment.
- L'orbital 1s estarà omplert pels dos primers electrons. L'orbital 2s serà omplert pels dos electrons següents. Dos dels tres possibles orbitals 2p estaran ocupats per un electró cadascun dels dos electrons restants. El carboni ara té l'estructura electrònica 1s22s22p2.
En conclusió, el principi d'Aufbau, el principi d'exclusió de Pauli i la regla de Hund controlen com s'omplen els orbitals atòmics. Cada element té una configuració diferent d'electrons com a resultat d'aquestes regles, que ajuden a determinar l'ordre en què els electrons ocupen els orbitals disponibles.
Configuració electrònica dels 30 primers elements, per ordre creixent del nombre atòmic:
| S. No | Elements | Configuració electrònica |
|---|---|---|
| 1 | Hidrogen | 1s1 |
| 2 | Heli | 1s2 |
| 3 | Liti | 1s22s1 |
| 4 | Beril·li | 1s22s2 |
| 5 | Bor | 1s22s22p1 |
| 6 | Carboni | 1s22s22p2 |
| 7 | Nitrogen | 1s22s22p3 |
| 8 | Oxigen | 1s22s22p4 |
| 9 | Fluor | 1s22s22p5 |
| 10 | Neó | 1s22s22p6 |
| 11 | Sodi | 1s22s22p63s1 |
| 12 | Magnesi | 1s22s22p63s2 |
| 13 | Alumini | 1s22s22p63s23p1 |
| 14 | Silici | 1s22s22p63s23p2 |
| 15 | Fòsfor | 1s22s22p63s23p3 |
| 16 | Sofre | 1s22s22p63s23p4 |
| 17 | Clor | 1s22s22p63s23p5 |
| 18 | Argó | 1s22s22p63s23p6 |
| 19 | Potassi | 1s22s22p63s23p64s1 |
| 20 | Calci | 1s22s22p63s23p64s2 |
| 21 | Escandi | 1s22s22p63s23p64s23d1 |
| 22 | Titani | 1s22s22p63s23p64s23d2 |
| 23 | Vanadi | 1s22s22p63s23p64s23d3 |
| 24 | Crom | 1s22s22p63s23p64s13d5 |
| 25 | Manganès | 1s22s22p63s23p64s23d5 |
| 26 | Ferro | 1s22s22p63s23p64s23d6 |
| 27 | Cobalt | 1s22s22p63s23p64s23d7 |
| 28 | Níquel | 1s22s22p63s23p64s23d8 |
| 29 | coure | 1s22s22p63s23p64s13d10 |
| 30 | zinc | 1s22s22p63s23p64s23d10 |
Aquestes són algunes de les raons per les quals la configuració electrònica és essencial:
1. Reactivitat química
La reacció química d'un àtom està determinada per la seva configuració electrònica. La configuració electrònica és la que fa que les reaccions entre elements resultin en compostos. La facilitat amb què un àtom pot adquirir, perdre o compartir electrons per formar enllaços químics amb altres àtoms depèn del nombre i la disposició dels electrons al nivell d'energia més extern, conegut com a capa de valència. Per exemple, per aconseguir una configuració estable, els elements amb un o dos electrons a la seva capa més externa tendeixen a perdre aquests electrons, mentre que els elements amb cinc, sis o set electrons a la seva capa més externa tendeixen a adquirir aquests electrons. Això ajuda a predir els tipus de compostos que poden crear diversos elements.
com executar un script a linux
2. Propietats d'enllaç
Els tipus d'enllaços químics que es poden desenvolupar entre àtoms també estan determinats per la seva configuració electrònica. Els enllaços covalents solen formar-se entre àtoms amb configuracions electròniques comparables, mentre que els enllaços iònics normalment es formen entre àtoms amb configuracions diferents. La intensitat i l'estabilitat dels enllaços químics creats també estan influenciades per la configuració electrònica. Per exemple, els quatre electrons de valència de la configuració electrònica de l'àtom de carboni li permeten formar enllaços covalents estables amb altres àtoms de carboni, el que resulta en la creació d'una gran varietat de compostos orgànics.
3. Propietats físiques
Les característiques físiques d'un element, com ara els seus punts de fusió i ebullició, la densitat i la conductivitat, també estan influenciades per la seva estructura electrònica. El nombre d'electrons i com estan disposats a la capa de valència decideix la força de les interaccions dels àtoms, que afecta el comportament físic d'un element. Per exemple, com que els seus electrons lliures són fàcilment capaços de moure's i conduir l'electricitat, els metalls tenen una alta conductivitat elèctrica i tèrmica.
4. Tendències periòdiques
La taula periòdica s'organitza mitjançant tendències periòdiques perquè es basa en l'estructura electrònica dels àtoms. Els patrons regulars de variància en les propietats dels elements a través de la taula periòdica s'anomenen tendències periòdiques. Els canvis en la configuració electrònica dels àtoms i el seu impacte en la mida, la reactivitat i les característiques d'enllaç dels elements es poden utilitzar per comprendre aquestes tendències.
En resum, el coneixement de la configuració electrònica d'un àtom és necessari per comprendre tant les seves característiques moleculars com físiques. És essencial per predir el comportament químic d'un element i la capacitat de combinar-se amb altres elements per crear compostos. La comprensió de la configuració electrònica també ajuda a explicar els patrons periòdics i les diferències en les propietats elementals de la taula periòdica.