So schreiben Sie die Elektronenkonfigurationen für Atome verschiedener Elemente

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-15 08:12

Die Elektronenkonfiguration eines Atoms ist eine numerische Darstellung der Bahnen der Elektronen. Elektronenbahnen sind die verschiedenen Regionen um den Atomkern, in denen normalerweise Elektronen vorhanden sind. Eine Elektronenkonfiguration kann dem Leser Auskunft über die Anzahl der Elektroorbits eines Atoms sowie über die Anzahl der Elektronen geben, die jede Bahn besetzen. Sobald Sie die Grundprinzipien der Elektronenkonfigurationen verstanden haben, können Sie Ihre eigenen Konfigurationen schreiben und Ihre chemischen Tests sicher durchführen.

Schritt

Methode 1 von 2: Elektronen durch das Periodensystem bestimmen

Schritt 1. Finden Sie Ihre Ordnungszahl

Jedes Atom hat eine bestimmte Anzahl von Elektronen. Finden Sie das chemische Symbol für Ihr Atom im obigen Periodensystem. Die Ordnungszahl ist eine positive ganze Zahl, beginnend bei 1 (für Wasserstoff) und jedes Mal um 1 ansteigend für nachfolgende Atome. Diese Ordnungszahl ist auch die Anzahl der Protonen in einem Atom – sie repräsentiert also auch die Anzahl der Elektronen in einem Atom ohne Inhalt.

Schritt 2. Bestimmen Sie den atomaren Inhalt

Atome mit einem Gehalt von Null haben die genaue Anzahl von Elektronen, die im obigen Periodensystem aufgeführt sind. Das Atom mit dem Inhalt hat jedoch je nach Größe des Inhalts eine höhere oder niedrigere Anzahl von Elektronen. Wenn Sie es mit atomaren Inhalten zu tun haben, fügen Sie Elektronen hinzu oder fügen Sie hinzu: Fügen Sie ein Elektron für jede negative Ladung hinzu und ziehen Sie eines für jede positive Ladung ab.

Zum Beispiel hat ein Natriumatom mit einem Gehalt von -1 zusätzlich zu seiner Grundordnungszahl, die 11 ist, ein zusätzliches Elektron. Dieses Natriumatom hat also insgesamt 12 Elektronen

Schritt 3. Speichern Sie die Liste der Standardumlaufbahnen in Ihrem Speicher

Wenn ein Atom Elektronen aufnimmt, füllt es verschiedene Bahnen in einer bestimmten Reihenfolge. Jeder Satz dieser Bahnen enthält, wenn er voll besetzt ist, eine gerade Anzahl von Elektronen. Die Sätze dieser Bahnen sind:

Die Menge der s-Orbitale (beliebige Zahl in der Elektronenkonfiguration gefolgt von einem "s") umfasst eine einzelne Umlaufbahn, und nach dem Ausschlussprinzip von Pauli kann eine einzelne Umlaufbahn maximal 2 Elektronen umfassen, sodass jede Menge von s-Orbitalen 2 Elektronen enthalten.
Der p-Orbitalsatz enthält 3 Bahnen und kann insgesamt 6 Elektronen umfassen.
Der d-Orbitalsatz enthält 5 Bahnen, also kann dieser Satz 10 Elektronen enthalten.
Der f-Orbitalsatz enthält 7 Bahnen, kann also 14 Elektronen umfassen.

Schritt 4. Verstehen Sie die Notation der Elektronenkonfiguration

Die Elektronenkonfiguration ist so geschrieben, dass die Anzahl der Elektronen in einem Atom und jeder Umlaufbahn deutlich angezeigt wird. Jede Umlaufbahn wird sequentiell geschrieben, wobei die Anzahl der Elektronen in jeder Umlaufbahn in niedrigeren Buchstaben und an einer höheren Position (hochgestellt) rechts neben dem Umlaufbahnnamen geschrieben wird. Die endgültige Elektronenkonfiguration ist eine Sammlung von Daten zu Bahnnamen und hochgestellten Zeichen.

Hier zum Beispiel eine einfache Elektronenkonfiguration: 1s² 2s² 2p⁶. Diese Konfiguration zeigt, dass es zwei Elektronen im 1s-Orbitalsatz, zwei Elektronen im 2s-Orbitalsatz und sechs Elektronen im 2p-Orbitalsatz gibt. 2 + 2 + 6 = 10 Elektronen. Diese Elektronenkonfiguration gilt für Neonatome, die keinen Inhalt haben (die Ordnungszahl von Neon ist 10).

Schritt 5. Merken Sie sich die Reihenfolge der Umlaufbahnen

Beachten Sie, dass die Umlaufbahnen zwar nach der Anzahl der Elektronenschichten nummeriert sind, die Umlaufbahnen jedoch nach ihrer Energie geordnet sind. Zum Beispiel ein 4s² mit einem niedrigeren Energieniveau (oder potenziell flüchtiger) als ein 3d-Atom¹⁰ die teilweise oder vollständig ausgefüllt ist, so wird zuerst Spalte 4s geschrieben. Sobald Sie die Reihenfolge der Umlaufbahnen kennen, können Sie sie basierend auf der Anzahl der Elektronen in jedem Atom ausfüllen. Die Reihenfolge beim Füllen der Umlaufbahnen ist wie folgt: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.

Eine Elektronenkonfiguration für ein Atom, bei dem jede Bahn vollständig ausgefüllt ist, würde so aussehen: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰7p⁶8s²
Die obige Liste ist, wenn alle Schichten ausgefüllt sind, die Elektronenkonfiguration für Uuo (Ununoctium), 118, das Atom mit der höchsten Nummer im Periodensystem - diese Elektronenkonfiguration enthält also alle derzeit bekannten Elektronenschichten in a neutrales Atom.

Schritt 6. Füllen Sie die Umlaufbahnen basierend auf der Anzahl der Elektronen in Ihrem Atom aus

Wenn wir zum Beispiel die Elektronenkonfiguration für ein Calciumatom ohne Inhalt schreiben wollten, würden wir damit beginnen, die Ordnungszahl von Calcium im Periodensystem zu bestimmen. Die Zahl ist 20, also schreiben wir die Konfiguration für ein Atom mit 20 Elektronen in der obigen Reihenfolge.

Füllen Sie die Bahnen gemäß der obigen Reihenfolge, bis Sie insgesamt 20 Elektronen erreichen. Die 1s-Umlaufbahn enthält zwei Elektronen, 2s-Umlaufbahn 2, 2p-Umlaufbahn 6, 3s-Umlaufbahn 2, 3p-Umlaufbahn 6 und 4s-Umlaufbahn 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Also die Elektronenkonfiguration für Calcium ist: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s².
Hinweis: Die Energieniveaus ändern sich, wenn Ihre Umlaufbahn größer wird. Wenn du zum Beispiel das 4. Energieniveau erreichst, dann sind 4s das erste, dann 3d. Nach der vierten Energiestufe gelangen Sie in die 5. Stufe, wo die Reihenfolge zum Anfang zurückkehrt. Dies geschieht erst nach der 3. Energiestufe.

Schritt 7. Verwenden Sie das Periodensystem als visuelle Verknüpfung

Sie haben vielleicht bemerkt, dass die Form des Periodensystems die Ordnung der Umlaufbahnen in der Elektronenkonfiguration darstellt. Zum Beispiel enden die Atome in der zweiten Spalte von links immer auf "s²", die Atome im rechten Bereich des dünnen Zentrums enden immer in "d¹⁰, " usw. Verwenden Sie das Periodensystem als visuelle Hilfe beim Aufschreiben der Elektronenkonfigurationen - die Reihenfolge der Elektronen, die Sie in Umlaufbahnen schreiben, steht in direktem Zusammenhang mit Ihrer Position auf der Tabelle. Siehe unten:

Insbesondere stellen die beiden Spalten ganz links Atome mit Elektronenkonfigurationen dar, die auf s-Bahnen enden, die rechte Hälfte der Tabelle stellt Atome mit Elektronenkonfigurationen dar, die auf s-Bahnen enden, die mittleren Abschnitte repräsentieren Atome, die auf d-Bahnen enden, und die untere Hälfte für Atome, die auf enden d Orbitale Bahnen f.
Wenn Sie zum Beispiel die Elektronenkonfiguration für Chlor schreiben möchten, denken Sie: "Dieses Atom befindet sich in der dritten Reihe (oder "Periode") des Periodensystems. Es befindet sich auch in der fünften Spalte des p-Bahn-Blocks des Periodensystem, also die Konfiguration, die das Elektron mit …3p. hat⁵
Achtung - die d- und f-Orbitalregionen in der Tabelle repräsentieren unterschiedliche Energieniveaus mit der Zeile, in der sie sich befinden. Zum Beispiel stellt die erste Reihe von d-Orbitalblöcken 3d-Bahnen dar, obwohl sie sich in Periode 4 befinden, während die erste Reihe von f-Bahnen 4f-Bahnen darstellt, obwohl sie sich tatsächlich in Periode 6 befinden.

Schritt 8. Erfahren Sie, wie Sie schnell Elektronenkonfigurationen schreiben

Die Atome auf der rechten Seite des Periodensystems heißen Edelgase. Diese Elemente sind chemisch sehr stabil. Um den langwierigen Prozess des Schreibens von Elektronenkonfigurationen zu verkürzen, schreiben Sie das chemische Symbol des nächsten gasförmigen Elements, das weniger Elektronen als Atome hat, in Ihre Klammern und fahren Sie dann mit der Elektronenkonfiguration für die folgenden Umlaufbahnen fort. Siehe das Beispiel unten:

Um Ihnen das Verständnis dieses Konzepts zu erleichtern, wurde eine Beispielkonfiguration bereitgestellt. Schreiben wir die Konfiguration für Zink (mit der Ordnungszahl 30) mit der Edelgasschnellmethode. Die Gesamtelektronenkonfiguration von Zink ist: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰. Beachten Sie jedoch, dass 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ ist die Konfiguration für Argon, ein Edelgas. Ersetzen Sie diesen Teil der Zink-Elektronen-Notation durch das chemische Symbol Argon in Klammern ([Ar].)
Die Elektronenkonfiguration von Zink kann also schnell geschrieben werden als [Ar]4s² 3d¹⁰.

Methode 2 von 2: Verwenden des ADOMAH-Periodensystems

Schritt 1. Verstehen Sie das Periodensystem von ADOMAH

Bei dieser Methode zum Schreiben von Elektronenkonfigurationen müssen Sie sich diese nicht merken. Es ist jedoch notwendig, das Periodensystem neu anzuordnen, da im traditionellen Periodensystem ab der vierten Reihe die Periodennummer nicht die Elektronenschicht darstellt. Suchen Sie nach dem ADOMAH-Periodensystem, einem Periodensystem, das speziell vom Wissenschaftler Valery Tsimmerman entworfen wurde. Sie finden es ganz einfach über eine Online-Suche.

Im Periodensystem von ADOMAH stehen die horizontalen Reihen für Elementgruppen wie Halogene, schwache Gase, Alkalimetalle, Erdalkali usw. Die vertikalen Spalten stellen die Elektronenschichten dar und werden als „Kaskaden“bezeichnet (diagonale Linien, die die s-, p-, d- und f-Blöcke verbinden), die der Periode entsprechen.
Helium wird neben Wasserstoff bewegt, da beide 1s-Bahnen haben. Auf der rechten Seite werden mehrere Perioden (s, p, d und f) angezeigt und darunter die Layer-Nummern. Die Elemente werden in rechteckigen Kästchen angezeigt, die von 1 bis 120 nummeriert sind. Diese Zahlen sind normale Ordnungszahlen, die die Gesamtzahl der Elektronen in einem neutralen Atom darstellen.

Schritt 2. Finden Sie Ihr Atom in der ADOMAH-Tabelle

Um die Elektronenkonfiguration eines Elements zu schreiben, suchen Sie sein Symbol im ADOMAH-Periodensystem und streichen Sie alle Elemente mit der höheren Ordnungszahl durch. Wenn Sie beispielsweise die Elektronenkonfiguration von Erbium (68) schreiben möchten, streichen Sie die Elemente 69 bis 120 durch.

Beachten Sie die Zahlen 1 bis 8 unten in der Tabelle. Diese Nummern sind die Nummern der Elektronenschicht oder Spaltennummern. Ignorieren Sie die Spalten, die nur die durchgestrichenen Elemente enthalten. Für Erbium sind die verbleibenden Spalten die Spaltennummern 1, 2, 3, 4, 5 und 6

Schritt 3. Berechnen Sie Ihre atomare endliche Menge von Umlaufbahnen

Unterteilen Sie die Spalten in Spalten, indem Sie sich die Blocksymbole auf der rechten Seite der Tabelle (s, p, d und f) und die Spaltennummern am unteren Ende der Tabelle ansehen und die diagonalen Linien zwischen den Blöcken ignorieren und schreibe sie von unten nach oben. Ignorieren Sie auch hier die Spaltenblöcke, die alle durchgestrichenen Elemente enthalten. Notieren Sie die Block-Spaltenanfänge beginnend mit der Spaltennummer und dann gefolgt vom Blocksymbol, wie folgt: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (bei Erbium).

Hinweis: Die Elektronenkonfigurationen von Er oben sind in aufsteigender Reihenfolge der Schichtnummer geschrieben. Sie können auch in der Reihenfolge schreiben, in der die Umlaufbahnen gefüllt sind. Folgen Sie der Kaskade von oben nach unten (nicht Spalten), während Sie Spaltenblöcke schreiben: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹².

Schritt 4. Zählen Sie die Elektronen in jedem Satz von Umlaufbahnen

Zählen Sie die ungestrippten Elemente in jedem Spaltenblock, geben Sie ein Elektron pro Element ein und schreiben Sie dann die Zahl hinter das Blocksymbol für jeden Spaltenblock, wie folgt: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5s² 5p⁶ 6s². In unserem Beispiel ist dies die Elektronenkonfiguration von Erbium.

Schritt 5. Kennen Sie die unregelmäßige Elektronenkonfiguration

Es gibt achtzehn Ausnahmen von der Elektronenkonfiguration für Atome mit dem niedrigsten Energieniveau oder dem sogenannten Elementarniveau. Diese Ausnahme bricht die allgemeine Regel in den Positionen der letzten zwei bis drei Elektronen. In einem solchen Fall hält die tatsächliche Elektronenkonfiguration das Elektron in einem niedrigeren Energiezustand als in der Standardkonfiguration des Atoms. Diese unregelmäßigen Atome sind:

Cr (…, 3d5, 4s1); Cu (…, 3W10, 4s1); Nb (…, 4d4, 5s1); Mo (…, 4d5, 5s1); Ru (…, 4d7, 5s1); NS (…, 4d8, 5s1); Pd (…, 4d10, 5s0); Ag (…, 4d10, 5s1); La (…, 5d1, 6s2); Ce (…, 4f1, 5d1, 6s2); Gott (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Klimaanlage (…, 6d1, 7s2); NS (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) und cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).

Tipps

Wenn ein Atom ein Ion ist, bedeutet dies, dass die Anzahl der Protonen nicht der Anzahl der Elektronen entspricht. Der Atomgehalt wird (normalerweise) in der oberen rechten Ecke des chemischen Symbols angezeigt. Somit hat ein Antimonatom mit einem Gehalt von +2 eine Elektronenkonfiguration von 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p¹. Beachten Sie, dass 5p³ geändert auf 5p¹. Seien Sie vorsichtig, wenn die Elektronenkonfiguration auf einer anderen Bahn als der Menge der s- und p-Bahnen endet.

Wenn Sie ein Elektron entfernen, können Sie es nur aus seiner Valenzbahn (s- und p-Bahn) entfernen. Wenn also eine Konfiguration in 4s endet² 3d⁷, und das Atom erhält einen Inhalt von +2, dann ändert sich die Konfiguration in die Endung 4s⁰ 3d⁷. Beachten Sie, dass 3d⁷Nein ändert, geht jedoch die s-Elektronenbahn verloren.
Jedes Atom möchte stabil sein, und die stabilsten Konfigurationen enthalten den vollen Satz von s- und p-Bahnen (s2 und p6). Gase beginnen diese Konfiguration zu haben, weshalb sie selten reaktiv sind und sich auf der rechten Seite des Periodensystems befinden. Wenn also eine Konfiguration mit 3p. endet⁴, so dass diese Konfiguration nur zwei zusätzliche Elektronen benötigt, um stabil zu werden (das Entfernen von sechs, einschließlich der Elektronen im s-Orbitalsatz, erfordert mehr Energie, sodass das Entfernen von vier einfacher ist). Und wenn eine Konfiguration bei 4d. endet³, dann muss diese Konfiguration nur drei Elektronen verlieren, um einen stabilen Zustand zu erreichen. Auch Schichten mit halbem Inhalt (s1, p3, d5..) sind stabiler als (zum Beispiel) p4 oder p2; s2 und p6 werden jedoch noch stabiler sein.
Es gibt keine Unterebene "Halbinhaltsbalance". Dies ist eine Vereinfachung. Alle Bilanzen, die mit "halbgefüllten" Sublevels verbunden sind, basieren darauf, dass jede Bahn nur ein Elektron hat, so dass die Abstoßung zwischen den Elektronen minimiert wird.
Sie können auch die Elektronenkonfiguration eines Elements schreiben, indem Sie einfach seine Valenzkonfiguration schreiben, d. h. den letzten Satz von s- und p-Bahnen. Die Valenzkonfiguration eines Antimonatoms beträgt also 5s² 5p³.
Das gleiche gilt nicht für Ionen. Ionen sind schwieriger zu schreiben. Überspringen Sie zwei Ebenen und folgen Sie demselben Muster, je nachdem, wo Sie mit dem Schreiben beginnen, je nachdem, wie hoch oder niedrig die Anzahl der Elektronen ist.
Um die Ordnungszahl in Form der Elektronenkonfiguration zu finden, addieren Sie alle Zahlen, die den Buchstaben (s, p, d und f) folgen. Dieses Prinzip gilt nur für neutrale Atome, wenn dieses Atom ein Ion ist, müssen Sie entsprechend der hinzugefügten oder entfernten Zahl Elektronen hinzufügen oder entfernen.
Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, Elektronenkonfigurationen zu schreiben. Sie können sie in der Reihenfolge der Schichtnummer aufwärts schreiben oder in der Reihenfolge, in der sich die Bahnen füllen, wie im obigen Beispiel für das Element Erbium.
Es gibt bestimmte Umstände, unter denen Elektronen "befördert" werden müssen. Wenn ein Satz von Umlaufbahnen nur ein Elektron benötigt, um ihn voll oder halb voll zu machen, entfernen Sie ein Elektron aus dem nächsten Satz von s- oder p-Bahnen und bewegen Sie es auf den Satz von Umlaufbahnen, die dieses Elektron benötigen.
Zahlen, die auf Buchstaben folgen, sind hochgestellt, also schreiben Sie sie nicht auf Ihren Test.