Elektroni konfiguratsioonikalkulaator | Kõik elemendid 1-118

Mis on elektronkonfiguratsiooni kalkulaator?

Elektronkatsiooni kalkulaator näitab, kuidas aatomi elektronid tema orbitaalide vahel paiknevad. Orbitaal on tuuma ümbritsev piirkond, kus elektron tõenäoliselt asub. Sisestage aatomnumber vahemikus 1 kuni 118 ja valige tähistusviis. Kalkulaator esitab elektronkatsiooni täielikus tähistuses või väärisgaasi ehk lühendatud tähistuses koos elemendi nime, sümboli ja diagrammiga, mis näitab orbitaalide täitumist.

Mis on elektronkonfiguratsioon?

Elektronkonfiguratsioon on lühikood, mis näitab, mitu elektroni paikneb aatomi igas alamkihis. See kirjutatakse tähiste jadana, näiteks 1s, 2s ja 2p, millele järgneb väike ülaindeksina kirjutatud arv. Tähis näitab energiataset ja alamkihi kuju. Ülaindeks näitab selles olevate elektronide arvu. Näiteks süsiniku elektronkonfiguratsioon on 1s² 2s² 2p², mis tähendab, et alamkihis 1s on kaks elektroni, alamkihis 2s kaks ja alamkihis 2p kaks elektroni.

Elektronide nende alamkihtide täitumist reguleerivad kolm reeglit:

• Aufbau printsiip: elektronid täidavad esmalt väiksema energiaga alamkihid ja liiguvad seejärel suurema energiaga alamkihtidele.
• Pauli keeluprintsiip: igas orbitaalis võib olla kõige rohkem kaks elektroni ning nende spinnid peavad olema vastassuunalised.
• Hundi reegel: kui alamkihi mitmel orbitaalil on sama energia, nagu kolmel p-orbitaalil, täidavad elektronid iga orbitaali esmalt ühekaupa, enne kui mõni orbitaal saab teise elektroni.

Alamkihtide täitumise järjekord väikseimast suurima energiani on järgmine:

11s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p
2

Pange tähele, et 4s täitub enne 3d-d, kuigi „3” on väiksem kui „4”. See on mustri üks keerukamaid osi, mistõttu määrab järjestuse ülaltoodud järjekord, mitte elektronkihtide algsed numbrid.

Elektronkatsiooni valem: kuidas seda arvutada

Käsitsi elektronkatsiooni koostamiseks järgige ülalkirjeldatud täitumisjärjekorda ja paigutage elektronid igasse alamkihti, kuni need otsa saavad. Igat tüüpi alamkiht mahutab kindla maksimaalse arvu elektrone:

Sammud:

1. Leidke elemendi aatomnumber. See võrdub neutraalse aatomi elektronide arvuga.
2. Liikuge mööda täitumisjärjekorda (1s, 2s, 2p, 3s, ...) ja täitke iga alamkiht enne järgmisele liikumist maksimaalselt.
3. Peatuge, kui kõik elektronid on paigutatud. Viimane alamkiht võib olla vaid osaliselt täidetud.

Läbivaatud näide: naatrium (Na, aatomnumber 11)

Naatriumil on 11 elektroni. Täitumisjärjekorras: 1s mahutab 2, 2s mahutab 2, alamkihis 2p on 6 elektroni (jooksev summa: 10), seega jääb 1 elektron alamkihile 3s.

Täielik tähistus: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Väärisgaasi tähistus

Väärisgaasi tähistus lühendab elektronkatsiooni, asendades täielikult täitunud sisemised elektronkihid lähima kergema väärisgaasi sümboliga nurksulgudes. Kuus võrdlusena kasutatavat väärisgaasi on heelium (2), neoon (10), argoon (18), krüptoon (36), ksenoon (54) ja radoon (86).

Naatriumi esimesed kümme elektroni, 1s² 2s² 2p⁶, vastavad täpselt neooni täielikule elektronkatsioonile. Seega võib naatriumi kirjutada järgmiselt:

[Ne] 3s¹

See lühendatud tähistus on suuremate aatomite puhul tavaline, sest täielik tähistus sisaldaks tosinat või rohkem liiget.

Veel lahendatud näiteid

Aufbau printsiibi erandid

Mõni üksik element ei järgi täitumisjärjekorda täpselt. Täpselt poolenisti või täielikult täidetud alamkiht on veidi stabiilsem kui Aufbau printsiibi ennustatud paigutus. Enamasti liigub üks elektron välimisest s-alamkihist selle all asuvasse d-alamkihti. Mõne elemendi, näiteks lantaani ja aktiiniumi puhul läheb elektron d-alamkihti, selle asemel et alustada f-alamkihi täitmist.

Kalkulaator salvestab 20 sellise elemendi puhul mõõdetud põhioleku elektronkonfiguratsiooni ja kasutab seda Aufbau printsiibi ennustuse asemel. Need on kroom (24), vask (29), nioobium (41), molübdeen (42), ruteenium (44), roodium (45), pallaadium (46), hõbe (47), lantaan (57), tseerium (58), gadoliinium (64), plaatina (78), kuld (79), aktiinium (89), toorium (90), protaktiinium (91), uraan (92), neptuunium (93), kuurium (96) ja lawrentsium (103). Kõik ülejäänud elemendid vahemikus 1 kuni 118 järgivad tavalist täitumisjärjekorda.

Kuidas kasutada elektronkonfiguratsiooni kalkulaatorit?

1. Sisestage aatomnumber vahemikus 1 kuni 118.
2. Valige väärisgaasi tähistus või täielik tähistus.
3. Vaadake elemendi nime, sümbolit, elektronkatsiooni ja orbitaalide täitumise diagrammi.
4. Kopeerige tulemus kopeerimisnupu abil.

Miks on elektronkatsioon oluline?

Aatomi elektronkonfiguratsioon, eriti selle kõige välimiste ehk valentselektronide paigutus, määrab suuresti, kuidas aatom teiste aatomitega sidemeid moodustab. Perioodilisustabeli samas veerus paiknevatel elementidel on sarnane valentselektronide konfiguratsioon, mistõttu käituvad nad keemiliselt sarnaselt. Keemikud kasutavad elektronkonfiguratsiooni oksüdatsiooniastmete, sidemetüüpide ja reaktsioonivõime ennustamiseks. Füüsikud kasutavad seda aatomispektrite, st spetsiifiliste valguse värvuste selgitamiseks, mida element neelab või kiirgab. Elektronkonfiguratsioon on aluseks ka kvantarvude märkimisele, milles neli arvu (n, l, mₗ, mₛ) kirjeldavad elektroni energiataset, alamkihi kuju, orbitaali orientatsiooni ja spinni.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on elektronkatsioon? Elektronkatsioon on elektronide paigutus aatomi alamkihtide vahel, mis kirjutatakse jadana, näiteks 1s² 2s² 2p⁶. See järgib Aufbau printsiipi, Pauli keeluprintsiipi ja Hundi reeglit.

Kuidas kirjutada elektronkonfiguratsiooni? Loetlege kõik hõivatud alamkihid täitumisjärjekorras ning märkige ülaindeksiga elektronide arv. Süsiniku (aatomnumber 6) elektronkonfiguratsioon on 1s² 2s² 2p².

Mis on väärisgaasi tähistus? See on lühendatud tähistus, milles täielikule väärisgaasi elektronkatsioonile vastavad elektronid asendatakse selle gaasi sümboliga nurksulgudes ning sellele järgnevad ülejäänud elektronid. Naatriumi tähistus on [Ne] 3s¹, mitte 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

Miks rikuvad kroom ja vask tavalist täitumismustrit? Poolikult või täielikult täitunud d-alamkiht on stabiilsem kui Aufbau järjekorras ennustatud konfiguratsioon, mistõttu liigub üks 4s-elektron 3d-alamkihti. Kroomi konfiguratsiooniks kujuneb [Ar] 4s¹ 3d⁵ ja vase omaks [Ar] 4s¹ 3d¹⁰. Pallaadium läheb veelgi kaugemale ja tühjendab oma 5s-alamkihi täielikult, mille tulemuseks on [Kr] 4d¹⁰.

Mitu elektroni võib alamkiht sisaldada? s-alamkihti mahub kuni 2 elektroni, p-alamkihti kuni 6, d-alamkihti kuni 10 ja f-alamkihti kuni 14 elektroni.

Kuidas on valentselektronid seotud perioodilisustabeliga? Valentselektronid on kõige välimises elektronkihis paiknevad elektronid. Pealarühma elementidel vastab valentselektronide arv tavaliselt elemendi rühmanumbrile, mistõttu reageerivad sama rühma elemendid sarnasel viisil.